2020-2021学年第五章 原子与原子核第三节 核力与核反应方程同步达标检测题

5.3核力与核反应方程基础巩固2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．2020年12月4日14时02分，新一代‘人造太阳装置’——中国环流二号M装置在成都建成并实现首次放电，中国“人造太阳”装置的最大意义在于提供核聚变研究平台，助力开发人类的终极能源，开发此能源需要用到结合能的相关知识，原子核的比结合能曲线如图所示，则（　　）

A．的比结合能小于的比结合能

B．两个核结合成核的过程需要吸收能量

C．、、三者相比，的结合能最大

D．核的比结合能小于核的比结合能，因此核更稳定

2．2011年3月11日，日本发生9．O级大地震，导致核电站安全壳破损，使全球遭受核污染．世界绝大多数地方都从大气中检测到了的碘（I）一131，就是核原料一铀钚混合氧化物裂变的主要产物之一．碘一131的原子核内有78个中子，具有放射性．它发生衰变时，发射出β、γ射线，生成氙（Xe）-131，若所发射的β、γ射线的能量分别为0.6065MeV和0.3640MeV，下列说法中正确的是（　　）

A．戴口罩可以防止碘一131的辐射

B．铀钚混合氧化物中，铀与钚的半衰期都发生了变化

C．碘一131发生衰变时，核反应方程是

D．碘一131发生衰变时，有 的质量转化为能量

3．核电池是各种深空探测器中最理想的能量源，它不受极冷极热的温度影响，也不被宇宙射线干扰。钚-238同位素温差电池的原理是其发生衰变时将释放的热能转化为电能。已知钚-238的半衰期为88年，其衰变方程为。下列说法正确的是（　　）

A．衰变放出的射线是高速氦核流，它的贯穿能力很强

B．的比结合能小于的比结合能

C．的核子平均质量小于的核子平均质量

D．钚-238在极高压下可加速衰变，其半衰期可小于88年

4．对物质世界的认识，下列说法正确的是（　　）

A．玻尔把量子观念引入到原子理论中，否定了原子的“核式结构”模型

B．比结合能越大表示原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定

C．特定频率的光照在金属上会使金属表面有电子逸出，电子的最大初动能与光的强度有关

D．用化学反应改变放射性元素存在状态，可以改变半衰期，从而实现对衰变的控制

5．根据相对论判断，下列说法正确的是(　　)．

A．狭义相对论全面否定了经典力学理论

B．如果物体在地面上静止不动，任何人在任何参考系里测得的物体的长度都是一样的

C．由E＝mc2可知，质量可转变成能量

D．物体的速度越大，质量也变得越大

6．下列说法正确的是(     )

A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子释放的能量

B．一重原子核衰变成粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能

C．核子结合成原子核时会出现质量亏损，亏损的质量转化为释放的能量

D．只有入射光的波长大于金属的极限波长时，光电效应才能产生

7．自1932年发现中子后，1935年泰勒发现B-10会捕获中子，发生核反应，产生锂核及高能量的氦核，氦核会在相当短的距离内（约等于人体细胞的半径）将能量释放出。后来人们将这种特性应用到医学上，只要能合成出会被癌细胞大量摄取的硼化合物，再以中子射线引发癌细胞中B-10的核反应，这样就可以利用产生的氦核所释放的高能量杀死癌细胞，并且几乎不会影响周围的正常细胞，这种治疗方式就是“硼中子捕获治疗”。根据以上材料，下列说法正确的是（　　）

A．第一个发现中子的是卢瑟福 B．该核反应方程为

C．该反应是核裂变反应 D．反应后的总质量大于反应前的总质量

8．碘原子核可衰变为氙原子核，并放出一未知粒子X及一个不带电的质量接近零的反中微子，其核反应为：， 则（　　）

A．反应式中m+p+q=136

B．反应式中m+p+q=137

C．碘核的半衰期等于其放出一个X粒子所经历的时间

D．衰变后氙原子核的质量等于衰变前碘核的质量

9．下列说法正确的是

A．汤姆逊通过α粒子散射实验提出了原子核式结构模型

B．氢原子从基态向激发态跃迁时，需要吸收能量

C．质了、中子和氘核的质量分别为m1、m2、m3，则质子与中子结合为氘核的反应是人工核转变，放出的能量为（m3 - m1- m2）c2

D．紫外线照射到金属锌板表面时能够产生光电效应，则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也随之增大

