第5章 原子核 A卷 基础达标卷-【创新教程】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册五维课堂单元双测卷（人教版）

物 新高考 第 理 同步单元双测卷 A (时间：90分钟 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24 分.每小题只有一个选项符合题目要求 1.关于核力的说法正确的是 ( 整 A.核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用 B.核力就是电磁力 C.核力是短程力，作用范围在1.5×105m之内 D.核力与电荷有关 2.“中国月球着陆探测器”在中国航天馆揭开神秘 面纱.它将带着中国制造的月球车，在38万千 米之外的月球表面闲庭信步.月球的表面长期 受到宇宙射线的照射，使得“月壤”中的He含 量十分丰富.科学家认为He是发生核聚变的 极好原料，将来He也许是人类重要的能源，所 以探测月球意义十分重大.关于He,下列说法 正确的是 ( A.He的原子核内有三个中子、两个质子 B.He的原子核内有两个中子、一个质子 C.He发生核聚变，放出能量，一定会发生质量 亏损 D.He原子核内的核子靠万有引力紧密结合在 一起 3.U吸收一个慢中子后，分裂成Xe和8Sr,还 放出 ( A.1个a粒子 B.3个中子 C.10个中子 D.10个质子 4.氘核和氚核可发生热核聚变而释放出巨大的能 茵 量，该反应方程为H十H→He十+X,式中X是 某种粒子.已知：H、H、He和粒子X的质量 分别为2.0141u、3.0161u、4.0026u和 1.0087u;1uc2=931.5MeV,c是真空中的光 速.由上述反应方程和数据可知 A.粒子X是质子 B.该反应释放出的能量约为17.6MeV C.轻核的聚变反应可以在任何温度下进行 D.自然界不存在热核聚变 37 五章原子核 卷·基础达标卷 满分：100分) 5.铀原子核发生衰变时衰变方程为U→Th十 X,其中U、Th、X的质量分别为m1、m2、 m3,光在真空中的传播速度为c,则 A.X是电子 B.m1=m2十m3 C.衰变时释放的能量为(m1一m2一m)c2 D.若提高温度，8U半衰期将会变小 6.核动力潜艇是潜艇的一种类型，指以核反应堆 为动力来源设计的潜艇.在核反应中有一种 是5U原子核在中子的轰击下发生的一种可能 的裂变反应，其裂变方程为U十n→X+9Sr 十10n,则下列叙述正确的是 () A.X原子核中含有54个质子 B.X原子核中含有53个中子 C.裂变时释放能量，但总质量没有改变 D.裂变时释放能量，出现质量亏损，质量数不 守恒 7.一个氘核和一个氚核聚合成一个氦核的反应方 程是H+H→He十n,此反应过程产生的质 量亏损为△m.已知阿伏加德罗常数为NA,真空 中的光速为c.若1mol氘和1mol氚完全发生 核反应生成氢，则在这个核反应中释放的能量 为 () A.N,△nc B.N△mc2 C.2Na△mc D.5Na△mc2 8.典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出x个 中子：285U+0n→16Ba+8Kr十zxn,铀235质量 为m1,中子质量为m2,钡144质量为m3,氪89 的质量为m,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(m1-2m2-m3-m4)c C.x的值是2 D.该核反应比聚变反应对环境的污染少 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16 分.每小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得 4分，选对但不全的得2分，错选和不选的得0分. 9.据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第 一套全超导核聚变实验装置（又称“人造太阳”） 已完成了首次工程调试.下列关于“人造太阳” 的说法中正确的是 A.“人造太阳”的核反应方程式是H十H →gHe+bn B.“人造太阳”的核反应方程式为U十n→ Ba+3Kr+30n C.根据公式△E=△c2可知，核燃料的质量相同 时，聚变反应释放的能量比裂变反应大得多 D.根据公式△E=△mc2可知，核燃料的质量相 同时，聚变反应释放的能量与裂变反应释放 的能量相同 10.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 以看作是4个氢核(H)结合成1个氨核 (2He).