上海市龙柏高中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．关于核力和结合能，下列说法正确的是（?? ）
A．强相互作用力是原子核内部的力，弱相互作用力是原子核外部的力
B．强相互作用力和弱相互作用力都是短程力，其力程均在10﹣18米范围内
C．每个核子只跟邻近的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性
D．组成原子核的核子越多，它的结合能越低
2．大量释放核能的过程一定是（? ）
A．由质量较小的原子核结合成质量较大的原子核 B．由质量较大的原子核分裂成质量较小的原子核
C．由某些重核结合为质量较大的原子核?? D．由某些重核分裂为中等质量的原子核
3．关于原子核中的质子和中子，下列说法中正确的是（　　）
A．两个质子之间，不管距离如何，核力总是大于库仑力?
B．除万有引力外，任意两个中子之间不存在其他相互作用力
C．质子与中子的质量不等，但质量数相等???
D．同一种元素的原子核有相同的核子数，但中子数可以不同
4．1932年考克饶夫特（J?D?Cockroft）和瓦尔顿（E?T?S?Walton）发明了世界上第一台粒子加速器——高压倍压器，他们将质子（）加速到0.5MeV的能量去撞击静止的原子核X，得到两个动能均为8.9MeV的氦核，这是历史上第一次用人工加速粒子实现的核反应．下列说法正确的是（　　）
A．X是63Li
B．X由组成
C．上述核反应中出现了质量亏损
D．上述核反应的类型是裂变
5．下列核反应方程及其表述中错误的是（ ）
A．是原子核的β衰变
B．是原子核的α衰变
C．是原子核的人工转变
D．是重核裂变
6．为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”．对于爱因斯坦提出的质能方程E=mc2，下列说法中正确的是（　　）
A．E=mc2表明物体具有的能量与其质量成反比
B．一个质子和一个中子结合成一个氘核时释放能量，表明此过程出现了质量亏损
C．根据△E=△mc2不能计算核反应的能量
D．E=mc2中的E是发生核反应过程中释放的核能
7．下列关于原子或原子核的说法正确的是
A．天然放射现象的发现揭示了原子具有核式结构
B．温度升高，放射性元素衰变的半衰期会减小
C．原子核发生β衰变后原子序数不变
D．比结合能越大，原子核越稳定
8．原子能资源的综合利用已成为世界各国的发展方向，我国在综合利用原子能方面进展较快，目前我国核电站已建成9座、正在建设的3座、即将开建的有4座．届时将较好地改变我国能源结构．对有关原子核的下列说法中正确的是（? ）
A．太阳辐射的能量主要来源于重核裂变
B．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
C．X射线是处于激发态的原子核辐射出来的
D．核力是强相互作用的一种表现，在原子核内核力与库仑力差不多大
9．在下列核过程的方程中，表示核聚变过程的是
A． B．
C． D．
10．关于核反应方程，下列说法正确的是（ ）
A．，此反应是核裂变，吸收能量
B．，此反应是核裂变，放出能量
C．，此反应是核聚变，放出能量
D．，此反应是核聚变，由方程可判断X是质子
11．下列说法正确的是
A．比结合能小的原子核结合成比结合能大的原子核时一定释放核能
B．碘131的半衰期约为8天，32个碘131经过40天后只剩下1个
C．根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子带走能量后，氢原子的电势能，核外电子的动能均减小
D．经过一系列衰变后变成，此过程一共发生了7次衰变和4次衰变
12．核电站中采用反应堆使重核裂变，将释放出的巨大能量转换成电能．反应堆中一种可能的核反应方程式是，设U核质量为m1，中子质量为m2， Nd核质量为m3，Zr核质量为 m4，x质量为m5，y质量为m6，那么，在所给的核反应中（?? ）
A．x 可能是，y可能是
B．x 可能是，y可能是
C．释放的核能为（m1+m2﹣m3﹣m4﹣m5﹣m6）c2
D．释放的核能为（m3+m4+m5+m6﹣m1﹣m2）c2
13．下列说法中正确的是（?? ）
A．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一
B．玻尔将量子观念引入原子领域，并能够解释氢原子的光谱特征
C．结合能越小，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定?
