上海市中原中学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．近年来，中国自行研究、设计的热核反应实验装置，已成功完成调试．由于它和太阳产生能量的原理相同，都是热核反应，所以被外界称为“人造太阳”．“人造太阳”的原理就是在这台装置的真空室内加入少量氢的同位素氘和氚，使其在一定条件下发生聚变反应，反应过程中会产生巨大的能量．则下列说法中肯定错误的是
A．“人造太阳释放的能量大小的计算公式是
B．“人造太阳”的一个核反应方程可能是
C．“人造太阳”的一个核反应方程可能是
D．与这种热核反应比较，核裂变反应堆产生的废物具有放射性
2．下列说法中正确的是（ ）
A．核力存在于原子核内的所有核子之间
B．天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构
C．卢瑟福通过对粒子散射实验结果的分析，提出了原子核内有中子存在
D．若碘131的半衰期大约是8天，取4个碘原子核，经16天就只剩下1个碘原子核了
3．关于原子结构和原子核，下列说法正确的是（ ）
A．放射性元素发生β衰变时所放出的电子是原子核外的电子
B．用加温、加压或改变其化学状态的方法有可能改变原子核衰变的半衰期
C．重核裂变要发生质量亏损，比结合能增大，放出热量
D．根据玻尔氢原子理论，电子绕核运动过程中会辐射电磁波
4．关于近代物理，下列说法正确的是（ ）
A．射线是高速运动的氦原子
B．核子结合成原子核时会出现质量亏损，亏损的质量转化为释放的能量
C．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比
D．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征
5．2011年3月11日日本发生的地震及海啸，引发了令世人震惊的日本福岛第一核电站核泄漏事故，核泄漏出的人工放射性核素碘-131发出的放射线对人体有害．产生碘-131的一种方式为：．已知的质量分别为m1、m2、m3 、m4，真空中的光速为c．下列说法正确的是（ ）
A．方程中的X表示质子
B．方程中的X表示电子
C．核反应中质量亏损Δm= m1+m4-m2-m3
D．核反应中释放的核能ΔE=( m1-m2-m3-2m4)c2
6．下列说法正确的是（　　）
A．通过给人注射碘的放射性同位素碘131，然后定时测量甲状腺及邻近组织的放射强度，有助于诊断甲状腺疾病，这是利用放射性同位素原子作为示踪原子
B．X射线是原子核处于高能级向低能级跃迁而产生的
C．贝克勒尔发现的铀和含铀的矿物能发出看不见的射线，这种射线中存在X射线可使照相底版感光
D．目前核电站主要是核裂变，为控制核反应速度，可以利用镉棒作为慢化剂，减缓中子的速度
7．1938年德国物理学家哈恩发现用中子轰击铀核()的产物中含有中等质量的原子核钡()和氪()?,下列说法正确的是( )
A．该核反应为核聚变
B．该核反应方程为
C．铀核的比结合能比钡核的比结合能小
D．此核反应一但发生就能自动延续下去，对铀块体积将不再有要求
8．下列说法不正确的是（）
A．β衰变时，β射线是原子的核外电子释放出来的
B．α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转，这是卢瑟福猜想原子核式结构模型的依据之一
C．如果用紫光照射某种金属发生光电效应，改用绿光照射这种金属不一定发生光电效应
D．比结合能越大,原子中核子结合的越牢固,原子核越稳定
9．恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应．核反应方程为＋γ.以下说法不正确的是( )
A．该核反应为聚变反应
B．热核反应中有质量亏损
C．热核反应会放出巨大能量
D．由于核反应中质量数守恒，所以质量也是守恒的
10．下列说法中正确的是(　　)
A．一群处于n＝3能级的氢原子自发跃迁时能发出2种不同频率的光子
B． 的一种裂变可能为
C．核反应属于原子核聚变
D．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，遏止电压就越大
11．原子核的比结合能曲线如图所示．铀核( )经过m次α衰变和n次β衰变变成铅核()，关于该过程，下列说法中正确的是( )
A．m=5，n=4
B．铀核 () 的比结合能比铅核 () 的比结合能小
C．铀核 () 衰变过程的半衰期与温度和压强有关
D．在α、β、这三种射线中,射线的穿透能力最弱
12．下列说法正确的是________________
