2018-2019版物理新导学笔记沪科通用版选修3-5讲义：第5章 核能与社会 章末检测试卷（五）

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精章末检测试卷（五)(时间：90分钟满分：100分）一、选择题(本题共12小题,每小题5分，共60分;其中1～8题为单项选择题，9～12题为多项选择题)1．现有三个核反应:①eq\o\al（24,11)Na→eq\o\al（24，12)Mg＋eq\o\al(0,－1）e②eq\o\al(235，92)U＋eq\o\al（1，0)n→eq\o\al(141，56）Ba＋eq\o\al(92，36）Kr＋3eq\o\al（1,0)n③eq\o\al(2，1)H＋eq\o\al(3，1)H→eq\o\al(4，2)He＋eq\o\al（1，0）n下列说法正确的是(）A．①是裂变,②是β衰变，③是聚变B．①是聚变,②是裂变，③是β衰变C．①是β衰变，②是裂变，③是聚变D．①是β衰变,②是聚变，③是裂变答案C解析原子核的变化通常包括衰变、人工转变、裂变和聚变．衰变是指原子核放出α粒子和β粒子后，变成新的原子核的变化,像本题中的核反应①；原子核的人工转变是指在其他粒子的轰击下变成新的原子核的变化；裂变是重核分裂成质量较小的核，像核反应②;聚变是轻核结合成质量较大的核，像核反应③.综上所述，C项正确．2．“两弹一星”可以说长了中国人的志气，助了中国人的威风．下列核反应方程中，属于研究“两弹”的基本核反应方程的是()①eq\o\al(14，7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al（17,8）O＋eq\o\al(1，1)H②eq\o\al（235，92)U＋eq\o\al(1，0）n→eq\o\al(90，38)Sr＋eq\o\al（136，54）Xe＋10eq\o\al(1,0)n③eq\o\al(238,92）U→eq\o\al（234，90)Th＋eq\o\al（4,2)He④eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3，1）H→eq\o\al（4，2）He＋eq\o\al（1，0）nA．①②B．②③C．②④D．③④答案C解析“两弹”指原子弹和氢弹，原子弹的核反应方程是铀核裂变,②正确；氢弹的核反应方程是轻核聚变，④正确，所以选项C正确．3．铀裂变的产物之一氪90（eq\o\al(90，36)Kr）是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90（eq\o\al（90,40）Zr），这些衰变是（）A．1次α衰变，6次β衰变B．4次β衰变C．2次α衰变D．2次α衰变,2次β衰变答案B解析原子核每经过一次α衰变,质量数减少4，电荷数减少2；每经过一次β衰变，电荷数增加1，质量数不变．α衰变的次数为n＝eq\f(90－90,4）＝0(次)，β衰变的次数为m＝40－36＝4(次)．4．典型的铀核裂变是生成钡和氪,同时放出x个中子；eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al（1，0)n→eq\o\al（144，56)Ba＋eq\o\al（89,36）Kr＋xeq\o\al(1，0）n，铀235质量为m1，中子质量为m2,钡144质量为m3，氪89质量为m4，下列说法正确的是(）A．该核反应类型属于人工转变B．该反应放出能量(m1－xm2－m3－m4)c2C．x的值为3D．该核反应比聚变反应对环境的污染较少答案C解析该核反应是核裂变，不是人工转变，故A错误；核反应方程eq\o\al(235，92）U＋eq\o\al（1,0）n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋xeq\o\al（1，0)n中根据质量数守恒，有：235＋1＝144＋89＋x，解得：x＝3；根据爱因斯坦质能方程，该方程放出的能量为：ΔE＝Δm·c2＝（m1＋m2－m3－m4－3m2)c2＝(m1－m3－m4－2m2）c2，故B错误，C正确；该核反应生成两种放射性元素，核污染较大，故D错误．5．原子核聚变有望给人类未来提供丰富的洁净能源．当氘等离子体被加热到适当高温时,氘核参与的几种聚变反应可能发生，放出热量．这几种反应的总效果可以表示为6eq\o\al(2,1）H→keq\o\al(4，2）He＋deq\o\al（1,1)H＋2eq\o\al(1，0）n＋43.15MeV由平衡条件可知（)A．k＝1，d＝4 B．k＝2，d＝2C．k＝1,d＝6 D．k＝2，d＝3答案B解析根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒得12＝4k＋d＋2,6＝2k＋d解得k＝2,d＝2.6．据媒体报道,叛逃英国的俄罗斯前特工利特维年科在伦敦离奇身亡，英国警方调查认为毒杀利特维年科的是超级毒药—-放射性元素钋（eq\o\al(210，84）Po）．若该元素发生α衰变，其半衰期是138天，衰变方程为eq\o\al（210,84)Po→X＋eq\o\al(4,2)He＋γ，则下列说法中错误的是（）A．X原子核含有124个中子B．