上海市金山中学2019-2020学年高中物理沪科版选修3-5：核能与社会 单元综合检测题（含解析）

核能与社会
1．下列说法正确的是（? ）
A．只有铀235裂变才能产生核能
B．方程所描述的是核裂变反应
C．α粒子散射实验的结果证明原子核是由质子和中子组成的
D．放射性元素发生正电子衰变时，产生的新核质量数不变，核电荷数减少1
2．下列说法不正确的是（）
A．太阳辐射的能量主要来自于太阳内部的热核反应
B．波尔根据氢原子光谱分立的特性提出电子轨道和原子能量是量子化的
C．核力是强相互作用的一种表现，在原子核内核力比库仑大得多
D．光电效应和α粒子散射实验都证明了原子核式结构模型
3．一个X核与一个氚核结合成一个氦核时放出一个粒子Y，由于质量亏损放出的能量为△E，核反应方程是；Y可以通过释放一个电子而转化为质子．下列说法中不正确的是（?? ）
A．Y是中子 B．可以俘获Y发生裂变反应
C．是原子核的人工转变方程 D．核反应中亏损的质量为
4．氘和氚发生聚变反应的方程式是：，若有2g氘3g氚全部发生聚变反应，NA为阿伏加德罗常数，则释放出的能量是（?? ）
A．NA×17.6MeV?????????????? B．2NA×17.6MeV?????????????? C．3NA×17.6MeV?????????????? D．5NA×17.6MeV
5．普朗克说过：“科学的历史不仅是一连串事实、规则和随之而来的数学描述，它也是一部概念的历史”．下列表示正确的是（?? ）
A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应
B．β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的
C．紫外线照射到金属锌表面时能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌版表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大
D．大量的氢原子从n=3的能级向低能级跃迁时只会辐射两种不同频率的光
6．氢弹爆炸的核反应是（?? ）
A．????????????????????????????????????????? B．
C．??????????????????????? D．
7．核反应堆中的燃料棒被控制棒分散隔开着，而控制棒的作用是（）
A．吸收中子??????????????????? B．防止放射线向外辐射???????????????????
C．作为冷却剂??????????????????? D．作为减速剂
8．下列说法不正确的是（）
A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应
B．天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构
C．一束单色光照射到某种金属表面不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短
D．发生光电效应时，入射光的光强一定，频率越高，逸出的光电子的最大初动能就越大
9．关于核反应与核能，下列说法正确的是（）
A．目前建成的核电站能源来自于轻核聚变
B．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
C．重核裂变和轻核聚变过程有质量亏损，均能向外界释放核能
D．核子平均质量越大的原子核越稳定
10．有关近代物理知识，下列说法正确的是（　　）
A．碘131的半衰期大约为8天，1g碘131经过64天后，未衰变的大约为
B．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
C．铀235的裂变方程可能为92235U→55137Cs+3788Rb+1001n
D．处于基态的氢原子吸收一个光子跃迁到激发态，再向低能级跃迁时辐射光子的频率一定大于吸收光子的频率
11．关于聚变，以下说法正确的是（? ）
A．两个轻原子核聚变为一个质量较大的原子核放出的能量比一个重核分裂成两个中等质量的原子核放出的能量大很多倍
B．一定质量的聚变物质聚变时放出的能量比相同质量的裂变物质裂变时释放的能量小很多
C．聚变发生的条件是聚变物质的体积大于临界体积
D．发生聚变反应时，原子核必须有足够大的动能
12．下列说法正确的是: ( )
A．两个质子之间,不管距离如何，核力总是大于库仑力
B．天然放射现象的发现，揭示了原子的核式结构．
C．由爱因斯坦质能方程可知，质量与能量不可以相互转化
D．原子核内的某一核子与其它核子间都有核力作用
