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第五章原子核单元练习1-2024-2025学年高二物理人教版（2019）选择性必修第三册
一、单选题（本大题共8小题）
1．在贝克勒尔发现天然放射现象后，人们对放射线的性质进行了深入的研究，发现α、β、γ射线的穿透本领不同。如图为这三种射线穿透能力的比较，图中射线①②③分别是（ ）
A．γ、β、α B．β、γ、α C．α、β、γ D．γ、α、β
2．下列有关原子核和质能方程的说法，正确的是（）
A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量
B．爱因斯坦质能方程表明，在一定条件下质量可以转化为能量
C．放射性元素发生β衰变时放出的是核外电子
D．两个质子之间，不论距离如何，核力总是大于库仑力
3．如图所示为研究某未知元素放射性的实验装置，实验开始时在薄铝片和荧光屏之间有图示方向的匀强电场E，通过显微镜可以观察到在荧光屏的某一位置上每分钟闪烁的亮点数，若撤去电场后继续观察，发现每分钟的闪烁亮点数没有变化；如果再将薄铝片移开，观察到每分钟闪烁的亮点数大大增加，由此可以判断，放射源发出的射线可能为（ ）
A．α射线和γ射线 B．α射线和β射线
C．β射线和X射线 D．β射线和γ射线
4．关于天然放射现象，下列说法正确的是（　　）
A．射线是由氮原子核衰变产生 B．射线是由原子核外电子电离产生
C．通过化学反应不能改变物质的放射性 D．射线是由原子核外的内层电子跃迁产生
5．关于原子核的结合能，下列说法不正确的是(　　)
A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量
B．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能
C．比结合能越大，原子核越不稳定
D．铯原子核(Cs)的结合能小于铅原子核( Pb)的结合能
6．用射线照射充氮的云室（发生核反应），得到如.图所示的照片，下列说法中正确的是（ ）
A．A是粒子的径迹，B是质子的径迹，C是新核的径迹
B．B是粒子的径迹，A是质子的径迹，C是新核的径迹
C．C是粒子的径迹，A是质子的径迹，B是新核的径迹
D．B是粒子的径迹，C是质子的径迹，A是新核的径迹
7．恒星向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应，已知氘核的比结合能为E1，氦核的比结合能为E2，则热核反应释放的能量可表示为（　　）
A．E2－E1 B．E2－2E1 C．4E2－2E1 D．4E2－4E1
8．2016年12月，由中国中核集团自主研发制造的国际热核聚变核心部件——超热负荷第一壁原型件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际“人造太阳”项目的重大贡献．在“人造太阳”内某一热核聚变的反应方程为，反应方程中x为（ ）
A．α粒子 B．β粒子 C．质子 D．中子
二、多选题（本大题共3小题）
9．“嫦娥二号”的任务之一是利用经技术改进的γ射线谱仪探测月球表面多种元素的含量与分布特征。月球表面一些元素（如钍、铀）本身就有放射性，发出γ射线；另外一些元素（如硅、镁、铝）在宇宙射线轰击下会发出γ射线。而γ射线谱仪可以探测到这些射线，从而证明某种元素的存在。下列关于γ射线的说法正确的是（　　）
A．γ射线经常伴随α射线和β射线产生
B．γ射线来自原子核
