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章末综合测评(五) 原子核
(时间：90分钟 分值：100分)
1．(4分)在人类认识原子与原子核结构的过程中，符合物理学史的是( )
A．查德威克通过实验证实了卢瑟福关于中子的猜想是正确的
B．汤姆孙首先提出了原子的核式结构模型
C．居里夫人首先发现了天然放射现象
D．玻尔通过原子核的人工转变发现了质子
A [卢瑟福发现了质子并提出了原子的核式结构模型，B、D错误；贝克勒尔发现
了天然放射现象说明原子核有复杂结构，C错误；选项A正确。]
2．(4分)关于原子核，下列说法正确的是( )
A．原子核能发生β衰变说明原子核内存在电子
B．核反应堆利用镉棒吸收中子控制核反应速度
C．轻核的聚变反应可以在任何温度下进行
D．一切核反应都只释放核能
B [原子核是由质子和中子组成的，β衰变是中子释放一个电子转变为质子产生的，
A错误；核反应堆利用镉棒吸收中子以控制核反应速度，B正确；轻核的聚变在几百万
度的高温下才能进行，C错误；核反应不都是释放能量的反应，也有吸收能量的反应，
D错误。]
3．(4分)硼10俘获1个α粒子，生成氮13，放出x粒子，而氮13是不稳定的，它
放出y粒子变成碳13，那么，x粒子和y粒子分别为( )
A．中子和正电子 B．中子和电子
C．质子和正电子 D．质子和中子
A [由核反应方程B＋He→N＋n，N→C＋e，选项A正确。]
4．(4分)太阳放出的大量中微子向地球飞来，但实验测定的数目只有理论的三分
之一，后来科学家发现中微子在向地球传播过程中衰变成一个 μ子和一个τ子。若在
衰变过程中μ子的速度方向与中微子原来的方向一致，则τ子的运动方向( )
A．一定与μ子同方向
B．一定与μ子反方向
C．一定与μ子在同一直线上
D．不一定与μ子在同一直线上
C [中微子衰变成μ子和τ子，满足动量守恒，μ子的速度方向与中微子原来的方
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂向一致，τ子必定也在这条直线上，C正确。]
5．(4分)关于核聚变，以下说法正确的是( )
A．与裂变相比轻核聚变辐射极少，更为安全、清洁
B．世界上已经有利用核聚变能来发电的核电站
C．要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到10－10 m以内，核力才能起作用
D．核聚变比核裂变更易控制
A [与裂变相比，核聚变有下面的几个优势：(1)安全、清洁、辐射少；(2)核燃料
储量多；(3)核废料易处理。但核聚变不易控制，其发电还没有投入实际运行。A正
确。]
6．(4分)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＋n，此反
应过程产生的质量亏损为 Δm。已知阿伏加德罗常数为 N ，真空中的光速为 c。若1
A
mol氘和1 mol氚完全发生核反应生成氦，则在这个核反应中释放的能量为( )
A．N Δmc2 B．N Δmc2
A A
C．2N Δmc2 D．5N Δmc2
A A
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Δmc2，1 mol的氘核
和1 mol的氚核结合成1 mol的氦核释放能量为N Δmc2，B正确。]
A
7．(4分)典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出 x个中子：U＋n→Ba＋Kr＋
xn，铀235质量为m ，中子质量为m ，钡144质量为m ，氪89的质量为m ，下列说
1 2 3 4
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(m －2m －m －m )c2
1 2 3 4
C．x的值是2
D．该核反应比聚变反应对环境的污染少
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→Ba＋Kr＋
xn中根据质量数守恒，有：235＋1＝144＋89＋x，解得：x＝3；根据爱因斯坦质能方
程，该反应放出能量为 ΔE＝Δm·c2＝(m ＋m －m －m －3m )c2＝(m －m －m －
1 2 3 4 2 1 3 4
2m )c2，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
2
误。]
8．(6分)由图所示可得出结论：质子和中子的质量之和________(选填“大于”“小
于”或“等于”)氘核的质量，氘核分解为质子和中子时要________(选填“放出”或“吸收”)
能量。
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂[解析] 由图可以看出，氘核分解为质子和中子的过程中是吸收能量的，因此两个
核子质量之和大于氘核的质量。
[答案] 大于 吸收
9．(10分)太阳能资源，不仅包括直接投射到地球表面上的太阳辐射能，而且也包
括所有矿物燃料能、水能、风能等间接的太阳能资源，严格地说，除了地热能、潮汐
