第=page22頁，共=sectionpages1515頁人教版（2019）選擇性必修第三冊《第五章原子核》2025年單元測試卷一、單選題1.在物理學(xué)發(fā)展過程中，很多偉大的物理學(xué)家對物理的發(fā)展都做出了杰出的貢獻。關(guān)于物理學(xué)史，下列敘述與事實相符合的是(

)A.普朗克通過研究黑體輻射提出能量子的概念，成功解釋了光電效應(yīng)

B.湯姆生通過α粒子散射實驗，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型

C.貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象，說明了原子核有復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

D.玻爾通過實驗提出了玻爾原子模型并成功解釋了所有原子的光譜2.原子核自發(fā)地放出電子的現(xiàn)象稱為β衰變，開始時科學(xué)家曾認為β衰變中只放出電子，即β粒子，后來發(fā)現(xiàn)這個過程中除了放出電子以外，還放出一種叫做“反中微子”的高速粒子，反中微子不帶電，則(

)A.原子核能發(fā)生β衰變，說明原子核內(nèi)含有電子

B.發(fā)生β衰變后的原子核的核子數(shù)不變，帶電量增加

C.原子核發(fā)生β衰變時放出的能量等于β粒子與衰變后的核的動能之和

D.靜止的原子核發(fā)生β衰變時β粒子與衰變后的運動速度方向一定相反3.如圖所示，放射性元素鐳衰變過程中釋放α，β，γ三種射線，分別進入勻強電場和勻強磁場中，下列說法中正確的是(

)A.①表示γ射線，③表示α射線

B.②表示β射線，③表示α射線

C.④射線的電離能力最強

D.⑥射線的穿透能力最強4.2024年是中國航天大年，神舟十八號、嫦娥六號等已陸續(xù)飛天，部分航天器裝載了具有抗干擾性強的核電池。已知??3890Sr衰變?yōu)?3990Y的半衰期約為29年；?94238Pu衰變?yōu)??A.?3890Sr衰變?yōu)?3990Y時產(chǎn)生α粒子

B.?94238Pu衰變過程中滿足動量守恒，機械能守恒

C.29年后，衰變的?38905.下列四幅圖涉及到不同的物理知識，其中說法正確的是(

)

A.圖甲：湯姆孫通過分析α粒子散射實驗結(jié)果，建立了原子核式結(jié)構(gòu)模型

B.圖乙：用中子轟擊鈾核使其發(fā)生聚變，鏈式反應(yīng)會釋放出巨大的核能

C.圖丙：玻爾理論指出氫原子能級是分立的，所以原子發(fā)射光子的頻率也是不連續(xù)的

D.圖丁：湯姆孫通過電子的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核內(nèi)還有復(fù)雜結(jié)構(gòu)6.下列說法不正確的是(

)A.通過增加溫度或壓力也不可以加快衰變速度

B.銫原子核(?55133Cs)的結(jié)合能小于鉛原子核(?82208Pb)的結(jié)合能7.氘被稱為“未來的天然燃料”，應(yīng)用聚變反應(yīng)?01n+X→A.X是正電子

B.中子和X的距離達到10-10m就能發(fā)生核聚變

C.氘核的比結(jié)合能為1.095?MeV8.根據(jù)東京電力公司2018年發(fā)布的數(shù)據(jù)，福島核污水存在的放射性元素中，気的含量最高，其次還有碘-129、釕-106、碳-14、鈷-60、鍶-90、銫-134、銫-137等物質(zhì)。其中碘-129的半衰期約1570A.該核反應(yīng)為α衰變

B.Xe的核電荷數(shù)是129

C.衰變產(chǎn)物X54129X?e和Y在同一勻強磁場中做圓周運動的半徑之比為1:54

D.經(jīng)過9.?092238U的衰變有多種途徑，其中一種途徑是先衰變成?083210Bi，然后可以經(jīng)一次衰變變成Xa210A.過程①是β衰變，過程③是α衰變;過程②是β衰變，過程④是α衰變

B.過程①是β衰變，過程③是α衰變;過程②是α衰變，過程④是β衰變

C.過程①是α衰變，過程③是β衰變;過程②是β衰變，過程④是α衰變

D.過程①是α衰變，過程③是β衰變;過程②是α衰變，過程④是β衰變10.2023年4月12日21時，中國有“人造太陽”之稱的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置(EAST)創(chuàng)造了新的世界紀錄，成功實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模式等離子體運行403秒。其運行原理就是在裝置的真空室內(nèi)加入少量氫的同位素氘或氚，通過某種方法產(chǎn)生等離子體，等離子體滿足一定條件就會發(fā)生聚變反應(yīng)，反應(yīng)過程中會產(chǎn)生巨大的能量。關(guān)于氫的同位素氘和氚的核聚變，其核反應(yīng)方程為12H+13HA.13H的比結(jié)合能大于?24He的比結(jié)合能