13．下列说法正确的是（?? ）
A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
B．天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构
C．一束单色光照射到某种金属表面不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短
D．大量的氢原子从n=3的能级向低能级跃迁时只会辐射两种不同频率的光
14．下列有关说法中正确的是（? ）
A．α散射实验说明了原子内部绝大部分空间是空的
B．核力只存在于质子与质子之间，中子与中子之间没有核力作用
C．因为α粒子的速度比β粒子的速度小，所以α粒子的电离本领也小
D．某放射性物质经过一个半衰期该放射性元素的含量减少了N ． 若经过两个半衰期，该放射性元素的含量减少2N
15．下列说法正确的是（ ）
A．各种原子的发射光谱都是连续谱
B．爱因斯坦的光子说解释了光电效应现象，光电子的最大初动能与入射光子的频率有关
C．原子核的比结合能大小可反映原子核的稳定程度，该值随质量数的增加而增大
D．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子核式模型
16．引力波是广义相对论最重要的预言之一．经过近一个世纪的努力，人们终于在2015年9月14日直接探测到首个引力波信号GW50914．经证实，GW50914是一个36倍太阳质量的黑洞和一个29倍太阳质量的黑洞并合成一个大黑洞的事件，合并后的黑洞质量是太阳的62倍．假设这两个黑洞绕它们连线上的某定点做圆周运动，且这两个黑洞的间距缓慢减小，在运动过程中各自质量不变且不受其他星系的影响，则下列说法正确的是( )
A．这两个黑洞中质量越大的线速度越大
B．这两个黑洞做圆周运动的向心加速度大小始终相等
C．随两个黑洞的间距缓慢减小，这两个黑洞运行的周期也在减小
D．双黑洞的合并存在质量亏损，相当于3个太阳质量的能量在合并过程中被释放
17．下列说法正确的是 （?? ）
A．光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性
B．汤姆孙发现了电子，说明原子核有自身的结构
C．有核能释放的核反应就一定有质量亏损
D．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
E.一个氢原子从n=3的激发态向基态跃迁时，最多可放出3种不同频率的光子
18．下列关于结合能和比结合能的说法中，正确的有（ ）
A．核子结合成原子核时放出能量
B．原子核拆解成核子时要放出能量
C．比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大
D．中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大
19．下列说法正确的是（?? ）
A．光电效应实验中，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多
B．氢原子辐射一个光子后，氢原子核外电子动能减小
C．大量事实表明，原子核衰变时电荷数和质量数都守恒
D．原子核的半衰期与环境的温度、压强有关
E.比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
20．下列说法正确的是（?? ）
A．天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构
B．α、β和γ三种射线，α射线的穿透力最强
C．衰变成 要经过6次β衰变和8次α衰变
D．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能
参考答案
1．D
【解析】
轻核聚变和重核都能产生核能．α粒子散射实验的结果是卢瑟福提出原子核式结构模型的实验依据．放射性元素发生衰变时遵守质量数和电荷数守恒．据此分析．
【详解】
A、轻核聚变和重核都能产生核能．铀238裂变也能产生核能；故A错误．B、是两轻核合成中核的过程，是核聚变反应，故B错误．C、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C错误．D、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，则产生的新核质量数不变，核电荷数减少1；故D正确．故选D．
【点睛】
本题考查了原子物理的基础知识，在平时要加强基础知识的学习和应用．要注意正电子与负电子是反物质，质量相等，电荷量相等，但电性相反．