X原子核含有206个核子C．γ射线是由处于激发态的钋核从较高能级向较低能级跃迁时发出的D．100g的eq\o\al(210，84)Po经276天，已衰变的质量为75g答案C解析X原子核中的核子数为210－4＝206个,B项正确．中子数为206－(84－2）＝124个，A项正确．γ射线是核反应前后因质量亏损释放的能量以γ光子的形式放出产生的，C项错误．经过两个半衰期，剩余的钋的质量为原来的四分之一，则已衰变的质量为原来的四分之三,D项正确．7．一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子．已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c。下列说法正确的是（）A．核反应方程是eq\o\al(1，1）H＋eq\o\al(1,0）n→eq\o\al(3,1)H＋γB．聚变反应中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3C．辐射出的γ光子的能量E＝(m3－m1－m2)cD．γ光子的波长λ＝eq\f(h,m1＋m2－m3c2）答案B解析根据核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒可知核反应方程为:eq\o\al（1,1)H＋eq\o\al（1,0)n→eq\o\al(2，1)H＋γ，故选项A错误；聚变过程中辐射出γ光子，质量亏损Δm＝m1＋m2－m3，故选项B正确；由质能方程知,辐射出的γ光子的能量E＝(m1＋m2－m3）c2，故选项C错误；由E＝eq\f(hc,λ)知，γ光子的波长λ＝eq\f（h，m1＋m2－m3c）,故选项D错误．8．已知氘核的平均结合能为1.1MeV,氦核的平均结合能为7.1MeV，则两个氘核结合成一个氦核时（)A．释放出4.9MeV的能量B．释放出6。0MeV的能量C．释放出24。0MeV的能量D．吸收4.9MeV的能量答案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eq\o\al(2，1）H＋eq\o\al（2,1）H→eq\o\al（4,2)He，因氘核的平均结合能为1。1MeV，氦核的平均结合能为7。1MeV,故释放的核能为ΔE＝4×7。1MeV－2×2×1。1MeV＝24。0MeV，故选C。9．秦山核电站第三期工程的两个6×105kW发电机组已实现并网发电．发电站的核能来源于eq\o\al（235,92）U的裂变，下列说法正确的是(）A．反应堆中核反应速度通常是采用调节eq\o\al(235，92）U的体积来控制的B。eq\o\al(235,92）U的一种可能的裂变是eq\o\al(235,92）U＋eq\o\al（1,0)n→eq\o\al(139,54）Xe＋eq\o\al（95,38）Sr＋2eq\o\al（1，0）nC。eq\o\al（235,92）U是天然放射性元素,升高温度后它的半衰期会缩短D．一个eq\o\al（235,92)U裂变能放出200MeV的能量，即3.2×10－11J答案BD解析反应堆中核反应速度由控制棒（镉棒)吸收中子的多少来控制，A错;eq\o\al（235,92）U裂变有多种可能性，B对；放射性元素的半衰期由原子核本身决定,与温度、压强等外界条件无关，C错；通过计算知，D正确．10．为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献,联合国将2005年定为“国际物理年”．对于爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2，下列说法中正确的是（)A．E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比B．根据ΔE＝Δmc2可以计算核反应中释放的核能C．一个中子和一质子结合成氘核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损D．E＝mc2中的E是核反应中释放的核能答案ABC解析爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2告诉我们，物体的质量与它的能量成正比．核反应中若质量亏损，就要释放能量，可用ΔE＝Δmc2计算核反应中释放的核能．故上述选项只有D不正确．11．太阳内部发生的核反应主要是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢,氢核的聚变反应可以看做是4个氢核（eq\o\al（1，1）H)结合成1个氦核(eq\o\al（4，2)He）．下表中列出了部分粒子的质量(1u相当于931。5MeV的能量),以下说法中正确的是（)粒子名称质子pα粒子电子e中子n质量/u1。00734.00150.000551.0087A.核反应方程式为4eq\o\al(1，1)H→eq\o\al（4,2）He＋2eq\o\al(0,1)eB．核反应方程式为4eq\o\al(1，1)H→eq\o\al(4，2）He＋2eq\o\al(0，－1）eC．4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为0.0266uD．