C．如果元素以单质存在其有放射性，那么元素以化合物形式存在不一定其有放射性
D．γ射线的穿透能力比α射线、β射线都要强
10．1932年，查德威克用α粒子轰击铍核，发现了中子，并因这一伟大发现而获得诺贝尔物理学奖。发现中子的核反应方程为He+Be→A+n，其中A为生成的新核。下列说法正确的是（　　）
A． x=6 B． x=7 C． y=12 D．y=13
11．铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应:下列判断正确的是( )
A．是质子 B．是中子
C．X是的同位素 D．X是的同位素
三、非选择题（本大题共5小题）
12．太阳内部的聚变反应是一个系列反应，最终可以简化为4个质子转化成1个氦核和2个正电子并放出能量。已知质子的质量mp=1.0073u，α粒子的质量mα=4.0015u，电子的质量me=0.0005u。
（1）写出该热核反应方程；
（2）一次这样的热核反应过程中释放出多少Mev的能量？（结果保留四位有效数字）
13．小明同学用自己所学的电学知识来测量一未知电流表A的内阻Rg和电压表内阻RV，他设计如图所示的电路图，可供选择的器材有：
A．待测电压表V，量程为3.0V，内阻为20~35kΩ
B．待测电流表A，量程为0.6A，内阻为0~10Ω
C．电阻箱R0，阻值范围为0~99999.9Ω
D．滑动变阻器R1，阻值范围0~1000Ω，额定电流为0.5A
E．滑动变阻器R2，阻值范围0~20Ω，额定电流为2A
F．电池组，电动势为6.0V，内阻为0.5Ω
G．单刀单掷开关、单刀双掷开关各一个，导线若干
(1)下面是主要的实验操作步骤的两个过程，将所缺的内容补充完整：
①测待测电流表A的内阻
根据电路图连接实物电路，并将滑动变阻器R的滑动触头置于最左端；闭合S1，将单刀双掷开关S2置于触点2，调节滑动变阻器R，使电压表V的指针指在刻度盘第N格，然后将单刀双掷开关S2置于触点1，调节电阻箱R0使电压表V的指针指在 ，记下此时电阻箱R0的阻值可测出电流表A的内阻Rg，这种方法是应用 法；
②测待测电压表V的内阻
将单刀双掷开关S2置于触点1，电阻箱的阻值调为零，闭合开关S1，调节滑动变阻器使电压表V的指针满偏，保持滑动交阻器R的滑动触头位置不变，调节电阻箱R0，使电压表V的指针指在 ，记下电阻箱R0的阻值，便测出电压表V的内阻等于此时电阻箱R0的阻值；
(2)实验器材除选择A、B、C、F、G外，滑动变阻器R应选用 （用器材前的字母表示）；
(3)采用此电路图测量电压表V的内阻，会导致测量值与真实值相比 （选填“偏小”、“偏大”或“不变”），主要原因是 。
14．H的质量是3.016 050 u,质子的质量是1.007 277 u,中子的质量是1.008 665 u.1 u相当于931.5 MeV的能量.(计算结果均保留三位有效数字)
(1)写出一个质子和两个中子结合为氚核时的核反应方程.
(2)一个质子和两个中子结合为氚核时,是吸收还是放出能量 该能量为多少
(3)氚核的结合能和比结合能各是多少
15．1898年居里夫人发现放射性元素镭,一个静止的镭核Ra衰变成氡核Rn时,放出一个α粒子.
(1)写出镭核发生衰变的核反应方程;
(2)假设反应中损失的质量为Δm,释放出的核能全部转化为氡核和α粒子的动能,光在真空中速度为c,氡核的质量为M,α粒子的质量为m,则氡核和α粒子的动能各为多大
(3)在(2)问条件下,若该衰变过程释放的核能全部以γ光子放出,每个高能γ光子经过重核附近时,在原子核场的作用下﹐能产生一对正、负电子,已知电子质量为m,求此衰变过程最多能产生多少对正、负电子.
