上海市龙柏高中2019-2020学年高中物理沪科版选修3-5：核能与社会 单元测试题（含解析）

核能与社会
1．下列说法正确的是（ ）
A．卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，发现了原子是可以再分的
B．β射线与γ射线一样都是电磁波，但穿透本领远比γ射线弱
C．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最大能量
D．裂变时释放能量是因为发生了亏损质量
2．下列关于原子核的说法中，正确的是（? ）
A．原子核衰变可同时放出α、β、r射线
B．核反应中电量和质量都守恒
C．利用某些放射性元素的半衰期可以推断古代文物的年代
D．在核电站中可以利用石墨来控制链式反应速度（石墨是减速剂，隔棒才是控制棒）
3．下列说法正确的是（）
A．核子结合为原子核时总质量将增加
B．天然放射现象说明原子具有核式结构
C．发生核反应时遵守电荷守恒和质量守恒
D．原子核发生一次β衰变核内增加一个质子
4．关于原子核知识，下列描述正确的是（?? ）
A．温度升高，放射性元素衰变的半衰期减小
B．放射性物质发生β衰变所释放的电子来源于核外电子
C．平均结合能越大，原子核越稳定
D．用中子轰击铀核，产生几个中等质量原子核的现象属于核聚变
5．下列关于结合能和比结合能的说法中，正确的有（?? ）
A．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能
B．比结合能越大的原子核越稳定，但它的结合能不一定越大
C．重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和比结合能都大
D．中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大
6．下列叙述正确的是（?? ）
A．两个质子之间，不管距离如何，核力总是大于库仑力
B．由爱因斯坦质能方程E=mc2可知，质量可以转变为能量
C．质子与中子的质量不等，但质量数相等
D．天然放射现象说明原子核内部有电子
7．2011年3月11日下午，日本东部海域发生里氏9.0级大地震，并引发海啸，受此影响，日本福岛第一核电站发生放射性物质泄漏事故，对人的安全及环境产生一定的危害作用．下列关于核反应及核衰变的一些说法中正确的是（）
A．福岛核电站是依靠核聚变反应放出的核能来发电的
B．核裂变过程质量亏损，核聚变过程质量增大
C．放射性物质半衰期越短，污染环境时间也越短
D．β射线与γ射线一样是电磁波，但穿透本领远比γ射线小
8．在科学技术研究中，关于原子定态，原子核变化的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期
B．衰变成 6Pb要经过8次α衰变和6次β衰变
C．从高空对地面进行遥感摄影是利用紫外线良好的穿透能力
D．原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量
9．已知氘核的平均结合能是1.09MeV，氚核的平均结合能是2.78MeV，氦核的平均结合能是7.03MeV .在某次核反应中，1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核并放出17.6MeV的能量，下列说法正确的是（）
A．这是一个裂变反应?????????????????????????????????????????????? B．核反应方程式为
C．目前核电站都采用上述核反应发电?????????????????????? D．该核反应不会有质量亏损
10．质子、中子和氘核的质量分别为、和，一个质子和一个中子结合成氘核时，若放出的能量全部转变为一个光子的能量，已知普朗克常量为，真空中的光速为，则放出的光子的频率为（ ）
A． B．
C． D．
11．下列说法中正确的是（? ）

A．α粒子散射实验表明了原子核具有复杂结构?
B．石墨在反应堆起到降低核反应速度的作用
C．燃料铀在反应堆中发生裂变反应?
