第五章 原子核 单元检测（六）-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 单元检测（六） 第I卷（选择题） 一、选择题（共46分，本题共10小题，1-7题每小题4分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的，8-10题每小题6分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）。 1．贫铀炸弹是一种杀伤力很强的武器，贫铀是提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹不仅有很强的穿甲能力，而且铀238具有放射性，残留物可长期对环境起破坏作用而造成污染。人长期生活在该环境中会受到核辐射而患上皮肤癌和白血病。下列叙述错误的是（　　） A．铀238的衰变方程式： B．和互为同位素 C．人患皮肤癌和白血病是因为核辐射导致了基因突变 D．贫铀弹的穿甲能力很强，也是因为它的放射性 2．2026年1月，中国“人造太阳”环流器装置（EAST）实现1亿摄氏度、1066秒稳态高约束运行，该装置反应堆中发生的一种核反应方程为：，则X是（　　） A．电子 B．正电子 C．中子 D．质子 3．宇宙射线进入地球大气层时会产生大量的中子，中子撞击大气中的会引发核反应产生，而具有放射性，可自发衰变为。下列说法正确的是（　　） A．中子撞击的核反应为裂变反应 B．发生的是衰变 C．不同时间段产生的的半衰期不同 D．衰变产物除了之外，另一粒子来源于碳原子的核外电子 4．杨振宁和李政道因提出弱相互作用中“宇称不守恒”而获得诺贝尔物理学奖。考虑一个钴60发生β衰变伴随着γ射线产生的核反应：，则（　　） A．γ射线的电离本领比β射线的强 B．γ射线在真空中的传播速度小于光速 C．镍60有28个中子 D．钴60有60个核子 5．新一代人造太阳“中国环流三号”首次达到离子温度1.17亿度、电子温度1.6亿度。环流三号的目标反应是氘-氚聚变，其反应方程为：，下列说法正确的是（　　） A．反应产物中的X为质子 B．反应产物中的X为电子 C．温度足够高，可使氘和氚的间距达到m以内，从而发生聚变 D．温度足够高，可使氘和氚的间距达到m以内，从而发生聚变 6．2025年底我国的可控核聚变取得了重大突破，主要的反应物是、，在高温条件下生成同时释放一个X粒子。已知、、以及X粒子的质量分别为、、、，、、的比结合能分别为、、，真空中光速为c。下列正确的是（　　） A．X粒子是电子 B． C．该反应释放的核能为 D．该反应释放的核能为 7．核能是比较清洁的能源，其中是重要的核原料，其核反应方程之一为，其中具有放射性，其核反应方程为，的半衰期约为28.5年。下列说法正确的是（　　） A．A为 B．为衰变 C．的比结合能大于的比结合能 D．100个经过57年剩余25个 8．下列图片及其相应描述正确的是（　　） A．图甲：卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子 B．图乙：从图中可以看出，随着温度的升高，所有波长辐射强度有所增加 C．图丙为铀核发生衰变的示意图，铀核的比结合能大于钍核的比结合能 D．图丁是核裂变反应堆的控制系统，为了减慢反应速率，应将镉棒插入深些 9．地表附近的土壤中含有和它的放射性同位素，会衰变为。树木在生长时吸收的和的比例是一定的，树木死之后不再吸收，现分析一棵枯死的古树中所含的量为正在生长树中含量的，已知的半衰期年。则下列说法正确的是（　　） A．衰变的核反应方程为： B．衰变时所放出的电子是原子核外的内层电子 C．该古树是1400年前枯死的 D．的原子核内由8个中子和6个质子组成 10．静止在匀强磁场中的原子核X发生α衰变后变成新原子核Y。已知核X的质量数为A，电荷数为Z，核X、核Y和α粒子的质量分别为mX、mY和mα，假设核反应过程中释放的能量全部转化为α粒子和Y核的动能。α粒子在磁场中运动的半径为R。则（　　） A．衰变方程可表示为 B．核反应中释放的核能为（mx-my-mα）c2 C．Y核在磁场中运动的半径为 D．Y核的动能为 第II卷（非选择题） 本题共5小题，共54分。 二、实验题 11．（10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__________。 12．（4分）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 三、解答题 13．（10分）我国科学家利用重离子加速器，通过熔合蒸发反应首次合成新核素镤-210（）。实验中，用加速的钙-40核（）轰击静止的镥-175核（），生成镤-210核与若干中子。已知反应前总质量为M1，反应后总质量为M2，真空中光速为c。 (1)写出该核反应的方程式； (2)该核反应释放的核能，并判断反应前后结合能的大小关系。 14．（14分）假设有一种射线是由铀核衰变成Th，并释放一种粒子产生的。 (1)写出衰变为的方程式； (2)已知铀核质量为，钍核的质量为，粒子的质量为，求衰变释放的能量。（结果保留2位有效数字） 15．（16分）在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图所示)，今测得两个相切圆半径之比r1∶r2＝1∶44，求： (1)图中哪一个圆是α粒子的径迹？(说明理由) (2)这个原子核原来所含的质子数是多少？ 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 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D C B D D C C BD AD BC 1．D 【详解】A．铀238具有放射性，放出一个α粒子，变成钍234，衰变方程满足质量数和电荷数守恒，故A正确，不符合题意； B．铀238和铀235质子数相同，质量数不同，互为同位素，故B正确，不符合题意； C．