16．小明同学用自己所学的电学知识来测量一未知电流表A的内阻Rg和电压表内阻RV，他设计如图所示的电路图，可供选择的器材有：
A．待测电压表V，量程为3.0V，内阻为20~35kΩ
B．待测电流表A，量程为0.6A，内阻为0~10Ω
C．电阻箱R0，阻值范围为0~99999.9Ω
D．滑动变阻器R1，阻值范围0~1000Ω，额定电流为0.5A
E．滑动变阻器R2，阻值范围0~20Ω，额定电流为2A
F．电池组，电动势为6.0V，内阻为0.5Ω
G．单刀单掷开关、单刀双掷开关各一个，导线若干
(1)下面是主要的实验操作步骤的两个过程，将所缺的内容补充完整：
①测待测电流表A的内阻
根据电路图连接实物电路，并将滑动变阻器R的滑动触头置于最左端；闭合S1，将单刀双掷开关S2置于触点2，调节滑动变阻器R，使电压表V的指针指在刻度盘第N格，然后将单刀双掷开关S2置于触点1，调节电阻箱R0使电压表V的指针指在，记下此时电阻箱R0的阻值可测出电流表A的内阻Rg，这种方法是应用法；
②测待测电压表V的内阻
将单刀双掷开关S2置于触点1，电阻箱的阻值调为零，闭合开关S1，调节滑动变阻器使电压表V的指针满偏，保持滑动交阻器R的滑动触头位置不变，调节电阻箱R0，使电压表V的指针指在，记下电阻箱R0的阻值，便测出电压表V的内阻等于此时电阻箱R0的阻值；
(2)实验器材除选择A、B、C、F、G外，滑动变阻器R应选用（用器材前的字母表示）；
(3)采用此电路图测量电压表V的内阻，会导致测量值与真实值相比（选填“偏小”、“偏大”或“不变”），主要原因是。
参考答案
【知识点】天然放射现象及射线的本质
1．【答案】C
【详解】
【详解】
α射线穿透能力最弱，不能穿透比较厚的黑纸，故①为α射线，γ射线穿透能力最强，能穿透厚铝板和铅板，故③为γ射线，β射线穿透能力较强，能穿透黑纸，但不能穿透厚铝板，故②是β射线。
故选C。
【知识点】质量亏损与爱因斯坦质能方程
2．【答案】A
【详解】
【详解】
A.根据定义可知，分散的核子组成原子核时放出的能量叫做原子核结合能，所以原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，故A正确；
B.质能方程E=mc2，说明了质量与能量可以相当，并不能相互转化，故B错误；
C.β衰变是原子核的衰变，与核外电子无关，β衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子的同时释放出来的，故C错误；
D.核力属于短程力，距离大到一定程度就变为零，因此并非核力总是大于库仑力，故D错误．
故选A。
【知识点】天然放射现象及射线的本质
3．【答案】A
【详解】
【详解】
三种射线中射线和射线带电，进入电场后会发生偏转，而射线不带电，不受电场力，电场对它没有影响，在电场中不偏转．由题，将电场撤去，从显微镜内观察到荧光屏上每分钟闪烁亮点数没有变化，可知射线中含有γ射线．再将薄铝片移开，则从显微镜筒内观察到的每分钟闪烁亮点数大为增加，根据射线的特性：穿透本领最弱，一张纸就能挡住，分析得知射线中含有射线．故放射源所发出的射线可能为射线和射线．A正确．
【知识点】原子核的结构、天然放射现象及射线的本质
4．【答案】C
【详解】
【分析】
【详解】
A．射线是具有放射性的元素的原子核在发生衰变时两个中子和两个质子结合在一起而从原子核中释放出来，故A错误；
B．射线是具有放射性的元素的原子核中的一个中子转化成一个质子同时释放出一个高速电子即粒子，故B错误；
C．放射性元素的放射性是原子核自身决定的，而化学反应不能改变原子的原子核，故化学反应并不能改变物质的放射性，故正确；
D．射线是原子核在发生衰变或衰变时产生的能量以光子的形式释放，故D错误。
故选C。
【知识点】结合能与比结合能
5．【答案】C
【详解】
【详解】
根据定义可知，分散的核子组成原子核时放出的能量叫做原子核结合能，所以原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，选项A正确；一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，因反应放出能量，则衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，选项B正确；比结合能越大，原子核越稳定，选项C错误；铯原子核（Cs）的比结合能与铅原子核（Pb）的比结合能差不大大，而铯原子核（Cs）的核子小于铅原子核（Pb）的核子，所以铯原子核（Cs）的结合能小于铅原子核（Pb）的结合能．故D正确；此题选择不正确的选项，故选C.