能和原子核能以外，地球上所有其他能源全部来自太阳能，太阳内部持续不断地发生
着四个质子聚变为一个氦核的热核反应，这种核反应释放出的能量就是太阳的能源。
(1)写出核反应方程；
(2)若m ＝1.007 3 u，m ＝4.002 6 u，m ＝0.000 55 u，则该反应中的质量亏损是多
H He e
少？
(3)如果1 u相当于931.5 MeV的能量，则该反应中释放的能量是多少？
(4)由于核反应中的质量亏损，太阳的质量缓慢减少，与现在相比，在很久很久以
前，地球公转的周期是“较长”还是“较短”，并说明理由(假设地球公转半径不变)。
[解析] (1)4H→He＋2e。
(2)核反应的质量亏损为Δm＝4m －m －2m ＝4×1.007 3 u－4.002 6 u－2×0.000 55
H He e
u＝0.025 5 u。
(3)该核反应释放的能量为ΔE＝0.025 5×931.5 MeV＝23.753 25 MeV。
(4)在很久很久以前，太阳的质量比现在的大，太阳和地球间的万有引力比现在的
大，由F＝mR可知，很久很久以前，地球公转的周期较短。
[答案] (1)4H→He＋2e (2)0.025 5 u
(3)23.753 25 MeV (4)略
10．(10分)运动的原子核X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、m 和m ，真空中的光速为 c，α粒子的速度远小于光速。求反应
1 2
后与反应前的总动能之差以及α粒子的动能。
[解析] 衰变方程是X→Y＋He，
设原子核X和α粒子的动量、动能分别为 p 和p 、E 和E ，根据动量守恒定律有
0 2 0 2
p ＝p ，
0 2
由粒子动能与动量的关系E ＝，E ＝，
0 2
根据能量守恒，反应后与反应前的总动能之差
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂ΔE ＝E －E ＝(M－m －m )c2，
k 2 0 1 2
联立以上各式解得E ＝c2。
2
[答案] ΔE ＝(M－m －m )c2 (M－m －m )c2
k 1 2 1 2
11．(4分)(多选)一静止的铝原子核Al俘获一速度为1.0×107 m/s的质子p后，变为
处于激发态的硅原子核Si*。下列说法正确的是( )
A．核反应方程为p＋Al→Si *
B．核反应过程中系统动量守恒
C．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和
D．硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向与质子初速度的方向一致
ABD [核反应过程中遵循质量数守恒和电荷数守恒，核反应方程为p＋Al→Si*，A
正确；核反应过程中遵从动量守恒和能量守恒，B正确；核反应中发生质量亏损，生
成物的质量小于反应物的质量之和，C错误；根据动量守恒定律有 m v ＝m v ，碰撞
p p Si Si
后硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向与质子初速度方向一致，D正确。]
12．(4分)(多选)关于核力与结合能，下列说法正确的是( )
A．核力是短程力，与核子间的距离有关，可为引力也可为斥力
B．核力具有饱和性和短程性，重核的中子数多于质子数
C．比结合能小的原子核合成或分解成比结合能大的原子核时一定释放核能
D．原子核的结合能越大，核子结合得越牢固，原子核越稳定
ABC [由核力的概念知A、B正确；原子核的比结合能越大，表示原子核中的核
子结合得越牢固，原子核越稳定，比结合能小的原子核合成或分解成比结合能大的原
子核时一定发生质量亏损释放核能，选项C正确，D错误。]
13．(4分)(多选)放射性元素U衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成Bi，
而Bi可以经过一次衰变变成X(X代表某种元素)，也可以经过一次衰变变成Tl，X和
Tl最后都变成Pb，衰变路径如图所示。则( )
A．a＝84
B．b＝206
C．Bi→X是β衰变，Bi→Tl是α衰变
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂D．Bi→X是α衰变，Bi→Tl是β衰变
ABC [由Bi→X，质量数不变，说明发生的是β衰变，同时知a＝84。由Bi→Tl
是核电荷数减2，说明发生的是α衰变，同时知b＝206。故A、B、C正确。]
14．(4分)(多选)“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，即原子核俘获
一个核外电子，核内一个质子变为中子，原子核衰变成一个新核，并且放出一个中微
子(其质量小于电子质量且不带电)。若一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”(电子的
初动量可不计)，则( )
A．生成的新核与衰变前的原子核质量数相同
B．生成新核的核电荷数增加
