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第五章《原子核》单元测试卷
注意事项：
1．测试范围：人教版2019选择性必修三第5章。
一、选择题：本题共13小题，每小题4分，共52分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项
符合题目要求，第8~13题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得
0分。
1.随着核物理的发展，人们对原子核有了更进一步的认识，下列说法正确的是( )
A. 钍的半衰期为24天，1 𝑔钍经过120天后还剩0.3125 𝑔
B. 铯原子核(133Cs)的比结合能小于铅原子核(208Pb)的比结合能
55 82
C. 轻核聚变释放能量，但不一定有质量亏损
D. 一重原子核变成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
2.2020年3月15日，中国散裂中子源(𝐶𝑆𝑁𝑆)利用中子成像技术帮助中国科学技术大学进行了考古方面的研
究。散裂中子源是研究中子特性、探测物质微观结构和运动的科研装置。𝐶𝑆𝑁𝑆是我国重点建设的大科
学装置，已成为发展中国家拥有的第一台散裂中子源。下列关于中子研究的说法正确的是( )
A. 𝛼粒子轰击 14𝑁生成 17𝑂，并产生了中子
7 8
B. 核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度
C. 放射性𝛽射线其实质是高速中子流，可用于医学的放射治疗
D. 238𝑈经过4次𝛼衰变，2次𝛽衰变，新核与原来的原子核相比，中子数少了6个
92
3.下列表述正确的是( )
A. 4𝐻𝑒+ 14𝑁→ 17𝑂+𝑋中，𝑋表示 3𝐻𝑒
2 7 8 2
B. 2𝐻+ 3𝐻→ 4𝐻𝑒+ 1𝑛是重核裂变的核反应方程
1 1 2 0
C. 放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态无关
D. 𝛽衰变中放出的𝛽射线是核外电子挣脱原子核的束缚而形成的
4.天然大理石有一定的放射性，其放射源主要是石材中的氡元素 222𝑅𝑛。已知氡 222𝑅𝑛衰变产生 和另
86 86
一种粒子𝑋，下列说法正确的是( )
A. 一个 核含有134个质子 B. 𝑋粒子中含有4个中子C. 核比 222𝑅𝑛核的比结合能大 D. 经高温煅烧后石材中的氡半衰期会缩短
86
5.“人造太阳”实验中的可控热核反应的聚变方程是2H+3H→4He+1n，反应原料氘(2H)富存于海水中，
1 1 2 0 1
氚(3H)可以用中子轰击锂核(6Li)得到，则关于中子轰击锂核(6Li)产生一个氚(3H)和一个新核，下列说
1 3 3 1
法正确的是 ( )
A. 该核反应方程为 6Li+1n→3He+3H
3 0 2 1
B. 核反应生成物中的𝛼粒子具有很强的电离本领，但穿透能力较弱
C. 在中子轰击锂核(6Li)的核反应生成物中出现𝛼粒子，故该核反应属于𝛼衰变
3
D. 核聚变的条件是要达到高温高压的热核反应状态，故核聚变过程不能释放出核能
6.三星堆遗址考古新发现让古蜀文明一鸣惊天下。考古学家利用放射性元素 14𝐶的半衰期来确定文物的年
6
代，已知 14𝐶能自发释放𝛽射线，其半衰期约为5730年。下列说法正确的是( )
6
A. 14𝐶的衰变方程为 14𝐶→14𝑁+1 𝑒
6 6 7 −1
B. 𝛽衰变的本质是核内一个中子转化成一个质子和一个电子
C. 14𝐶的比结合能比 14𝑁的大
6 7
D. 随着全球变暖， 14𝐶衰变周期减小
6
7.下列核反应方程及其类型的对应关系，正确的是( )
A. 238𝑈→234𝑇ℎ+ 0𝑒属于𝛽衰变
92 93 −1
B. 2𝐻+3𝐻→4𝐻𝑒+0𝑒属于核聚变
1 1 2 1
C. 铀核裂变的一种核反应方程 235𝑈→144𝐵𝑎+89𝐾𝑟+21𝑛
92 56 36 0
D. 19𝐹+4𝐻𝑒→22𝑁𝑒+𝑋属于原子核的人工转变，𝑋表示质子
9 2 10
8.我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到1
亿度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础．下列关于聚变的说法正确的是( )
A. 核聚变比核裂变更为安全、清洁
B. 任何两个原子核都可以发生聚变
C. 两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加
D. 两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加9.在火星上太阳能电池板发电能力有限，因此科学家用放射性材料PuO 作为发电能源为火星车供电。PuO
2 2
中的Pu元素是238Pu，其半衰期是87.7年，可衰变为234U。某次火星探测时火星车储存了5kg的放射性
94 92
材料PuO 。下列说法正确的是( )
2