【知识点】天然放射现象及射线的本质
6．【答案】D
【详解】
【详解】
用射线照射充氮的云室，入射的是粒子，所以B是粒子产生的径迹；根据发生的核反应方程知新核为，新核的质量大，电离作用强，径迹粗而短，故A是新核径迹；质子电离作用弱一些，贯穿作用强，径迹细而长，故C是质子的径迹。
A．A是粒子的径迹，B是质子的径迹，C是新核的径迹。故A错误。
B．B是粒子的径迹，A是质子的径迹，C是新核的径迹。故B错误。
C．C是粒子的径迹，A是质子的径迹，B是新核的径迹。故C错误。
D．B是粒子的径迹，C是质子的径迹，A是新核的径迹。故D正确。
故选D。
【知识点】结合能与比结合能
7．【答案】D
【详解】
【详解】
该反应放出热量，氘核的比结合能为E1，氦核的比结合能为E2，根据比结合能等于结合能与核子数的比值，则核反应中释放的核能为
故D正确ABC错误。
故选D。
【知识点】核反应、自发式核反应
8．【答案】D
【详解】
根据核反应的过程中质量数守恒得x的质量数m=2+3-4=1，根据电荷数守恒得x的电荷数z=1+1-2=0，所以x为中子.
A. α粒子，与结论不相符，选项A错误；
B. β粒子，与结论不相符，选项B错误；
C. 质子，与结论不相符，选项C错误；
D. 中子，与结论相符，选项D正确；
【知识点】原子核的衰变及半衰期
9．【答案】ABD
【详解】
AB.γ射线是原子核发生变化时伴随α射线和β射线放出来的，故AB正确；
C.元素的放射性与其为单质还是化合物无关，故C错误；
D. γ射线本质是高速光子流，穿透能力比α射线、β射线都要强，故D正确。
故选ABD。
【知识点】核反应的反应方程及能量计算
10．【答案】AC
【详解】
核反应过程中根据质量数电荷数守恒定律可知x=6，y=12，所以AC正确；BD错误；
故选AC。
【知识点】核反应的反应方程及能量计算
11．【答案】BD
【详解】
的质量数为1应为中子,则A错误,B正确.从反应方程知X为,其电荷数为15,质量数为30,是的同位素.所以C错误,而D正确.
【知识点】核反应的反应方程及能量计算、质量亏损与爱因斯坦质能方程
12．【答案】（1）；
（2）24.87eV
【详解】
（1）根据题意，可知该反应方程为
（2）根据质量亏损，则有
△m=4mP-mα-2me=4×1.0073u-4.0015u-2×0.0005u=0.0267 u
由质能方程
△E=△mc2
解得△E=24.87MeV
【知识点】核反应、自发式核反应
13．【答案】刻度盘的第N格；替代；刻度盘的中央；E；偏大；增加了电阻箱的阻值后，使aP段的并联总电阻增大，aP两端的电压增大，电压表V两端电压由U减为，而电阻箱两端电压大于，造成测量值偏大
【详解】(1)①[1][2]当单刀双掷开关分别接1和2时，通过调节电阻箱的阻值使得两次电压表V的指针指在同一位置，则表明两次电路中电阻相同，即电阻箱的阻值等于电流表A的内阻，因此电压表V的指针应指在刻度盘的第N格，此方法是替代法；
②[3]在测量电压表V的内阻时，首先将电阻箱的阻值调为零，调节R的滑动触头使电压表V的示数满偏，然后保持滑动触头的位置不变，调节电阻箱R0的阻值使电压表V的指针指在刻度盘的中央，可认为电阻箱的阻值等于电压表V的内阻，此方法是半偏法．
(2)[4]由于滑动变阻器采用了分压式接法，因此滑动变阻器应选用最大阻值较小的E.
