上海市海滨高中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．下列说法正确的是（　　）
A．较小比结合能的原子核不稳定，容易发生裂变
B．放射性元素的半衰期跟原子所处的化学状态无关，但与外部条件有关
C．某种频率的紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，若增大该种紫外线照射的强度，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能并不改变
D．根据玻尔的原子理论，氢原子的核外电子由能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会辐射一定频率的光子，同时核外电子的动能变小
2．下列说法中不正确的是( )
A．目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变
B．原子核内的中子转化成质子和电子，产生的电子发射到核外就是射线
C．氢原子从激发态向基态跃迁时，电子的动能增加，电势能减少，原子总能量减少
D．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核，经7.6天后一定剩下1个原子核
3．下列说法正确的是(????)
A．普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论
B．结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固
C．衰变说明原子核内部在电子
D．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的链式裂变反应
4．1964年至1967年6月我国第一颗原子弹和第一颗氢弹相继试验成功，1999年9月18日，中共中央、国务院、中央军委隆重表彰在研制“两弹一星”中作出贡献的科学家．下列核反应方程式中属于原子弹爆炸的核反应方程式的是
A． B．
C． D．
5．一个氘核和一个氚核经过核反应后生成一个氦核和一个中子，同时释放核能，已知氘核、氚核、氦核、中子的质量分别为m1、m2、m3、m4，真空中的光速为c，下列说法不正确的是(　　)
A．该核反应属于轻核聚变
B．核反应方程是：
C．核反应中的质量亏损Δm=m1＋m2－m3－m4
D．释放的能量ΔE=(m3－m4－m1－m2)c2
6．现在太阳向外辐射的能量是由于太阳内部氢聚变产生的，大约在亿年以后太阳内部将会启动另一种核反应，其核反应方程为：，那时太阳向外辐射的能量是由上述两种核反应产生的，已知的质量为，的质量为，则下列判断正确的是（ ）
A． B． C． D．
7．下列说法正确的是
A．光电效应既显示了光的粒子性，又显示了光的波动性
B．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
C．一个氘核与一个氚核聚变生成一个氦核的同时，放出一个质子
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，电子的动能增大，电势能增大，原子的总能量增大
8．一个原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为，则下列叙述正确的是（　　）
A．X原子核中含有54个质子
B．X原子核中含有141个核子
C．因为裂变时释放能量，根据E=mc2，所以裂变后的总质量数增加
D．因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少
9．如图所示，表示原子核的比结合能与质量数A的关系，据此下列说法中正确的是（　　）
A．重的原子核，例如，铀核（），因为它的核子多，核力大，所以结合得坚固而稳定
B．锂核（）的核子的比结合能比铀核的比结合能小，因而比铀核结合得更坚固更稳定
C．原子核结合的松紧程度可以用“比结合能”来表征，比结合能的定义是每个核子的平均结合能；比结合能越大的原子核越稳定
D．以上三个表述都错误
10．铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法中正确的是(　 　)
A．若铀235的体积小于它的临界体积，裂变的链式反应就能够发生
B．为了使裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的中子
C．镉棒也叫控制棒，用来调节中子数目以控制反应速度
D．能否发生链式反应与铀块的质量无关
11．已知氘核的平均结合能是，质量为，氚核的平均结合能是，质量为，氦核的平均结合能是，质量为，中子的质量为，在某次核反应中，1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核，则下列说法中正确的是　　
A．这个核反应质量亏损为
B．核反应方程为
C．核反应过程中释放的核能是?MeV
D．目前核电站都采用上述核反应发电
12．下列说法正确的是　　
A．铀经过，衰变形成稳定的铅，在这一变化过程中，共有6个中子转变为质子
B．一个氢原子从的激发态跃迁到基态时，能辐射3个光子
C．结合能越大的原子核，核子结合得越牢固，原子核越稳定
D．某入射光照射到金属锌版表面时发生光电效应，当增大入射光频率时，光电子最大初动能也随之增大
13．下列说法正确的是　　
A．用频率为的单色光照射极限频率为的金属，一定能产生光电子
B．用频率为的单色光照射极限频率为的金属，所产生的光电子的最大初动能为
C．一个质子和一个中子结合为一个氘核，若质子、中子和氘核的质量分别为、和，则放出的能量为
D．一个氢原子从能级跃迁到能级，该氢原子吸收光子，能量增加
14．下列说法中正确的是(????)