核辐射能导致基因突变，是皮肤癌和白血病的诱因之一，故C正确，不符合题意； D．贫铀弹的穿甲能力很强，是因为它的弹芯是由高密度、高强度、高韧性的铀合金组成，袭击目标时产生高温化学反应，所以其爆炸力、穿透力远远超过一般炸弹，故D错误，符合题意。 故选D。 2．C 【详解】这是核聚变反应，根据核反应过程质量数守恒、电荷数守恒，可知X的质量数、电荷数分别为，，可知X为中子。 故选C。 3．B 【详解】A．裂变反应指重核分裂为几个中等质量原子核的反应，中子撞击生成属于人工核转变，不属于裂变，故A错误； B．衰变生成的过程中，质量数不变，电荷数增加1，放出的是电子，符合β衰变的反应规律，故B正确； C．半衰期是放射性元素原子核的固有属性，由原子核内部结构决定，与产生时间无关，不同时间段产生的半衰期完全相同，故C错误； D．β衰变放出的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的，并非来自碳原子的核外电子，故D错误。 故选B。 4．D 【详解】A．γ射线是光子流，不带电荷，电离本领弱；β射线是电子流，带电荷，电离本领强。因此γ射线的电离本领比β射线弱，故A错误； B．γ射线属于电磁波，在真空中的传播速度等于光速，故B错误； C．镍60（）的质量数，质子数，中子数 故有32个中子，故C错误； D．钴60（）的质量数，表示核子总数（质子数加中子数），故有60个核子，故D正确。 故选D。 5．D 【详解】AB．根据核反应电荷数守恒、质量数守恒，X的电荷数为，质量数为，可知X为中子，不是质子，故AB错误； CD．核力是短程力，作用范围仅为量级，是原子半径尺度，此时原子核间库仑斥力远大于核力，无法发生聚变，故C错误，D正确。 故选D。 6．C 【详解】A．根据核反应电荷数、质量数守恒，X粒子的电荷数为，质量数为，因此X是中子，不是电子，故A错误； B．该聚变反应释放能量，存在质量亏损，因此反应前总质量大于反应后总质量，即，故B错误； C．根据爱因斯坦质能方程，释放的核能等于质量亏损乘以，即，故C正确； D．反应释放的核能等于反应后总的结合能减去反应前总的结合能，又知中子的结合能为0，因此，计算结果与D选项中的表达式符号相反，故D错误。 故选C。 7．C 【详解】A．根据核反应方程 的质量数守恒 解得 电荷数守恒 解得 因此A为中子 ，而非电子 ，故A错误； B．根据衰变方程 质量数守恒 解得 电荷数守恒故 解得 因此B为电子 ，属于β衰变，而非α衰变，故B错误； C．比结合能（每个核子的结合能）随质量数变化：铀235（）为重核，质量数大，比结合能较小（约7.5 MeV/核子）；钇90（）为中等质量核，质量数90，比结合能较大（约8.5 MeV/核子）。核裂变释放能量，表明产物核（如钇90）比结合能大于原料核（铀235），故C正确； D．半衰期适用于大量原子核，100个 经过57年（约2个半衰期）后，剩余数量不一定为25个，故D错误。 故选C。 8．BD 【详解】A．图甲为卢瑟福粒子散射实验，根据实验结果卢瑟福提出了原子的核式结构，故A错误； B．图乙是黑体辐射图，黑体辐射峰值波长随温度升高向短波移动，并且所有波长的辐射强度增加，故B正确； C．图丙是铀核衰变示意图，说明钍核的比结合能大于铀核的比结合能，故C错误； D．图丁是核裂变反应堆的控制系统，将镉棒插入深些，可以多吸收一些中子，减慢核裂变反应速率，故D正确。 故选BD。 9．AD 【详解】A．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，衰变的核反应方程为：，A正确； B．衰变时所放出的电子是原子核内的中子转化为质子时放出的，B错误； C．枯死的古树中所含的量为正在生长树中含量的，可知经过了2个半衰期，即该古树是11200年前枯死的，C错误； D．的原子核内由8个中子和6个质子组成，D正确。 故选AD。 10．BC 【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知，衰变方程为 故A错误； B．此反应中放出的总能量 故B正确； C．核反应前后系统动量守恒，即 新核和α粒子在磁场中做圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，有 联立两式可知核Y和α粒子在磁场中运动的半径之比 α粒子在磁场中运动的半径为R，所以核Y在磁场中运动的半径 故C正确； D．核X发生衰变前后，根据能量守恒定律有 又由于 联立两式整理得核Y的动能 代入△E可知D错误。 故选BC。 11． B A 11． 4.5 为零 2 【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 12． B A 【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。 13．(1) (2) ，反应后的结合能大于反应前的总比结合能。 【详解】（1）核反应前后电荷数守恒、质量数守恒，因此该核反应的方程式： （2）根据爱因斯坦质能方程，可知核反应释放的核能 该核反应为放能反应，反应后生成的新原子核比反应前的核更稳定，因此反应后的结合能大于反应前的结合能。 14．(1) (2) 【详解】（1）根据质量数、核电荷数守恒可知该反应方程为 （2）根据质能方程 代入数据得衰变释放的能量为 15．(1)圆轨道2，理由见解析 (2)90 【详解】（1）衰变过程动量守恒，由于α粒子的动量与新核的动量大小相等、方向相反，由轨道半径公式，可知轨道半径与粒子的电荷量成反比，所以圆轨道2是α粒子的径迹，圆轨道1是新核的径迹。 （2）设衰变后新核的电荷量为q1，α粒子的电荷量为q2＝2e，它们的质量分别为m1和m2，衰变后的速度大小分别是v1和v2，则原来原子核的电荷量q＝q1＋q2 衰变过程中遵循动量守恒定律，则,， 则 解得q＝90e 即这个原子核原来所含的质子数为90。 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 $