D．将铀棒插入得更深些，反应堆的核反应速度将降低
12．下列关于原子物理学的说法中不正确的是（）
A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B．仔细观察氢原子的光谱，发现它只有几条分离的不连续的亮线，其原因是氢原子辐射的光子的能量是不连续的，所以对应的光的频率也是不连续的
C．放射性元素的半衰期随温度的升高而不变；比结合能越小表示原子核中的核子结合得越不牢固
D．光电效应的实验结论是：对于某种金属无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应；超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大
13．参考以下几个示意图，关于这些实验或者现象，下列说法错误的是(　 　)
A．核反应堆中控制棒插入，则多吸收中子让反应减弱
B．放射线在磁场中偏转，没有偏转的为γ射线，电离能力最强
C．链式反应属于重核的裂变
D．汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，认识到原子的复杂结构
14．放射性原子的原子核在发生α衰变时，蕴藏在核内的能量会释放出來，使产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，辐射出y光子，该光子在真空中的波长为λ，光速为c，普朗克常量为h，则（?? ）
A．每个光子的能量为
B．每个光子的能量为
C．辐射过程中质量亏损为
D．辐射过程中不发生质量亏损
15．下列说法正确的
A．是衰变方程
B．是核聚变反应方程
C．是核裂变反应方程
D．是原子核的人工转变方程
16．下列说法中正确的是（?? ）
A．康普顿效应表明光子只具有能量，不具有有动量
B．光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定
C．设质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3， 两个质子和两个中子聚合成一个α粒子，释放的能量是(m1+m2-m3)c2
D．汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中的偏转实验，发现阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷
17．下列物理现象正确的是（?? ）
A．电子的衍射现象说明实物粒子也具有波动性???????? B．链式反应属于重核的聚变
C．能量越大的光子波长越长???????????????????????????????????? D．核力是强相互作用
18．当一个中子和一个质子结合成氘核时，产生光子辐射，对这一实验事实，下列说法正确的是（ ）
A．核子结合成原子核时，要放出一定的能量
B．原子核分裂成核时，要放出一定的能量
C．光子的质量为零，氘核的质量等于中子与质子的质量之和
D．光子具有一定的能量，氘核的质量小于中子与质子的质量之和
19．下列说法正确的是（ ）
A．由E=mc2可知，质量与能量是可以相互转化的
B．Bi的半衰期是5天，12g Bi经过15天后还有1.5g未衰变
C．如果使较重的核分裂成中等大小的核，或者把较小的核聚合成中等大小的核，原子核的比结合能均会增加
D．现在的很多手表指针上涂有一种新型发光材料，白天吸收光子，外层电子跃迁到高能级轨道，晚上向低能级跃迁放出光子，其发出的光的波长一定跟吸收的光的波长完全一致
20．下列说法正确的是(　　)
A．氢原子从第一激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应
C．Th核发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4
D．若使放射性物质的温度升高，其半衰期变小
参考答案
1．D
【解析】
A. 卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，提出了原子的核式结构模型，故A错误；
B.?β射线的本质的电子流，γ射线是电磁波，故B错误；
C. 根据分散的核子组成原子核时放出的能量叫做原子核结合能，所以原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，故C错误；
D. 根据爱因斯坦质能方程可知，裂变时释放能量是因为发生了亏损质量，故D正确．
故选D
2．C
【解析】
A. 原子核衰变不能同时放出α、β、γ射线，γ射线伴随α衰变或β衰变放出．故A错误；
B. 在核反应过程中，电荷数守恒、质量数守恒．不是质量和电量守恒，因为反应过程中可能有质量亏损．故B错误；
C. 半衰期为原子核有半数发生衰变所需的时间，利用某些放射性元素的半衰期可以推断古代文物的年代．故C正确；
D. 在核电站中可以利用镉棒来控制链式反应速度，镉棒可以吸收中子，减缓反应的速度，石墨是减速剂，让中子减速，保证中子能够与铀核相撞．故D错误．
故选C.
3．D
【解析】
【详解】
A. 核子结合为原子核时放出核能，有质量亏损，故A错误；
B. 天然放射现象说明原子核还可以再分，故B错误；
C. 发生核反应时遵守电荷数守恒和质量数守恒，质量有亏损，故C错误；
D. 原子核发生一次β衰变，一个中子转化为电子和质子，故核内增加一个质子，故D正确．
故选D.
4．C
【解析】
【详解】
A. 放射性元素的半衰期与温度无关，故A错误；
B.?β衰变所释放的电子来自原子核，是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，故B错误；
C. 核子平均结合能越大的原子核越稳定，故C正确；
D. 用中子轰击铀核，产生几个中等质量原子核的现象属于核裂变，故D错误．
故选C.