C．生成的新核与衰变前的原子核互为同位素
D．生成的新核与中微子的动量大小相等
AD [质子与中子的质量数相同，所以发生“轨道电子俘获”后新核与原核质量数相
同，A正确；新核质子数减少，故核电荷数减少，B错误；新核与原核质子数不同，不
能称它们互为同位素，C错误；以静止原子核及被俘获电子为系统，系统动量守恒，
系统初动量为零，所以生成的新核与中微子的动量大小相等，方向相反，D正确。]
15．(4分)(多选)月球土壤里大量存在着一种叫作“氦3(He)”的化学元素，这是热核
聚变的重要原料。关于“氦3(He)”与氘核的聚变，下列说法正确的是( )
A．核反应方程为He＋H→He＋H
B．核反应生成物的质量将大于反应物的质量
C．“氦3(He)”一个核子的结合能小于氦4(He)一个核子的结合能
D．“氦3(He)”的原子核与一个氘核发生聚变将放出能量
ACD [A选项中的核反应方程就是He和H发生核聚变的方程，在生成He和H的
同时释放大量的能量，A正确；由于核反应的过程中释放大量的能量，根据爱因斯坦
质能方程ΔE＝Δmc2，可知生成物的质量小于反应物的质量，B错误；质量中等的核的
比结合能最大，故使重核裂变为两个质量中等的核或使轻核聚变，都可使核更为稳定
并放出能量，He一个核子的结合能小于He一个核子的结合能，C、D正确。]
16．(6分)我国自行设计并研制的“人造太阳”——托卡马克实验装置运行，获得重
大进展，这标志着我国已经迈入可控热核反应领域先进国家行列。该反应所进行的聚
变过程是H＋H→He＋n，反应原料氘(H)富存于海水中，而氚(H)是放射性元素，自然
界中不存在，但可以通过中子轰击锂核(Li)的人工核转变得到。
(1)请把下列用中子轰击锂核(Li)产生一个氚核(H)和一个新核的人工核转变方程填
写完整：________＋n→________＋H。
(2)在(1)中，每产生1 g氚的同时有多少个Li核实现了核转变？(阿伏加德罗常数N
A
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(3)一个氘核和一个氚核发生核聚变时，平均每个核子释放的能量为 5.6×10－13 J，
求该核聚变过程中的质量亏损。
[解析] (1)核反应方程为
Li＋n→He＋H。
(2)因为 1 g 氚为 mol，根据核反应方程，实现核转变的 Li 也为 mol，所以有
2.0×1023个Li实现了核转变。
(3)根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，核聚变反应中有5个核子参加了核反应，5
个核子释放总能量 ΔE＝5×5.6×10－13 J＝2.8×10－12 J，所以质量亏损为 Δm＝＝kg＝
3.1×10－29kg。
[答案] (1)Li He (2)2.0×1023个
(3)3.1×10－29kg
17．(10分)为测定某水库的存水量，将一瓶放射性同位素溶液倒入水库中，已知这
杯溶液每分钟衰变 8×107次，这种同位素的半衰期为 2天，10天以后从水库取出1 m3
的水，并测得每分钟衰变10次，求水库的存水量为多少？
[解析] 由每分钟衰变次数与其质量成正比出发，运用半衰期知识可求出存水量。
设放射性同位素原有质量为m ，10天后其剩余质量为m，水库存水量为Q，10天
0
后每立方米水中放射性元素的存量为，由每分钟衰变次数与其质量成正比＝，即＝，
由半衰期公式得：m＝m
0
由以上两式联立代入数据得
＝＝
解得水库的存水量为Q＝2.5×105 m3。
[答案] 2.5×105 m3
18．(10 分)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。则：
(1)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？
(2)氚核的结合能和比结合能各是多少？
(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？
[解析] (1)一个质子和两个中子结合成氚核的核反应方程式是 H＋2n→H，反应前
各核子总质量为m ＋2m ＝1.007 277 u＋2×1.008 665 u＝3.024 607 u
p n
反应后新核的质量为m ＝3.016 050 u
H
质量亏损为
Δm＝3.024 607 u－3.016 050 u
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂＝0.008 557 u
因反应前的总质量大于反应后的总质量，故此核反应为放出能量的反应。
释放的核能为ΔE＝Δm×931.5 MeV＝0.008 557×931.5 MeV＝7.97 MeV。
(2)氚核的结合能即为ΔE＝7.97 MeV
它的比结合能为＝2.66 MeV。
(3)放出光子的频率为
ν＝＝ Hz＝1.92×1021 Hz。
[答案] (1)释放核能 7.97 MeV
(2)7.97 MeV 2.66 MeV
(3)1.92×1021 Hz
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