A. Pu的同位素238Pu的半衰期一定为87.7年
94
B. 238Pu的衰变方程为 238Pu→234U+4He
94 94 92 2
C. 238Pu的比结合能小于234U的比结合能
94 92
D. 经过87.7年该火星车上的PuO 能释放约1.4×1030MeV的能量
2
10.居里夫人是世界上第一位两次获得诺贝尔奖的人。1934年，居里夫人用𝛼粒子轰击铝片获得具有放射性
的𝑃30𝑃，𝑃30𝑃发生衰变生成 30𝑆𝑖和另一种粒子𝑌。下列说法正确的是( )
15 15 14
A. 磷肥中若含有𝑃30𝑃，则𝑃30𝑃可用作示踪原子来观察磷肥对植物的影响
15 15
B. 该反应的核反应方程为 27𝐴𝑙+4𝐻𝑒→30𝑃+1𝐻
13 2 15 1
C. 粒子𝑌是正电子 0𝑒
1
D. 30𝑆𝑖的比结合能比 30𝑃的小
14 15
11.2021年12月20日，我国宣布：全球首座球床模块式高温气冷堆核电站−−山东荣成石岛湾高温气冷堆核
电站示范工程送电成功。标志着我国成为世界少数几个掌握第四代核能技术的国家之一。目前核电站
获取核能的基本核反应方程： 235U+1n→144Ba+X+31n，其中能 144Ba不稳定，衰变的半衰期为𝑇，
92 0 56 0 56
下列说法正确的是( )
A. 反应产物X的中子数为50
B. 0.5kg的 144Ba原子核，经过3𝑇剩下开始时的1
56 8
C. 反应产物X的比结合能比 235U的比结合能大
92
D. 上述核反应也称热核反应，由于质量亏损而释放出能量
12.在磁感应强度为𝐵的匀强磁场中，一个原来静止的原子核 𝐴𝑋，由于发生了一次衰变放射出某种粒子，放
𝑍
射出的粒子与生成的新核在与磁场垂直的平面内做圆周运动，得到一张两个相切圆的径迹照片如图所
示。以𝑚、𝑞分别表示放出的粒子的质量和电荷量，放出的粒子运动的轨迹圆半径为𝑅。则( )A. 放出的是𝛼粒子且其轨迹对应着大圆，绕行方向为顺时针
B. 放出的是𝛽粒子且其轨迹对应着大圆，绕行方向为逆时针
C. 若测得新核与放出的粒子的半径之比为1：60，则𝑍=122
D. 若衰变过程中释放的核能全都转化为粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损为𝛥𝑚=
𝐴(𝐵𝑞𝑅)2
2𝑚(𝐴−4)𝑐2
13.“氦−3”是地球上很难得到的清洁、安全和高效的核聚变发电燃料，被科学家们称为“完美能源”。普
通水中含有质量约0.015%的“重水”(普通水𝐻 𝑂的两个氢中的一个被氘核取代)，使两个氘核通过反
2
应 2H+2H→3He+1n发生聚变产生“氦−3”，已知氘核的质量是3.3436×10−27𝑘𝑔，“氦−3”的质量是
1 1 2 0
5.0064×10−27𝑘𝑔，中子的质量是1.6749×10−27𝑘𝑔，19 𝑔“重水”含有的氘核数目为6.02×1023个，
若一天内“烧”掉1 𝐿普通水中的所有氘核，则 ( )
A. 发生聚变反应后比结合能减小
B. 聚变反应前后质量守恒但能量不守恒
C. 两个氘核聚变后释放的能量约为3.3 𝑀𝑒𝑉
D. 所有氘核聚变后可获得约14.6 𝑘𝑊的平均功率
二、计算题：本题共4小题，共48分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最
后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
14.（12分）在方向垂直于纸面的匀强磁场中，一个原来静止的 原子核衰变后变成一个 222𝑅𝑛核并放
86
出一个粒子，该粒子动能为𝐸 ，速度方向恰好垂直磁场。𝑅𝑛核和粒子的径迹如下图所示，若衰变时产
𝑘
生的能量全部以动能的形式释放，真空中的光速为𝑐，求：
(1)写出这个核反应方程；(2)𝑅𝑛核与粒子做圆周运动半径之比；
(3)衰变过程中的质量亏损。
15.（12分）在火星上太阳能电池板发电能力有限，因此科学家用放射性材料−−𝑃𝑢𝑂 作为发电能源为火星
2
车供电。𝑃𝑢𝑂 中的𝑃𝑢元素是238Pu。
2 94
(1)写出238Pu发生𝛼衰变的核反应方程。
94
(2)238Pu的半衰期是87.7年，大约要经过多少年会有87.5%的原子核发生衰变？
94
16.（12分）某放射性元素经过6 𝑑后，只剩下1没有衰变，它的半衰期是多少天？为估算某水库的库容，可
8
取一瓶无毒的该放射性元素的水溶液，测得瓶内溶液每分钟衰变8×107次。现将这瓶溶液倒入水库，
8 𝑑后在水库中取水样1.0 𝑚3(可认为溶液已均匀分布)，测得水样每分钟衰变20次。请估算水库中水的
体积。
17.（12分）钚的放射性同位素239Pu静止时衰变为铀核激发态 235U∗和𝛼粒子，而铀核激发态 235U∗立即衰
94 92 92
变为铀核235U，并放出能量为0.097 𝑀𝑒𝑉的𝛾光子。已知239Pu的质量𝑚 为239.0521 𝑢、235U的质量𝑚
92 94 𝑃𝑢 92 𝑈
为235.0439 𝑢和𝛼粒子的质量𝑚 为4.0026 𝑢，且1 𝑢相当于931.5 𝑀𝑒𝑉的能量。
𝛼
(1)写出衰变方程。
(2)已知衰变放出的光子的动量可忽略，求𝛼粒子的动能。
