上海市民立中学2019-2020学年高中物理沪科版选修3-5：核能与社会 单元复习题（含解析）

核能与社会
1．北京奥组委接受专家建议，为成功举办一届“绿色奥运”，场馆周围80%～90%的路灯将利用太阳能发电技术，奥运会90%的洗浴热水将采用全玻璃真空太阳能集热技术，太阳能是由太阳内部热核聚变反应形成的，其核反应主要是(　 　)
A． B．
C． D．
2．下列关于原子和原子核的说法正确的是( )
A．玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化
B．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
C．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短
D．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
3．“两弹一星”可以说长了中国人的志气，助了中国人的威风。下列核反应方程中，属于研究“两弹”的基本核反应方程的是（　　）
① ②
③ ④
A．①② B．②③
C．②④ D．③④
4．“两弹”所涉及的基本核反应方程有：① ② ，关于这两个方程,下列说法正确的是（ ）
A．方程①属于α衰变 B．方程②属于轻核聚变
C．方程①的核反应是太阳能的来源 D．方程②中的与互为同位素
5．下列说法正确的是（ ）
A．是核裂变反应方程
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
C．一个氢原子从能级跃迁到能级，该氢原子放出光子，动能增加
D．将放射性元素的温度降低，它的半衰期会发生改变
6．下列说法正确的是（ ）
A．是衰变
B．是聚变
C．是衰变
D．是裂变
7．以下关于近代物理内容的若干叙述正确的是
A．比结合能越小，表示原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定
B．光电效应和康普顿效应揭示了光的粒子性，前者表明光子具有能量，后者表明光子既有能量，又有动量
C．某原子经过一次α衰变和两次β衰变后，核内中子数减少了6个
D．普朗克把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性
8．下列说法错误的是（　　）
A．图甲中，用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂，能发生光电效应
B．如图乙所示为某金属在光的照射下，光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象，当入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为E
C．图丙是放射线在磁场中偏转示意图，射线c是β粒子流，它是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的
D．图丁中由原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系可知，若D和E能结合成F，结合过程一定会释放能量
9．已知氘核、氚核和氦核的质量分别为、、，一个氘核和一个氚核结合成一个氦核时释放的能量是（ ）
A． B． C． D．
10．2017年1月9日，大亚湾反应堆中微子实验工程获得国家自然科学一等奖，大多数原子核发生核反应的过程都伴有中微子的产生，例如核裂变、核聚变，β衰变等，下列关于核反应的说法正确的是
A．属于α衰变，属于β衰变
B．属于核聚变
C．衰变为，经过4次α衰变，6次β衰变
D．属于原子核人工转变
11．下列说法正确的是
A．说明β衰变实质的反应方程是：
B．原子核中每个核子只跟邻近的核子发生核力作用
C．是核裂变反应方程，式中x=3
D．氡222衰变为钋218的半衰期是3.8天，说明每经过3.8天，?10个氡222?核一定衰变为5个钋218
12．关于原子核的结合能，正确的是（ ）
A．比结合能越大，则核子平均质量越大
B．组成原子的核子数越多，它的比结合能越大
C．比结合能越大，则核子结合得越牢固
D．组成原子的核子数越多，它的结合能就越大
13．以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的是（ ）
A．原子核发生一次β衰变，该原子外层就失去一个电子
B．核衰变中，γ光子总是伴随α、β衰变辐射的
C．卢瑟福通过原子核的人工转变发现了质子
D．结合能越大，原子中核子结合得越牢固，原子核越稳定
14．下列说法正确的是(　 　)
A．聚变反应中有质量亏损，所以必向外界放出能量
B．使核发生聚变反应必须使核之间的距离接近到1×10－15m，也就是接近到核力能够发生作用的范围内
C．要使核发生聚变反应，必须克服核力做功
D．热核反应只有在人工控制下才能发生
15．下列说法中正确的是(　 　)
A．原子核内的中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是β粒子，这就是β衰变的实质
B．铀核(U)衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的比结合能一定小于铀核的比结合能
C．实验表明，只要照射光的强度足够大，就一定能发生光电效应现象
D．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大，原子的总能量增加
16．下列说法正确的是(　 　)
A．天然放射现象说明了原子核具有复杂结构
B．放射性物质的温度升高，其半衰期减小
C．核裂变与聚变都伴有质量亏损
D．β衰变所释放的电子来自原子核外
17．—个氘核和一个氚核反应后生成一个氦核和一个中子，同时放出一个γ光子．已知氘核、氚核、中子、氦核的质量分别为m1、m2、m3、m4，普朗克常量为h，真空中的光速为c．下列说法正确的是
A．这个核反应的反应方程是
B．生成的中子不具有波动性
C．辐射出的γ光子的能量一定为（m1＋m2—m3—m4）c2
D．若辐射出的γ光子能量为E，则γ光子的波长为
18．下列说法中正确的是（ ）
A．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此，光子散射后波长变长
B．氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远轨道的过程中，原子吸收能量，电子的动能减小，原子的电势能增大
C．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
D．卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型
19．以下说法正确的是
A．光电效应和康普顿效应都表明光具有粒子性
B．电子运动的速度越大其对应的德布罗意波的波长越小
C．将放射性元素掺杂到其它稳定元素中,并降低其温度,该元素的半衰期将增大
D．结合能越大，表明核子结合成原子核时放出能量越多,原子核也越稳定
20．下列四幅图涉及到不同的物理知识,其中说法正确的是（ ）
A．卢瑟福通过分析甲图中的粒子散射实验结果,提出了原子的核式结构模型
B．乙图表示的是磁场对和射线的作用情况,其中①是射线,②是γ射线
C．丙图表示的核反应属于重核裂变,是人工无法控制的核反应
D．丁图表明,随着温度的升高黑体辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
参考答案
1．A
【解析】
A反应是轻核聚变反应方程式，故A正确；B反应是原子核的人工转变方程，选项B错误；C反应是重核裂变方程，选项C错误；d反应是α衰变方程，选项D错误；故选A.