A．衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B．聚变过程有质量亏损，裂变过程质量有所增加
C．一群氢原子从的激发态跃迁到基态时，能辐射出3种不同频率的光子
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
15．下列说法正确的是(????)
A．原子的内层电子发生跃迁时可释放出射线
B．波长为的光子具有的能量为
C．比结合能越大的原子核越稳定
D．衰变的实质是核内的中子转化成了一个质子和一个电子
16．用中子（）轰击铀核()产生裂变反应，会产生钡核（）和氪（）并释放中子（），达到某些条件时可发生链式反应，—个铀核()裂变时，释放的能量约为200MeV（1eV= l.6×10-19J）.以下说法正确的是:
A．裂变方程为
B．裂变方程为
C．发生链式反应的条件与铀块的体积有关
D．一个裂变时，质量亏损约为3.6×10-28kg
17．下图是几个原子物理史上面著名的实验，关于这些实验，下列说法正确的是

A．卢瑟福的粒子散射实验否定了原子结构的枣糕模型，提出原子的核式结构模型
B．乙图中放射线在磁场中偏转，向右偏转的丙为 粒子，电离能力最弱
C．丙图中电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压和光的强度有关
D．链式反应属于重核的裂变
E.汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，认识到原子具有复杂结构
18．2017年11月6日“华龙一号”核电项目首台发电机已通过了“型式试验”，全部指标达到和优于设计要求，标志着我国“华龙一号”首台发电机自主研制成功．“华龙一号”是利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电的，是核电站常用的核燃料．受一个中子轰击后裂变成和两部分，并产生3个中子．要使链式反应发生，裂变物质的体积要大于它的临界体积．已知、、和中子的质量分别是235.043?9u、140.913?9u、91.897?3u和1.008?7u．若取1u=931.5MeV．则下列说法正确的是（　　）
A．该核反应方程为：
B．该核反应方程为：
C．因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减少
D．一个裂变时放出的能量约为△E=200.55?MeV
19．“两弹一星”可以说长了中国人的志气，助了中国人的威风，下列原子弹和氢弹说法正确的是（　　）
A．原子弹是根据轻核聚变原理，基本核反应方程式H+H→He+n
B．原子弹是根据重核的裂变原理，基本核反应方程式U+n→Sr+Xe+10n
C．氢弹是根据轻核聚变原理，基本核反应方程式H+H→He+n
D．氢弹是根据重核的裂变原理，基本核反应方程式U+n→Sr+Xe+10n
20．下列几幅图的有关说法正确的是（　 　）
A．图一中少数α粒子穿过金箔后方向不变，大多数α粒子穿过金箔后发生了较大偏转
B．图二光电效应实验说明了光具有粒子性
C．图三中射线丙由α粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷
D．图四链式反应属于重核的裂变
参考答案
1．C
【解析】
A．比结合能越大，原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定；而比结合能越小，原子核越不稳定，但不是发生裂变的，故A错误；
B．放射性元素的半衰期跟原子所处的化学状态无关，与外部条件也无关，故B错误；
C．紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，根据光电效应方程
可知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不变，故C正确；
D．能级跃迁时，由于高能级轨道半径较大，速度较小，电势能较大，故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，故D错误；
故C正确。
【点睛】
光电效应中最大初动能与入射频率有关，掌握氢原子跃迁能量是不连续的，轨道是不连续的，辐射光子后，动能增大，电势能减小，相反吸收光子后，动能减小，电势能增加，知道半衰期由原子核自身性质决定。
2．D
【解析】
核电站的能量来自于重核裂变，故A说法正确；β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的，故B说法正确；根据牛顿第二定律，结合库仑力提供向心力，当从较高的激发态跃迁到较低的激发态时，库仑引力做正功，电子的动能增加，电势能减小，原子的总能量减小，故C说法正确；半衰期对大量的原子核适用，对少量的原子核不适用.故D说法错误；综上分析：说法不正确的为D．
3．A
【解析】
普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论，A正确；比结合能越大的原子核越稳定，B错误；衰变的实质是原子核中的一个中子转变为一个质子，同时释放一个电子，原子核内部没有电子，C错误；太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应，D错误．
4．D
【解析】
原子弹的爆炸为重核裂变反应.