2．D
【解析】
太阳内部发生的热核反应；玻尔提出了电子轨道的量子化和能量的量子化；核力是一种强相互作用力．光电效应说明光具有粒子性．在核反应中，电荷数守恒、质量数守恒．
【详解】
A、太阳内部在进行剧烈的热核反应，释放出巨大的核能；故A正确．B、玻尔根据氢原子光谱分立的特性提出电子轨道和原子能量是量子化的，故B正确．C、核力是核子之间的作用力，它是核子组成稳定的原子核的非常巨大的力，是一种强相互作用，主要是吸引力，比库仑力大得多，在吸引范围内，核力约是静电斥力的100倍，故C正确．D、α粒子散射实验证明了原子核式结构模型，光电效应证明光具有粒子性，故D错误．本题选不正确的故选D．
【点睛】
本题考查了热核反应、玻尔模型、核力、α粒子散射实验等基础知识点，关键要熟悉教材，牢记这些基础知识点．
3．C
【解析】
【详解】
A、由题意，由于Y可以释放一个电子而转化为质子，即可判断出Y是一个中子，质量数是1，电荷数是0；故A正确．B、由于Y是核反应的过程中释放出的中子，所以可以俘获Y发生裂变反应；故B正确．C、X的质量数：m=4+1-3=2；电荷数：n=2+0-1=1；所以X核是氘核；所以是轻核的聚变；故C不正确．D、根据爱因斯坦质能方程可知，核反应中亏损的等于；故D正确．本题选择不正确的故选C．
【点睛】
该题考查核反应方程、爱因斯坦质能方程、以及轻核的聚变、重核的裂变，属于对原子与原子核物理中基础知识的考查，在平时的学习过程中多加积累即可．
4．A
【解析】
【详解】
2g氘和3g氚都为1mol，刚好有NA个氘和氚发生聚变反应，则释放的核能△E=NA×17.6 MeV．故A正确，B、C、D错误．故选A．
【点睛】
阿伏伽德罗常数建立了宏观质量和微观个数的联系；质能方程建立了质量和能量的关系．
5．A
【解析】
【详解】
A、太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应，故A正确．B、β衰变所释放的电子是原子核内的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，故B错误．C、根据光电效应方程Ekm=hv-W0知，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，与入射光的频率有关，故C错误．D、根据知，大量的氢原子从n=3的能级向低能级跃迁时，可能辐射出3种不同频率的光，故D错误．故选A．
【点睛】
本题考查了轻核聚变、β衰变、光电效应方程、能级等基础知识点，关键要熟悉教材，牢记这些基础知识点，注意β衰变产生的电子来自原子核内部，不是核外电子．
6．A
【解析】
【详解】
氢弹爆炸的核反应是轻核聚变反应，题中A是轻核聚变，BD都是原子核的人工转变方程，C是重核裂变反应；故选A.
7．A
【解析】
【分析】
控制棒是用含有金属铪、铟、银、镉等材料做成的．要想让核燃料的“火势”减弱或加强，可通过调整控制棒在核反应堆里的高度来实现，插入得越深，“吃”掉的中子越多，拔出的越高，产生的中子越多；要想关闭核反应堆，只需把足够量的控制棒插入到核反应堆里即可．
【详解】
在核电站中，通过控制棒（一般用石墨棒）吸收中子多少来控制反应速度，故A正确；故选A．
8．C
【解析】
【分析】
太阳辐射的能量主要来自太阳内部的轻核聚变．发生光电效应的条件是入射光子的频率大于极限频率，或入射光的波长小于极限波长；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，根据光电效应方程知，光子频率越大，光电子的最大初动能越大，光强度会影响单位时间内逸出的光电子数目.
【详解】
太阳辐射的能量主要来自太阳内部的轻核聚变，又称为热核反应．故A正确．原子是化学变化中的最小微粒，但还能再分，天然放射现象的发现就说明原子核能够再分，即说明原子核有复杂的结构，故B正确．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，则入射光子的频率小，波长长．故C错误．光子频率越高，根据光电效应方程知，Ekm=hv-W0，知光电子的最大初动能越大．故D正确．此题选择不正确的选项，故选C．
【点睛】
本题要知道光电效应的条件，以及影响光电子最大初动能的因素，知道入射光的强度影响的是单位时间内逸出的光电子数目．
9．C
【解析】
【详解】
目前建成的核电站能源来自于重核裂变，选项A错误；自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，故B错误．重核裂变和轻核聚变过程有质量亏损，均能向外界释放核能，选项C正确；核子平均结合能越大的原子核越稳定，选项D错误；故选C.