聚变反应过程中释放的能量约为24。8MeV答案ACD解析根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒关系可判断A正确，B错误;质量亏损为Δm＝（4×1.0073－4。0015－2×0.00055)u＝0。0266u,根据质能方程可知ΔE＝Δmc2≈24。8MeV,C、D正确．12．原子核的比结合能曲线如图1所示．根据该曲线，下列判断正确的有（)图1A。eq\o\al(4，2）He核的结合能约为14MeVB.eq\o\al(4，2）He核比eq\o\al（6,3）Li核更稳定C．两个eq\o\al（2，1)H核结合成eq\o\al（4,2）He核时释放能量D。eq\o\al(235,92)U核中核子的平均结合能比eq\o\al（89,36)Kr核中的大答案BC解析由题图图像可知eq\o\al(4，2）He核的结合能约为28MeV,A项错误；eq\o\al(4,2）He核比eq\o\al(6,3）Li核的比结合能大，故eq\o\al（4,2）He核比eq\o\al(6，3)Li核稳定，B项正确；两个eq\o\al（2,1）H核结合成eq\o\al（4,2)He核时比结合能增大,释放能量,C项正确;eq\o\al（235,92)U核中核子的平均结合能比eq\o\al（89,36)Kr核中的小，D项错误．二、填空题(本题共2小题，共8分）13．（4分)历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为0.5MeV的质子eq\o\al(1，1）H轰击静止的eq\o\al(A,Z）X，生成两个动能均为8.9MeV的eq\o\al（4,2）He。(1MeV＝1.6×10－13J)（1）上述核反应方程为___________________________________________________________；(2)质量亏损为________kg。答案(1)eq\o\al(1，1)H＋eq\o\al（7，3)Li→2eq\o\al（4，2)He（2)3。1×10－29解析（1)eq\o\al（1,1）H＋eq\o\al(7,3）Li→2eq\o\al（4,2）He（2)Δmc2＝E末－E初Δm＝eq\f(E末－E初，c2)＝eq\f（2×8.9－0。5×1。6×10－13,3×1082）kg≈3.1×10－29kg14．（4分）氘核和氚核聚变时的核反应方程为：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al（3,1)H→eq\o\al（4,2)He＋eq\o\al（1,0)n.已知eq\o\al（3，1）H的平均结合能是2.78MeV,eq\o\al(2,1）H的平均结合能是1。09MeV，eq\o\al(4，2）He的平均结合能是7。03MeV，则核反应时释放的能量为________MeV.答案17.6解析聚变反应前氘核和氚核的总结合能E1＝(1。09×2＋2.78×3)MeV＝10。52MeV反应后生成的氦核的结合能E2＝7.03×4MeV＝28。12MeV。由于单个核子无结合能，即中子无结合能，所以聚变过程释放出的能量为ΔE＝E2－E1＝(28.12－10。52）MeV＝17。6MeV.三、计算题(本题共3小题，共32分）15．（10分)在氢弹爆炸中发生的核聚变方程为eq\o\al(2，1）H＋eq\o\al(3，1)H→eq\o\al(4,2）He＋eq\o\al（1，0）n，已知eq\o\al(2,1)H的质量为2.0136u，eq\o\al（3，1)H的质量为3。0166u,eq\o\al(4，2）He的质量为4。0026u,eq\o\al（1，0)n的质量为1。0087u，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol－1，求此氢弹爆炸中当合成1kg的氦时所释放的能量．答案2.65×1027MeV解析由题意可知，当一个eq\o\al（2，1）H核与一个eq\o\al(3,1)H核发生反应合成一个eq\o\al(4，2)He核时放出的能量为ΔE＝Δmc2＝（2.0136＋3.0166－4。0026－1。0087)u＝0.0189×931。5MeV＝17.6MeV而1kg氦中含有的原子数目为N＝eq\f(1000,4）×6.02×1023个＝1.505×1026（个）所以合成1kg氦核时所放出的总能量为E＝NΔE＝2。65×1027MeV16．(10分）如果把eq\o\al(16，8）O分成8个质子和8个中子，要给它提供多少能量?把它分成4个eq\o\al（4,2)He，要给它提供多少能量？（已知eq\o\al（16，8)O核子的平均结合能是7.98MeV,eq\o\al（4，2）He核子的平均结合能是7.07MeV)答案127.68MeV14.56MeV解析把eq\o\al（16,8)O分成质子和中子需提供的能量ΔE1＝16×7。98MeV＝127.68MeV.把质子和中子结合成一个eq\o\al(4,2)He所放出的能量ΔE2＝4×7。07MeV＝28。28MeV。则把eq\o\al（16，8)O分成4个eq\o\al（4，2)He需提供的能量ΔE