点睛：本题考查太阳内部的核聚变反应，注意其与氢弹爆炸的区别，氢弹爆炸包含了原子弹裂变反应和氢弹聚变反应两个过程．
2．A
【解析】
波尔理论的假设之一是原子能量的量子化，故A正确；比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固，故B错误；衰变的快慢由原子核内部因素决定，与所处的物理环境和化学状态无关，故C错误；β衰变产生的电子是原子核中子转化出来的，原子核中无电子，故D错误．所以A正确，BCD错误．
3．A
【解析】
【详解】
反应①是轻核聚变方程，是氢弹的反应方程；反应②是重核裂变方程，是原子弹的反应方程；③是α衰变方程，④是原子核的人工转变方程；属于研究“两弹”的基本核反应方程的是①②，故A项正确，BCD三项错误。
4．B
【解析】
方程①属于重核的裂变反应，选项A错误；方程②属于轻核聚变，选项B正确；方程②的核反应是太阳能的来源，选项C错误；方程②中的与的质子数不同，不是互为同位素，选项D错误；故选B.
5．C
【解析】
该反应为α衰变方程，核裂变反应需要中子，A错误；太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应，B错误；一个氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级，该氢原子放出光子，原子能量减小，根据知，得，电子的动能增大，电势能减小，C正确；元素的半衰期由原子核内部因素决定，与所处的化学状态，以及物理环境无关，D错误．
6．B
【解析】
该反应生成氦原子核，是衰变，A错误；聚变是质量轻的核结合成质量大的核，B正确；裂变是质量较大的核分裂成较轻的几个核，该反应是裂变，C错误；该反应生成电子，是衰变，D错误；选B.
【点睛】衰变生成氦原子核，自发进行；衰变生成电子，自发进行；聚变是质量轻的核结合成质量大的核，裂变是质量较大的核分裂成较轻的几个核．
7．B
【解析】
比结合能越大，表示原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项A错误；光电效应和康普顿效应揭示了光的粒子性，前者表明光子具有能量，后者表明光子既有能量，又有动量，选项B正确；某原子经过一次α衰变后核内中子数减小2，再经过两次β衰变后，核内中子数减少2个，则原子经过一次α衰变和两次β衰变后，核内中子数减小4个，选项C错误；德布罗意大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性，故D错误；故选B.
8．C
【解析】
【详解】
A．图甲中，用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂，光子的能量为
△E=E2-E1=-3.4-（-13.6）=10.2eV
大于金属铂的逸出功，所以能发生光电效应．故A正确，不符合题意；
B．乙图中根据光电效应方程有：EK=hv-W，其中W为金属的逸出功
W=hv0
所以有
EK=hv-hv0
由此结合图象可知，该金属的逸出功为E，或者W=hv0，当入射光的频率为2v0时，带入方程可知产生的光电子的最大初动能为E，故B正确，不符合题意；
C．图丙是放射线在磁场中偏转示意图，根据左手定则可知，射线c是β粒子流，它是原子核发生β衰变的过程中，由中子转化为一个质子与一个电子时形成的．故C错误，符合题意．
D．丁图中由原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系可知，若D和E能结合成F，核子的平均质量减小，则总质量减小，所以结合过程一定会释放能量．故D正确，不符合题意；
故选C．
点睛：该题考查光电效应、原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系、左手定则以及β衰变的本质，解题的关键知道光电效应的条件以及光电效应方程，理解物理图像的意义．
9．A
【解析】
根据爱因斯坦质能方程为△E=△mc2，此核反应放出的能量△E=（m1+m2-m3）c2，A正确．故选A．
10．D
【解析】
【详解】
是轻核聚变反应；属于β衰变，选项A错误；是核裂变方程，选项B错误；发生α衰变是放出42He，发生β衰变是放出电子0-1e，设发生了x次α衰变和y次β衰变，则根据质量数和电荷数守恒有：4x+222=238，解得x=4；2x-y+86=92，得y=2，故衰变过程中共有4次α衰变和2次β衰变，故C错误；属于原子核人工转变方程，选项D正确；故选D.
