第5章 原子核 A卷 基础巩固卷-【学而思·高中同步双测卷】2025-2026学年高二物理选择性必修第三册测试卷（人教版2019）

其中p=pm=1.0×103Pa,V1=140L,V2=70L 6.DA.氢核聚变时，放出巨大能量，聚变产物的比结合能 代入数据解得氨气充入后安全气裳的压强为？=2× 变大，故A错误：B.半衰期是统计规律，衰变规律只针对 103Pa 大量原子适应，故B错误；C,B衰变的实质是原子核中的 答案：(1)4×1024(2)3×10-9m(3)2×105Pa 中子转化为质子和电子，电子抛射出来形成B射线，故C 15.解析：(1)以汽缸中的封闭气体为研究对象，气体发生等 错误：D.按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨 温变化， 道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增 初态：加=LS.未态：1M=号1S 大，原子的总能量增大，故D正确.故选：D. 7.DA.核聚变反应要放出能量，有质量亏损，则反应前各 根据或意耳定律可知，ASL=A1·号1S 核的质量之和大于核反应后各核的质量之和，故A错误： 解得：p1=1.5p. B.根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，核聚变的反 (2)末态活塞受力平衡，有：p1S=poS十mg 应方程3H一~He+9e,反应前后质量数电荷数不守 解得活塞质量为：m= 恒，因此是错误的，故B错误；C.裂变反应是链式反应，反 2g' 应物中应该有中子，则题干给出的方程为U一·B (3)在光过程中，外界对气体微功为：W=1.5·吉L5。 +器Kr+2bn是错误的，故C错误：D.发生核聚变后，要 热力学第一定律：U=W十Q,解得：Q=一0.5pnSL,放热. 放出核能，则新核的比结合能变大，故D正确.故选：D. 答案：1)1.5(2) 8.ABCA.用a粒子轰击氮、钠、铝等元本的原子核都可以 2g (3)0.5pSL 打出质子，因此人们断定质子是原子核的组成部分，故A 第五章原子核 正确：B.B衰变的本质是一个中子转变为一个质子，同时 放出一个电子，故B正确：C.比结合能越大，原子核中核 A卷基础巩固卷 子结合的越牢固，原子核越稳定，故C正确：D.核电站中 1.BAC.因a射线带正电，而3射线带负电，带正电粒子在 的链式反应属于重核裂变，核反应堆中的“慢化剂”是为 电场中受力沿电场线方向，带负电粒子在电场中受力与 了使裂变产生的快中子减速为慢中子，从而提高裂变反 电场线方向相反，故带正电的Q射线向右偏转，带负电的 应的几率，故D错误，故选：ABC B射线向左偏转，故AC错误；BD.粒子在电场中做类平抛 9.BCA根据核反应方程的质量数与电荷数守恒，那么翻 Ra一→器Rn十2X,中X就是He,不是氦原子，故A错 运动，加速度大小为α=，由比荷可知电子的加速度要 误；B.2Ra的半衰为1620年，6克Ra原子核经过 远大于Q粒子的加速度，所以偏转的更快一些，故B正 1620年一定有3克发生衰变，故B正确：C.德Ra原子核 确，D错误.故选：B. 的质量为226.0254u,衰变后产生的器Rn子核的质量为 2.B核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒，需满足Z,十 Z2=110,A1十A2=271+1=272,将选项代入检验，只有 222.0175u,2X原子核的质量为4.0026u,依据2能Ra B项符合，故ACD错误，B正确.故选：B. 一→粥Rn+2X,质量亏损为△ym=226.0254u-222.0175u 3.B根据电荷数守恒、质量数守恒知：X的电荷数为Z= 一4.0026u=0.0053u 94-2=92.质量数为A=239-4=235, 因1u相当于931MeV,则有1个鬻Ra原子核发生衰变 则X的中子数为235一92=143，故B正确，ACD错误.故 放出的能量约为4.9MeV,故C正确：D.Ra衰变后变 选：B. 成霸R,放出能量，则其比结合能变大，故D错误.