A、α粒子轰击氮为人工核转变，是卢瑟福发现质子的反应；A错误．
B、两个氘核结合成氦核是轻核聚变反应，典型代表为氢弹的发明；B错误．
C、铀238不稳定解体为氦核和钍核属于α衰变；C错误．
D、铀235在中子的轰击下生成两个中核和中子，构成链式反应；D正确．
故选D．
【点睛】
明确四大核反应的特点和曲别；核电站、原子弹的爆炸都是重核裂变，氢弹的爆炸为轻核聚变．
5．D
【解析】
A一个氘核和一个氚核经过核反应后生成一个氦核和一个中子，是质量数小的原子核聚变生成质量数大的原子核的过程，属于轻核聚变．故A正确，不符合题意；
B.当一个氘核和一个氚核经过核反应后生成一个氦核和一个中子时，由质量数守恒和电荷数守恒可知，核反应方程是：．故B正确，不符合题意；
C.该反应的过程中质量亏损为△m=（m1+m2-m3-m4）；故C正确，不符合题意；
D.根据爱因斯坦质能方程△E=△mc2，因此核反应放出的能量 ．故D错误，符合题意。
6．D
【解析】
太阳向外辐射的能量是由于太阳内能氢核聚变产生的，所以核反应前后质量会减少，反应前的质量为，反应后的质量为，所以，故D正确，ABC错误．
故选D
【点睛】
太阳内部氢核聚变产生能量的过程中有质量亏损，根据质能方程分析即可．
7．B
【解析】
A．光电效应显示了光的粒子性，选项A错误；
B．β衰变的核反应方程为，产生的电子发射到核外就是β粒子，选项B正确；
C．由核反应方程得，放出一个中子，选项C错误；
D．根据玻尔理论，氢原子核外电子获得能量，从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子总能量增大，由于库仑引力提供向心力，即
即
v＝
半径增大则电子动能减小，由于库仑力做负功，则电势能增大，选项D错误。
故选B．
8．A
【解析】
A、设X的原子核中含有x个质子，质量数为y，根据电荷数和质量数守恒有：92=x+38，235+1=y+94+2，解得x=54，y=140，所以X的中子数为：y-x=86，故A正确； B、由A分析可知X的质量数为140，即核子数为140，故B错误；
C、裂变反应过程中质量数守恒，质量数不会增加，裂变过程存在质量有亏损，质量不守恒，故C错误；
D、因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量减少，但质量数不变，故D错误．故选A．
【点睛】
本题注意核反应质量数守恒，核电荷数守恒．
9．C
【解析】
比结合能是指要把原子核内核子分开平均每个核子需要的能量，所以比结合能越大，原子核越稳定，由图知，中等大小的原子核比结合能最大，最稳定，而重核和轻核相对比结合能较小，不是很稳定，故ABD错误；C正确．
故选C。
10．C
【解析】
【详解】
要使铀核裂变产生链式反应，铀块的体积必须大于临界体积或铀块的质量大于临界质量，只要组成铀块的体积小于临界体积或质量小于临界质量就不会产生链式反应，裂变反应中产生的中子为快中子，这些快中子不能直接引发新的裂变，如果铀块的质量大，则其体积大，若超过临界体积则发生链式反应．所以ABD错误．故C正确．
11．BC
【解析】
【分析】
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；
【详解】
A、1个氘核和1个氚核结合生成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，依据质量亏损定义，则有：，故A错误，故B正确；
C、氘核的比结合能是，氚核的比结合能是，氦核的比结合能是，根据能量守恒定律可知，核反应过程中释放的核能是：，故C正确．
D、1个氘核和1个氚核结合生成1个氮核及一个中子，这是聚变反应，而目前核电站都采用核裂变发电，故D错误．
【点睛】
本题考查了核反应方程的书写以及质能方程的简单应用，平时练习中对这类问题注意多加训练，不可忽视．
12．AD
【解析】
试题分析：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；当入射光的频率大于极限频率时，才能发生光电效应；一群氢原子从n=3的激发态跃迁到基态时跃迁是随机的，能辐射种光子，而一个则最多是2种；平均结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固，并依据光电效应方程，即可求解．
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，因此共有6个中子转变为质子，A正确；一个氢原子从n=3的激发态跃迁到基态时跃迁时，最多能辐射2种光子，B错误；平均结合能表示原子核的稳定程度，在原子核中，平均结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固，C错误；依据光电效应方程Ekm=hγ-W，当增大入射光频率时，光电子最大初动能也随之增大，D正确．
13．AB
【解析】
【分析】
【详解】
A．只要入射光的频率大于极限频率，该金属即可发生光电效应，故A正确；
B．根据光电效应方程，其中，当用的单色光照射时最大初动能为，B正确；
C．一个质子和一个中子结合为一个氘核，反应过程质量亏损为，故放出的能量为，故C错误；
D．一个氢原子从n=3的能级跃迁到n=2的能级，该氢原子释放光子，能量减小，故D错误。故选AB。
14．CD
【解析】
【分析】
【详解】
A．衰变是原子核中的中子转化为质子同时产生电子的过程，但电子不是原子核的组成部分，A错误；
B．聚变、裂变过程都有质量亏损，都放出能量，B错误；
C．一群氢原子从的激发态跃迁到基态时跃迁是随机的，能辐射种不同频率的光子，C正确；
D．卢瑟福根据极少数粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型，D正确．
故选CD.