A．真空中的光速在不同的惯性参考系中部是相同的，与光源和观察者的运动无关
B．爱因斯坦通过质能方程阐明了质量就是能量
C．空间和时间与物质的运动状态有关
D．大量光子产生的效果往往显示出粒子性，个别光子产生的效果往往显示出波动性
E.红外线有显著的热效应，紫外线有显著的化学作用
13．下列说法正确的是（ ）
A．黑体是一种理想化模型,其辐射强度与温度有关,当温度升高时,黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
B．在光电效应实验中,用同种频率的光照射不同的金属表面,从金属表面逸出的光电子的最大初动能Ek越大,则这种金属的逸出功W0越小
C．在康普顿效应中,当入射光子与晶体中的电子碰撞时,会把一部分动量转移给电子,因此光子散射后波长变短
D．结合能越大,原子中核子结合得越牢固,原子核越稳定
E.由玻尔理论可知,氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时,要释放一定频率的光子,同时电子的动能增大、电势能减小
14．原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的有（ ）．
A．核比核更稳定
B．核的结合能约为14 MeV
C．两个核结合成核时释放能量
D．核中核子的平均结合能比核中的小
15．光既具有波动性，又具有粒子性．如果一个光子的能量等于一个电子的静止能量，且电子质量me=0.90×kg，光速c=m/s，普朗克常量h=6.63×10-34?J·s．则
A．光子的能量为2.7×J
B．光子的频率为6.1×10-24Hz
C．光子的波长为2.4×10-12m
D．光子的动量为2.7×10-22kg·m/s
16．关于原子核的结合能，下列说法正确的是
A．原子核的结合能越大，原子核越稳定
B．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
C．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能
D．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能
17．下列说法正确的是（ ）
A．核反应方程
B．光电效应中，光电子的最大初动能与照射光的频率成正比
C．放射性元素氡的半衰期是3.8天，有4个氡核经7.6天后只剩1个
D．一群处于量子数n=4的氢原子，在向低能级跃迁的过程中可以产生6种不同频率的光
18．2017年11月17日，“中国核潜艇之父”----黄旭华获评全国道德模范，颁奖典礼上，习总书记为他“让座”的场景感人肺腑，下列说法中正确的是
A．目前核潜艇是利用重核裂变提供动力, 重核裂变反应前后一定有质量亏损
B．N+He→O+H是原子核的人工转变
C． 式中x=3
D．结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
19．下列反应方程中，属于衰变的是( )
A． B．
C． D．
20．两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核(氦的同位素).若反应前两氘核的动能均为EkD=0.35MeV.它们正面对撞发生聚变，且反应后释放的核能全部转变为动能．已知氘核质量mD=2.0136u,氦核质量mHe=3.0150u,中子质量mn=1.0087u.(已知lu=931.5MeV)下列说法正确的是( )
A．把两个氘核作为一个系统，对撞过程中满足动量守恒和总能量守恒
B．核反应释放的核能为3.96MeV
C．反应后产生的氦核的动能0.99MeV
D．反应后产生的中子的动能3.26MeV
参考答案
1．B
【解析】
A.根据爱因斯坦质是方程可知，“人造太阳”放出的能量大小的计算公式：，故A不符合题意；
B.为核裂变方程，“人造太阳”发生的是聚变反应，故B符合题意；
C.为聚变反应，故C不符合题意；
D.核裂变反应堆产生的废物为原子序数较大的放射性物质，所以具有放射性，故D不符合题意．
故选B。
2．B
【解析】核力存在于原子核内相邻的核子之间，选项A错误；天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构，选项B正确；卢瑟福通过对粒子散射实验结果的分析，提出了原子的核式结构理论，选项C错误；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数的原子核不适用，选项D错误；故选B.