故 4,BA,核力与电荷无关，原子核中质子间的核力都表现 选：BC 为引力，故A错误：B.反应前总结合能小于反应后的总结 IO.BC原子核A分裂成B和C称为重核裂变，D和E结 合能一定会放出核能，故B正确：C.原子核衰变放出的三 合成F,属于轻核的聚变，故A错误，C正确：BD.平均核 种射线中，Y射线的穿透本倾最强，电离本领最弱，故C错 子质量越小比结合能越大，所以A分成B、C以及D 误；D.链式反应为轴核发生的重核裂变，故D错误.故 E结合成F,核子的平均质量都在减小，有质量亏损，会 选：B. 5.B根据质能方程△E=△m2可知太阳每秒减少的质量 释放能量，所以核子的比结合能都增大，故B正确，D错 4m=4E=3.9X1026 误，故选：BC. c2(3.0X10°)kg≈43×10kg,故B正确. 11,解析：由图可知，泡沫的体积随时间减小得越来越慢，则 ACD错误.故选：B. 泡沫上表面下降的速度随时间减小： 86 类比丰期公式m=m(侵)】 ,可得剩余泡沫体积与时 反应中的质量亏损为△m=m氘十m鱼一(m最十m) 解得：△m=0.0188u 间的关系式为V=() 根据质能方程△E=△mc 由图可知开始时泡沫的体积为170cm3,1.5个半衰期后 得：△E=0.0188×931.5MeV=0.0188×1.49×10-10J 利余款变为：v=。(侵)广=10m×(侵)》 =2.8×10-12J: (2)该发电站一年产生的电能E-P1,其中P=50万千 ≈60.1cm 瓦=5×108W,t=3.15×107s 答案：减小60.1 解得：E=1.575×1016J: 12.解析：(1)一个质子和两个中子结合成氤核的核反应方 程为：lH+2bn一→7H: 理论上该发电站一年需要的筑的质量mH=N,AE其 (2)氘核的结合能为△E=3E 中M=2g·mol-l=2X10-3kg·mol-1 一个质子和两个中子结合成氚核的质量亏损为：△m 代入数据解得mH=18.75kg 答案：(1)H+H-→He十bn2.8×10-12J (2)18.75kg 又△n=p十2ma一mT B卷能力提升卷 解得：mT≈3.015986山. 答案：(1)1H+2n-→H(2)3.015986u 1,D《粒子是高速氨核流，B粒子是高速电子流，Y粒子是 13.解析：(1)根据质量数守恒和电荷数守恒可得：核反应方 光子流（高频电磁波），《粒子的电离能力最强，Y粒子的 程式为H+H一→He+bn 电离能力最弱，阝粒子则介于二者之间，穿透能力最强的 两个氘核聚变前后的质量亏损为：△m=2m1一m2一m 是Y粒子，可以穿透几厘米厚的铅板，故D正确，ABC错 根据质能方程，释放的能量△E=△mc2=(2m1一m2 误，故选：D ms)c2 2.AA.核反应方程H+H一→He十n是轻核聚变的 核反应方程，满足质量效和电荷数守恒，故A正确：B.根 (2)质量为M的氘所含氘核数N=M m 据核反应过程中，质量数，电荷数守恒可判断知X十N 完企聚变为氨3所释放的能量E=M（2m一m一mK 一→O十H中，X表示He,故B错误：C.半衰期与原子 2711 所处的物理、化学状态无关，故C错误；D.衰变中产生的 其释放的能量相当于煤完全燃烧的质量为 射线实际上是原子核内的中子转化为质子而产生的电 m-2mg(2m-m2-m3)e2 子，故D错误.故选：A. 答案：(1)H+H→He十dn(2m1一m2一m3)c2 3.DA该聚变反应的过程中向外释放能量，因而有质量亏 ()(2mm-m) 损，反应后氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量 和，故A错误：B.尽管存在质量亏损△，但核反应中的“质 14.解析：(1)翻Pu发生衰变放出的光子的动量可忽略，根 量亏损”并不是质量消失，所以“物质不灭”的说法仍是正确 据动量守恒定律可得：UU=m。。 的，故B错误；C.由于能量守恒，则释放的能量会以Y光子的 根据洛伦查力报供向心力可得B-吧，解得一侣 形式向外释放，故C错误；D.根据质能方程可知，核反应释放 的能量为(m1十m2一mg)c2,故D正确.故选D. 由此可知：由于轴核和Q粒子的动量相同，其轨迹半径 4.DA.核电站采用核裂变技术发电，故A错误：B.自然界 和电荷量成反比，：粒子的电荷量小则轨道半径大，所以 中最容易实现的聚变反应是氧的同位素，氘和氟的聚变 轨迹p为核电荷数较小的α粒子的运动轨迹。 不是任何两个原子核都可以发生聚变，故B错误：C.两个 (2)根据质能方程可得一个智Pú发生衰变放出的能 轻核结合成质量较大的原子核，新生成的核子更加稳定， 量为： 核子的比结合能变大，故C错误；D.两个轻核结合成质量 △E=△2=(m-mu-m.)2=(239.0521u-235.0439u 较大的原子核，要释放能量，根据爱因斯坦质能方程可知 -4.0026u)×93l.5 MeV/u=5.22MeV 生成核的质量小于两轻核的质量之和，故D正确，故 答案：(1)核电荷数较小的a粒子(2)5.22MeV 选D. 15.解析：(1)根据质量数守恒，电荷数守恒可得该核反应方 5.BA.核聚变的最终产物氨气无污染，而核裂变会产生 程式为：H+1H一→He+n 固体核废料，因此核聚变更加清洁和安全，故A错误： 87第五章 原子核 A卷 基础巩固卷 (时间：75分钟满分：100分) 一、选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分， 4.下列关于原子核的说法，正确的是 在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目 A.由于质子带电，质子间的核力表现为斥力 要求的. B.如果核反应堆中有核能的释放，则反应前各原 1.下列关于放射线在电场中偏转描述中正确的是 子核的结合能之和一定小于反应后生成物的 结合能之和 C.原子核衰变放出的三种射线中，Y射线的电离 苦 本领是最强的 D.只要超过临界体积，轻核的聚变就能持续进 行形成链式反应 5.太阳每秒释放的能量是92千万亿吨TNT当量， 折合能量约3.9×1026J.如果该能量为核反应产 生的，已知光在真空中速度c=3.0×108m/s,则 每秒钟太阳的质量亏损约为 2.中科院近代物理研究所利用兰州重离子加速器 A.1.3×1018kg B.4.3×109kg 数 (HIRFL)通过“熔合蒸发”反应合成超重核阳Ds, C.4.3×105kg D.2.3×103kg 并同时辐射出一个中子.下列可能合成该超重核 6.下列说法正确的是 ( 的原子核组合是 A.氢核聚变时，放出巨大能量，聚变产物的比结 A.酷Ni,283Pb B.酷Ni,2Pb 合能减小 前 C.装Ni,29Bi D.Ni,2 Bi B.氢的半衰期为3.8天，若取100个氢原子核， 3.钚是一种放射性元素，是原子能工业的一种重要 经7.6天后就只剩下25个氧原子核 原料，可作为核燃料和核武器的裂变剂.钚的一 C,原子的外层电子受到激发，挣脱原子核的束缚 种同位素2程Pu的衰变方程为2程Pu→X十He 发射出来，形成B射线，这就是阝衰变的实质 十Y,则X原子核中含有的中子数为 D.按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小 A.142 B.143 的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动 C.144 D.145 能减小，电势能增大，原子的总能量增大 49 7.关于核聚变与核裂变，下列说法正确的是( A.》X表示氢原子 A,核聚变反应前各核的质量之和等于核反应后 B.6克Ra原子核经过1620年一定有3克发 生衰变 各核的质量之和 C.1个Ra原子核发生衰变放出的能量约为 B.}H核聚变的反应方程为3H→He+9e 4.9 MeV C.2U核裂变方程为2U→1Ba+器Kr十2品n D.Ra衰变后比结合能变小 D.发生核聚变后，新核的比结合能变大 10.如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数 二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分， Z的关系图像.则关于元素A核分裂成元素B、 C核和元素D、E核结合成元素F核的反应，下 每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求， 列判断正确的是 全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错 十核子平均质量 的得0分 8.以下说法正确的是 A.用α粒子轰击氮、钠、铝等元素的原子核都可 以打出质子，因此人们断定质子是原子核的 A.A分裂成B、C的反应属于原子核的衰变 组成部分 B.A分裂成B、C后核子的比结合能一定增大 B.3衰变的本质是一个中子转变为一个质子，同 C.D、E结合成F的反应属于原子核的聚变 时放出一个电子 D.D、E结合成F后核子的比结合能一定减少 三、非选择题：本题共5小题，共54分 C.比结合能越大，原子核中核子结合的越牢固， 11.(6分)倒人容器中的啤酒会形成大量泡沫.将 原子核越稳定 啤酒倒入量筒，实验结果表明泡沫的破裂与原 D.核电站中的链式反应属于重核裂变，核反应 子核的衰变遵循同样的统计规律，量筒中液面 堆中的“慢化剂”是为了减慢核反应速度，防 以上泡沫体积V随时间t变化的关系如图所 止核反应过于剧烈 示.泡沫上表面下降速度随时间 (填 9.居里夫妇发现放射性元素镭226的衰变方程 “增大”“不变”或“减小”).假设泡沫均匀分布， 为2Ra→2影Rn十》X,已知Ra的半衰期为 量简中泡沫从t=0开始，经过1.5个“半衰期” 后剩余的体积约为 cm3. 1620年，2Ra原子核的质量为226.0254u,衰变 V/em 后产生的需Rm原子核的质量为222.0175u, 150 2X原子核的质量为4.0026u,已知1u相当于 100 931MeV,对Ra的衰变以下说法正确的是 50 100200300 400500 50 12.(8分)已知中子n的质量是mm=1.008665u, 13.(10分)已知氘核H的质量为m1,中子n的质 质子1H的质量是mp=1.007227u,氚核H的 量为m2,He的质量为mg,真空中的光速为c. 结合能E=2.66MeV,1u相当于931MeV. (1)写出两个氘核H聚变为一个He的核反应 (1)写出一个质子和两个中子结合成氚核的核 方程，并计算释放的能量； 反应方程； (2)质量为M的氘核H完全聚变为He,释放 (2)计算氚核的质量是mT(以原子质量单位表 的能量相当于多少煤完全燃烧放出的能量？已 示，保留六位小数). 知煤的热值为g(题中所用物理量的单位均为 国际单位) 51 14.(14分)研究发现，钚的放射性同位素Pu会衰 15.(16分)我国可控核聚 变为U和α粒子两种新核子，同时会伴随发 变技术已经走在了世 出y光子.翻Pu粒子静止在匀强磁场中，发生 界前列，“东方超环”是 衰变时产生两个新核子，其运动方向均与磁场 全超导托卡马克核聚 垂直，运动轨迹p、q如图所示.已知翻Pu的质 变实验装置，又被称为 量u=239.0521u,缆U的质量mU=235.0439u,a “人造太阳”.其原理是让海水中大量存在的氘 粒子的质量m.=40026u,且1u相当于93L.5MeV 和氚原子在高温高密度条件下，像太阳一样发 能量 生核聚变，为人类提供源源不断的能源.氘核 X X X X (H)和氚核(1H)结合成氢核(He)时，要放出 某种质量m=1.0087u的粒子，同时释放出能量。 已知氘核质量m氟=2.0141u,氚核质量m氟 X 3.0160u,氢核质量m复=4.0026u,根据爱因 XXX XX 斯坦的质能方程可知1u相当于931.5MeV (1)通过计算判断p是哪种新核子的轨迹： 1.49×10-10J,阿伏加德罗常数N=6.0× (2)求一个翻Pu发生衰变放出的能量.（结果保 1023mol-1,氘核的摩尔质量M筑=2g·mol一1 留三位有效数字) (1)写出该核聚变反应的核反应方程式，并计算一 次核聚变反应中释放的核能；（保留两位有效数字） (2)未来建设一座应用此反应的热核发电站，若该 发电站的功率P=50万千瓦，计算理论上该发电 站一年(3.15×10？s),大约需要多少千克的氘？ 52