B.粒子X具有較強的電離能力

11.山東海陽核電站建成并網(wǎng)發(fā)電，有效緩解了山東電力不足的情況，為建設(shè)生態(tài)山東做出了貢獻。核電站核反應(yīng)堆中，用中子轟擊?092235U原子核的核反應(yīng)方程為?092235U+?01n→?054136Xe+X+10?01n；其中?092A.X原子核中含有的中子數(shù)為50

B.該反應(yīng)屬于人工核轉(zhuǎn)變反應(yīng)

C.該反應(yīng)中釋放的能量為12(m1-9m2二、多選題12.當一個重核裂變時，它能產(chǎn)生的兩個核(

)A.一定是穩(wěn)定的

B.含有的中子數(shù)較裂變前重核的中子數(shù)少

C.裂變時釋放的能量等于俘獲中子時得到的能量

D.可以是多種形式的兩個核的組合13.靜止在勻強磁場中的某種放射性元素的原子核放出一個α粒子，其速度方向與磁場方向垂直，測得α粒子與反沖核軌道半徑之比為30：1，如圖所示，則(

)A.反沖核的原子序數(shù)為62

B.粒子和反沖核的動量大小相等、方向相反

C.原放射性元素的原子序數(shù)是62

D.反沖核與α粒子的速率之比為1：6214.如圖所示，(a)為氫原子能級圖，(b)為某放射性元素剩余質(zhì)量m與原質(zhì)量m0的比值隨時間t變化的圖像，(c)為軋制鋼板時動態(tài)監(jiān)測鋼板厚度的裝置圖，(d)為原子核的比結(jié)合能隨質(zhì)量數(shù)變化的圖像。下列說法正確的是(

)

A.圖(a)中，一個氫原子從n=4的能級向基態(tài)躍遷時，可以放出6種不同頻率的光子

B.圖(b)中，由圖知放射性元素的半衰期為115.1天

C.圖(c)中，探測器接收到的射線可能是α射線

D.圖(d)中，比結(jié)合能越大，平均核子質(zhì)量越小，原子核越穩(wěn)定15.2020年12月4日，新一代“人造太陽”裝置——中國環(huán)流器二號M裝置(HL-2M)在成都建成并實現(xiàn)首次放電，該裝置是中國目前規(guī)模最大、參數(shù)最高的先進托卡馬克裝置，是中國新一代先進磁約束核聚變實驗研究裝置。我國重大科學(xué)工程“人造太陽”主要是將氘核聚變反應(yīng)釋放的能量用來發(fā)電。氘核聚變反應(yīng)的方程為；12H+12H→x+0A.要使該聚變反應(yīng)發(fā)生，必須克服兩氘核間巨大的庫侖斥力

B.反應(yīng)產(chǎn)物x為24He

C.x核的質(zhì)量為ΔEc216.太陽能量的來源主要通過質(zhì)子一質(zhì)子鏈反應(yīng)(簡稱PP鏈)，太陽產(chǎn)生的能量約99%來自該鏈反應(yīng)。科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，該鏈反應(yīng)主要通過如下方程發(fā)生：311H→X+10A.方程式中X為23He，Y為?24He B.方程式中X為13H，Y為?2417.2021年12月20日，我國宣布：全球首座球床模塊式高溫氣冷堆核電站——山東榮成石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程送電成功。標志著我國成為世界少數(shù)幾個掌握第四代核能技術(shù)的國家之一。目前核電站獲取核能的基本核反應(yīng)方程：?92235U+01nA.反應(yīng)產(chǎn)物X的中子數(shù)為50

B.0.5kg的?56144Ba原子核，經(jīng)過3T剩下開始時的18

C.反應(yīng)產(chǎn)物X的比結(jié)合能比18.如圖所示，我國首次使用核電池隨“嫦娥三號”軟著陸月球，該核電池是將放射性同位素衰變過程中釋放出來的核能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。“嫦娥三號”采用放射性同位素钚核P94239P?u，靜止的P94239P?u衰變?yōu)殁櫤薝92235U和α粒子，并放出γ光子。已知P94239P?u、U92235U和α粒子的質(zhì)量分別為A.γ光子是由钚原子的內(nèi)層電子躍遷產(chǎn)生的