D．放射性物质的温度升高，其半衰期不会发生变化
14．下列说法正确的是（?? ）
A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B．α粒子散射实验揭示了原子具有核式结构
C．氢原子核外电子轨道半径越大，其能量越低
D．重核的裂变和轻核的聚变过程都向外界放出核能，都有质量亏损
E.原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子；原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为λ2的光子，已知λ1＞λ2，那么原子从a能级跃迁到c能级状态时将要吸收波长为 的光子
15．下列关于原子结构和原子核的说法中正确的是( 　　)

A．氢原子从较高的激发态跃迁到较低的激发态时，氢原子总能量减少
B．玛丽·居里夫妇最早发现的天然放射现象
C．由图可知，原子核A裂变成原子核B和C要吸收能量
D．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定
16．以下有关近代物理内容的几种说法中正确的是(　　)
A．重核的裂变过程质量增大，轻核的聚变过程有质量亏损
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应
C．若使放射性物质的温度升高，其半衰期可能变小
D．用14 eV光子照射位于基态的氢原子，可使其电离
17．我国首次使用核电池随“嫦娥三号”软着陆月球，并用于嫦娥三号的着陆器和月球车上，核电池是通过半导体换能器，将放射性同位素衰变过程中释放出的能量转变为电能．嫦娥三号采用放射性同位素94239Pu，静止的94239Pu衰变为铀核92235U和α粒子，并放出频率为v的γ光子，已知94239Pu、92235U和α粒子的质量分别为mPu、mU、mα．下列说法正确的是（　　）
A．94239Pu的衰变方程为
B．此核反应过程中质量亏损为△m=mPu﹣mU﹣mα
C．释放出的γ光子的能量为（mPu﹣mU﹣mα）c2
D．反应后92235U和α粒子结合能之和比94239Pu的结合能大
18．在某些恒星内，3个α粒子结合成一个C，C原子的质量是12.000 0 u，He原子的质量是4.002 6 u，已知1 u=1.66×10-27 kg，则( )
A．反应过程中的质量亏损是Δm=0.007 8 u
B．反应过程中的质量亏损是Δm=1.294 8×10-29 kg
C．反应过程中放出的能量约为7.266 MeV
D．反应过程中放出的能量约为1.16×10-19 J
19．两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核（氦的同位素）．若反应前氘核的动能均为．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，氦核质量，中子质量（已知）．下列说法中正确的是（ ）
A．核反应释放的核能约为3.96MeV
B．反应后产生的氦核的动能约为0.99MeV
C．反应后产生的中子的动能约为3.26MeV
D．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
20．下列有关核反应的方程中,表述正确的是（ ）
A．是核聚变反应
B．是衰变
C．是核裂变反应
D．是核裂变反应
参考答案
1．C
【解析】
核力属于强相互作用．核力只存在于相邻的核子之间，故A错误；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，核力是原子核能稳定存在的原因，故B错误，C正确；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，而组成原子核的核子越多，它的结合能并不是越低，故D错误．所以C正确，ABD错误．
2．D
【解析】
在重核裂变或轻核发生聚变时释放出的大量的核能，D属于重核裂变，而ABC不能释放大量核能，故D正确．故选D．
3．C
【解析】
在两个质子之间，核力是短程力，作用范围在1.5×10-15m，越过此范围，则核力可以忽略不计，因此会小于库仑力．故A错误．除万有引力外，两个中子之间存在核力．故B错误．根据现在的测量可知，质子与中子的质量不等，但质量数相等．故C正确．同位素具有相等的质子数和不同的中子数，所以核子数也不同．故D错误．故选C．
【点睛】
自然界有四种基本的作用力：万有引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用，核力是短程力，越过一定范围，则没有核力，核力存在斥力与引力之分．同位素具有相等的质子数和不同的中子数．
4．C
【解析】
根据质量与电荷数守恒，则有：；?在X是．故AB错误；由于质子（）加速到0.5MeV的能量去撞击静止的原子核，可知碰撞前系统的动能为0.5MeV，而碰撞后系统的动能为2×8.9MeV=17.8MeV，系统的动能增大，根据爱因斯坦质能方程可知上述核反应中出现了质量亏损．故C正确；由题，结合核反应的特点可知，上述核反应的类型是人工核反应．故D错误．故选C．
5．B
【解析】A是β衰变方程，选项A正确；B是轻核聚变方程，选项B错误；C是原子核的人工转变方程，选项C正确；D是重核的裂变反应，选项D正确；此题选项错误的选项，故选B.