5．D
【解析】
【详解】
A. 将原子核拆散成核子与核子结合成原子核两个过程质量的变化相等，将原子核拆散成核子所吸收的能量与核子结合成原子核所放出的能量叫结合能，故A错误；
B. 比结合能越大，原子核越稳定．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，则原子核越大，它的结合能越高，故B错误；
C. 重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能大，而平均结合能比较小，故C错误；
D. 中等质量原子核的结合能和平均结合能均比轻核的要大．故D正确．
故选D
6．C
【解析】
【分析】
【详解】
核力属于短程力，只是在很短距离内有作用，故A错误；质能方程告诉了我们质量和能量之间的关系，但是并非指质量可以转化为能量，故B错误；质子和中子的质量数相等都为1，但是它们的质量并不相等，故C正确；天然放射现象说明了原子核具有复杂的结构，不能说明原子核内有电子，放射现象中放出的电子是由中子转化为质子同时产生一个电子放出的，故D错误．故选C．
7．C
【解析】
【详解】
A、核电站是目前依靠的是核裂变反应放出的核能来发电的，故A错误．B、聚变过程也是质量亏损放出能量，故B错误．C、半衰期越短放射性物质越容易消失的快，故C正确．D、β射线是电子流不是电磁波，故D错误．故选C．
【点睛】
原子物理部分的知识点较多，大多是需要识记的，因此平时要多翻阅教材．
8．B
【解析】
【详解】
A、元素的半衰期是由元素本身决定的与外部环境无关，故A错误．B、根据一次α衰变，质量数减小4，质子数减小2，而一次β衰变，质量数不变，质子数增加，因此铀核()衰变为铅核()的过程中，质量数减少32，而质子数减少10，因此要经过8次α衰变，导致质子数减少16，由于质子数只减少10，所以只有发生6次β衰变，故B正确．C、卫星遥感的工作原理与红外线夜视仪的工作原理是相同的．从高空对地面进行遥感摄影是利用红外线良好的穿透能力，故C错误．D、当单独存在的核子结合成原子核，会释放巨大能量，由质能方程可知，单独存在时的总质量大于该原子核的质量，故D错误．故选B．
【点睛】
考查影响元素半衰期的因素，掌握质能方程的应用，理解两种衰变的区别，注意紫外线与红外线的不同．
9．B
【解析】
【分析】
【详解】
A、1个氘核和1个氚核结台生成1个氮核，这是聚变反应．故A错误．B、1个氘核和1个氚核结台生成1个氮核，根据质量数与质子数守恒知同时有一个中子生成，反应方程为．故B正确．C、目前核电站都采用核裂变发电．故C错误．D、该反应放出热量，所以一定有质量亏损．故D错误．故选B．
【点睛】
1个氘核和1个氚核结台生成1个氮核，这是聚变反应；由质量数守恒和电荷数守恒判定反应方程是否正确；由质能方程判断出释放的核能；目前核电站都采用核裂变发电．
10．B
【解析】
一个质子和一个中子结合成氘核时的质量亏损，
聚变时释放的能量，即光子获得的能量为，
∵，∴光子的频率，故B正确，ACD错误．
故选：B
点睛：根据题意求出一个质子和一个中子结合成氘核时的质量亏损，然后由质能方程求出聚变时释放的能量，最后根据爱因斯坦的光子说求出光子的频率．
11．C
【解析】
α粒子散射实验说明原子具有核式结构，不能说明原子核具有复杂结构；故A错误；石墨在反应堆中起到将快中子转换为热中子的作用，可以加快核反应速度；故B错误；核反应堆中的燃料铀发生裂变反应，从而释放出大量热量；故C正确；将铀棒插入的更深一些后，与中子接触的铀原子增大，反应堆的核反应速度将加快，故D错误；故选C．
点睛：本题考查核电站的工作原理及α粒子散射实验，要明确各种材料在受控核反应中所起的作用．原子核反应堆中铀棒是核反应堆的燃料，镉棒是吸收中子的材料，慢化剂（如石墨、重水等）起减慢裂变产生的快中子的速度，冷却剂把反应堆的热量传递出去，同时使反应堆冷却．
12．A
【解析】
β衰变的电子是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，故电子不是原子核的组成部分，故A错误；根据玻尔理论得知，氢原子的能量不连续的，辐射的光子的能量是不连续的，则辐射的光子频率满足hv=Em-En，则辐射的光子频率不连续，故B正确；半衰期由原子核内部因素决定，与温度无关，比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固，故C正确；根据光电效应方程：Ek=hγ-W0对于某种金属无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应；超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大，D正确．故选A．