B.P94239P?u的衰變方程為P94239P?u→92235三、填空題19.盧瑟福在近代原子物理研究中取得了偉大的成就，被人們尊稱為原子核之父。下圖左圖是1911年盧瑟福完成α粒子散射實驗的示意圖，根據(jù)此實驗現(xiàn)象，他提出了_______________________模型；盧瑟福在1919年通過下圖右圖所示的實驗裝置，第1次實現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變，得到質(zhì)量數(shù)為17的氧的同位素原子核，由此發(fā)現(xiàn)了________(填“質(zhì)子”、“中子”、“電子”)，這種粒子能穿過銀箔打在熒光屏上，用顯微鏡觀察到了閃光。請完成：得到該粒子的核反應(yīng)方程

24He+714N→20.約里奧—居里夫婦因發(fā)現(xiàn)人工放射性同位素而獲得了1935年的諾貝爾獎，他們發(fā)現(xiàn)的放射性元素?1530P衰變成?1430Si的同時放出另一種粒子，這種粒子是________．?1532P是?1530P的同位素，被廣泛應(yīng)用于生物示蹤技術(shù)21.正電子發(fā)射計算機斷層顯像(PET)的基本原理是：將放射性同位素?815O注入人體，參與人體的代謝過程。?815O在人體內(nèi)衰變放出正電子，與人體內(nèi)負電子相遇發(fā)生湮滅轉(zhuǎn)化為一對光子，被探測器探測到，經(jīng)計算機處理后產(chǎn)生清晰的圖象。

(1)將放射性同位素?815O注入人體，?815O的主要用途是______

A.利用它的射線

B.作為示蹤原子

C.參與人體的代謝過程

D.有氧呼吸

(2)PET中所選的放射性同位素半衰期應(yīng)______

A.較短B四、計算題22.一小瓶含有某種放射性同位素的溶液，它每分鐘衰變6000次.將該種溶液注射到一個病人的血液中，經(jīng)過15h，從病人身上取出10cm3的血樣，測得每分鐘衰變2次.已知這種同位素的半衰期是523.兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，這樣的核反應(yīng)稱為核聚變，核聚變反應(yīng)會釋放出核能?，F(xiàn)一個氚核與一個氘核結(jié)合成一個氦核，同時放出一個中子，向外釋放能量。已知氘核的質(zhì)量為2.0141?u，氚核的質(zhì)量為3.0161?u，中子的質(zhì)量為1.0087?u，氦核的質(zhì)量為4.0026?u。1?u(1)寫出該核聚變反應(yīng)方程。(2)試根據(jù)上述條件計算出該反應(yīng)能釋放出多少MeV的核能(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。(3)若已知某種型號汽油的熱值為4.4×107J/kg，按照上述核反應(yīng)，每生成1?kg氦核所釋放的核能大約相當于完全燃燒多少該汽油釋放出的熱量？24.室內(nèi)裝修污染四大有害氣體是苯系物、甲醛、氨氣和氡。而建筑材料是室內(nèi)氡的最主要來源。如花崗巖、磚砂、水泥及石膏之類，特別是含放射性元素的天然石材，最容易釋放出氡。氡看不到，嗅不到，但它進入人的呼吸系統(tǒng)能誘發(fā)肺癌，是除吸煙外導(dǎo)致肺癌的重大因素。靜止在勻強磁場中的氡原子核?86222Rn發(fā)生衰變，衰變后新核和射線粒子的運動速度和磁感線垂直，兩軌跡圓半徑之比為比1：42.則：

(1)分析說明該衰變是什么衰變？寫出上述衰變方程(新核的元素符號可以用X表示)；

(2)從氡核放射開始到新核與射線粒子再次相遇的時間與新核運動周期的比是多少？(此處設(shè)質(zhì)子和中子質(zhì)量相等)

(3)已知新核的動能為0.33MeV，若衰變放出的能量全部變成新核與射線粒子的動能，則該衰變過程放出的總能量為多少？答案和解析1.【答案】C

【解析】A.愛因斯坦成功解釋了光電效應(yīng)，A錯誤;

B.盧瑟福通過α粒子散射實驗，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，B錯誤;

C.貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象，說明了原子核有復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，C正確;