(3) [5][6]增加了电阻箱的阻值后，使aP段的并联总电阻增大，aP两端的电压增大，电压表V两端电压由U减为，而电阻箱两端电压大于，造成测量值偏大．
【知识点】核反应的反应方程及能量计算、质量亏损与爱因斯坦质能方程
14．【答案】(1H+nH　(2)放出能量,该能量为7.97 MeV　(3)7.97 MeV　2.66 MeV
【解析】(1)根据电荷数守恒、质量数守恒,一个质子和两个中子结合为氚核时,核反应方程为H+nH.
(2)2个中子和1个质子结合成氚核时质量亏损为Δm=mp+2mn-mH=1.007 277 u+2×1.008 665 u-3.016 050 u=0.008 557 u,所以该反应放出能量;根据爱因斯坦的质能方程可知,放出的能量为ΔE=Δmc2=0.008 557×931.5 MeV≈7.97 MeV.
(3)2个中子和1个质子结合成氚核时放出的能量为7.97 MeV,所以氚核的结合能为7.97 MeV,氚核的比结合能为= MeV≈2.66 MeV.
【方法总结】判断核反应过程是释放能量还是吸收能量的方法
反应前各核质量之和若大于反应后各核质量之和,则为释放能量,反之,为吸收能量.即Δm=
m反应物-m生成物>0,释放能量;Δm=m反应物-m生成物<0,吸收能量.
【知识点】质量亏损与爱因斯坦质能方程
15．【答案】(1RaRn He　(2)　　(3)
【解析】(1)核反应方程为RaRnHe.
(2)根据E=Δmc2,产生的总动能为Δmc2,设氡核和α粒子的速度大小分别为v1、v2,由动量守恒定律有Mv1=mv2,E1+E2=E,E1=M ,E2=m,联立解得氡核动能为E1==,α粒子动能为E2=.
(3)γ光子产生电子的方程式为γe+e,根据E=Δmc2,γ光子最多产生的正、负电子对数为n=×=.
【知识点】原子核的衰变及半衰期
16．【答案】刻度盘的第N格替代刻度盘的中央；E；偏大增加了电阻箱的阻值后，使aP段的并联总电阻增大，aP两端的电压增大，电压表V两端电压由U减为，而电阻箱两端电压大于，造成测量值偏大
【详解】(1)①[1][2]当单刀双掷开关分别接1和2时，通过调节电阻箱的阻值使得两次电压表V的指针指在同一位置，则表明两次电路中电阻相同，即电阻箱的阻值等于电流表A的内阻，因此电压表V的指针应指在刻度盘的第N格，此方法是替代法；
②[3]在测量电压表V的内阻时，首先将电阻箱的阻值调为零，调节R的滑动触头使电压表V的示数满偏，然后保持滑动触头的位置不变，调节电阻箱R0的阻值使电压表V的指针指在刻度盘的中央，可认为电阻箱的阻值等于电压表V的内阻，此方法是半偏法．
(2)[4]由于滑动变阻器采用了分压式接法，因此滑动变阻器应选用最大阻值较小的E.
