第五章 原子核 单元综合测试 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

第五章 原子核 单元综合测试 2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 1、 选择题（本题共10小题，共43分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题中只有一项符合题目要求，每小题4分，第8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 1．物理学是一门以实验为基础的自然科学，物理学家们通过艰苦实验来探究自然界的物理规律，为人类进步做出了巨大贡献，值得我们敬仰和学习。下列说法符合史实的是（    ） A．卢瑟福最先发现了天然放射现象 B．安培最早发现了电流周围存在磁场 C．伽利略提出力是维持物体运动的原因 D．查德威克用粒子轰击铍核发现了中子 2．科技的发展，核能的利用越来越应泛。1964年10月16日我国的第一颗原子弹在新疆罗布泊试验成功下列方程式中属于原子弹爆炸的核反应方程式（　　） A． B． C． D． 3．（2025贵州·高考真题改编）观测分子云中的射电谱线对我们理解恒星的诞生、星际物质循环等具有重要意义。我国正在开展的第二期“银河画卷”巡天项目中，观测同位素分子辐射出的电磁波的频率如表所示。下列说法正确的是（　　） CO同位素分子 频率 1.153 1.102 1.098 A. 比多两个质子 B. 比多一个中子 C. 辐射出的光子的能量最小 D. 辐射出的电磁波的波长最长 4．月球夜晚温度低至，“玉兔二号”月球车携带的放射性同位素钚238（）会不断发生衰变，释放的能量为仪器设备供热。可以通过以下反应得到：，。则（    ） A．且X为电子 B．比更加稳定 C．的比结合能比的大 D．为轻核聚变 5．下列说法中正确的是（　　） A．电子的发现证实了原子核具有复杂结构 B．天然放射现象证实了原子核由质子和中子组成 C．目前的核电站是利用核裂变释放核能来发电的 D．电子衍射现象证实了电子具有粒子性 6．铀（U）是原子弹核反应物的主要成分，天然的铀不稳定，会自发进行若干次α、β衰变最终成为稳定元素铅（Pb）。若某铀核的稳定产物是，则该铀核为（　　） A． B． C． D． 7．如图为原子核的比结合能随原子核的质量数变化曲线图，2023年1月，我国科学家利用和两种原子核进行核反应，成为世界上首个实现维持和调节超过1000秒的超长时间持续脉冲的核反应堆——“中国超环”，其核反应方程为，反应中释放出光子。关于核力、结合能下列说法正确的是（　　）    A．X是中子，该核反应为α衰变 B．核比核更稳定 C．的比结合能大于的比结合能 D．每个核子都跟相邻的核子存在核力作用，所以原子核可以由任意多个核子组成 8．随着现代科学的发展，大量的科学发现促进了人们对原子、原子核的认识，下列有关原子、原子核的叙述正确的是（　　） A．卢瑟福的α粒子散射实验证实了中子的存在 B．天然放射现象表明原子核内部具有复杂的结构 C．在所有核反应中，原子核的质量数和电荷数均守恒 D．重核的裂变和轻核的聚变过程中原子核的质量都会增加 9．以下说法正确的是（　　） A．所有物体都能发射红外线 B．γ射线的波长很长所以有很强的穿透能力 C．频率越高的振荡电路发射电磁波的本领就越强 D．调谐电路中通过调节滑动变阻器阻值来改变固有频率 10．浙江秦山核电站第三期工程有两个60万千瓦发电机组已并网发电。发电站的核能来源于的裂变，现有四种说法，说法正确的是（　　） A．裂变时释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小 B．的一种可能的裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程式为 C．是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短 D．一个核裂变能放出约200MeV的能量，合3.2×10－11J 二、非选择题（本题共6小题，共57分） 11．(6分）（2023·福建·高考真题）福建福清核电站采用我国完全自主研发的“华龙一号”反应堆技术，建设了安全级别世界最高的机组。机组利用235U核裂变释放的能量发电，典型的核反应方程为，则A = ；Z = ；若核反应过程中质量亏损1g，释放的能量为 J。（光速大小取3.0 × 108m/s） 12.（9分）（1）如图所示是研究光电效应规律的电路。