D.玻爾理論是假說，只能解釋氫原子的光譜，故D錯誤。2.【答案】B

【解析】A、原子核能發(fā)生β衰變，是因為內(nèi)部的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子而同時發(fā)出一個電子，A錯誤；

B、發(fā)生β衰變后的原子核的核子數(shù)不變，質(zhì)子數(shù)增加1，B正確；

C、原子核發(fā)生β衰變時，放出的能量等于β粒子、“反中微子”與衰變后的核的動能之和，C錯誤；

D、衰變后β粒子、“反中微子”與新核的總動量=0，D錯誤；

故選：B。3.【答案】C

【解析】A、左圖中，向右偏轉(zhuǎn)的粒子帶正電，向左偏轉(zhuǎn)的粒子帶負電，不偏轉(zhuǎn)的粒子不帶電，可知①表示β射線，②表示γ射線，③表示α射線；

右圖中，根據(jù)左手定則知，向左偏轉(zhuǎn)的帶正電，向右偏轉(zhuǎn)的帶負電，不偏轉(zhuǎn)的不帶電，可知④表示α射線，⑤表示γ射線，⑥表示β射線，故A、B錯誤。

C、α射線的電離能力最強，γ射線的穿透能力最強，故C正確，D錯誤。

故選：C。

4.【答案】C

【解析】A.根據(jù)質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒，?3890Sr衰變?yōu)?3990Y

時，放射出的粒子的質(zhì)量數(shù)A=90-90=0，電荷數(shù)Z=38-39=-1，可知，?3890Sr衰變?yōu)?3990Y時產(chǎn)生β粒子，故A錯誤；

B.?94238Pu衰變過程中滿足動量守恒，衰變的過程中釋放的核能一部分轉(zhuǎn)化為機械能，可知機械能不守恒，故B錯誤；

C.?3890Sr的半衰期約為29年，?94238Pu的半衰期約為87年，可知?3890Sr衰變快，29年后，衰變的?3890Sr數(shù)目大于?【解析】A、圖甲：盧瑟福通過分析α粒子散射實驗結(jié)果，得出原子的核式結(jié)構(gòu)模型，故A錯誤；

B、用中子轟擊鈾核使其發(fā)生裂變，裂變反應(yīng)會釋放出巨大的核能，故B錯誤；

C、玻爾理論指出氫原子能級是分立的，所以原子發(fā)射光子的頻率也是不連續(xù)的，故C正確；

D、圖?。簻穼O通過電子的發(fā)現(xiàn)揭示了原子有一定結(jié)構(gòu)，天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核內(nèi)還有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，故D錯誤。6.【答案】C

【解析】A、放射性元素的半衰期與外界環(huán)境無關(guān)，與所處狀態(tài)無關(guān)，故A正確；

B、雖然銫原子核的比結(jié)合能大于鉛原子的比結(jié)合能，但銫原子核(55133Cs)的核子數(shù)小于鉛原子核(82208Pb)的核子數(shù)，故銫原子核(55133Cs)的結(jié)合能小于鉛原子核(82208Pb)的結(jié)合能，故B正確；

C、核電站反應(yīng)堆中存在7.【答案】C

【解析】A.核反應(yīng)方程為01n+11H→12H，X是質(zhì)子，A錯誤;

B.要使中子和X發(fā)生核聚變，必須使它們的距離達到10-15m以內(nèi)，B錯誤;

C.由題知氘核的結(jié)合能是2.19MeV，其比結(jié)合能為8.【答案】D

【解析】A.由核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒，可知Y的質(zhì)量數(shù)為0，電荷數(shù)為-1，即Y為電子，所以該核反應(yīng)為

β

衰變。故AB.Xe的核電荷數(shù)是54。故B錯誤；C.若反應(yīng)物碘-129m根據(jù)qvB=m聯(lián)立，解得r依題意，反應(yīng)物碘-129衰變前有初速度，所以衰變產(chǎn)物

?54129Xe

和Y在同一勻強磁場中做圓周運動的半徑之比不為D.根據(jù)m=解得m可知經(jīng)過3140萬年后，核污水中的碘-129含量約為原來的

14

。故故選D。9.【答案】B

【解析】?083210Bi經(jīng)過①變化為X，質(zhì)量數(shù)沒有發(fā)生變化，為β衰變，

經(jīng)過③變化為?082206Pb，質(zhì)量數(shù)數(shù)少4，為α衰變，

過程②變化為81bTi，電荷數(shù)少2，為α衰變，

過程10.【答案】C

【解析】A、H12H和13H聚變?yōu)?4He會放出能量，H13H的比結(jié)合能小于24He的比結(jié)合能，A項錯誤;