(3) [5][6]增加了电阻箱的阻值后，使aP段的并联总电阻增大，aP两端的电压增大，电压表V两端电压由U减为，而电阻箱两端电压大于，造成测量值偏大．
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一、单选题（本大题共8小题）
1．一个中子与质子发生核反应，生成一个氘核，其核反应方程为.若该核反应放出的核能为ΔE，则氘核的比结合能为（ ）
A． B． C． D．ΔE
2．的衰变有多种途径，其中一种途径是先衰变成，然后可以经一次衰变变成（X代表某种元素），也可以经一次衰变变成，最后都衰变变成，衰变路径如右图所示，下列说法中正确的是（　　）
A．过程①是β衰变，过程③是α衰变；过程②是β衰变，过程④是α衰变
B．过程①是β衰变，过程③是α衰变；过程②是α衰变，过程④是β衰变
C．过程①是α衰变，过程③是β衰变；过程②是β衰变，过程④是α衰变
D．过程①是α衰变，过程③是β衰变；过程②是α衰变，过程④是β衰变
3．朝鲜“核危机”举世瞩目，其焦点问题就是朝鲜核电站采用的是轻水堆还是重水堆．因为重水堆核电站在发电的同时还可以产出供研制核武器的钚这种由铀衰变而产生．则下列判断中正确的是（ ）
A．与具有相同的中子数
B．与核内具有相同的质子数
C． 经过2次β衰变产生
D． 经过1次α衰变产生
4．如图所示，放射性元素需衰变过程中释放、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是（ ）
A．①④表示β射线，其穿透能力最强
B．②⑤表示γ射线，其穿透能力最强
C．③⑥表示射线，其电离能力最强
D．②⑤表示γ射线，其电离能力最强
5．以下说法正确的是（ ）
A．聚变是裂变的逆反应
B．若裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量
C．聚变需将反应物加热至数百万度以上的高温，显然是吸收能量
D．裂变与聚变均可释放巨大的能量
6．如图所示是原子核的平均核子质量A与原子序数Z的关系图象，下列说法正确的是(　　)
A．若D、E能结合成F，结合过程一定要释放能量
B．若D、E能结合成F，结合过程一定要吸收能量
C．若C、B能结合成A，结合过程一定要释放能量
D．若F、C能结合成B，结合过程一定要释放能量
7．从原子核中能放出α、β、γ射线，关于原子核的组成，以下说法中正确的是（　　）
A．原子核中，只有质子和中子
B．原子核中，有质子、中子，还有α粒子
C．原子核中，有质子、中子，还有β粒子
D．原子核中，有质子、中子，还有γ粒子
8．中国散裂中子源（）是我国“十一五”期间重点建设的大科学装置，2018年8月23日通过国家验收，并对国内外各领域的用户开放。下列核反应方程中为中子的是（　　）
A． B．
C． D．
二、多选题（本大题共3小题）
9．(多选)下列叙述正确的是 (　　)
A．强子是参与强相互作用的粒子
B．轻子是不参与强相互作用的粒子
C．目前发现的轻子只有4种
D．许多粒子都有自己的反粒子
10．静止在匀强磁场中的核发生α衰变，产生一个未知粒子x，它们在磁场中的运动径迹如图所示．下列说法正确的是（ ）
A．该核反应方程为
B．粒子和粒子x在磁场中做圆周运动时转动方向相同
C．轨迹1、2分别是粒子、x粒子的运动径迹
D．粒子、x粒子运动径迹半径之比为45：1
11．下列说法正确的是（　　）
A．太阳内部进行的热核反应属于重核的裂变
B．γ射线一般伴随着射线或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱
C．电子的衍射图样表明实物粒子也具有波动性
D．天然放射线中的β射线是高速电子流，是原子的核外电子受到激发后放出的
三、非选择题（本大题共5小题）
12．如图所示为卢瑟福第一次完成了原子核的人工转变的实验装置。在通入气体B前调整银箔的厚度，促使荧光屏看不见由 引起闪光，通入B的气体是 。
13．约里奥—居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素衰变成的同时会放出另一种粒子，这种粒子是何种粒子？是的同位素，被广泛应用于生物示踪技术，1mg随时间衰变的关系如图所示，估算4mg经多少天的衰变会剩下0.25mg？