15．CD
【解析】
【分析】
【详解】
射线一般伴随着或射线产生的，是处于激发态的原子核向基态跃迁时释放出的，A错误；波长为的光子具有的能量为，B错误；比结合能越大的原子核越稳定，C正确；衰变的实质是核内的中子转化成了一个质子和一个电子，D正确．
16．BCD
【解析】
【分析】
【详解】
的裂变方程为，方程两边的中子不能相约，故A错误，B正确．一个铀核（92235U）裂变时，释放的能量约为200MeV，根据爱因斯坦质能方程得，质量亏损，故C错误，D正确．故选BD．
【点睛】
解决本题的关键知道在核反应过程中，电荷数守恒、质量数守恒，掌握爱因斯坦质能方程，并能灵活运用．注意核裂变反应两边的中子不能约掉.
17．ADE
【解析】
【详解】
A.卢瑟福通过粒子散射实验否定了原子的“枣糕模型”结构，提出了原子的“核式结构模型”，A正确；
B.粒子带正电，根据左手定则可知向右偏转的丙为粒子，其电离能力最强，B错误；
C.由图可知，光照越强，光电流越大，但遏止电压是一样，说明与光的强度无关，C错误；
D.重核的裂变属于链式反应，D正确；
E.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，E正确；
故选ADE。
18．BD
【解析】
【分析】
根据受一个中子轰击，结合质量数守恒与电荷数守恒，即可判断出核反应方程；根据质量亏损，结合爱因斯坦质能方程求出释放的能量；铀核裂变放出的能量很高，反应前后质量数守恒，有质量亏损．
【详解】
受一个中子轰击后裂变成和两部分，产生3个中子，根据质量数守恒，则有：，故A错误，B正确；该核反应过程中，发生质量亏损，释放能量，但是反应前后总质量数保持不变，故C错误；由题知，，由质能方程，取，代入数据，解得放出的能量约为，故D正确；故选BD．
【点睛】
解决本题的关键知道核反应前后质量数守恒，在重核裂变的过程中有质量亏损，向外放出能量．同时要明确，是所有的核反应中，质量数是守恒的，但质量不守恒，二者不可混淆．
19．BC
【解析】
【分析】
【详解】
原子弹是根据重核的裂变原理，基本核反应方程式，故A错误，B正确；氢弹是根据轻核聚变原理，基本核反应方程式，故C正确，D错误．故选BC．
20．BD
【解析】
A、在α粒子的散射实验中,少数α粒子发生了较大偏转, 大多数α粒子都按直线传播，故A错误
B、光电效应实验说明了光具有粒子性，故B正确；
C、根据带电粒子在磁场中偏转,结合左手定则可以知道,射线丙由粒子组成,每个粒子带1个单位正电荷,故C错误.
D、图四链式反应属于重核的裂变，故D正确；
故选BD
点睛：少数α粒子发生了较大偏转,说明原子的质量绝大部分集中在很小空间;光电效应说明了光具有粒子性;根据左手定则可以知道,射线丙带负电;链式反应属于重核的裂变.