B、根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可知，此反應(yīng)中的X粒子是中子，中子的穿透能力強，電離能力弱，B項錯誤;11.【答案】D

【解析】A、根據(jù)核反應(yīng)方程中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，X原子核為X3890X，可知X原子核中含有的中子數(shù)為90-38=52，故A錯誤；

B、此反應(yīng)屬于重核裂變反應(yīng)，故B錯誤；

C、此反應(yīng)釋放的能量為ΔE=Δmc2=(m1-9m2-m12.【答案】BD

【解析】A、發(fā)生裂變的重核是中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)，所以發(fā)生裂變后的兩個新核的中子數(shù)也大于質(zhì)子數(shù)，新核容易發(fā)生衰變，是不穩(wěn)定的。故A錯誤；

B、重核發(fā)生裂變后會產(chǎn)生更多的中子，所以一個重核裂變時，它能產(chǎn)生的兩個核的中子數(shù)較裂變前重核的中子數(shù)少。故B正確；

C、由于裂變的過程中有質(zhì)量虧損，會釋放能量，所以裂變時釋放的能量大于俘獲中子時得到的能量。故C錯誤；

D、根據(jù)現(xiàn)在的發(fā)現(xiàn)可知，一個重核裂變時，它能產(chǎn)生的兩個核可以是多種形式的兩個核的組合。故D正確。

故選：BD。13.【答案】BC

【解析】A、衰變過程中遵守動量守恒定律，由于初始總動量為零，則末動量也為零，根據(jù)動量守恒定律得知：α粒子和反沖核的動量大小相等，方向相反。由Bqv=mv2R得：R=mvBq。

若原來放射性元素的核電荷數(shù)為Q，則對α粒子：R1=P1B?2e。

對反沖核：R2=P2B(Q-2e)。

由于p1=p2，得R1：R2=30：1，得Q=62【解析】A.一個氫原子從n=4的能級向基態(tài)躍遷時，最多可以放出3種不同頻率的光，故A錯誤；B.放射性原子核從

23m0

衰變?yōu)?/p>

13m0

，所用時間182.4d-C.

α

粒子穿透能力比較弱，不能穿透鋼板，故C錯誤；D.比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，平均核子質(zhì)量越小，故D正確。

故選BD。15.【答案】AD

【解析】A.要發(fā)生聚變反應(yīng)，兩個原子核要足夠近，故需要克服兩氘核間巨大的庫侖斥力，A正確；B.根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可知x的質(zhì)量數(shù)為3，電荷數(shù)為2，所以反應(yīng)產(chǎn)物x應(yīng)為H23HC.由愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE=mc2解得mx=2mD.根據(jù)4E+ΔE=3Ex，解得Ex=4316.【答案】ACD

【解析】AB.根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，方程式中X為23He，Y為?24He，故A正確，B錯誤;

CD.反應(yīng)①、②均屬于核聚變反應(yīng)，反應(yīng)后的產(chǎn)物更加穩(wěn)定，比結(jié)合能更大，故Y的比結(jié)合能大于17.【答案】BC

【解析】A.根據(jù)核反應(yīng)方程中質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒可寫出該核反應(yīng)方程為?可知X原子核中含有的中子數(shù)為53，故A錯誤；B.根據(jù)半衰期公式m余=m12tT可知，經(jīng)過3TmC.核反應(yīng)中生成物比反應(yīng)物穩(wěn)定，比結(jié)合能大，故C正確；D.該核反應(yīng)為重核裂變反應(yīng)，故D錯誤。故選BC。18.【答案】BD

【解析】γ光子是原子核衰變過程中，產(chǎn)生的新核處于激發(fā)態(tài)，從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷的過程中以γ光子的形式釋放出來，故A錯誤；

Pu94239Pu的衰變方程為Pu94239Pu→92235U+24He，遵循質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒，故B正確；

根據(jù)動能與動量的關(guān)系Ek=p22m，由于該過程動量是守恒的，可知：衰變后柚核與α粒子動量大小相等，可以得到兩粒子的動能之比為其質(zhì)量的反比，即鈾核與α粒子的動能之比19.【答案】原子核式結(jié)構(gòu)；質(zhì)子；817O【解析】1911年盧瑟福完成α粒子散射實驗，根據(jù)此實驗現(xiàn)象，他提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，盧瑟福在1919年通過題圖所示的實驗裝置，第1次實現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變，得到