11．ABC
【解析】
说明β衰变实质的反应方程是：，选项A正确；原子核中每个核子只跟邻近的核子发生核力作用，选项B正确；是核裂变反应方程，式中x=（235+1）-（144+89）=3，选项C正确；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数原子核不适用，选项D错误；故选ABC.
12．CD
【解析】
（1）原子核的比结合能越大，则核子在结合成原子核时亏损的质量就越多，剩余平均质量越小，A错误；
（2）中度质量的原子核最稳定，核中核子比结合能最大，并非核子数越多，比结合能越大，B错误；
（3）比结合能越大，原子核中核子结合的越牢固，要想将原子核变成单个核子，需要吸收更大的能量，分开越不容易，C正确；
（4）原子核的核子数越多，核力做功越多，结合能越大，D正确；
故本题选CD
13．BC
【解析】
衰变的实质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，不是来自核外电子．故A错误．射线一般伴随或射线产生，故B正确；卢瑟福通过原子核的人工转变发现了质子，故C正确；比结合能越大，原子中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故D错误；故选BC．
【点睛】知道衰变的实质；射线一般伴随或射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能最强，电离能力最弱；卢瑟福发现了质子；比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固．
14．AB
【解析】
根据质能方程可知，轻核的聚变过程，存在质量亏损，向外界放出核能，故A正确；使核发生聚变反应必须使核之间的距离接近到1×10－15m，也就是接近到核力能够发生作用的范围内，选项B正确；要使聚变产生，必须克服核子间库仑斥力作用，故C错误；核聚变反应即使不在人工控制下也可以发生，例如太阳内部进行的反应就是热核反应，选项D错误；故选AB.
15．AD
【解析】
原子核内的中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是β粒子，这就是β衰变的实质，故A正确；铀核（U）衰变成α粒子和另一原子核，要释放能量，衰变产物的比结合能大于铀核的比结合能，故B错误；光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，能否发生光电效应，与入射光的强度无关．故C错误；按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大，原子的总能量增加，故D正确；故选AD．
点睛：本题考查衰变的实质及其衰变特征，知道当核子结合成原子核时有质量亏损，要释放一定能量，原子核的平均结合能越大，表示原子核的核子结合得越牢固．
16．AC
【解析】
天然放射现象说明了原子核具有复杂结构，选项A正确；放射性物质的温度升高，其半衰期不变，选项B错误；核裂变与聚变都放出核能，则都伴有质量亏损，选项C正确；β衰变所释放的电子来自原子核内的中子转化为质子时放出的电子，选项D错误；故选AC.
17．AD
【解析】
【详解】
这个反应的核反应方程式，该核反应方程为聚变反应，故A正确；任何粒子都具有波动性，故B错误．聚变反应中的质量亏损△m=（m1+m2）﹣m3﹣m4，亏损的质量转化为能量如果以光子的形式释放，则E=（m1+m2﹣m3﹣m4）c2，如果生成的粒子有动能，则有部分能量转化为动能，故C错误；根据，得光子的波长为：，故D正确。
故选AD．
18．ABD
【解析】在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则动量减小，根据，知波长增大．故A正确；核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中，根据玻尔理论，原子要吸收光子．核外电子做圆周运动的向心力由库仑力提供，电子与原子核距离变大，则库仑力变小，即向心力变小，则速度变小，即动能变小，跃迁到较远轨道时库伦力做负功，则电势能增加，故B正确；比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固，选项C错误； 卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型，选项D正确；故选ABD.
19．AB
【解析】
【详解】
A. 用爱因斯坦的光子学说可以很好低解释光电效应的规律，说明光具有粒子性；康普顿效应，说明光具有动量，也说明光具有粒子性．故A正确；
B. 根据德布罗意波理论，德布罗意波的波长，电子运动的速度越大，动量越大，其对应的德布罗意波的波长越短，故B正确；
C. 半衰期与物体所处的物理和化学状态无关，不管以单质形式存在，还是以化合物形式存在，该元素的半衰期不变，故C错误；
D. 比结合能越大的原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定．故D错误；
故选AB
20．AB
【解析】
A. 甲图是粒子散射实验，卢瑟福通过分析实验结果，提出了原子的核式结构模型，故A正确；
B. 根据左手定则可知，射线①带正电，为α射线；射线②不带电，为γ射线，故B正确；
C．丙图表示的核反应属于重核裂变，是可以人工控制的核反应，故C错误；
D．丁图中黑体辐射的强度，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加且极大值向波长较短的方向移动，故D错误．
故选：AB