图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极。现接通电源，用光子能量为10.5eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0V；则光电管阴极材料的逸出功为___________eV，现保持滑片P位置不变，增大入射光的强度，电流计的读数___________。（选填“为零”、或“不为零”） （2） 快中子增殖反应堆中，使用的核燃料是钚239，裂变时释放出快中子，周围的铀238吸收快中子后变成铀239，铀239（）很不稳定，经过___________次β衰变后变成钚239（），写出该过程的核反应方程式：___________。设静止的铀核发生一次β衰变生成的新核质量为M，β粒子质量为m，释放出的β粒子的动能为，假设衰变时能量全部以动能形式释放出来，求一次衰变过程中的质量亏损__________。 13．（9分）氡（）是一种天然的放射性元素，氡核发生衰变后变成钋核（），氡的衰变规律如图所示。已知核质量为，核质量为，粒子的质量为，原子质量单位相当于的能量。 (1)写出衰变方程； (2)原子核衰变为的过程中释放的能量为多少； (3)假设一块矿石中含有的，经过19天后，还剩多少。 14．（8分）科学家预测质子（）不稳定，可衰变为中性π介子（）。科学家将探测器放置于地下1千米深处，使用5万吨的超纯水（约含有N0=1.80×1034个质子）和1万多个光电倍增管，用于探测质子的衰变。 (1)写出质子的衰变方程； (2)经过2个半衰期，纯水中大约有多少个质子发生了衰变（保留三位有效数字）。 15．（11分）铀核是一种具有强放射性的元素。如图所示，是匀强磁场I、II的分界线，磁场方向均垂直于纸面向外。静止在上O点的铀核经过一次衰变生成钍核，衰变后的粒子以动能垂直于在纸面内向上进入磁场I。已知粒子和钍核运动后同时第一次经过，衰变过程中释放的能量全部转化为粒子和钍核的动能，不计粒子和钍核的重力及粒子间相互作用。 （1）写出铀核的衰变方程，并求出匀强磁场I、II的磁感应强度之比； （2）求衰变后生成的钍核的动能； （3）若铀核的比结合能为，钍核的比结合能为，求氦核的比结合能。    16．（14分）的质量是3.016050u，质子的质量是1.007277u。中子的质量是1.008665u，已知，普朗克常量，元电荷，则（计算结果保留三位有效数字） （1）一个质子和两个中子结合为氚核，是吸收还是放出能量？该能量为多少MeV？ （2）氚核的结合能和平均结合能各是多少？ （3）如果这些能量是以光子形式放出的，则光子的频率是多少Hz？（用科学记数法表示 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 第五章 原子核 单元综合测试 2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D A B B C D C BC AC BD 1．D【详解】A．贝克勒尔发现轴的天然放射现象，故A错误； B．奥斯特最早发现了电流周围存在磁场，故B错误； C．亚里士多德提出力是维持物体运动的原因，故C错误； D．查德威克通过粒子轰击铍核实验发现了中子，故D正确。故选D。 2．A【详解】原子弹的爆炸为重核裂变，A为原子弹爆炸的核反应方程式， B为衰变，C为轻核聚变， D为发现中子的人工核转变方程。故选A。 3．B【详解】A．12C18O和12C16O中C均为12C，质子数均为6，氧的质子数均为8，两者分子总质子数均为6+8=14 质子数相等，故A错误； B．13C中子数为13-6=7 12C中子数为12-6=6 13C比12C多1个中子，两者的O均为16O，中子数相同，故13C16O总中子数比12C16O多1，故B正确； C．光子能量公式为，由表格可知12C16O的辐射频率最大，对应光子能量最大，故C错误； D．电磁波波长与频率关系为，频率越大波长越短，12C16O频率最大，故波长最短，因此D错误。故正确选B。 4．B【详解】A．根据质量数守恒可得 解得 根据质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为0，电荷数为，即X为电子，故A错误； BC．由衰变，可知生成物比反应物更加稳定，所以的比结合能比的大，故B正确，C错误； D．中不属于轻核，所以该反应不是轻核聚变，故D错误。 故选B。 5．C【详解】A．电子的发现（汤姆逊实验）表明原子可分，但未直接证实原子核的结构，故A错误； B．天然放射现象说明原子核内部具有复杂结构，故B错误； C．核电站通过可控链式核裂变反应（如铀-235裂变）释放能量发电，故C正确； D．