6．B
【解析】
E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比．故A错误．一个质子和一个中子结合成一个氘核时释放能量，根据爱因斯坦质能方程知，该过程有质量亏损．故B正确．根据△E=△mc2可计算核反应的能量．故C错误．E=mc2中的E是物体蕴含的能量，不是核反应中释放的核能，释放的核能为△E=△mc2．故D错误．故选B．
点睛：解决本题的关键是理解和掌握爱因斯坦质能方程E=mc2，知道释放核能与质量亏损的关系△E=△mc2．
7．D
【解析】
天然放射现象的发现揭示了原子核具有复杂结构，选项A错误；外界环境对半衰期无影响，选项B错误；原子核发生β衰变后原子序数增加1，选项C错误；比结合能越大，原子核越稳定，选项D正确；故选D.
8．B
【解析】
太阳辐射的能量主要来源于轻核聚变反应，故A错误； 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正确； X射线是因为原子的内层电子受到激发产生的，γ射线是激发态的原子核辐射的，故C错误；核力是强相互作用的一种表现，在原子核内核力远大于库仑力，故D错误。
故选B。
9．B
【解析】
轻核聚变是指把轻核结合成质量较大的核，并释放出核能的反应，所以由此可知A是衰变，B是氢核聚变，C是重核裂变，D是人工核反应，故B正确．ACD错误；
故选B。
10．B
【解析】
A．是α衰变，放出能量．故A项错误．
B．是核裂变，放出能量．故B项正确．
C．是原子核的人工转变，故C项错误．
D．是核聚变，由方程可判断X是中子．故D项错误．
故选B
11．AD
【解析】A、比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时有质量亏损，释放核能，故A正确；
B、半衰期是大量放射性元素的原子衰变过程中的统计规律，对个别的粒子没有意义，故B错误；
C、根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，电子从高轨道跃迁到低轨道，电子与原子核之间的距离变小，由库仑力提供向心力可得，核外电子的运动速度增大，核外电子的动能增大，故C错误；
D、设经过一系列衰变后变成，需要经过x次α衰变和y次β衰变，根据质量数和电荷数守恒则有：93=2x-y+83，4x=237-209，所以解得：x=7，y=4，故D正确；
故选AD。
12．ABC
【解析】
如果x?是3，y?是11，则核反应过程质量数和电荷数都守恒，则可能是x?是3，y?是11，故A正确；如果x?是3，y?是8 ，则核反应过程质量数守恒、核电荷数守恒，故B正确；质量亏损：△m=m1+m2-m3-m4-m5-m6，由质能方程可知，释放的能量为：E=△mc2=（m1+m2-m3-m4-m5-m6）c2，故C正确，D错误；故选ABC．
点睛：知道核反应过程质量数与核电荷数守恒、掌握爱因斯坦质能方程是解题的前提与关键，掌握基础知识即可解题，平时要注意基础知识的学习与掌握．
13．ABD
【解析】
普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，选项A正确；玻尔将量子观念引入原子领域，并能够解释氢原子的光谱特征，选项B正确；结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定?，选项C错误；半衰期与外界因素无关，即放射性物质的温度升高，其半衰期不会发生变化，选项D正确；故选ABD.
