第五章 原子核（单元测试题）-2022-2023学年高二下学期物理人教版2019选择性必修第三册

第五章原子核（单元测试题）一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分．在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～12题有多项符合题目要求．)1.(2020年宣城调研)下面列出的是一些核反应方程式：eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋Xeq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,)6C＋Yeq\o\al(14,)7N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,)8O＋Z，其中()A.X是质子，Y是中子，Z是正电子B.X是正电子，Y是中子，Z是质子C.X是正电子，Y是质子，Z是中子D.X是中子，Y是正电子，Z是质子2.(2020年东北四市模拟)下列关于原子核的叙述，正确的是()A．居里夫人通过α粒子轰击铝原子核，首次发现了中子B．核反应堆中的“慢化剂”是为了减慢反应速度，防止反应过于剧烈C．轻核聚变过程中，会有质量亏损，要释放能量D．原子核的质量越大，比结合能就越小3.(2020年广东名校模拟)科研人员正在研制一种新型镍铜电池，它采用半衰期长达100年的放射性同位素镍(eq\o\al(63,28)Ni)和铜作为电池的正负极，利用镍63发生β衰变释放电子给铜片，为负载提供电能．下列说法正确的是()A．镍63的β衰变方程为发eq\o\al(63,28)Ni→0－1e＋eq\o\al(64,29)CuB．β衰变释放的电子是核内eq\o\al(1,0)n→0－1e＋eq\o\al(1,1)H所产生的C．提高温度，增大压强可以改变镍63的半衰期D．经过200年该电池中的镍将全部变成其他金属4.(2021年厦门思明区校级月考)下列说法正确的是()A.结合能越大的原子核一定越稳定B.核力存在于原子核内任意两个核子之间C.发生链式反应的一个条件是铀块的体积必须达到临界体积D.一个原子核发生一次α衰变，新核相对于原来的原子核，质量数和电荷数都减少25.一个eq\o\al(238,92)U核衰变为一个eq\o\al(206,82)Pb核的过程中，发生了m次α衰变和n次β衰变，则m、n的值分别为()A．8、6B．6、8C．4、8D．8、46.(2020年佛山校级模拟)核电被视为人类解决能源问题的终极方案，我国在核电应用和研究方面目前都处于国际一流水平，以下关于轻核聚变和重核裂变的说法正确的是()A.经轻核聚变过程后核子的平均质量增大B.经重核裂变过程后原子核的比结合能减小C.经轻核聚变过程后原子核的比结合能增大D.目前我国核电站还主要是利用轻核聚变释放的能量来发电7.(2020年黄石二中联考)精确的研究表明，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数Z有如图所示的关系．根据该图所提供的信息及原子核的聚变、裂变有关知识，下列说法正确的是()A.从图中可以看出，铁Fe原子核中核子的平均质量最大B.原子序数较大的重核A分裂成原子序数小一些的核B和C，质量会增加C.原子序数较大的重核A裂变成原子序数小一些的核B和C，需要吸收能量D.原子序数很小的轻核D和E结合成一个原子序数大些的F核，F核的结合能大于D、E的结合能之和8.(2020年泉州高三质量检测)活体生物由于需要呼吸，其体内的14C含量大致不变，死后停止呼吸，体内的14C含量开始减少．由于碳元素在自然界的各种核素的比例一直都很稳定，人们可通过测定古木的14C含量，来估计它的大概年龄，这种方法称之为碳14定年法.14C衰变为14N的半衰期约为5730年，某古木样品中14C的比例约为现代植物所制样品的二分之一．下列说法正确的是()A.该古木的年龄约为5730年B.14C与14N具有相同的中子数C.14C衰变为14N的过程中放出β射线D.升高古木样品所处环境的温度将加速14C的衰变9.(2020年滨州高三模拟)下面有四个核反应方程．①eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(95,38)Sr＋eq\o\al(138,54)Xe＋3x1②eq\o\al(2,1)H＋x2→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n③eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋x3④eq\o\al(24,12)Mg＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(27,13)Al＋x4下列说法正确的是()A．①是核聚变B．x2为eq\o\al(2,1)HC．③是核裂变D．x4为eq\o\al(1,1)H10.(2020年唐山高三模拟)花岗岩、大理石等装修材料中都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性的说法正确的是()A.eq\o\al(238,92)U衰变成eq\o\al(206,82)Pb要经过8次α衰变和6次β衰变B．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后只剩下1个氡原子核C．α射线与γ射线都是电磁波，α射线穿透本领远比γ射线弱D．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的11.(2020年洛阳名校一模)“东方超环”是我国自主设计建造的世界上第一个非圆截面全超导托卡马克核聚变实验装置.2018年11月，有“人造太阳”之称的东方超环实现1亿摄氏度等离子体运行等多项重大突破，获得的实验参数接近未来聚变堆稳态运行模式所需要的物理条件，朝着未来聚变堆实验运行迈出了关键一步，已知“人造太阳”核聚变的反应方程为eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(M,Z)X＋17.6MeV，关于此核聚变，以下说法正确的是()A．要使轻核发生聚变，就要利用粒子加速器，使轻核拥有很大的动能B．Z＝0，M＝1C．1mol氘核和1mol氚核发生核聚变，可以放出17.6MeV的能量D．聚变比裂变更安全、清洁12.(2020年哈尔滨名校模拟)下列说法正确的是()A．