14．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10.0 ，当电阻箱R的阻值为90.0 时，电阻箱Rx两端的电压为 （结果保留3位有效数字）
15．原子物理中常把碳12原子质量的叫作“原子质量单位”，用表示（）。请根据证明：相当于的能量。已知光速为，元电荷为。
16．两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫做核聚变。核聚变反应会释放出核能。例如，一个氘核与一个氚核结合成一个氦核同时放出一个中子，就要向外释放出能量，其核反应方程式为：。已知氘核的质量为2.0141u，氚核的质量为3.0161u，中子的质量为1.0087u，氦核的质量为4.0026u。根据爱因斯坦的质能方程E=mc2可以证明1u相当于931.5MeV
(1)试根据上述条件计算出该反应能释放出多少兆电子伏的核能。（结果保留三位有效数字）
(2)燃烧值是指完全燃烧1kg的某种燃料所能释放出的能量，单位是J/kg。若已知某种型号的汽油的燃烧值为4.4×107J/kg，试计算按着上述核反应每结合成1kg氦核释放的核能大约相当于燃烧多少汽油释放出的化学能？（结果保留三位有效数字，取阿伏伽德罗常数NA=6.02×1023）
参考答案
【知识点】结合能与比结合能
1．【答案】C
【详解】
【详解】
根据结合能的定义可知，质子与中子发生核反应，生成氘核的过程中放出的能量等于氘核的结合能，所以氘核的结合能等于△E；氘核有两个核子，所以氘核的比结合能为△E/2．故C正确，ABD错误．故选C．
【知识点】原子核的衰变及半衰期
2．【答案】B
【详解】
Bi经过①变化为X，质量数没有发生变化，为β衰变；经过③变化为Pb，质量数数少4，为α衰变；过程②变化为Ti，电荷数少2，为α衰变；过程④的电荷数增加1，为β衰变．故ACD错误，B正确．故选B．
【知识点】原子核的衰变及半衰期
3．【答案】C
【详解】
A.核内有145个中子，核内有147个中子，所以与具有不同的中子数，故A不符合题意；
B.核内有94个质子，核内有92个质子，所以与具有不同的质子数，故B不符合题意；
CD. 发生一次衰变核子数不变，质子数就增加一个，所以这种钚239可由铀239衰变两次得到，即n=2，所以经过2次β衰变产生，故C符合题意，D不符合题意．
【知识点】天然放射现象及射线的本质
4．【答案】B
【详解】
【详解】
α射线实质为氦核流，带正电，β射线为电子流，带负电，γ射线为高频电磁波，根据电荷所受电场力特点可知①为β射线，②为γ射线，③为α射线；根据左手定则，α射线受到的洛伦兹力向左，故④是α射线，β射线受到的洛伦兹力向右，故⑥是β射线，⑤是γ射线，α射线电离能力最强，γ射线穿透能力最强.
A．①④表示β射线，其穿透能力最强，与结论不相符，选项A错误；
B．②⑤表示γ射线，其穿透能力最强，与结论相符，选项B正确；
C．③⑥表示射线，其电离能力最强，与结论不相符，选项C错误；
D．②⑤表示γ射线，其电离能力最强，与结论不相符，选项D错误；
【知识点】核反应、自发式核反应
5．【答案】D
【详解】
【详解】
A．从形式上看，裂变与聚变似乎是互为逆反应，但其实不然，因为二者的反应物和生成物完全不同.裂变是重核分裂成中等质量的核，而聚变则是轻核聚合成为质量较大的核，并非互为逆反应，故A错误；
B．裂变与聚变都要放出热量，故B错误；
C．要实现聚变反应，必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万度的高温提供能量，但聚变反应一旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能量，因此，总的来说，聚变反应还是释放能量，故C错误；
D．裂变与聚变都有质量亏损，所以裂变与聚变均可释放巨大的能量，故D正确。
故选D。
【知识点】结合能与比结合能
6．【答案】A
【详解】
【详解】