14．BDE
【解析】
β衰变现象中的电子是原子核内的中子转化为质子时放出的，不能说明电子是原子核的组成部分，选项A错误；α粒子散射实验揭示了原子具有核式结构，选项B正确；氢原子核外电子轨道半径越大，原子的能级越高，原子具有的能量越大，选项C错误；重核的裂变和轻核的聚变过程都向外界放出核能，都有质量亏损，选项D正确；光子的能量：E＝．原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射光子；原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收光子，已知λ1＞λ2，那么原子吸收的光子的能量大于发射的光子的能量，所以c能级的能量最大，它们之间的能量差：，那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要吸收波长是：，故E正确．故选BDE.
15．AD
【解析】
氢原子从较高的激发态跃迁到较低的激发态时，要辐射光子，氢原子的总能量减少，选项A正确；贝可勒尔最早发现天然放射现象，故B错误；由图可知，原子核A裂变成原子核B和C有质量亏损，则要放出能量，选项C错误；比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定，选项D正确；故选AD.
16．BD
【解析】
【详解】
A．轻核聚变与重核裂变均释放能量，都有质量亏损．故A项错误．
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应，故B项正确．
C．半衰期与外界因素无关，使放射性物质的温度升高，其半衰期不变．故C项错误．
D．基态的氢原子的电离能是13.6eV，用14 eV的光子照射处于基态的氢原子，光子的能量大于氢原子的电离能，可使其电离．故D项正确．
故选BD。
点睛：当入射光子的能量大于等于原子的电离能时，可使该原子电离；当入射光子的能量等于原子两能级的能量差时，可使对应原子跃迁．
17．ABD
【解析】根据质量数守恒与电荷数守恒可知，的衰变方程为，故A正确；此核反应过程中的质量亏损等于反应前后质量的差，为△m=mpu-mU-mα，故B正确；释放的γ光子的能量为hv，核反应的过程中释放的能量：E=（mpu-mU-mα）c2，由于核反应的过程中释放的核能转化为新核与α粒子的动能以及光子的能量，所以光子的能量小于（mpu-mU-mα）c2，故C错误；衰变成和α?粒子后，释放核能，将原子核分解为单个的核子需要的能量更大，原子变得更稳定，所以反应后和α粒子结合能之和比的结合能大，故D正确；故选ABD.
18．ABC
【解析】
AB、根据题意可知，核反应方程为：，反应中的质量亏损Δm=3×4.0026u-12.0000u=0.0078u，即△m=0.0078×1.66×10-27kg≈1.2948×10-29kg，故AB正确；
CD、根据爱因斯坦质能方程可知△E=Δmc2=1.2948×10?29×（3×108）2J=1.16×10-12J==7.26MeV，故C正确，D错误．
故选ABC．
19．BD
【解析】
【分析】
【详解】
（1）根据题意可知，该核反应方程为：，
根据爱因斯坦质能方程可知，核反应中释放的核能约为：
，A错误；
（2）由题意可知，两个氘核以相同的动能正面碰撞，则总动量为零；而该聚变过程动量守恒，总能量守恒，D正确；
（3）设聚变后氦核和中子的动量大小分别为和，则；设氦核的动能为，则，故中子的动能为；因为反应后释放的核能全部转变为动能，故根据能量守恒，，则氦核动能为，中子动能，故B正确，C错误；
故本题选BD
【点睛】
写出核反应方程，根据爱因斯坦质能方程可以求出该核反应中释放的核能；根据该核反应过程中总能量守恒，总动量守恒，可以求得反应后各原子核获得的动能Ek；
20．AD
【解析】
A反应是轻核聚变反应，选项A正确，B错误；核裂变是重核在中子轰击下分裂成中等核，并放出大量核能的反应，则C反应不是核裂变反应，D反应是重核裂变反应，选项C错误，D正确；故选AD.