第五章 原子核 章末练习-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 章末练习 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（25-26高三上·湖南·阶段练习）医学上常用衰变产生的γ射线治疗恶性肿瘤，核反应方程为。下列判断正确的是（　　） A．此反应种类为α衰变 B．X是由于核内中子变成质子而产生的 C．比的结合能、比结合能都大 D．比的结合能小，但比结合能大 2．（25-26高三上·贵州·阶段练习）2025年1月20日，中国“人造太阳”装置EAST利用核反应释放能量，创下首次实现“亿度千秒”的新世界纪录。粒子X为（　　） A．电子 B．正电子 C．中子 D．质子 3．（25-26高二下·云南·阶段练习）下列说法中正确的是（　　） A．1887年爱因斯坦在研究电磁波的实验中发现了光电效应现象，并提出了光电效应理论 B．组成原子核的核子越多，它的结合能越大 C．衰变中产生的射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的 D．任何两个原子核都可以发生聚变 4．（24-25高二下·北京平谷·期末）硼（B）中子俘获治疗是目前最先进的癌症治疗手段之一。治疗时先给病人注射一种含硼的药物，随后用中子照射，硼俘获中子后，产生高杀伤力的粒子X和锂（Li）离子。该核反应方程为，粒子X为（　　） A．氦核 B．氘核 C．质子 D．电子 5．（25-26高三下·江苏南京·开学考试）下列说法正确的是（　　） A．重核分裂成中等大小的原子核，或者较小的核合并成中等大小的原子核，比结合能均增大 B．γ射线是由于原子核外电子跃迁而产生的 C．核力也叫做强相互作用，发生在原子核与原子核之间 D．放射性元素的半衰期将随着时间的推移，不断减小 6．（24-25高二下·天津南开·期末）通过检测发现三星堆遗址出土的文物，年代从公元前3000年延续至公元前1200年，跨越了近2000年，用实物展示了连绵5000年的中华文化。考古通常用年代检测法推算出土文物的年代。的衰变方程为，下列说法正确的是（　　） A．衰变方程中的X是中子 B．文物所埋藏的环境会影响的半衰期，进而对推算年代造成影响 C．若、、X的质量分别是m1、m2、m3，则一个发生衰变时，释放的能量为（m1-m2-m3）c2 D．与X的质量之和等于的质量 7．（24-25高二下·上海·期中）下列实验现象中，哪一个实验现象的解释使得光的波动说遇到了巨大的困难（    ） A．光的干涉 B．光的衍射 C．天然放射现象 D．光电效应 8．（25-26高二下·河北唐山·阶段练习）太阳内部发生的一种核聚变反应的方程为，其中X为某种微观粒子，下列说法正确的是（　　） A．该核反应原理与原子弹爆炸的原理相同 B．核的比结合能小于核的比结合能 C．X为电子，最早由卢瑟福通过实验发现 D．X为中子，其质量稍大于质子的质量 二、多选题 9．（25-26高二下·全国·课后作业）2011年3月，日本地震引发海啸，继而福岛核电站（世界最大的核电站）发生核泄漏。关于核电站和核辐射，下列说法中正确的是（　　） A．核反应堆发生的是轻核聚变反应 B．核反应堆发生的是重核裂变反应 C．放射性同位素的半衰期长短由核内部本身决定，与外部条件无关 D．放射性同位素的半衰期长短与地震、风力等外部环境有关 10．（24-25高二下·黑龙江佳木斯·期末）以下说法正确的是（　　） A．β射线的穿透能力比α射线强，能穿透几厘米厚的铅板 B．原子核的比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定 C．氢原子从一种定态跃迁到另一种定态过程中，若氢原子放出一个光子，则其电子的动能增大，轨道半径变小 D．在发生光电效应时，若入射光的强度一定，则入射光的频率越高，单位时间内逸出的光电子数越多，打出光电子的最大初动能越大 三、实验题 11．