3．C
【解析】
放射性元素发生衰变时所放出的电子是由原子核内的一个中子变为一个质子的同时放出的，故不是原子核外的电子，故A错误；用加温、加压或改变其化学状态的方法，都不能改变原子核衰变的半衰期，故B错误；、重核裂变释放能量，质量亏损，比结合能增大，故C正确；根据波尔理论，电子在轨道上运动时，是稳定的，不向外辐射电磁波，故D错误；故选C．
【点睛】射线为原子核中的中子转变成质子而放出电子，半衰期与外界环境及元素的物理、化学性质无关，重核裂变有质量亏损，向外辐射能量；掌握波尔理论中轨道量子化和能量量子化的含义．
4．D
【解析】
A．α射线是高速运动的氦原子核，选项A错误；
B．核子结合成原子核时会出现质量亏损，释放的能量与亏损的质量相对应，选项B错误；
C．从金属表面逸出的光电子的最大初动能随照射光的频率增大而增大，并非正比关系，选项C错误；
D．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征，选项D正确；
故选D.
5．D
【解析】
A、根据核电荷数守恒可知，X的核电荷数为，质量数为，则X是，故AB错误；
C、核反应过程中的质量亏损，故C错误；
D、这个核反应中释放的核能，故D正确．
点睛：知道质量数守恒与核电荷数守恒是判断粒子X种类的关键，熟练应用质能方程即可求出核反应释放的能量．
6．A
【解析】
A．给人注射碘的放射性同位素碘131，做示踪原子，有助于诊断甲状腺的疾病，A正确；
B．X射线产生的物理原理是原子的内层电子受到激发后产生，B错误；
C．1896年法国物理学家贝克勒尔发现有些物质能够发出一些看不见的射线，后来研究发现射线主要有三种即：射线、射线及射线，C错误；
D．核反应堆利用镉棒吸收中子控制核反应速度，D错误。
7．C
【解析】
用中子轰击铀核的产物中含有中等质量的原子核钡和氪，这种现象称为核裂变，选项A错误；该核反应方程为，选项B错误；根据比结合能曲线可知中等质量的原子核比结合能大，轻核和重核的比结合能小，铀核是重核，故钡核的比结合能比铀核的比结合能大，选项C正确；如果铀块的体积太小，裂变产生的大部分中子就会从铀块表面穿出而不能碰到铀核，因而不可能将该反应继续下去，所以铀块的体积对于维持该反应是很重要的，选项D错误；故选C．
8．A
【解析】
A．衰变中产生的射线实际上是原子核中的中子转化而来的不是原子内部核外电子释放出来的，A错误；
B．卢瑟福用粒子散射实验现象，提出原子核式结构模型，B正确；
C．紫光照射某种金属发生光电效应，改用绿光，因绿光的频率小于紫光，则照射这种金属不一定发生光电效应，C正确；
D．比结合能越大，将核子分解需要的能量越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，D正确．
故选A.
9．D
【解析】该反应中，是质量数较小的原子核发生反应生成质量数较大的原子核的过程，所以是核聚变反应，故A正确；热核反应中有质量亏损，会放出巨大能量．故BC正确；核反应中质量数守恒，但是反应有质量亏损，质量不是守恒的，选项D错误；此题选项不正确的，故选D.
