上海市甘泉高中2019-2020学年高中物理沪科版选修3-5：核能与社会 单元测评题（含解析）

核能与社会
1．下列说法正确的是（ ）
A．太阳辐射的能量来自太阳内部的核裂变反应
B．放射性元素的半衰期与外界的温度有关
C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是照射时间短
D．运动的物体也具有波动性，只不过一般情况下不能观察到它的波动性
2．下列说法中正确的是
A．碳H在活体生物内和死亡后生物体内的半衰期是不一样的
B．玻尔把普朗克的量子理论应用到原子系统上，提出了自己的原子结构假说，成功地解释了氯原子的光谱
C．逸出功是使电子脱离金属所做功的最小值．因而对于某种金属而言，当照射光的频率发生变化时，其逸出功也随之变化
D．比结合能越小，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
3．下列说法中正确的是
A．钍的半衰期为24天．1g钍经过120天后还剩0.2g
B．大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生4种不同频率的光子
C．是核聚变反应
D．光电效应实验中，入射光的强度越大，光电子的最大初动能越大
4．我国正在自主研发新型聚变—裂变混合反应堆项目，如果此项目得以研究开发并付诸实现，有可能使核资源寿命延长数倍．关于聚变和裂变，下列看法正确的是：
A．是裂变反应
B．聚变和裂变反应中都存在质量亏损
C．裂变反应以释放核能为主，聚变反应以吸收核能为主
D．核越重，比结合能越大
5．下列说法正确的是 (　　)
①是α衰变方程　
②是核聚变反应方程　
③是核裂变反应方程　
④是原子核的人工转变方程
A．①②
B．②④
C．③④
D．①③
6．下列说法中正确的是（? ）
A．γ射线是原子受激发后向低能级跃迁时放出的
B．在稳定的重原子核中，质子数比中子数多
C．核反应过程中如果核子的平均质量减小，则要吸收核能
D．诊断甲状腺疾病时，注入的放射性同位素碘131作为示踪原子
7．下列过程吸收能量的是
A．重核裂变 B．轻核聚变 C．原子核的α衰变时 D．原子从较低能级跃迁到较高能级
8．下列说法中正确的是（　　）
A．黑体辐射电磁波的强度的波长分布与黑体的温度无关
B．钍的半衰期为24天．1g钍经过120天后还剩0.2g钍
C．放射同位素经α、β衰变会生成其中经过了3次α衰变和2次β衰变
D．比结合能越大，原子核中核子结合的越不牢固，原子核越不稳定
9．据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置（又称“人造太阳”）已完成了首次工程调试。下列关于“人造太阳”的说法正确的是
A．“人造太阳”的核反应方程是
B．“人造太阳”的核反应方程是
C．“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是
D．“人造太阳”核能大小的计算公式是
10．下列说法正确的是
A．氢原子的发射光谱是连续谱
B．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应
C．23592U 裂变：23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋3X，X 是中子
D．23592U 裂变产物 14156Ba 是中等质量的核，23592U 的平均结合能大于 14156Ba 的平均结合能
11．下列四幅图分别对应着四种说法，其中正确的是
A．氢原子辐射出一个光子后，电势能增大，动能减小
B．根据α、β、γ射线的特点可知，射线1是α射线，射线2是γ射线，射线3是β射线
C．天然放射性元素的半衰期由原子核内部自身的因素决定，跟所处的化学状态和外部条件无关
D．重核的裂变反应方程可以有
12．关于近代物理学，下列说法正确的是(　　)
A．α射线、β射线和γ射线是三种波长不同的电磁波
B．一群处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时能辐射出6种不同频率的光
C．重核裂变过程生成中等质量的核，反应前后质量数守恒，但质量一定减少
D．经典物理学不能解释原子光谱的不连续性，但可以解释原子的稳定性
13．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．由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子
C．热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强
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
14．下列说法中正确的是（ ）
A．衰变成要经过次衰变和次衰变
B．汤姆孙的粒子散射实验揭示了原子具有核式结构
C．衰变中产生的射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的
D．质能方程反映出能量与质量是统一的
15．科学家已经发现自然界存在四种相互作用，下列说法中，哪些是符合科学家的认识的：( )
A．弹力应该归结为电磁力
B．原子核内所有核子之间都存在核力的作用；
C．摩擦力仍然是电磁力的一种表现形式；
D．电磁力是比万有引力更强的相互作用。
16．太阳内部不断进行着各种核聚变反应，其中一种为H+H→He+n，氘核的质量为m1，氚核的质量为m2，氯核的质量为m3，中子的质量为m4，核反应中发射一种γ光子，该γ光子照射到逸出功为W0的金属上打出的最大初动能的光电子速度为v，已知光电子的质量为m，光速为c，普朗克常量为h，则
A．聚变反应释放的核能为(m1+m2－m3－m4)c
B．γ光子来源于原子核外电子的能级跃迁
C．光电子的德布罗意波长为
D．γ光子的频率为
17．下列说法正确的是______
A．衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B．在中子轰击下生成和的过程中，原子核中的平均核子质量变小
C．太阳辐射能量主要来自太阳内部的聚变反应
D．卢瑟福依据极少数粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型
E.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，原子总能量减小
18．下列说法正确的是
A．发现中子的核反应方程是
B．在中子轰击下生成和的过程中,原子核中的平均核子质量变小
C．200个的原子核经过两个半衰期后剩下50个
D．比结合能越大，表示原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定
19．下列说法正确的是______．
A．太阳辐射能量与目前采用核电站发电的能量均来自核聚变反应
B．天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构
C．一个氢原子从n=4的激发态跃迁到基态时，能辐射6种不同频率的光子
D．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量减小
E.康普顿效应说明光具有粒子性，电子的衍射实验说明粒子具有波动性
20．“超导托卡马克” (俗称“人造太阳”)是我国自行研制的可控热核反应实验装置．设该实验反应前氘核()的质量为m1，氚核()的质量为m2，反应后氦核()的质量为m3，中子()的质量为m4，光速为c．下列说法中正确的是
A．这种装置中发生的核反应方程式是
B．该核反应类型为核裂变反应
C．由核反应过程质量守恒可知m1+m2=m3+m4
D．核反应放出的能量等于(m1+m2-m3-m4)c2
参考答案
1．D
【解析】
太阳辐射的能量来自太阳内部的核聚变反应，选项A错误；放射性元素的半衰期与外界的温度无关，选项B错误；一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是照射光的频率太小，与照射时间无关，选项C错误；运动的物体也具有波动性，只不过一般情况下不能观察到它的波动性，选项D正确；故选D.
2．B
【解析】A、放射性元素的半衰期与环境的变化无关，只与自身有关，故A错误；
B、根据物理学史的知识可知，波尔把普朗克的量子理论应用到原子系统上，提出了自己的原子结构假说，成功地解释了氢原子的光谱，故B正确；
C、对于某种金属而言，逸出功是由金属本身决定的，当照射光的频率发生变化时，其逸出功不变，故C错误；
D、比结合能越小表示原子核中的核子结合得越不牢固，故D错误；
故选：B。
3．C
【解析】
钍的半衰期为24天．1g钍经过120天，也就是5个半衰期后，还剩，选项A错误；大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生种不同频率的光子，选项B错误；是核聚变反应，选项C正确；光电效应实验中，入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大，选项D错误；故选C.
4．B
【解析】
H+HHe+n是轻核聚变反应，所以A错误；聚变和裂变反应都释放能量，所以都存在质量的亏损，故B正确；C错误；组成原子核的核子越多，它的结合能就越高，结合能与核子数之比，称做比结合能，比结合能与质量数的关系如图所示，可知，中等大小的原子核比结合能较大，故D错误．
5．B
【解析】
【详解】
用人工的方法使原子核发生转变的过程叫做原子核的人工转变。在质子的轰击下发生的核反应，属于人工转变，故①错误；由轻原子核生成较重的原子核，同时释放出巨大能量的核反应叫核聚变，故②正确；α衰变是原子核自发放射α粒子的核衰变过程，所以该反应是α衰变，故③错误；用α粒子轰击产生和，是在人为的作用下发生的故该反应是人工转变，故④正确。所以B正确，ACD错误。
6．D
【解析】
【分析】
γ射线一般伴随着α或β射线产生，γ射线是电磁波；根据核反应的过程中质量的变化判定是释放能量，还是吸收能量；γ射线的穿透能力最强；放射性同位素碘131能做示踪原子．
【详解】
A．γ射线是一般伴随着α或β射线产生的电磁波，具有一定的能量，原子核受激发后向低能级跃迁时放出的．故A错误；
B．在稳定的重原子核中，质子数比中子数少．故B错误；
C．核反应过程中如果核子的平均质量减小，说明核反应的过程中由质量亏损，属于要释放核能．故C错误；
D．给怀疑患有甲状腺的病人注射碘131，诊断甲状腺的器质性和功能性疾病，是将碘131作为示踪原子，故D正确．
故选D.
【点睛】
该题考查γ衰变、原子核结构的特点、质能方程以及示踪原子等知识点的内容，解决该题关键要掌握γ射线的特性．以及知道向外辐射能量，有质量亏损．
7．D
【解析】
重核裂变，轻核聚变，原子核的α衰变都要放出能量，而原子从较低能级跃迁到较高能级吸收能量才能发生，选D
8．C
【解析】
【详解】
一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，还与材料的种类及表面情况有关；但黑体辐射电磁波的情况只与温度有关；故A错误；钍的半衰期为24天，1g钍经过120天后，发生5个半衰期，1g钍经过120天后还剩， 故B错误．钍衰变成氡 ，可知质量数少12，电荷数少4，因为经过一次α衰变，电荷数少2，质量数少4，经过一次β衰变，电荷数多1，质量数不变，可知经过3次α衰变，2次β衰变．故C正确．比结合能越大，原子核越稳定，越牢固．故D错误．故选C．
【点睛】
黑体辐射的强度与温度有关；根据结合半衰期的次数确定剩余的质量；依据核反应方程书写规律：质量数与电荷数守恒；比结合能越大，原子核越稳定．
9．C
【解析】
【分析】
核聚变都是氘核和氚核进行的核聚变反应，所有的核聚变都可以根据爱因斯坦质能方程求释放的能量．
【详解】
人造太阳的核聚变是氘核和氚核进行的核聚变反应，核反应方程是，故AB错误；核聚变的过程中，只有亏损的质量转化为能量，并不是全部的质量都转化为能量，所以根据质能方程可知，“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是，故C正确，D错误；故选C。
【点睛】
本题考查核聚变与核裂变的定义，核聚变的核反应方程，爱因斯坦质能方程，多读课本，掌握了基础知识才能顺利解决此类问题．
10．C
【解析】
【详解】
由于氢原子发射的光子的能量满足：E=En-Em，所以发射的光子的能量值E是不连续的，只能是一些特殊频率的谱线，不能是连续谱，故A错误；发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，与光照时间和光强无关，选项B错误；根据质量数和电荷数守恒可知：23592U 裂变：23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋3X，X 的电荷数为0，质量数为1，是中子，选项C正确；中等核的平均结合能较大，则23592U 的平均结合能小于 14156Ba 的平均结合能，选项D错误；故选C.
11．C
【解析】
【详解】
一个氢原子放出光子，原子能量减小，根据知，得，电子的动能增大，电势能减小，A错误；三种射线的穿透本领不同，根据射线的特点可知，射线1的穿透本领最弱，是射线，射线3的穿透本领最强，是射线，射线2是射线，B错误；半衰期与其化学性质与化学状态无关，将放射性元素掺杂到其它稳定元素中，并降低其温度，它的半衰期会不变，C正确；重核的裂变是重核俘获一个慢中子后才能发生的，所以核反应方程有，D错误．
12．BC
【解析】
【详解】
γ射线是电磁波，而α射线、β射线不是电磁波，故A错误；根据数学组合C42=6，故B正确；重核裂变过程生成中等质量的核，反应前后质量数守恒，由于释放能量，有质量亏损，质量减小，故C正确。经典物理学不能解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征，D错误；故选BC.
13．BC
【解析】
A、半衰期只和元素本身有关，和物理或化学条件无关，故A错；
B、从高能级向低能级跃迁，要释放能量，即以光子的形式释放出来，故B正确；
C、热辐射的强度和温度有关，温度越高，辐射越强，故C对
D、核子结合成原子核放出核能,因此原子核所含核子单独存在时的总质量大于核原子核的质量，故D错
综上所述本题答案是：BC
14．AD
【解析】
【分析】
【详解】
衰变释放出，衰变释放，由变成共释放8个质子，减小24个质量数，故，，满足题中要求，故A正确；卢瑟福用粒子的散射实验证明了原子核式结构，选项B错误；衰变是原子核自发地放射出粒子,其实质是原子核中的一个中子转化成一个质子，同时产生一个电子，这个电子以射线的形式释放出去，故C错误；质能方程告诉我们能量与质量之间的统一关系，但质量并不能直接转化成能量，故D正确．故选AD．
15．ACD
【解析】
【详解】
AC、电磁力是两个带电粒子或物体之间的相互作用力，两个相互运动的电荷之间存磁力。力学中的弹力、摩擦力、浮力都属于电磁力的范畴，故A、C正确；
B、核力是短程力，作用范围在，原子核的半径数量级在，所以核力只存在于同一个原子核内的相邻的核子之间，两个相邻原子核之间的核子之间没有核力，故B错误；
D、电磁力是存在于物质和物质间，以电磁力来维持物质的结构，万有引力其实是某种重物在空间中让空间扭曲而类似吸引其他物质的力，电磁力远大于万有引力，故D正确；
故选ACD。
16．CD
【解析】
【分析】
【详解】
A项：由爱因斯坦质能方程可知，聚变反应释放的核能为(m1+m2－m3－m4)c2，故A错误；
B项：γ光子来源于聚变反应释放的能量，故B错误；
C项：由公式，故C正确；
D项：由爱爱因斯坦光电效应方程可知，，即
解得：，故D正确．
故应选CD．
17．BCD
【解析】
【详解】
A．衰变放出的电子是由中子转变成质子而产生的，不是原子核内的，故A错误；
B．裂变反应，原子核中的平均核子质量变小，有质量亏损，以能量的形式释放出来，故B正确；
C．太阳辐射能量主要来自太阳内部的轻核的聚变反应，故C正确；
D．卢瑟福依据极少数粒子发生大角度散射，绝大多数不偏转，从而提出了原子核式结构模型，故D正确；
E．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，且原子总能量增大，故E错误。
故选BCD。
18．ABD
【解析】
【详解】
发现中子的核反应方程是49Be+24He→612C+01n，故A正确；在中子轰击下生成3894Se和54140Xe的过程中，质量亏损，原子核中的平均核子质量变小，故B正确；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，统计少量个数原子核是没有意义的，故C错误；比结合能越大，表示原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定，故D正确；故选ABD。
【点睛】
对于物理学发展历史上几个重要的核反应方程如质子发现、中子等核反应方程要熟练掌握，知道质量亏损、半衰期、比结合能的概念、
19．BCE
【解析】
试题分析：太阳辐射能量来自核聚变反应，而目前采用核电站发电的能量为裂变反应，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；一个氢原子从n=4的激发态跃迁到基态时，能辐射种不同频率的光子，选项C正确；按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增加，原子总能量增加，选项D错误； 康普顿效应说明光具有粒子性，电子的衍射实验说明粒子具有波动性，选项E正确；故选BCE.
考点：聚变和裂变；波尔理论；康普顿效应；放射性现象
20．AD
【解析】
【详解】
可控热核反应装置中发生的核反应方程式是：，故A正确；这种装置的核反应是核聚变，我国大亚湾核电站所使用核装置是核裂变，它们的核反应原理不相同，故B错误；核反应过程中质量数守恒，但质量不守恒，核反应过程中存在质量亏损，因此m1+m2≠m3+m4，故C错误；核反应过程中的质量亏损△m=m1+m2-m3-m4，释放的核能△E=△mc2=（m1+m2-m3-m4）c2，故D正确．所以AD正确，BC错误．