人教版高中物理选修3-5第十九章 原子核单元测试含答案

绝密★启用前人教版高中物理选修3-5第十九章原子核单元测试本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间90分钟。

分卷I一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)1.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(U)，因为它的核子多，核力大，所以结合得坚固而稳定B．锂核(Li)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2.利用重核裂变释放核能时选用U核，主要原因是()A．它裂变放出核能比其他重核裂变放出核能多B．它可能分裂成三部分或四部分C．它能自动裂变，与体积无关D．它比较容易发生链式反应3.有关原子及原子核方面的知识，下列说法正确的是()A．放射性物质衰变时放出来的γ光子，是原子从高能级向低能级跃迁时产生的B．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小C．β衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时所产生的D．轻核聚变要在很高的温度下才能发生4.我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。

下列核反应方程中属于聚变反应的是()A．H＋H→He＋nB．N＋He→O＋HC．He＋Al→P＋nD．U＋n→Ba＋Kr＋3n5.据BBC报道，前英国政府辐射事务顾问巴斯比博士表示，日本核电站的问题极为严重，尤其令人担心的是福岛核电站三号反应堆．他称，该反应堆现在遇到了麻烦，因为它使用的是一种不同的燃料：它不是铀，而是一种铀钚混合燃料，而钚是极为危险的，因此一旦这种物质泄漏出来，将使海啸灾难雪上加霜．钚是世界上毒性第二大的物质(世界上毒性第一大的物质为钋)．一片药片大小的钚，足以毒死2亿人，5克的钚足以毒死所有人类．钚的毒性比砒霜大4.86亿倍，一旦泄露入太平洋，全人类都玩完！(239Pu半衰期24 390年)．关于钚的危害的认识，你认为错误的是() A．钚具有很强的放射性B．钚是重金属进入人体会破坏细胞基因从而导致癌C．钚的半衰期比铀要长的多D．钚核的裂变反应能放出巨大的能量6.以下说法正确的是()A．汤姆孙发现电子并提出了原子核式结构模型B．放射性元素放出的α粒子就是质子C．放射性元素放出的β粒子就是原子的核外电子D．比结合能(平均结合能)越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定7.已知氘核的平均结合能为1.1 MeV，氦核的平均结合能为7.1 MeV，则两个氘核结合成一个氦核时()A．释放出4.9 MeV的能量B．释放出6.0 MeV的能量C．释放出24.0 MeV的能量D．吸收4.9 MeV的能量8.关于天然放射现象，下列说法正确的是()A．α射线是由氦原子核衰变产生B．β射线是由原子核外电子电离产生C．半衰期表示放射性元素衰变的快慢，它和外界的温度、压强无关D．γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生9.恒星的周年视差证明了()A．地球绕其轴心运动B．地球绕着太阳运动C．月球绕地球运动D．太阳质量远远大于地球质量10.铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应：Al＋He→X＋n.下列判断正确的是()A．n是质子B．n是电子C． X是Si的同位素D． X是P的同位素二、多选题(共4小题,每小题5.0分,共20分)11.(多选)下列说法中错误的是()A．比结合能越小，原子核越稳定B．天然放射现象的发现，揭示了原子的核式结构C．γ射线是波长很短的电磁波，它的穿透能力比β射线要强D．玻尔是第一个把微观世界中物理量取分立值的观念应用到原子系统的科学家12.(多选)聚变与裂变相比，下列说法正确的是()A．聚变比裂变产能效率高B．在目前情况下，使原子核聚变要比裂变容易C．原子弹的燃料是235UD．氢弹的原理是核的聚变，需由原子弹来引爆13.(多选)下列说法正确的是()A．爱因斯坦用光子说成功解释了光电效应B．卢瑟福用α粒子散射实验揭示了原子具有核式结构C．He＋N→O＋H属于β衰变方程D．核燃料总是利用比结合能较小的核14.(多选)关于天然放射现象，下列叙述中正确的是()A．具有天然放射性的原子核由于不稳定而自发地进行衰变B．放射线是从原子核内释放出的看不见的射线C．放射线中有带负电的粒子，表明原子核内有负电荷D．放射线中带正电的粒子由卢瑟福首先确定是氦原子核分卷II三、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)15.用中子轰击锂核(Li)发生核反应，生成氚核(H)和α粒子，并放出4.8 MeV的能量．已知1 u相当于931.5 MeV的能量(1)写出核反应方程．(2)求出质量亏损．(3)若中子和锂核是以等大反向的动量相碰，则氚核和α粒子的动能比是多少？(4)α粒子的动能是多大？16.在所有能源中核能具有能量密度大、区域适应性强的优势，在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能．核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能．(1)核反应方程U＋n→Ba＋Kr＋a X是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n为中子，X为待求粒子，a为X的个数，则X为________，a＝________.以m U、m Ba、m Kr分别表示U、Ba、Kr的质量，m n、m p分别表示中子、质子的质量，c为光在真空中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能ΔE＝________.(2)有一座发电能力为P＝1.00×106kW的核电站，核能转化为电能的效率η＝40%.假定反应堆中发生的裂变反应全是本题(1)中的核反应，已知每次核反应过程中放出的核能ΔE＝2.78×10－11J，铀核的质量m U＝390×10－27kg，求每年(1年＝3.15×107s)消耗的U的质量．17.由于放射性元素Np的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，直到使用人工的方法制造后才被发现．已知Np经过m次α衰变和n次β衰变后变成Bi.(1)求m、n的值；(2)有一个静止的Np原子核放出一个α粒子后变成镤核(Pa)，已知镤核的速率v Pa＝4×105m/s，求α粒子的速率．18.Co发生一次β衰变后变为Ni核，在该衰变过程中还发出频率为ν1和ν2的两个光子，试写出衰变方程式，并求出该核反应因释放光子而造成的质量亏损．答案1.【答案】C【解析】比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故C正确，A、B、D 错误．2.【答案】D【解析】U俘获任何能量的中子都会发生裂变反应，吸收低能量的中子裂变的概率更大，D项正确．3.【答案】D【解析】放射性物质衰变时放出来的γ光子，来自原子核，故A错误；放射性物质的半衰期由原子核内部因素决定，与温度以及化学状态等无关．故B错误；β衰变所释放的电子来自原子核，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C错误；轻核聚变需在很高的温度下发生，会释放出更高的能量，所以轻核聚变又称为热核反应．故D正确．4.【答案】A【解析】H＋H→He＋n是一个氘核与一个氚核结合成一个氦核，同时放出一个中子，属于聚变反应，故选项A正确；7N＋He→8O＋H是卢瑟福发现质子的核反应方程，是人类第一次实现的原子核的人工转变，属于人工核反应，故选项B错误；He＋Al→P＋n是小居里夫妇用α粒子轰击铝片时发现了放射性磷(磷30)，同时发现中子的核反应方程，属于人工核反应，故选项C错误；U＋n→56Ba＋Kr＋3n是一种典型的铀核裂变，属于裂变反应，故选项D错误。

5.【答案】D【解析】由题意描述可知，钚有很强的放射性，射线对环境会造成污染危害，故A正确；钚进入人体会导致基因突变，使正常组织发生癌变，故B正确；钚半衰期比铀要长，因此其危害性大，故C正确；钚核的裂变反应能放出巨大的能量，可以为人类服务，这不能算是其危害性，故D错误．6.【答案】D【解析】汤姆孙发现电子，卢瑟福在用α粒子轰击金箔的实验中，提出了原子核式结构学说，故A 错误；放射性元素放出的α粒子是氦核，不是质子，故B错误；β粒子是由中子转变成质子和电子而放出的，故C错误；原子核的比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故D正确．7.【答案】C【解析】依据题意可写出两个氘核结合成一个氦核的核反应方程为H＋H→He，因氘核的平均结合能为1.1 MeV，氦核的平均结合能为7.1 MeV，故结合前氘核的能量为E1＝2×1.1 MeV，结合后氦核的能量E2＝4×7.1 MeV，于是吸收的能量为ΔE＝2E1－E2＝－24.0 MeV，式中负号表示释放核能，故选C.8.【答案】C【解析】α射线是具有放射性的元素的原子核在发生衰变时两个中子和两个质子结合在一起而从原子核中释放出来．故A错误；β射线是具有放射性的元素的原子核中的一个中子转化成一个质子同时释放出一个高速电子即β粒子．故B错误；半衰期表示放射性元素衰变的快慢，它和外界的温度、压强无关，故C正确；γ射线是原子核在发生α衰变和β衰变时产生的能量以γ光子的形式释放．故D错误．9.【答案】B【解析】太阳看上去总是那么大，说明地球与太阳的距离是大致不变的，所以地球是在绕太阳做近似圆周运动，也就是公转，故A、C、D错误，B正确．10.【答案】D【解析】n是中子，故A、B错误；根据电荷数、质量数守恒知，X的电荷数为15，质量数为30，与Si不是同位素，是P的同位素，故C错误，D正确．11.【答案】AB【解析】比结合能越大，原子核越稳定，故A错误；天然放射现象的发现，揭示了原子核的复杂结构，而α粒子的散射说明原子的核式结构，故B错误；γ射线一般伴随着α或β射线产生，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱，故C正确；根据玻尔理论假设，则玻尔是第一个把微观世界中物理量取分立值的观念应用到原子系统的科学家，故D正确．12.【答案】ACD【解析】聚变比裂变的平均结合能大，故选项A正确；在目前的条件下，核裂变要比核聚变容易很多，故选项B错误；原子弹利用的核裂变燃料为235U，氢弹利用的核聚变需原子弹引爆，故选项C、D正确。

