上海市丰华高中2019-2020学年高中物理沪科版选修3-5：核能与社会 章末综合复习题（含解析）

核能与社会
1．2017年12月6日报道，中国散裂中子源项目将于2018年前后建成。目前，位于广东东莞的国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)首次打靶成功，获得中子束流，这标志着(CSNS)主体工程顺利完工，进入试运行阶段。对于有关中子的研究，下面说法不正确的是(　　)
A．中子和其他微观粒子，都具有波粒二象性
B．一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子是核聚变反应
C．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子
D．核反应方程中的y＝206，X中中子个数为124
2．下列说法正确的是(　 　)
A．放射性元素发生正电子衰变时，产生的新核质量数不变，核电荷数增加1
B．粒子散射实验的结果证明原子核是由质子和中子组成的
C．天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转
D．太阳不断地向外辐射大量能量，太阳质量应不断减小，日地间距离应不断增大，地球公转速度应不断减小
3．贝可勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用．下列属于核聚变的是（ ）
A．
B．
C．
D．
4．一个氘核与一个氚核结合成一个氦核同时放出中子，释放17.6 MeV的能量．已知氘核、氚核、氦核和中子的质量分别为m1、m2、m3和m4．下列说法正确的是
A．该核反应方程
B．该核反应中的核燃料是当前核电站采用的核燃料
C．
D．该核反应可以在常温下进行
5．关于原子核及其变化，下列说法正确的是
A．一个中子和一个质子的质量之和等于一个H核的质量
B．处于激发态的原子核放出射线时，核子数并没有发生变化
C．结合能大的原子核，比结合能也大
D．原子核发生一次衰变，原子核外就会失去一个电子
6．2018年11月16日，第26届国际度量衡大会上，经过60个成员国代表投票表决，重新定义了千克．新定义以普朗克常数为基准，从而使1千克脱离了实际物体．你可能不能推导出千克的新定义，但可以通过一定的物理分析，分析下列新千克的定义（公式中h为普朗克常数，ν为铯原子共振频率，C为光速）表示式为（ ）
A．1kg= 1.36×1018hν/C2
B．1kg= 1.36×1018h2ν/C
C．1kg= 1.36×1018hν2/C
D．1kg= 1.36×1018h2ν2/C2
7．下列说法正确的是
A．汤姆孙发现了电子，表明原子具有核式结构
B．+→++x是核裂变方程，其中x=10
C．同种放射性元素在化合物中的半衰期比单质中长
D．爱因斯坦的质能方程E=mc2中，E表示的是物体以光速c运动的动能
8．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α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型
B．乙图表明：只要有光射到金属板上，就一定有光电子射出
C．丙图表示的是磁场对α、β和γ射线的作用情况，其中①是β射线，②是γ射线
D．丁图表示的核反应属于重核裂变，是人工无法控制的核反应
9．铀核经过m次衰变和n次衰变变成铅核．关于该过程，下列说法正确的是
A． B．
C．铀核的比结合能比铅核的比结合能大 D．铀核的衰变过程的半衰期与温度和压强有关
10．通过核反应可以释放核能．关于核反应，下列说法正确的是（ ）
A．此核反应过程为ɑ衰变
B．此核反应生成物中x为电子
C．此核反应中释放的能量为的结合能
D．此核反应在超高温和高压下才易实现
11．下列关于核反应的说法中正确的是（ ）
A．铀核裂变的核反应是：
B．组成核的核子中任何两个核子间都存在不可忽略的核力作用
C．压力、温度对放射性元素衰变的快慢具有一定的影响
D．在粒子散射的实验中，绝大多数粒子几乎直线穿过金箔，这可以说明金原子内部绝大部分是空的
12．下列说法正确的是（　　）
A．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下1个原子核了
B．结合能越大的原子核越稳定
C．光子的能量由光的频率所决定
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，电子动能减小，电势能增大，原子的总能量减小
13．北京冬奥委会将在2022年举行，届时有大量对环境有益的太阳能技术加以使用，如奥运会场馆周围80％～90％的公共照明将利用太阳能发电技术，奥运会90％的洗浴热水将采用全玻真空太阳能集热技术．太阳能是由于太阳内部高温高压条件下的热核聚变反应产生的，下列核反应中属于聚变反应的是 ( )
A． B．
C． D．
14．下列说法正确的是（ ）
A．原子的发射光谱和吸收光谱都是分立的线状谱
B．天然放射现象揭示了原子具有核式结构
C．光电效应揭示了光子不仅具有能量还具有动量
D．比结合能越小的原子核中核子结合的越牢固
15．下列说法正确的是
A．质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2、m3，则质子与中子结合为氘核的反应是人工核转变，放出的能量为（m3 －m1－m2）c2
B．玻尔将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律
C．紫外线照射到金属锌板表面时能够产生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大
D．半衰期是反映放射性元素天然衰变的统计快慢，若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小
16．自然界中的碳主要是12C，也有少量14C．14C是高层大气中的12C原子核在太阳射来的高能粒子流作用下产生的．14C具有放射性，能够自发地进行β衰变，变成氮，半衰期为5730年．由于14C在大气中的含量稳定，活的植物通过光合作用和呼吸作用与环境交换碳元素，其体内14C的比例大致与大气中相同．当植物枯死后，其遗体内的14C，仍在衰变，但不能得到补充，故可以根据其放射性强度减少情况，推测植物死亡时间．关于14C，下列说法正确的是（ ）
A．14C的衰变方程为：
B．衰变前14C的质量等于衰变后氮与电子的质量之和
C．14C的β衰变从本质上来说，属于核裂变的一种
D．对相同质量古木和现代植物的碳提取样品分析，若每分钟古木衰变次数是现代植物的一半，说明该古木大约存活于5730年前的时代．
17．关于近代物理，下列说法正确的是　　
A．氢核聚变反应方程??中，X?表示电子
B．?粒子散射实验现象揭示了原子核的内部结构
C．已知用红光或紫光照射金属钾表面均有光电子逸出，则用紫光照射时，逸出的光电子的最大初动能较大
D．基态的一个氢原子吸收一个光子跃迁到的激发态后，一定能发射2种频率的光子
18．下列解释核能的反应过程，表述正确的有（ ）
A．是衰变
B．是核聚变反应
C．是核裂变反应
D．是衰变
19．关子原子核的结合能，下列说法正确的是（ ）
A．比结合能越大、原子核不稳定
B．已知中子质量、质子质量和氘核质量，则可以计算出氘核的比结合能
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小能量
D．铯原子核（）的结合能大于铅原子核（）的结合能
20．下列说法中正确的是___________
A．爱因斯坦认为：光本身就是由一个个不可分割的能量子(光子)组成的
B．α粒子散射实验是原子核式结构理论的实验基础，也是测定原子核半径的最简单方法
C．核力一定是发生在核子间的吸引力作用
D．发生轻核的聚变反应时，原子核核子的平均质量变大
参考答案
1．C
【解析】
【详解】
中子和其他微观粒子，都具有波动性，也具有微粒性，即具有波粒二象性，选项A正确；一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子是核聚变反应，选项B正确；卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，得出了原子的核式结构理论，选项C错误；核反应方程中的y＝210-4=206，X中中子个数为206-82=124，选项D正确；此题选择不正确的选项，故选C.
2．D
【解析】
【详解】
放射性元素发生正电子衰变时，根据质量数和电荷数守恒知，正电子的质量为0，带一个单位的正电荷，则产生的新核质量数不变，核电荷数减少1．故A错误；α粒子散射实验的结果证明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里．故B错误；天然放射现象中产生的射线中，γ射线不带电，不能在电场或磁场中发生偏转，故C错误．太阳不断地向外辐射大量能量，太阳质量应不断减小，根据万有引力提供向心力可知，太阳对地球的吸引力逐渐减小，日地间距离应不断增大，地球公转速度应不断减小．故D正确．故选D．
3．A
【解析】
A反应是轻核的聚变，选项A正确；B反应是原子核的人工转变方程，选项B错误；C反应是衰变方程，选项C错误；D反应是重核裂变方程，选项D错误；故选A.
4．C
【解析】
A、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A错误；
B、目前核电站都采用核裂变发电，故B错误；
C、该反应放出热量，所以一定有质量亏损，故C正确；
D、该核反应必须在高温下进行，故D错误；
故选C．
【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．
5．B
【解析】
轻核聚变有质量亏损，向外放出能量．根据爱因斯坦质能方程判断反应前后的质量关系．
【详解】
A项：一个中子和一个质子结合成氘核，放出能量，由爱因斯坦质能方程可知，一个中子和一个质子的质量之和大于一个氘核的质量，故A错误；
B项：处于激发态的原子核放出射线即为光子流，所以核子数不变，故B正确；
C项：比结合能等于结合能与核子数的比值，所以结合能大的原子核，比结合能不一定大，故C错误；
D项：原子核衰变所放出的电子为原子核内一个中子转化而来的，故D错误．
故应选：B．
【点睛】
解决本题的关键知道重核裂变、轻核聚变都有质量亏损，向外放出能量．
6．A
【解析】
光子的能量为，根据爱因斯坦质能方程可知，则质量，故A正确．
7．B
【解析】
A、粒子散射实验说明原子的核式结构，电子是汤姆生发现，但是不能说明原子的核式结构，故A错误．
B、核反应前后，质量数守恒，电荷数守恒．反应前的质量数为236，反应后的质量数为90+136=226，所以x=10个中子，故B正确．
C、放射性元素衰变的半衰期是由原子核内部自身决定的，与外界的物理和化学状态无关，故C错误．
D、爱因斯坦的质能方程E=mc2，只是说明物体具有的能量与它的质量之间存在着简单的正比关系，E表示的并不是物体以光速c运动的动能，故D错误．
故选B
8．A
【解析】
A、卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，故A正确；
B、乙图表明：只有入射光的频率大于金属板的极限频率时，才能发生光电效应，B错误；
C、根据左手定则可得，图射线①是α粒子，而图线③是β粒子流，故C错误；
D、图丁表示的核反应属于重核裂变，是人工可以控制的核反应，故D错误；
故选A．
9．B
【解析】
设发生m次α衰变，n次β衰变，衰变方程为：→?+mα+nβ，则：235=207+4m，解得m=7，又：92=82+7×2-n，得：n=4，故A错误，B正确；组成原子核的核子越多，它的结合能就越高．原子核的结合能与核子数之比，称做比结合能，比结合能越大，原子核结合得越牢固，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C错误；铀核的衰变过程的半衰期与温度和压强无关，由原子核内部因素决定，故D错误；故选B．
10．D
【解析】
该核反应为轻核聚变反应，故A错误；根据质量数守恒和电荷数守恒可知x为中子，不是电子，故B错误；设氘核、氚核、氦核、中子的质量分别为m1、m2、m3、m4，真空中的光速为c，根据质能方程可知此核反应中释放的能量△E=（m1+m2﹣m3﹣m4）c2，而的结合能E等于把核拆开成单独核子所需要的最小能量，故此核反应中释放的能量不是的结合能，故C错误；轻核聚变能放出巨大的能量，但反应条件要求较为苛刻，需要高温高压状态下才能发生，故D正确．故选D．
【点睛】
本题考查轻核聚变，解题关键是要知道核反应方程式的书写规律，应用核电荷数与质量数守恒、质能方程是正确解题的关键，还要知道结合能的物理意义．
11．D
【解析】
【详解】
核裂变中反应物中应该有多个中子参与，选项A错误；核力是核子间强相互作用力，核力是短程力，作用范围在1.5×10-15m，原子核的半径数量级在10-15m，所以核力只存在于相邻的核子之间，故B错误；压力、温度对放射性元素衰变的快慢没有影响，选项C错误；在α粒子散射的实验中，绝大多数α粒子几乎直线穿过金箔，这可以说明金原子内部绝大部分是空的，选项D正确；故选D.
12．C
【解析】
【详解】
半衰期是大量放射性元素的原子衰变的统计规律，对个别的原子没有意义。故A错误；比结合能的大小反映原子核的稳定程度，比结合能越大的原子核越稳定。故B错误；根据：E=hγ可知，光子的能量由光的频率所决定。故C正确；根据玻尔理论，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，氢原子要吸收一定的能量，所以原子的总能量增大；由 可知电子的动能减小；结合能量的变化可知，电子的电势能增大。故D错误；故选C。
【点睛】
本题考查了放射性元素的半衰期的本质、结合能与比结合能、玻尔理论等基础知识点，关键要熟悉教材，牢记这些基础知识点。
13．A
【解析】
聚变反应是质量较轻的核聚变生成质量较大的核，由题目知A正确．故选A.
14．A
【解析】
原子的发射光谱和吸收光谱都是分立的线状谱，选项A正确；α粒子散射试验揭示了原子具有核式结构，选项B错误；康普顿效应揭示了光子不仅具有能量还具有动量，选项C错误； 比结合能越大的原子核中核子结合的越牢固，选项D错误；故选A.
15．B
【解析】
A、根据爱因斯坦质能方程：，当一个质子和一个中子结合成一个氘核时，质量亏损为：，因此核反应放出的能量：，A错误；
B、玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律，B正确；
C、光电子的最大初动能与入射光的频率有关与光照强度无关，因此增大光照强度，光子的最大初动能不变，C错误；
D、半衰期不随物理状态与化学状态而改变，所以温度升高，半衰期不变，D错误；
故选B．
16．AD
【解析】
14C的衰变方程为：，选项A正确；由于质量亏损，衰变前后质量减少，选项B错误；衰变和裂变有本质上的不同，选项C错误；古木与现在植物相比，若衰变次数是现代植物的一半，说明古代植物内C14含量是现代植物的一半，则其存活时间应该是一个半衰期的时间，选项D正确．故选AD．
17．BC
【解析】
轻核聚变反应方程中，X的质量数为：m=2+3-4=1，电荷数：z=1+1-2=0，可知X表示中子，A错误；卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子具有核式结构，B正确；分别用红光和紫光照射金属钾表面均有光电子逸出，由于紫色光的频率大，由：可知，紫光照射时，逸出的光电子的最大初动能较大，C正确；基态的一个氢原子吸收一个光子跃迁到n=3激发态后，当该原子向地能级跃迁时，可能的途径是：n=3→n=1→n=1，所以可能发射2种频率的光子，D错误．
18．BC
【解析】
A、核聚变的过程是几个原子核聚合成一个原子核的过程，，是氢原子核聚变为氦原子核，故A错误，B正确；
C、核裂变是一个原子核分裂成几个原子核的变化，质量非常大的原子核才能发生核裂变，故C正确，D错误。
点睛：本题考查了重核裂变、轻核聚变和不稳定核的自发衰变的实质，知道衰变过程中电荷数守恒、质量数守恒。
19．BC
【解析】
A、比结合能越大，原子核越稳定，故A错误；
B、根据质能方程，已知中子质量、质子质量和氘核质量，则氘核的结合能：氘核有两个核子，所以比结合能为：，故B正确；
C、根据定义可以知道，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，所以C项正确，
D、中等质量的原子核的比结合能最大，铯原子核（）的比结合能大于铅原子核（）的比结合能，但其数值差别不大，铯原子核比铅的原子核的核子数少许多，所以铯原子核的结合能小于铅原子核的结合能，故D错误。
点睛：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，比结合能：原子核结合能对其中所有核子的平均值，亦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。
20．AB
【解析】
【详解】
A、爱因斯坦在解释光电效应时，引入了能量子的概念，认为光本身就是由一个个不可分割的能量子即光子组成，故A正确；
B、卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型：原子中心有一个很小的核，内部集中所有正电荷及几乎全部质量，所以α粒子散射实验是估算原子核半径最简单的方法之一，故B正确；
C、核力与万有引力、库伦力的性质不同，核力是短程力，作用范围在1.5×10?-15?m，核力只存在于相邻的核子之间，故C错误；
D、重核裂变反应或轻核聚变反应过程中，核子数不变，但质量发生亏损，所以核子平均质量变小，故D错误；
故选AB。
【点睛】
爱因斯坦在解释光电效应时，引入了能量子的概念，认为光本身就是由一个个不可分割的能量子即光子组成；核力与万有引力、库伦力的性质不同，核力是短程力，作用范围在1.5×10?-15?m，核力只存在于相邻的核子之间；重核裂变反应或轻核聚变反应过程中，核子数不变，但质量发生亏损，所以核子平均质量变小。