（2025高二·上海·学业考试）太阳能是一种清洁能源，太阳能电池可以将太阳能转变为电能并加以利用。我国在这一方面位居世界前列。 （1）太阳能是依据太阳的__________活动导致的。 A．核裂变           B．核聚变              C．化学变化 （2）辐射频率是指单位时间内的辐射的总能量。按照国际单位制，辐射频率的国际单位可以表示为( ) A．kg·m2/s3 B．kg·m2/s2 C． kg·m/s2 D．kg·m/s （3）小何利用如图（a）所示电路研究太阳能电池的伏安特性。连接电路后，闭合开关S，在光照条件和温度不变的情况下，改变电阻箱Rx的阻值，记录电压表示数U和电流表示数I，并多次重复该过程。将实验数据描在U-I图中，得到图（b）。    ①根据图中的数据点画出U-I图像。_______ ②由图线可知，当U= 14.0V时，该太阳能电池的输出功率为________。（结果保留3位有效数字） ③定值电阻R0为10.0Ω，当电阻箱Rx的阻值为90.0 Ω时，电阻箱Rx两端的电压为_______（结果保留3位有效数字） 四、解答题 12．（2025·江苏·模拟预测）太阳内部的热核反应是轻核聚变为氦核的过程，有一种反应序列是质子循环，相当于4个质子聚变生成一个氦核和另外两个相同的粒子，核反应方程为，已知质子的质量为，氦核的质量为，另外的两个粒子的质量均为，太阳每秒辐射的能量为，已知光速，求： （1）X的质量数A、电荷数Z及一次聚变释放的能量（用字母表示）； （2）太阳每秒亏损的质量为多少千克？（保留两位有效数字） 13．（24-25高二下·全国·课后作业）如图所示为粒子发现的示意图。 (1)为什么现在将“基本”二字去掉，统称为粒子？ (2)为什么说夸克模型是物理学发展中的一个重大突破？ 14．（25-26高二下·全国·课后作业）据报道，中科院离子物理所经过不懈努力，终于率先建成了世界上第一个全超导的托卡马克实验装置并调试成功。这种装置被称为“人造太阳”（如图所示），它能够承受上亿摄氏度高温且能够控制等离子态的核子发生聚变并稳定持续地输出能量，就像太阳一样为人类提供无限清洁的能源。 (1)请写出此核聚变的方程式。 (2)请写出核聚变能源的优点。 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 章末练习-2025-2026学年高中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 B C B A A C D D BC BC 1．B 【详解】A．根据质量数与电荷数守恒有60-60=0，27-28=-1 说明此反应种类为β衰变，而非α衰变，故A错误； B．β衰变中，中子（n）转化为质子（p），同时释放电子（X）和反中微子（）。X为β粒子（电子），其产生源于中子转化为质子同时释放出的电子，故B正确； C．衰变释放能量，表明生成的镍-60比钴-60更稳定，因此镍-60的比结合能更大，结合能=比结合能×核子数，两者核子数相同（均为60），故镍-60的结合能也更大，故C错误； D．结合上述，结合能镍更大，比结合能镍也更大，故D错误。 故选B。 2．C 【详解】根据反应过程满足质量数和电荷数守恒可知，粒子X为中子（）。 故选C。 3．B 【详解】A．1887年爱因斯坦赫兹在研究麦克斯韦电磁波理论时偶然发现了光电效应现象，1905年爱因斯坦提出光子说，成功解释了光电效应，并因此获得了1921年诺贝尔物理学奖，故A错误； B．结合能即为核子数与比结合能的乘积，因此组成原子核的核子越多，它的结合能越大，故B正确； C．衰变中产生的射线实际上是原子核内部中子转变而来的，其转变方程为 故C错误； D．自然界中最容易发生的核聚变就是氢的同位素—氘氚的聚变，并不是任何两个原子核都可以发生聚变，故D错误。 故选B。 4．A 【详解】核反应遵循质量数和电荷数守恒。