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p a粒子 电子e 中子n 质量/u 1.00734.00150.000551.0087 A.核反应方程式为41H→He十2，e B.核反应方程式为41H→He十2”，e C.4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约 为0.0266u D.聚变反应过程中释放的能量约为24.8MeV 11.日本地震造成的核泄漏，对周边环境的污染是 由放射性元素造成的，下列有关放射性元素的 说法中正确的是 () A.3射线与y射线一样都是电磁波，但穿透本 领远比y射线弱 B.氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过 7.6天后就一定只剩下1个氡原子核 C.28U衰变成2Pb要经过6次3衰变和8次 a衰变 D.放射性元素发生3衰变时所释放的电子是 原子核内的中子转化为质子时产生的 12.中子和质子结合成氘核时，质量亏损为△m,相 应的能量△E=△mc2=2.2MeV是氘核的结 合能.下列说法正确的是 () A.用能量小于2.2MeV的光子照射静止氘核 时，氘核不能分解为一个质子和一个中子 B.用能量等于2.2MeV的光子照射静止氘核 时，氘核可能分解为一个质子和一个中子， 它们的动能之和为零 C.用能量大于2.2MeV的光子照射静止氘核 时，氘核可能分解为一个质子和一个中子， 它们的动能之和为零 D.用能量大于2.2MeV的光子照射静止氘核 时，氘核可能分解为一个质子和一个中子， 它们的动能之和不为零 题号 34567 89101112 答案 三、非选择题：本题共6小题，共60分 13.(4分)100年前，卢瑟福用a粒子轰击氮核打 出了质子.后来，人们用a粒子轰击8Ni核也 打出了质子：He+8Ni→Cu+{H+X,该反 应中的X是（选填“电子”“正电子”或 “中子”).此后，对原子核反应的持续研究为核 能利用提供了可能.目前人类获得核能的主要 方式是 (选填“核衰变”“核裂变”或 “核聚变”). 14.(8分)2019年6月5日，“中国环流器二号M” 装置的全面工程安装拉开序幕，其科研目标是 探索可控核聚变研究，实现“人造太阳”的人类 终极能源追求.核反应方程为H十H→He十 X.已知氘核质量为2.0136u,氦核质量为 3.0150u,X质量为1.0087u,1u的质量相 当于931.5MeV的能量. (1)将核反应方程补充完整：H+H→He十 (2)求核反应中释放的核能 (结果保 留三位有效数字). 15.(12分)假设有一种射线是由轴核U衰变成 Th,并释放一种粒子产生的. (1)写出238U衰变为2Th的方程式； (2)已知铀核质量为3.853131×105kg,钍 核的质量为3.786567×105kg,a粒子的质 量为6.64672×1027kg,求衰变释放的能量. (结果保留2位有效数字) 16.(12分)卢瑟福用aα粒子轰击氮核时发现质子. 质子的核反应方程为N+He→O+1H.已 知氮核质量mN=14.00753u,氧核质量mo 17.00454u,氦核质量me=4.00387u,质子 (氢核)质量m。=1.00815u.(已知：1u=931 MeV/c,结果保留2位有效数字)求： (1)这一核反应是吸收能量还是放出能量的反 应？相应的能量变化为多少？ (2)若入射氦核以，=3×10'm/s的速度沿两 核中心连线方向轰击静止氮核，反应生成的氧 核和质子同方向运动，且速度大小之比为1： 50,求氧核的速度大小. 39 17.(12分)运动的原子核2X放出α粒子后变成静 止的原子核Y.已知X、Y和α粒子的质量分别 是M、m1和m2,真空中的光速为c,a粒子的速 度远小于光速.求反应后与反应前的总动能之 差以及α粒子的动能. 18.(12分)钚的放射性同位素9Pu静止时衰变为 铀核激发态U和α粒子，而铀核激发态8 U°立即衰变为85U,并放出能量为0.097 MeV的y光子.已知Pu、5U和a粒子的质 量分别为mp=239.0521u、u=235.0439u 和mn=4.0026u,1u=931.5MeV/c2. (1)写出衰变方程. (2)已知衰变放出的光子的动量可忽略，求a 粒子的动能.（结果保留3位小数） 40物理·选择忄 又hymax=E5-E=-0.54eV-(-13.6eV)= 13.06eV=2.09×10-18J 故最大反冲速率 H= hymax 2.09×10-18 cmH 3.0X108X1.67×1027m/s= 4.17m/s. 答案：(1)10(2)4.17m/s 16,解标：y=会=6.68X10nHz e=hv=4.43×10-19J. (2)光电子的最大初动能Ek=hy一W。