第5章 原子核 B卷 能力提升卷-【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）

第五章 原子核 B卷 能力提升卷 (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; 5.}He大量存在于月壤中,是未来的清洁能源,已 在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目 知两个He聚变的核反应方程是He+He 要求的. -→He+2x+12.86MeV.已知He、He和X 1.电离能力最弱穿透能力最强的粒子是 ( ~ 粒子的质量分别为、;和m.下列说法正确 A.质子 B.。粒子 的是 。 _” C.粒子 甜 D.>粒子 _~ A.核裂变比核聚变更为安全、清洁 2.下列关于核反应及衰变的表述正确的是 B.X粒子为质子 A.H十H-→He+n是轻核聚变 B.X+N一→1O+lH中,X表示He C.两个轻核结合成质量较大的核,比结合能较 C.半衰期与原子所处的化学状态有关 聚变前减小 D.B衰变中产生的B射线实际上是原子的核外 D.由核反应过程质量守恒可知2m,三m。十2m 台益 电子挣脱原子核的束缚而形成的 6. 不同原子核的比结合能不同,如图是按照实际测 3.一个质子和一个中子结合成氛核,同时放出?光 量结果画出的比结合能图线,下列判断正确的是 子,核反应方程是H十n→}H十y,已知质子、中 _ 子和氛核的质量分别为、和n:以下说法 ) 中正确的是 ( 2 A.反应前后的质量数不变,因而质量不变 “我 B.因存在质量亏损△n,所以“物质不灭”的说法 不正确 C.氛核具有的能量即为核反应释放的能量 D.核反应释放的能量为(n士n。一n)c 4.2023年4月12日21时,中国有“人造太阳”之称 的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)创 班 核子数 造新的世界纪录,成功实现稳态高约束模式等离 A.中等大小的核比结合能最大,核最稳定 子体运行403秒,下列关于核聚变的说法正确 _ B. 重核裂变生成产物比结合能增大,吸收能量 的是 ( C.轻核聚变产物平均核子质量比聚变前大 A.核电站采用核聚变技术发电 D.比结合能大的原子核平均核子质量大 B.任何两个原子核都可以发生聚变 C.两个轻核结合成质量较大的原子核,核子的 7.由于放射性元素Np的半衰期很短,所以在自 比结合能变小 然界中一直未被发现,只是在使用人工的方法制 D.两个轻核结合成质量较大的原子核,生成核 造后才被发现,已知Np经过一系列a衰变和 B衰变后变成2Bi,下列选项中正确的是( 的质量小干两轻核的质量之和 ) 53 A.Bi的原子核比Np的原子核少28个中子 ② B. Np经过衰变变成2Bi.衰变过程只能放出 a粒子和B粒子 C.衰变过程中共发生了7次;衰变和4次B衰变 D.Np的半衰期等于任一个2Np原子核发生 射线的作用情况,其中①是B射线,②是 射线 衰变的时间 二、选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分 每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求, D.O- -。如图表示的核反应属于 全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错 C 的得0分. 重核裂变,是可以人工控制的核反应 8.太阳内部有多种热核反应,其中“质子一质子链 10.C发生放射性衰变变为N,半衰期约为 式反应”(或称为“PP反应”)是主要反应类型,而 5700年.已知植物存活期间,其体内C与C “PP反应”有多个分支,其主要分支的各步核反 的比例不变,生命活动结束后,1C的比例持续 应方程分别为:H+H-→H+X+0.42MeV 减少,现诵过测量得知,某古本样品中C的比 H+H-→He+5.49MeV、He+He, 例正好是现代植物所制样品的四分之一,下列 _ 说法正确的是 He+1H+H+12.86MeV,下列说法中正确 ) A.1C、C、1C具有相同的核子数 的是 1 _~ B.该古本的年代距今约为11400年 A.X是正电子 C. C衰变为N的过程中放出B射线 B.“PP反应”为核裂变反应 D.增加样品测量环境的温度将减缓C的衰变 C.“PP反应”可在常温下发生 三、非选择题:本题共5小题,共54分. D.He原子核的结合能大于He原子核的结合能 11.(6分)核能是一种高效的能源 9.下列四幅图涉及到不同的物理知识,其中说法正 ( ) 确的是 进 (t图 (乙图 (内 a粒子源 ) A. 汤姆逊通过分 (1)核电站中,为了防止放射性物质泄漏,核反 应堆有三道防护屏障,燃料包壳,压力壳和安全 壳(见图甲).结合图乙可知.安全壳应当选用的 析图中的。粒子散射实验结果,提出了原子 材料是 的核式结构模型 (2)丙是用来检测工作人员受到辐射情况的胸 光 章,通过照相底片被射线感光的区域,可以判断 电子 B. 工作人员受到何种辐射,当胸章上1mm错片 如图表明当一定频率的 和3mm错片下的照相底片被感光,而铅片下 的照相底片未被感光时,结合图乙分析工作人 光照射到金属板,金属板会有光电子射出 员一定受到了 射线的辐射. 54 12.(10分)现有的核电站比较广泛采用的核反应之 13.(14分)在某些恒星内部,3个氢核(He)结合 一是2U+ln-→Nd+Zr+3n+8e+y 成1个碳核(1C).已知1个氢核的质量为m、 (1)核反应方程中的又是反中微子,它不带电 1个碳核的质量为n,1个质子的质量为n。 质量数为零,试确定生成物错(Zr)的电荷数与 1个中子的质量为”。,真空中的光速为c.求; 质量数; (1)写出核反应方程式 (2)已知铀核的质量为235.0439u,中子质量 (2)反应过程中产生的核能 为1.0087u.钦(Nd)核质量为142.9098u.错 (3)碳核的比结合能. 核质量为89.9047u,又知1u=1.6606$ 10-27kg,试计算1kg铀235大约能产生的能 量是多少? 55 14.(8分)核电池又称同位素电池,是利用放射性 15.(16分)太阳中含有大量的氛核,因氛核不断发 同位素衰变放出载能粒子并将其能量转换为电 生核反应释放大量的核能,以光和热的形式向 能的装置,我国发射的嫦娥三号和四号月球着 外辐射,若已知两个氛核{}H聚变产生一个中 陆器配备了中俄联合研制的环238核电池,该 子n和一个氢核}He.已知氛核质量为2.0136u; 核电池使用的燃料为Pu.一个静止的P 氛核质量为3.0150u,中子质量为1.0087u. 发生a衰变生成新核X,并放出Y射线,已知 1u的质量相当于931.5MeV的能量.则 2Pu的质量为no·a粒子的质量为n1,动能为 (1)写出核反应方程; E.,新核X的质量为m,动能为E,光速为c. (2)求核反应中释放的核能; 普朗克常量为h. (3)在两氛核以相等的动能0.35MeV进行对 (1)写出Pu衰变的核反应方程 心碰撞,并且核能全部转化为机械能的情况下, (2)求)射线的频率 求反应中产生的中子和氢核的动能 56美比丰衰期公式m=m(侵）》 ,可得剩余泡沫体积与时 反应中的质量亏损为△m=m氛十m兔一(m最十m) 解得：△m=0.0188u 间的关系式为V=(合)广， 根据质能方程△E=△mc2 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 潮参地来体款变为：V=V。(侵”=10m3×(合) =2.8×10-12J: (2)该发电站一年产生的电能E=PL,其中P=50万千 ≈60.1cm3 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氚核的核反应方 程为：}H+2bn→H; 理论上该发电站一年需要的氘的质量mH=N,△E,其 (2)氚核的结合能为△E=3E 中M=2g·mol-1=2×10-3kg·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+n2.8×10-12J (2)18.75kg 又△m=mp十2mn-mT B卷能力提升卷 解得：mT≈3.015986u. 