轻核聚变反应方程eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X中，X表示中子B.eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋2eq\o\al(1,0)n是铀核裂变的一种反应方程C．放射性元素与不同的元素形成化合物，其半衰期不同D．比结合能越大，原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定二、非选择题(本题共6小题，共52分)13.(8分)在下列描述核过程的方程中，属于α衰变的是________(填正确答案的字母标号，下同)，属于β衰变的是________，属于裂变的是________，属于聚变的是________．A.eq\o\al(14,)6C→eq\o\al(14,)7N＋eq\o\al(0,－1)eB.eq\o\al(32,15)P→eq\o\al(32,16)S＋eq\o\al(0,－1)eC.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeD.eq\o\al(14,)7N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,)8O＋eq\o\al(1,1)HE.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(140,54)Xe＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)nF.eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n14.(3分)一个静止的放射性原子核处于垂直纸面向里的匀强磁场中，由于发生了某种衰变而形成了如图所示的两个圆形径迹，两圆半径之比为1∶16，则该原子核发生了______衰变；原来静止的原子核的原子序数为______；反冲核沿小圆做________时针方向运动．15.(10分)一个铍核(eq\o\al(9,4)Be)和一个α粒子反应后生成一个碳核，放出一个中子并释放出5.6MeV的能量．(保留两位有效数字)(1)写出这个核反应过程；(2)如果铍核和α粒子共130g，且刚好反应完，求共放出多少能量？(3)这130g物质反应过程中，其质量亏损是多少？16.(10分)一静止的质量为M的镍核(eq\o\al(63,28)Ni)发生β衰变，放出一个速度为v0，质量为m的β粒子和一个反冲铜核，若镍核发生衰变时释放的能量全部转化为β粒子和铜核的动能．求此衰变过程中的质量亏损(亏损的质量在与粒子质量相比时可忽略不计)．17.(10分)一静止原子核发生α衰变，生成一α粒子及一新核，α粒子垂直进入磁感应强度大小为B的匀强磁场，其运动轨迹是半径为R的圆．已知α粒子的质量为m，电荷量为q，新核的质量为M，光在真空中的速度大小为c.求衰变前原子核的质量．18.(11分)国际热核聚变反应堆“人造太阳”计划，融汇中国智慧，挑战制造极限．国际热核聚变实验堆计划，英文简称ITER，目的是实现可以控制的核聚变反应，探索利用核聚变能量的方式．由于它产生能量的原理和太阳发光发热的机理相似，因此也被称为“人造太阳”．太阳的光和热，来源于氢的两个同胞兄弟——氘和氚，在聚变成一个氦原子的过程中释放出的能量．“人造太阳”就是模仿这一过程．(1)已知氘核、氚核、氦核、中子的质量分别为m1、m2、m3、m4.普朗克常量为h，真空中的光速为c.写出核反应方程；若此核能全部以光子的形式释放，求辐射出的γ光子的波长．(2)若m1＝2.0141u、m2＝3.0161u、m3＝4.0026u和m4＝1.0087u；1u相当于931.5MeV的能量．求该反应释放出的能量(结果保留3位有效数字)．(3)若“人造太阳”与太阳内部持续不断地进行着热核反应相同，已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026J，则太阳每秒减少的质量为多少千克？若太阳质量减少万分之三，热核反应不能继续进行，计算太阳能存在多少年？(太阳的质量为2×1030kg，结果保留1位有效数字)

参考答案：选择题1.B2.C3.B4.C5.A6.C7.D8.AC9.BD10.AD11.BD12.AD二、非选择题(本题共6小题，共52分)13.答案:CABEF14.答案:β15逆15.解：(1)eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→126C＋eq\o\al(1,0)n.(2)铍核和氦核的摩尔质量之和μ＝MBe＋Mα＝(9＋4)g/mol＝13g/mol，铍核和氦核各含的摩尔数n＝eq\f(m,M)＝eq\f(130,13)mol＝10mol，故放出的能量ΔE＝n·NA·E放＝10×6.02×1023×5.6MeV＝3.371×1025MeV≈5.4×1012J.(3)质量亏损Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝eq\f(5.4×1012,3.0×1082)kg＝6.0×10－5kg.16.解：设衰变后铜核的速度为v，由动量守恒mv0＝(M－m)v， ①由能量守恒ΔE＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋eq\f(1,2)(M－m)v2， ②由质能方程ΔE＝Δmc2， ③联立解得Δm＝eq\f(Mmv\o\al(2,0),2M－mc2).17.解：设衰变产生的α粒子的速度大小为v，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律得qvB＝meq\f(v2,R)， ①设衰变后新核的速度大小为v1，衰变前后动量守恒，有0＝Mv1－mv， ②设衰变前原子核质量为M0，衰变前后能量守恒，有M0c2＝Mc2＋eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,1)＋mc2＋eq\f(1,2)mv2， ③联立以上三式解得M0＝(M＋m)[1＋eq\f(qBR2,2Mmc2)]．18.解：(1)由电荷数守恒及质量数守恒得这个反应的核反应方程是eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n＋γ，由质能方程知此过程中释放的核能为ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2，若此核能全部以光子的形式释放时，由ΔE＝heq\f(c,λ)知γ光子的波长