=h(y-)= 1.37×10-19J. (3)因Ek=0.86eV,当氢原子处于n=4能级时的能 量为一0.85eV,所以当n大于等于4能级时，可以吸 收光电子的能量电离，因此最小值为4. 答案：(1)6.68×1014Hz4.43×10-19J (2)1.37×10-19J(3)4 17.解析：(1)光电流达到饱和时，阴极发射的光电子全 部到达阳极A,阴极每秒钟发射的光电子的个数 1=1血=0.64X10-6 e1.6x109=4.0X1012(个） 光电子的最大初动能为Ekm=eU=1.6×10-19CX 0.6V=9.6×10-20J. (2)设阴极材料的极限波长为入，根据爱因斯坦光电 效应方程得成。=b行一小号 代入数据得入0=0.662m. 答案：(1)4.0×1012个9.6×1020J (2)0.66um 18.解析：(1)核外电子绕核做匀速圆周运动，静电引力 提使向心力，则：三=，又知=2mw2 故电子在基态轨道的动能为： E-ke2=9×109×(1.6×109)2I=13.6eV 2×0.528×10-10 (2)当n=1时，能级值为E,=13.6eV= 12 -13.6eV: 当1=2时，能级值为E,=一3.6eV=-3.40eV: 22 当m=3时，能级值为E,=一13.6eV=-1.51eV: 32 散发出光谱线分别为32,2→1,3→1共三种，能级 图如图所示. EleV 00 -+0 3 -1.51eV -3.40eV -13.6eV 答案：(1)13.6eV(2)见解析 生必修第三册 第五章原子核(A卷) 1.C[核力是短程力，超过1.5×10-15m的范围时，核 力大小急剧下降，几乎消失，故C正确：核力与万有引 力、电磁力不同，故A、B错误：核力与电荷无关，故D 错误.门 2.C[He是氨元素的一种同位素，质量数是3，电荷数 是2，原子核内有两个质子、一个中子，A、B均错误：发 生核聚变放出能量就会有质量亏损，C正确：原子核内 的核子是靠核力紧密结合在一起的，而不是靠万有引 力紧密结合在一起，D错误.门 3.C设放出的粒子质量数为x,电荷数为y,核反应过 程满足质量数守恒和电荷数守恒，由题意可得 (235+1=136+90+x, 192=54+38+y, 解得∫=10， (y=0, 由此判断该核反应放出的一定是中子，且个数是10. 故选项C正确.门 4.B[由核电荷数守恒可知，X粒子的核电荷数为1十1 一2=0，由质量数守恒可知，X粒子的质量数为2十3 一4=1，则X粒子是0n,即为中子，故A错误；核反应 过程中释放的能量E=△mc2≈17.6MeV,故B正确： 只有将原子核加热到很高的温度，达到几百万摄氏度 以上的高温时，聚变才会发生，故C错误：在太阳内部 进行着热核反应，故D错误.」 5.C[根据电荷数守恒、质量数守恒知，X原子核中的 电荷数为2，质量数为4，X是氨核，故A错误：依据质 量亏损，则m1>m2十m3,故B错误：根据爱因斯坦质 能方程得释放的能量△E=(1-m2-m3)c2,故C正 确：半衰期的大小与温度无关，故D错误. 6.A[由核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒可知， X原子核中含有54个质子，78个中子，故A正确，B、 D错误；核裂变反应中有质量亏损，亏损的质量以能 量的形式释放，C错误.] 7.B「一个氘核和一个氚核结合成一个氦核时，释放出 的能量为△mc2,1mol的氘核和1mol的氚核结合成 1mol的氦核释放能量为NA△mc2,B正确.] 8.B[该核反应是核裂变，不是人工转变，故A错误；核 反应方程U+n→1Ba十器Kr十xn中根据质量数 守恒，有：235十1=144十89十x,解得：x=3:根据爱因 斯坦质能方程，该反应放出能量为△E=△m·c2= (m1十m2-m3-m4-3m2)c2=(m1-m3-m4-2m2) 2,故B正确，C错误：该核反应生成两种放射性元素， 核污染较大，故D错误.] 9.AC[?H十H→He十n是氢核聚变方程，故选项 A正确，B错误；根据氢核聚变特点可知，相同质量的 核燃料，氢核聚变释放的能量比裂变反应大得多，故 选项C正确，D错误.门 10.ACD[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△m=(4X 1.0073-4.0015-2×0.00055)u=0.0266u,根据 质能方程可知△E=△mc2≈24.8MeV,C、D正确.] 