由平均核子质量A与原子序数Z的关系图象可知，D与E的平均质量大于F的平均质量，所以DE结合成F，平均质量减小，有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，有能量释放．故A正确，B错误．由平均核子质量A与原子序数Z的关系图象可知，B与C的平均质量小于 A的平均质量，所以若CB能结合成A，则质量增加，根据爱因斯坦质能方程，要吸收能量．故C错误；由平均核子质量A与原子序数Z的关系图象可知，F与C的平均质量小于 B的平均质量，所以若CF能结合成B，则质量增加，根据爱因斯坦质能方程，要吸收能量．故D错误．
【知识点】原子核的结构
7．【答案】A
【详解】
【详解】
原子核中，只有质子和中子，在β衰变中，核内的一个中子转变为质子，同时释放一个电子，在α衰变中，核内的两个质子和两个中子作为整体即α粒子从原子核中抛出，在发生α衰变和β衰变过程中伴随能量以γ粒子的形式放出
故选A。
【知识点】原子核的衰变及半衰期
8．【答案】D
【详解】
根据核反应遵循质量数守恒和电荷数守恒可知，选项A的核反应方程中的质量数为零，电荷数为1，为正电子；选项B的核反应方程中的质量数为4，电荷数为2，为氦核；选项C的核反应方程中的质量数为1，电荷数为1，为质子；选项D的核反应方程中的质量数为1，电荷数为0，为中子。
故选D。
【知识点】发现新粒子及粒子的分类、粒子物理学的基础知识
9．【答案】ABD
【解析】由粒子的特性可知,强子是参与强相互作用的粒子,轻子是不参与强相互作用的粒子,故A、B正确;目前发现的轻子有6种,故C错误;许多粒子都有自己的反粒子,反粒子与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电荷量,但电荷的符号相反,故D正确.
【知识点】原子核的衰变及半衰期、带电粒子在匀强磁场中的运动
10．【答案】ABD
【详解】
A、根据电荷数守恒、质量数守恒可知，x的质量数为238﹣4＝234，电荷数为92﹣2＝90，则该核反应方程为，故A正确．
BCD、核反应前U核静止，动量为零，根据动量守恒定律得，反应后系统总动量为零，则α粒子和x核的动量大小相等，方向相反，则r，知轨道半径比等于两粒子的电量之反比，为45：1，则2为α粒子的运动径迹，因为两粒子电性相同，速度方向相反，转动方向相同，故C错误，BD正确．
【知识点】原子核的衰变及半衰期、核反应、粒子的波动性
11．【答案】BC
【详解】
A．太阳内部进行的热核反应属于轻核的聚变，选项A错误；
B．γ射线一般伴随着α射线或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱，选项B正确；
C．电子的衍射图样表明实物粒子也具有波动性，选项C正确；
D．天然放射线中的β射线是高速电子流，是原子核内的中子转化为质子时放出的，选项D错误。
故选BC。
【知识点】原子核的衰变及半衰期
12．【答案】α粒子；氮气
【详解】[1][2]卢瑟福第一次用粒子轰击氮核完成了原子核的人工转变并发现了质子，因此图中的A为放射源发出的粒子，在通入气体B前调整银箔的厚度，促使荧光屏看不见由粒子引起闪光，通入B的气体是为氮气。
【知识点】放射性元素的衰变
13．【答案】正电子，56天
【详解】根据衰变过程中质量数及核电荷数守恒，可知放出的这种粒子质量数为0、电荷数为1，为正电子。由题中图像可以看出的半衰期约为14天，设4mg经t时间的衰变会剩下0.25mg，则，解得d
【知识点】核反应的反应方程及能量计算
14．【答案】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。选B。
（2）[2]根据，辐射频率的国际单位可以表示为。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

【知识点】质量亏损与爱因斯坦质能方程
15．【答案】见解析
【详解】根据公式代入数据得，且，联立解得
【知识点】核反应的反应方程及能量计算
16．【答案】(1)17.6MeV；
(2) 9.63×106Kg
【详解】
(1)核反应中亏损的质量
释放的核能
(2) 1kg氦核中的氦核个数为
个
每结合成1kg氦核释放的核能为，汽油燃烧值q=4.4×107J/kg，相当于燃烧汽油质量
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