10．A
【解析】
【分析】
经过一个半衰期有半数发生衰变，结合衰变的次数求出未衰变的质量；比结合能越大，原子核越稳定；重核裂变不能自发进行；能级间跃迁辐射或吸收的光子能量等于两能级间的能级差．
【详解】
碘131的半衰期大约为8天，1g碘131经过64天后，即经过8个半衰期，未衰变的质量m=m0()8=g，故A正确．比结合能越大，原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定，故B错误．裂变不能自发进行，即反应物中应该有中子，故C错误．处于基态的氢原子吸收一个光子跃迁到激发态，再向低能级跃迁时辐射光子的频率一定不大于吸收光子的频率，故D错误．故选A．
【点睛】
本题考查了衰变、结合能、核反应方程、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，注意比结合能越大，原子核结合越牢固．
11．D
【解析】
【详解】
A、由于不明确质量亏损的多少，故无法比较释放出的能量大小；故A错误．B、同样质量的物体发生聚变时放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大很多，故B错误．C、由核聚变的条件可知，发生核聚变时不需要达到临界体积；故C错误．D、发生聚变反应时，要求两核子应能达到较近的距离，故应使原子核有足够大的动能；故D正确．故选D．
【点睛】
轻核聚变产生的能量比重核裂变产生的能量大得多；明确核聚变时需要高温高压的条件，使核子能到达足够近的区域，构成热核反应的特点．
12．C
【解析】
核力属于短程力，只是在很短距离内有作用，故A错误；天然放射现象的发现，说明了原子核具有复杂的结构，选项B错误； 由爱因斯坦质能方程可知，一定的质量总是与一定的能量相对应，但是质量与能量不可以相互转化，选项C正确； 原子核内的某一核子与其它相近的核子间有核力作用，选项D错误；故选C.
13．B
【解析】
太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应，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； 一束单色光照射到某种金属表面不能发生光电效应，是因为该束光的频率太小，波长太长，选项C错误； 大量的氢原子从n＝3的能级向低能级跃迁时只会辐射种不同频率的光，选项D错误；故选B.
14．A
【解析】
【分析】
α散射实验中绝大多数不偏转，说明绝大部分空间是空的；核力存在于相邻质子间、中子间、质子与中子间的；α粒子的电离本领最大；经过一个半衰期有半数发生衰变．
【详解】
α散射实验说明了原子内部绝大部分空间是空的，故A正确；核力存在于相邻的质子与质子、质子与中子以及中子与中子之间，故B错误；α粒子的速度比β粒子的速度小，但是α粒子的电离本领较大，故C错误；经过第一个半衰期该放射性元素的含量减少了N．若经过两个半衰期，则第二个半衰期含量减小了0.5N，该放射性元素的含量减少了1.5N，故D错误；故选A．
【点睛】
此题考查α粒子散射实验的意义，掌握核力存在的范围，理解三种射线的电离本领与穿透能力的关系，注意半衰期的内涵．
15．BD
【解析】
【分析】
【详解】
A、原子光谱，是由原子中的电子在能量变化时所发射或吸收的一系列波长的光所组成的光谱．原子吸收光源中部分波长的光形成吸收光谱，为暗淡条纹；发射光子时则形成发射光谱，为明亮彩色条纹．两种光谱都不是连续的，且吸收光谱条纹可与发射光谱一一对应．每一种原子的光谱都不同，遂称为特征光谱；故A错误．B、根据光电效应方程知Ekm=hv-W0，光电子的最大初动能与入射光的频率成一次增函数；故B正确；C、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，比结合能并非随着质量数的最大而增大；故C错误．D、卢瑟福进行了α粒子散射实验后，根据实验的现象提出，原子只能由位于原子中心的原子核和核外的电子组成，原子核应集中大部分的质量及正电荷，由此提出了原子核式结构；故D正确．故选BD．
【点睛】
本题为3-5模块的综合题，模块间不综合，全面考查了选修3-5中的基础知识，对于该部分知识一是注意平时的积累与记忆，二是注意有关光谱、光电效应、物质波、原子核式结构等．