点睛：此题考查核聚变与核裂变的定义，核聚变的核反应方程等．多读课本，掌握聚变反应与裂变反应的特点以及它们的区别是解答的关键．
10．C
【解析】
A、根据公式知，处于n=3能级的氢原子自发跃迁时能发出3种不同频率的光子，故A错误；
B、根据质量数和电荷数守恒可知，的一种裂变可能为，故B错误；
C、核反应属于原子核聚变，故C正确；
D、遏止电压与入射光的频率成正比关系，与光强无关，故D错误；
故选C．
11．B
【解析】
A项，根据发应前后质量数守恒和核电荷数守恒可知，
235=207+4m
92=82+2m-n
解得：m=7 , n=4,故A错；
B、比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，所以铀核的比结合能比铅核的比结合能小，故B项正确．
C、半衰期是放射性元素的固有特性，不会随外部因素而改变，因此放射性元素的半衰期与温度、压强无关，故C错误；
D、在α、β、这三种射线中,射线的穿透能力最强，故D错误；
故选B
12．ACE
【解析】
A．根据狭义相对论，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源和观察者的运动无关，故A正确；
B．由质能方程可知，能量与质量之间存在着一定的必然对应的关系，而不能认为质量就是能量，能量就是质量，故B错误；
C．相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关，故C正确；
D．大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性，故D错误；
E．红外线的波长比红光长，同时它具有显著的热作用，而紫外线有显著的化学作用，故E正确；
故选ACE．
13．ABE
【解析】
A．根据黑体辐射规律可知，随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，A正确；
B．根据公式可知用同种频率的光照射不同的金属表面，相同，越大，则金属的逸出功越小，B正确；
C．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，C错误；
D．比结合能的大小反映原子核的稳定程度，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；
E．由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，能量减小，轨道半径减小，根据知，电子的动能增大，由于能量等于电子动能和电势能的总和，则电势能减小，E正确．
故选ABE。
14．ACD
【解析】
比结合能越大，原子核越稳定，由图可知，氦核的比结合能大，则核比核更稳定，A正确；由图可知，氦核的结合能大约为7MeV，氦核的核子数为4，则氦核的结合能大约为28MeV，B错误；两个核结合成核时有质量亏损，释放能量，C正确；由图可知，核中核子的平均结合能比核中的小，D正确．
【点睛】由图得出氦核的比结合能，抓住比结合能等于结合能与核子数的比值得出氦核的结合能；比结合能越大，原子核越稳定，通过图示得出比结合能的大小．
15．CD
【解析】
A.光子的能量为：，故A错误；
B. 由E=hγ可得该光子的频率：，故B错误；
CD.光子的动量为：，光子的波长为：，故CD正确．
故选CD。
16．BD
【解析】
【分析】
【详解】
A．原子核的比结合能越大，原子核越稳定，故A错误；
B．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B正确；
C．自由核子组成原子核时，其质量亏损对应的能量等于该原子核的结合能，故C错误；
D．一重原子核衰变成粒子和另一原子核，要释放能量，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，故D正确；
故选BD．
【点睛】
比结合能：原子核结合能对其中所有核子的平均值，即若把原子核全部拆成自由核子，平均对每个核子所要添加的能量，用于表示原子核结合松紧程度．结合能：两个或几个自由状态的粒子结合在一起时释放的能量，分散的核子组成原子核时放出的能量叫做原子核结合能．
17．AD
【解析】
【分析】
【详解】
A．根据电荷数守恒、质量数守恒知方程正确，选项A正确；
B．根据光电效应方程知，光电子的最大初动能与照射光的频率不是正比关系，选项B错误；
C．半衰期具有统计规律，对少量的原子核适用，对少量的原子核不适用，选项C错误；
D．根据知，一群处于量子数n=4的氢原子，在向低能级跃迁的过程中可以产生6种不同频率的光，选项D正确．
故选AD．
【点睛】
本题考查了核反应方程、光电效应方程、半衰期、能级跃迁等基础知识点，关键要熟悉教材，牢记这些基础知识点，知道在核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒，注意半衰期对大量的原子核适用，对少数原子核不适用．
18．AB
【解析】
【分析】
【详解】
A、核电站是利用核裂变释放的核能来发电的，依据质能方程可知，重核裂变反应前后一定有质量亏损，向外辐射能量，故A正确．B、卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子，并首次实现原子核的人工转变核反应，核反应方程为，故B正确．C、依据质量数与质子数守恒，可得x=2，故C错误．D、比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，则D错误．
故选AB．
19．AB
【解析】
衰变是自发的，并且伴随着 粒子的产生
A、 是衰变，故A正确；
B、 是衰变，故B正确；
C、，是人工核反应，故C错误；
D、，是核聚变，故D错误；
故选AB
20．AC
【解析】
A、把两个氘核作为一个系统，由于内力远远大于外力，所以对撞过程中满足动量守恒和总能量守恒，故A正确；
B、聚变的核反应方程:;
根据质能方程
代入数据得： ，故B错误；
CD、根据能量守恒知：
由动量守恒知生成的中子和氦核动量相等，根据
可得： ; ，故C对；D错误；
故选AC
点睛：利用动量守恒和能量守恒解本题，并且要会利用质能方程计算核反应释放的能量．