参考 11.CD[3射线是电子流，Y射线才是电磁波，选项A 错误：半衰期的意义只有对大量原子核所表现的统 计规律有意义，选项B错误；28U衰变成2Pb,质量 数减少了32，因此发生了婴-8次亲变a表变8次 则核电荷数要减少16，实际核电荷数减少10，因此发 生了16-10=6次3衰变，C正确：3衰变时所释放的 电子是原子核内的中子转化为质子时产生的， D正确.] 12.AD[氘核分解为一个质子和一个中子时，所需吸 收的能量不能小于其结合能2.2MeV,故A正确：光 子照射氘核时，光子和氘核组成的系统总动量不为 零，由动量守恒定律得，光子被氘核吸收后，分解成 的质子和中子的总动量不为零，故总动能也不为零， 所以把氘核分解为质子和中子所需的能量应大于2， 2MeV,故D正确，B、C错误.] 13.解析：根据质量数守恒和电荷数守恒，核反应方程式 为He+8Ni→粥Cu+{H+X,即X是中子}n:目前 人类获得核能的主要方式是核裂变. 答案：中子核裂变 14.解析：(1)由质量数守恒和电荷数守恒，写出核反应 方程为：H+H→号He十bn (2)反应过程中亏损的质量为 △m=2×2.0136u-1.0087u-3.0150u=0.0035 反应过程中释放的核能为 △E=0.0035×931.5MeV=3.26MeV. 答案：(1)}n(2)3.26MeV 15.解析：(1)反应方程为2U→2Th十He. (2)△E=△mc2=(mU-mTh-ma)c2,代入数据得△E =8.7×10-13J. 答案：(1)U→2酷Th+He(2)8.7×10-13J 16.解析：(1)由△m=mN十mHe一mo一mp得： △m=-0.00129u 所以这一核反应是吸收能量的反应， 吸收能量△E=|△mc2=0.00129uc2 ≈l.2MeV. (2)由动量守恒定律可得：mHeo=m氧V氧十mpp 又v氧：p=1：50 可解得v童≈1.8×106m/s. 答案：(1)吸收能量1.2MeV(2)1.8×105m/s 17.解析：衰变方程是2X→2-4Y十He, 设原子核X和α粒子的动量、动能分别为p和p2、 E。和E2,根据动量守恒定律有p0=p2, 由子动龙与功量的关系风一氛=盛 根据能量守恒，反应后与反应前的总动能之差 AEk=E2-Eo=(M-m1-m2)c2, 联立以上各式解得EMMm-m2 M-m2 M-(M-m一 答案：△Ek=(M-m-m2)c2M二m m2)c2 答案 18.解析：(1)衰变方程：2翻Pu→U十a, 2U*→28U+Y, 或合起来有Pu→2U+a十Y. (2)上述衰变过程的质量亏损△m=mpu一mU一m ⑦ 放出的能量△E=△mc2 ② 这些能量是铀核U的动能Ev、a粒子的动能E。 和Y光子的能量Ey之和，即△E=Eu十E。十Ey③ 由①②③式得Eu+E。=(mpu-mu一m。)c2-E.④ 设衰变后的铀核和a粒子的速度分别为vU和Ya,则 由动量守恒定律有mUU=maa ⑤ 又由动能的定义知EU=2mU呢 E。=m,g ⑥ 由⑤⑥式得=m E。mu ⑦ 由@0天得E=干m.m。ume-B 代入数据得E.≈5.034MeV. 答案：(1)29Pu→2U*+α，2U*→2U+Y 或2Pu→2U+a+Y(2)5.034MeV 第五章原子核(B卷) 1,A[3衰变的实质是核内的中子转化成了一个质子 和一个电子，A正确；比结合能越大，原子核中核子结 合得越牢固，原子核越稳定，B错误；要使轻核发生聚 变，必须使它们的距离达到10-15m以内，核力才能 起作用，C错误；半衰期是对大量原子核衰变的统计规 律，对个别原子核不适用，D错误，」 2.D[利用放射线消除有害静电利用的是α射线的电 离性使空气分子电离成导体，将静电放出，故A错误； 利用Y射线照射植物的种子，使产量显著增加，故B 错误；利用Y射线来治疗肺癌、食道癌等疾病，故C错 误；根据放射性同位素的应用可知，用放射性同位素 参与化学反应可以起到示踪的作用，故D正确.] 3.D[同位素具有相同的质子数和不同的中子数，故A 错误；2弱U有146个中子，2程Pu有145个中子，28U 比2醒Pu多一个中子，故B错误；该核反应堆输出能量 的反应为裂变反应，故C错误：根据质量数和电荷数 守恒可知，2翻U经过2次3衰变生成2Pu,故D正 确.门 4.A[半衰期是由放射性元素原子核内部本身的因素 决定的，与原子核所处的物理、化学状态无关，所以 m1=m2=m3=m4.经过10天即2个半衰期，则剩余 的铋的质量为m0· 2-子-7×4g=4g /1121 2 A正确.] 5.B[根据核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒 可知X的质量数为1，电荷数为零，X是中子，Y的质 量数为3，电荷数为1，Y是氚核，A错误，B正确：X与 Y的质子数不同，不是同位素，C错误；①②两个核反 应都属于聚变反应，D错误，门