13．B
【解析】A、根据核反应堆，控制棒的作用可知，图中核电反应堆示意图控制棒插入深一些，让它吸多中子，中子数减少，反应速率会慢一些，故A正确。B、中间没有偏转的为γ粒子，电离能力最弱，而穿透能力最强，故B错误。C、重核的裂变反应物中子在生成物中出现，反应可以继续，属于链式反应，故C正确。D、通过研究阴极射线发现了电子，汤姆孙提出原子有复杂结构，故D正确。本题选错误的故选B。
【点睛】考查原子结构模型的发现者及其意义；掌握三种射线的区别与组成；理解链式反应与热核反应的区别，及阴极射线发现的意义．
14．BC
【解析】
【详解】
AB．根据爱因斯坦光子说，1个光子的能量E=hγ，其中γ为光子的频率，而光速c=λγ，故一个光子的能量：E=，故A错误，B正确；
CD．根据爱因斯坦的质能方程：E=△mc2=，辐射过程中质量亏损为，故C正确，D错误．
故选BC
15．BD
【解析】
【分析】
【详解】
A选项中在质子的轰击下发生的核反应，属于人工转变，B是聚变方程，C是α衰变方程，D是原子核的人工转变方程，BD正确．
16．BD
【解析】
【分析】
【详解】
A. 康普顿效应表明光子不仅具有能量，还具有动量，故A错误；
B. 光子在空间各点出现的可能性的大小(概率)，可以用波动的规律来描述，从这个意义上说光是一种波，故B正确；
C. 质子和中子结合成一个α粒子，需要两个质子和两个中子，质量亏损△m=2m1+2m2?m3，由质能方程可知，释放的能量△E=△mc2=(2m1+2m2?m3)c2，故C错误；
D. 汤姆孙通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷，故D正确．
故选BD.
【点睛】
光是概率波；康普顿效应表明光子不仅具有能量还具有动量；求出核反应过程中的质量亏损，然后由质能方程求出核反应释放的能量；汤姆逊通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷．
17．AD
【解析】
【详解】
A、衍射和干涉是波所特有的现象，因此电子的衍射现象说明实物粒子也具有波动性，故A正确．B、重核的裂变属于链式反应，链式反应不属于重核的聚变，故B错误．C、光子的能量E=hv，能量越大的光子，频率会越高，根据波长与频率关系可知波长越短，故C错误．D、核力是强相互作用的一种表现，是短程力，只有相邻核子之间才存在核力作用，故D正确．故选AD．
【点睛】
考查了波粒二象性、链式反应、光子能量和核力，解题的关键是明确物理概念，熟记光子能量公式E=hv，波长与频率关系，另外注意范围，链式反应包含的范围比重核裂变反应范围大，只能说重核的裂变属于链式反应，而不能说链式反应属于重核的裂变．
18．AD
【解析】
【分析】
【详解】
当一个中子和一个质子结合成一个氘核时，有质量亏损，氘核的质量小于中子与质子的质量之和，向外放出一定的能量，当原子核分裂成核子时，需吸收能量，故A、D正确，B、C错误．
故选AD．
19．BCD
【解析】
由质能方程可知，质量与能量相对应，不能相互转化，A错误；半衰期是5天，经过15天即3个半衰期后，还有未衰变，B正确；较重的核分裂成中等大小的核，或者把较小的核合并成中等大小的核，核子的比结合能均会增加，C正确；白天吸收光子外层电子跃迁到高能轨道，晚上向低能级跃迁放出光子，其发光的波长一定跟吸收的光的波长完全一致，D正确；故选BCD．
20．AB
【解析】
氢原子从第一激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子，选项A正确；太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应，选项B正确；Th核发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，质量数减小4，电荷数减小2，则中子数减少了2，选项C错误； 使放射性物质的温度升高，半衰期不变，选项D错误；故选AB.