16．CD
【解析】
双星做匀速圆周运动具有相同的角速度，万有引力提供向心力，故，故，故质量越大的线速度越小，A错误；万有引力提供向心力，故，万有引力相等，但质量不等，故质量大的向心加速度小，B错误；根据可得，根据可得，所以，当不变时，L减小，则T减小，即双星系统运行周期会随间距减小而减小，C正确；双黑洞的合并存在质量亏损，合并前质量为36+29=65个太阳质量，合并后为62个太阳质量，故质量亏损为3个太阳质量，即相当于3个太阳质量的能量在合并过程中被释放，D正确．
17．ACD
【解析】
【分析】
【详解】
A、光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性，故A正确．B、汤姆逊发现电子，知道原子还可以再分，不能说明原子核内部结构，故B错误．C、根据爱因斯坦质能方程知，有核能释放，就一定有质量亏损，故C正确．D、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，故D正确．E、一个氢原子从n=3的激发态向基态跃迁时，逐级跃迁产生的光子种类最多，则最多可放出2种不同频率的光子，分别从n=3跃迁到n=2和n=2跃迁到n=1，故E错误．故选ACD．
【点睛】
本题考查了光电效应、康普顿效应、电子的发现、爱因斯坦质能方程、黑体辐射、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，对于E选项，要注意是一个氢原子和一群氢原子关于跃迁种类的区别．
18．AD
【解析】
当核子结合成原子核时有质量亏损，要释放一定能量，故A正确；原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它拆解成核子时要吸收能量，故B错误；比结合能越大的原子核越稳定，比结合能是结合能与核子数之比，结合能的大小还要考虑核子数，因此它的结合能不一定越大，故C错误；中等质量原子核的结合能和平均结合能均比轻核的要大．故D正确．故选AD．
点睛：本题考查对核力、结合能的理解．核力是自然界四种基本作用力之一，与万有引力性质、特点不同；知道当核子结合成原子核时有质量亏损，要释放一定能量，原子核的平均结合能越大，表示原子核的核子结合得越牢固．
19．ACE
【解析】
【分析】
光电流强度与入射光的强度有关；氢原子辐射出一个光子后，从高能级向低能级跃迁，轨道半径减小，根据库仑引力提供向心力，得出电子速度的变化，从而得出电子动能的变化；衰变方程满足质量数与质子数守恒；而半衰期的大小是有原子核内部决定，与外在环境无关；比结合能越大的，原子核越稳定．
【详解】
A．光电效应实验中，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多，故A正确；
B．根据
得
轨道半径减小，则v增大，则动能增大，故B错误；
C．原子核衰变时，满足电荷数和质量数都守恒，故C正确；
D．放射性元素的半衰期不随温度、状态及化学变化而变化，是由原子核内部本身决定的，故D错误．
E．比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固，故E正确；
故选ACE．
【点睛】
考查光电流大小与什么因素有关，掌握辐射光子后，动能与电势能如何变化，理解影响半衰期的因素，注意结合能与比结合能的区别．
20．ACD
【解析】
【详解】
天然放射现象中，原子核发生衰变，生成新核，同时有中子产生，因此说明了原子核有复杂的结构，故A正确；γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱．α射线的穿透能力最弱，电离能力最强，故B错误；β根据质量数和电荷数守恒知，铀核（92238U）衰变为铅核（82206Pb）要经过x次β衰变和y次α衰变，则238=206+4y；92=82+2y-x，解得x=6，y=8，故C正确；自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能．故D正确．故选ACD．
【点睛】
考查天然放射现象的作用，理解三种射线的电离与穿透能力及结合能的概念；知道β衰变和α衰变的特点．