则质量数为 电荷数为 可知粒子X为氦核。 故选A。 5．A 【详解】A．重核分裂成中等大小的原子核，或者较小的核合并成中等大小的原子核，均会出现质量亏损，释放巨大的能量，使原子核更稳定，可知比结合能均增大。故A正确； B．γ射线是由于原子核能级跃迁而产生的。故B错误； C．核力也叫做强相互作用，发生在原子核内部相邻的核子之间。故C错误； D．半衰期由原子核本身决定，与外界任何因素都无关。故D错误。 故选A。 6．C 【详解】 A．根据衰变过程满足质量数和电荷数守恒，可知X为，即X是电子，故A错误； B．文物所埋藏的环境不会影响的半衰期，不会对推算年代造成影响，故B错误； C．若、、X的质量分别是m1、m2、m3，则一个发生衰变时，释放的能量 =（m1-m2-m3）c2 故C正确； D．由于在衰变过程中要释放能量，质量要亏损，则N与X的质量之和小于C的质量，故D错误。 故选C。 7．D 【详解】AB．光的干涉和光的衍射体现光的波动性，能够直接解释，故AB不符合题意； C．天然放射现象体现原子核有复杂的内部结构，与波的性质无关，故C不符合题意； D．光电效应体现光的粒子性，解释使得光的波动说遇到了巨大的困难，故D符合题意。 故选D。 8．D 【详解】A．太阳内部的核反应为核聚变，原子弹爆炸的原理为核裂变，故A错误； B．分析核反应方程为，该反应释放核能，故生成物的比结合能大，核的比结合能大于核的比结合能，故B错误； CD．根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X为中子，最早由查德威克通过实验发现，中子的质量稍微大于质子的质量，故C错误，D正确。 故选D。 9．BC 【详解】AB．核反应堆发生的是重核的裂变反应，故A错误，B正确； CD．放射性同位素的半衰期长短由核内部本身决定，与外部条件无关，故C正确，D错误。 故选BC。 10．BC 【详解】A．β射线的穿透能力比α射线强，能穿透几厘米厚的铝板，不能穿透几厘米厚的铅板，故A错误； B．原子核的比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故B正确； C．氢原子从一种定态跃迁到另一种定态过程中，若氢原子放出一个光子，原子中的电子向低能级跃迁，轨道半径减小，根据 可知电子的速度增大，电子的动能增大，故C正确； D．在发生光电效应时，若入射光的强度一定，则入射光的频率越高，单位时间内逸出的光电子数越少，打出光电子的最大初动能越大打出的光电子的最大初动能越大，故D错误。 故选BC。 11． B A    2.38 13.5 【详解】（1）[1]太阳能是依据太阳的核聚变活动导致的。 故选B。 （2）[2]根据 辐射频率的国际单位可以表示为。 故选A。 （3）[3]U-I图像如图所示。    [4]由图可知当U= 14.0V时，电流为，该太阳能电池的输出功率为 （5）[5]和两端的电压为 做图线，交太阳能电池U-I图像于。电阻箱Rx两端的电压为    12．（1），；；（2） 【详解】（1）根据题意，由质量数和电荷数守恒可得 由爱因斯坦质能方程得一次聚变释放的能量为 （2）由爱因斯坦质能方程得，太阳每秒亏损的质量为 13．(1)见解析 (2)见解析 【详解】（1）随着科学的发展，科学家们发现了很多新的粒子，科学家们发现物质不仅是由质子、中子、电子组成的，又发现质子、中子等本身也有自己的复杂结构。所以现在将“基本”二字去掉，统称为粒子。 （2）夸克模型的提出是物理学发展中的一个重大突破，它指出电子所带电荷量不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷。 14．(1) (2)见解析 【详解】（1）核聚变方程： （2）优点：①产能效率高；②核燃料储量丰富；③安全、清洁。 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 $