答案：(1)}H+2hn→H(2)3.015986u L,Da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），α粒子的电离能力最强，Y粒子的 程式为H+H一→2He十n 电离能力最弱，B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m3 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m2一 误，故选：D ms)c2 2.AA.核反应方程H十H→2He十n是轻核聚变的 核反应方程，满足质量数和电荷数守恒，故A正确；B.根 (2)质量为M的氘所合氘核数N=M i 据核反应过程中，质量数，电荷数守恒可判断知X十N 充企聚变为氢3所释放的能量E=M(（2m一m一mc2 →O十1H中，X表示He,故B错误；C.半衰期与原子 24 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=22（2m-m2-m3)c2 子，故D错误.故选：A. 答案：(1)H+H→2He十bn(2m1-m2-mg)c2 3.DA该聚变反应的过程中向外释放能量，因而有质量亏 损，反应后氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量 （2zg2m--m2 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)2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：mUU=mava 的，故B错误；C.由于能量守恒，则释放的能量会以Y光子的 根据洛伦查力提供向心力可得如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（叫十m2一mg)c2,故D正确.故选D. 由此可知：由于轴核和α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，α粒子的电荷量小则轨道半径大，所以 中最客易实现的聚变反应是氢的同位素，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程Pu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-ymc2=(mm-mu-ma)c2=(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)×931.5MeV/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.核聚变的最终产物氯气无污染，而核裂变会产生 程式为：H+3H→He十n 围体核废料，因此核聚变更加清洁和安全，故A错误； 87 B.根据质量数守恒和电荷数守恒可知，两个载3聚变发生 衰支后剩余质量为M,则有M=Mo(号)，其中n为发 的核反应方程式为He十He→He十2H+12.86MeV, 故X粒子为质子，故B正确；C.比结合能越大原子核越稳 生半衰期的次数，由题意可知剩余质量为原来的4，故” 定，2个氦核2He结合成氨核He,会出现质量亏损，放出 =2,所以该古木的年代距今约为11400年，B正确： 大的能量，氮核He比氮核He要稳定，所以气核He的 C.1C衰变为N的过程中质量数没有变化而核电荷数 比结合能要比氯核H的比结合能大，故C错误：D.核反 增加1，所以是其中的一个中子变成了个质子和一个电 应中会释放核能，释放的核能来源于核反应中的质量亏 子，所以放出B射线，C正确；D.放射性元素的半衰期与 损，而亏损的质量为△m=2m1m2一m3 环境温度无关，D错误，故选BC 因为△m>0 11,解析：(1)在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，结合 故2m1>m2十m3 图乙可知，Y无法穿透混凝土：故安全壳应当选用的材料 故D错误.故选：B. 是混凝土， 6.AA.由图像可知，中等质量核比结合能大，比结合能越 (2)三种射线中B射线给穿过1mm的铝片：而Y射线能 大，原子核越稳定，故A正确；B.在重核裂变反应和轻核 穿过3mm的铝片，故该工作人员一定受到了Y的辐射. 答案：(1)混凝土(2)Y 聚变反应中都会出现质量亏损的现象，因此重核裂变会 12.解析：(1)根据核反应的质量数与质子数守恒，则钻(Zr) 释放能量，故B错误；C.轻核聚变释放能量，比结合能增 的电荷数为：Z=92十0一60一0一（一1）×8=40 大，有质量亏损，平均核子质量减小，故C错误：D.比结合 质量数为：A=235十1一143一3一0=90； 能大的平均核子质量小，故D错误，故选：A (2)因为一个铀核裂变的质量亏损为： 7.CA.2Bi的中子数为209-83=126,2粥Np的中子数 △m=(235.0439+1.0087)u-(89.9047+142.9098+ 为237-93=144，器Bi的原子核比3Np的原子核少18 3×1.0087)u=0.2120u: 个中子，故A错误；B.留Np经过一系列a衰变和B衰变 所以1kg轴裂变后总的质量亏损为： 后变成粥Bi,可以同时放出a粒子和Y粒子或者B粒子和 AM=1X10×赢×6.02×10a×0.2120u=5.43× Y粒子，不能同时放出三种粒子，故B错误；C.衰变过程 1024u; 中发生α衰变的次数为237一209=7次，B衰变的次数为 所以有：△E=△MX931.5MeV=5.43×1024×931.5X 2×7-(93-83)=4次，故C正确：D.半衰期是大量原子 105×1.6×10-19J=8.09×1013J. 核衰变的统计规律，对少数原子核不造用，故D错误，故 答案：(1)40和90(2)8.09×1013J 选：C 13.解析：(1)根据质量敏守恒和电荷数守恒可得：3个氦核 8.ADA.根据质量数守恒可知X的质量数为零，根据电荷 (He)结合成1个碳核(？C)可得核反应方程：3He 数守恒可知X的电荷数为1，所以X是正电子，故A正 →C 确；BC.“PP反应”为轻核聚变反应，该反应的条件是反应 (2)反应过程的原子核的质量减小量为质量亏损： 前需要对原子核进行加热，使其温度达到几百万摄氏度， △m=3m1一m2 原子核才能够发生反应，所以聚变反应又叫做“热核反 由质能方程可得：△E=△mc2=(3m1一m2)c2 应”，常温下不可能发生反应，故BC错误；D.原子核内的 (3)6个质子和6个中子结合成碳原子的质量亏损： 核子数越多，原子核内的核子结合成原子核时释放的能 △m'=6np+6mn-m2 量越大，即结合能越大，所以是He原子核的结合能大 释放的能量：△E'=△m'c2=(6mp十6m。-m2)c2 于He原子核的结合能，故D正确.故选：AD. 剩碳核的为比结合能：E=△S_(6mp十6m,一m2)c2 9.BDA.户瑟福通过分析α粒子救射实验结果，提出了原 12 12 子的核式结构模型，故A错误：B.由图结合光电效应的规 答案：(1)32He→2C(2)(3m1-m2)c2 律可知，入射光的频率大于金属的极限频率，金属板上有 (3)(6mp十6m,-m2)c2 12 光电子射出，故B正确：C.根据左手定则可知，射线①带 14.解析：(1)依题意，8Pu衰变的核反应方程为2Pu→ 正电，①是a射线，②不偏转，是Y射线，故C错误；D.丁 X+He 图表示的核反应属于重核裂变，是人工可以控制的核反 (2)由能量守恒，可得△E-E1十E2十hu 应，故D正确.故选：BD. 又△E=(mg-m1-m2)c2 10.BCA.C、C、1C具有相同的质子数和不同的中子 数，即核子数不同，A错误：B.设原来C的质量为M0, 联立，解得y=Cmo一m1一m2)c2-E1-E2 88 答案：(1)2Pu→2影X+Hc 损，因此核反应前、后核子的总质量产生变化，故D错误 (2)(mo-m1-m2)e2-E-E2 故选：C, h 4.C根据爱因斯坦质能方程△E=△mc可得质量亏损△m 15,解析：(1)由质量数守恒和核电荷数守恒，写出核反应方 =△9=1.40×1015X1.6×10-19 程为：2H→2He+dn (3×108)2 kg≈5X10-21kg,故C (2)反应过程中质量减少了：△m=2×2.0136u一1.0087u 正确，ABD错误.