13.【答案】ABD【解析】爱因斯坦成功地解释了光电效应现象，故A正确；卢瑟福根据α粒子散射实验结果，提出原子核式结构，说明原子内部有复杂结构，故B正确；He＋N→O＋H属于人工核反应方程，不属于衰变方程，更不是β衰变方程，故C错误；比结合能越大，越稳定，核燃料总是利用比结合能小的核，故D正确．14.【答案】ABD15.【答案】(1)Li＋n→H＋He＋4.8 MeV(2)0.005 2 u(3)4∶3(4)2.06 MeV【解析】(1)核反应方程为Li＋n→H＋He＋4.8 MeV(2)依据ΔE＝Δmc2得，Δm＝u≈0.005 2 u(3)根据题意有m1v1＝m2v2式中m1、v1、m2、v2分别为氚核和α粒子的质量和速度，由上式及动能E k＝，可得它们的动能之比为E k1∶E k2＝∶＝∶＝m2∶m1＝4∶3.(4)α粒子的动能E k2＝(E k1＋E k2)＝×4.8 MeV≈2.06 MeV.16.【答案】(1)n3(m U－m Ba－m Kr－2m n)c2(2)1 103.7 kg【解析】(1)由反应方程可知：X为n，a为3，释放的能量为ΔE＝(m U－m Ba－m Kr－2m n)c2.(2)因核电站发电效率为40%，故核电站消耗U的功率为P′＝＝kW＝2.5×106kW.核电站每年产生的能量为W＝P′t＝2.5×109×3.15×107J＝7.875×1016J产生这些能量消耗的铀核的数目：n ＝＝≈2.83×1027(个)，每年消耗U的质量为M＝nm U＝2.83×1027×390×10－27kg ＝1 103.7 kg.17.【答案】(1)74(2)2.33×107m/s【解析】(1)根据质量数守恒和电荷数守恒，则有93＝2m－n＋83,4m＝237－209，解得m＝7，n＝4.(2)以镤核速度的方向为正方向，运用动量守恒定律有m Pa v Pa－mαvα＝0，代入数据解得vα＝2.33×107m/s.18.【答案】Co→e＋Ni【解析】根据电荷数守恒、质量数守恒，衰变方程式为：Co→e＋Ni.释放的能量ΔE＝hν1＋hν2，根据ΔE＝Δmc2得质量亏损为：Δm＝.。