10．以下关于核能的说法正确的是（　　）

A．氢弹是利用核裂变的链式反应，原子弹是利用核聚变反应

B．原子核在常温下就能发生轻核聚变，目前核电站是利用核聚变释放的能量来发电

C．重核裂变过程中释放核能是因为新核的比结合能小

D．不同原子核的平均结合能不同，中等质量的核的平均结合能比轻核、重核的平均结合能都大

11．下列说法中正确的是（　　）

A．黑体辐射电磁波的强度的波长分布与黑体的温度无关

B．钍的半衰期为24天．1g钍经过120天后还剩0.2g钍

C．放射同位素经α、β衰变会生成其中经过了3次α衰变和2次β衰变

D．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

12．某放射性元素X的原子核发生了衰变，产生了新的元素Y原子核，同时放出光子，下列判断正确的是（　　）

A．Y比X原子序数小

B．Y原子核比X原子核核子平均质量小

C．X原子核放出射线，表明X原子核内有粒子

D．光子来自X原子核

13．铀原子核既可发生衰变，也可发生裂变．其衰变方程为,裂变方程为,其中、、Y、的质量分别为m1、m2、m3、m4,光在真空中的传播速度为c.下列叙述正确的是

A．发生的是β衰变

B．Y原子核中含有56个中子

C．若提高温度,的半衰期将会变小

D．裂变时释放的能量为

14．一个中子与某原子核发生核反应，生成一个氘核，该反应放出的能量为Q，则氘核的比结合能为（   ）

A． B．Q C． D．2Q

15．核电池具有体积小、质量轻和寿命长，不受外界环境中的温度、化学反应、压力、电磁场等的影响等优点。现有一种能发生β衰变的“氚电池”，它的半衰期为12.5年，则下列说法中正确的是（　　）

A．氚核发生β衰变的反应方程式为

B．氚核发生β衰变的反应方程式为

C．氚核发生的β衰变由于质量数守恒，因此衰变前后没有质量亏损

D．经过25年后，100个氚核中还有25个没有发生衰变

二、填空题（共4题）

16．正电子发射型计算机断层显像，是核医学领域比较先进的临床检查影像技术．放射性同位素在衰变过程中会释放出正电子，一个正电子遇到一个电子后发生湮灭，产生方向相反的一对光子．已知电子的质量为m，光速为c，则一对静止的正、负电子湮灭过程中产生的一个光子能量是____，湮灭的反应方程式为____．

17．“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核（ X）俘获一个核外电子，使其内部的一个质子变为中子，并放出一个中微子，从而变成一个新核（Y）的过程，中微子的质量远小于质子的质量，且不带电，写出这种衰变的核反应方程式____．生成的新核处于激发态，会向基态跃迁，辐射光子的频率为v，已知真空中的光速为c，普朗克常量为h，则此核反应过程中的质量亏损为____．

18．核的平均结合能为7.1MeV，核的平均结合能为1.61MeV，两个氘()核结合成一个氦核释放的结合能△E=________．

19．铀核裂变的核反应方程是：，这个核反应方程中的表示_________．这个核反应释放出大量核能，已知、、、的质量分别为、、、，真空中的光速为，这个核反应中释放的核能_________．

三、综合题（共4题）

20．两个动能均为  的氘核对心正碰,聚变后生成氦  ,同时放出一个中子.已知氘核的质量为  ,氦3的质量为  ,中子的质量为  .求: 

(1)写出上述核反应方程; 

(2)核反应中释放的核能;

21．原子核的质量单位，通常会用原子质量单位u表示，。请证明，质量亏损1u将释放931.5MeV的核能。

22．重核裂变可释放出原子核能，平均每个铀235核分裂放出的热量，请问：：

（1）1kg铀235全部核裂变可以释放出多少核能？（已知235铀235含个原子）

（2）1kg铀235全部核裂变释放的能量是1kg煤完全燃烧放出的能量的多少倍？（煤的热值为）

（3）从这一点看，核电占比烧煤的发电站有什么优势？

23．在研究微观粒子时，为方便表示，人们将碳12原子质量的十二分之一记为原子质量单位u，即，试用证明：质量亏损1u相当于释放931.5 MeV的能量。（计算时光速c取2.9979×108m/s，元电荷e取1.6022×10-19C）

参考答案：

1．C

2．C

3．B

4．B

5．D

6．B

7．B

8．B

9．B

10．D

11．C

12．B

13．D

14．A

15．B

16．     mc2    

17．         

18．21.96MeV

19．         

20．(1) （2）

21．

由质能方程可得

又

故质量亏损1u释放的核能为

22．（1）（2）倍   （3）1kg铀全部核裂变可以释放出的核能相对于2650吨煤的热量，使用核电既可以节约大量的煤炭，还可以减少煤炭燃烧带来的大气污染

23．

根据质能方程可得质量亏损1u释放的能量为