故选：C -3.0150u=0.0035u 5.DAD.B衰变中生成的电子是一个中子转化为一个质子 反应过程中释放的核能： 同时生成一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就 △E=0.0035×931.5MeV=3.26MeV 是B粒子，根据质量数与质子数守恒，则氣发生B衰变的 (3)设n核和He的动量分别为p1和p2,由动量守恒 衰变方程H→He十Q1e.故A错误，D正确；B.氚核 定律得：0=1十2 衰交后，释放能量，新核平均核子质量会减小，故B错误； 由此得1和2大小相等，方向相反； C.放射性元素的半衰期由原子核决定，与外界的温度、压 He核和n质量关系与它们的质量数成正比，即mHe 强无关，故C错误.故选：D. =3mH 6,CA.两能级间的能级差越大，辐射的光子能量越大，频 由动能和动量关系E=弓m-会 率越大，可知n=2跃迁到n=1辐射的光子频率不是最 2m 大，故A错误：B.氢原子从n=5到n=1能级跃迁时，向 得中子的动能E1是是He核动能E2的3倍 外辐射能量，并不是吸收能量，故B错误；C.用光子能量 即E1：E2=31 为l3.06eV的光照射一群基态的氢原子，氢原子吸收光 由能量守恒定律得：E1十E2=△E+2X0.35MeV 子能量后原子的能量为一0.54eV,跃迁到第5能级，根 由以上可以算出：E1=2.97MeV,E2=0.99MeV 据C号=10知，氢原子可以发出10种不同波长的光，故C 答案：(1)2H→He+dn(2)3.26MeV 正确；D.用光子能量为14.5eV的光照射基态的氢原子， (3)2.97MeV0.99MeV 能使氢原子电离，故D错误.故选：C 第四次月考检测卷 7.DAB气体发生等压变化，根据盖一吕萨克定律得： 1.DA.布期运动是指液体或气体中悬浮微粒的运动，反 VB 映了液体或气体分子的无规则运动，故A错误；B.温度是 =3完。，解得：Va=3,气体压强不变，气体体积变大， 分子平均动能的标志，是大量分子无规则运动的宏观表 每秒撞击单位面积器壁的气体分子数减少，故AB错误； 现：气体温度升高，分子的平均动能增加，并不是所有物 C.气体发生等压变化，气体体积增大，外界对气体做功： 质的分子热运动剧烈程度相同，故B错误：C.分子热运动 W=一po△V=-po(3V0一Vo)=-2poVo,故C错误： 是大量分子无规则的运动，故C错误；D.温度越高，液体 D.根据热力学第一定律△U=W+Q可知：Q=△U一W= 或气体分子对悬浮颗粒的擅击越激烈，固体微粒越小，液 △U+2poVo,故D正确.故选：D. 体或气体分子对悬浮颗粒撞击的不平衡性越显著，布朗 8.ACA.根据题意，由质量数守恒和电荷数守恒写出核反 运动越刷烈，故D正确.故选：D. 应方程为Pu→影U+He可知，该反应为a衰变，故A 2.CA.热传递的条件是两个物体之间存在温度差，热量 正确；B,放射性元素的半衰期与物理性质和化学性质无 从高温物体传给低温物体，而不是温度的传递，故A错 关，若环境温度升高，则器P山衰变的快慢不变，故B错 误；B夏天在室内洒水，水汽化（燕发）吸收热量，起到降 误；C.a射线的电离能力比Y射线强，Y射线的贯穿能力比a 温的作用，不是利用了水的比热容较大的性质，故B错 射线强，故C正确；D,放射性元素的半衰期是大量粒子的统 误；C.一块0℃的冰熔化成0℃的水，属于晶体的熔化过 计规律，对于少量粒子不适用，故D错误.故选AC 程，该过程吸收热量，温度不变，内能增加，故C正确： 9.ABAB.由Fr图像可知，虚线I为分子间的斥力随两 D.内燃机的压缩冲程，活塞压缩汽缸内物质，机械能转化 分子间距离的变化图像，虚线Ⅱ为分子间的引力随两分 为内能，是通过做功改变物体的内能，故D错误.故选：C. 子间距离的变化图像，即分子间同时存在相互作用的引 3.CA.氢弹的核反应方程为H+H→He十n,式中 力和斥力，并且随着分子间距离的增大，引力和斥力都在 X为中子，故A错误：B.此核反应属于核聚变，不属于α 减小，故AB正确；C.当两分子间的距离为r0时，分子间 衰变，故B错误：C.核聚变的产生需要特别高的温度，故 的引力和斥力大小相等，方向相反，分子间作用力为零， C正确；D.核反应中要有大量的能量释放，所以有质量亏 故C错误：D.fr图像中的实线是分子力随分子间距离的 89