电子衍射是波动性的表现，证实了电子具有波动性，故D错误。故选C。 6．D【详解】发生α衰变时，原子核质量数减少4，电荷数减少2；发生β衰变时，原子核质量数不变，电荷数增加1，所以铀核衰变过程中的质量数减少全由α衰变引起，从质量数上看，，恰为4的整数倍。 故选D。 7．C【详解】A．根据核反应方程质量数和电荷数守恒可知X是中子，该核反应为轻核聚变，故A错误； B．比结合能越大，原子核越稳定，由图可知核的比结合能大于的比结合能，故核比核更稳定，故B错误； C．由图可知的比结合能大于的比结合能，故C正确； D．核力是短程力，只在内起作用，故D错误 故选C。 8．BC【详解】A．卢瑟福的α粒子散射实验说明原子具有核式结构模型，该实验并没有证实中子的存在，故A错误； B．天然放射现象说明原子核内部具有复杂的结构，故B正确； C．核反应中，原子核的质量数和电荷数均守恒，故C正确； D．重核的裂变和轻核的聚变过程中都会有质量亏损，故D错误。 故选BC。 9．AC【详解】A．所有物体都能发射红外线，选项A正确； B．γ射线的波长很短，频率很大，所以有很强的穿透能力，选项B错误； C．频率越高的振荡电路发射电磁波的本领就越强，选项C正确； D．调谐电路通过改变可变电容器的电容改变电路的固有频率，选项D错误。 故选AC。 10．BD【详解】AB．裂变时，核子数、质量数守恒，只是重核的核子平均质量大于中等质量的核子平均质量，产生质量亏损，释放核能，故A错误，B正确； C．的半衰期不会随环境温度的变化而改变，它是由核内部自身的因素决定的，故C错误； D．200MeV的能量，约 200MeV=200×106×1.6×10－19J=3.2×10－11J 故D正确。故选BD。 11.【答案】92 56 9 × 1013 【详解】[1]根据核反应前后质量数守恒有1＋235 = 141＋A＋3 解得A = 92 [2]根据核反应前后电荷数守恒有92 = Z＋36 解得A = 56 [3]根据爱因斯坦质能方程可知核反应过程中质量亏损1g，释放的能量为 E = mc2 = 1 × 10－3 × 9.0 × 1016J = 9 × 1013J 12. 4.5 为零 2 【知识点】爱因斯坦光电效应方程、β衰变的特点、本质及其方程的写法、质能方程 【详解】（1）[1][2]根据光电效应方程可知 解得 光电子的最大初动能与入射光强度无关，现保持滑片P位置不变，增大入射光的强度，光电子依然不能到达阳极，所以电流计的读数仍为零。 （2）[3] β衰变，电荷数增加1，质量数不变，铀239衰变成钚239，电荷数增2，质量数不变，知发生了2次β衰变． [4] 该过程的核反应方程式为 [5] 运用动量守恒定律和能量守恒定律 解得 13．(1) (2) (3) 【知识点】半衰期相关的计算、质能方程、α衰变的特点、本质及其方程的写法 【详解】（1）根据质量数和电荷数守恒可得衰变方程为 （2）上述衰变过程的质量亏损为 释放的能量为 （3）由图可知，的半衰期为 剩余的质量为 14．(1) (2)1.35×1034个 【知识点】β衰变的特点、本质及其方程的写法、半衰期的概念 【详解】（1）质子的衰变方程 （2）设经2个半衰期后，剩下还没有发生衰变的质子数为N，则 则经过2个半衰期后发生衰变的质子大约有 15．（1），；（2）；（3） 【知识点】α衰变的特点、本质及其方程的写法、结合能与比结合能、能量守恒定律的初步应用 【详解】（1）铀核的衰变方程为 磁场中洛伦兹力提供向心力，有 解得 已知粒子和钍核运动后同时第一次经过，所以周期相同，即 解得 （2）衰变过程中遵循动量守恒，有 由题知 衰变后生成的钍核的动能 解得 （3）根据题意，反应过程释放的能量 而 联立解得氦核的比结合能为 16．（1）放出能量，7.97MeV；（2）7.97MeV，2.66MeV；（3）1.921021Hz 【知识点】结合能与比结合能 【详解】（1）一个质子和两个中子结合成氚核的核反应方程式是 反应前各核子总质量为 mp+2mn=1.007277u+2×1.008665u=3.024607u 反应后新核的质量为 mH=3.016050u 质量号损为 =3.024607u-3.016050u=0.008557u 因反应前的总质量大于反应后的总质量，故此核反应中放出能量，释放的核能为 E=m×931.5MeV=0.008557×931.5MeV≈7.97MeV （2）氚核的结合能即为 E=7.97MeV 它的比结合能为 2.66MeV （3）放出的光子的频率为 ≈1.921021Hz 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $