2018-物理新導(dǎo)學(xué)筆記滬科通用版選修3-5講義第5章核能與社會(huì)章末檢測(cè)試卷（五）WORD版含答案

06/605/6/章末檢測(cè)試卷(五)(時(shí)間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共12小題，每小題5分，共60分；其中1～8題為單項(xiàng)選擇題，9～12題為多項(xiàng)選擇題)1．現(xiàn)有三個(gè)核反應(yīng)：①eq\o\al(24,11)Na→eq\o\al(24,12)Mg＋eq\o\al(0,－1)e②eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n③eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n下列說(shuō)法正確的是()A．①是裂變，②是β衰變，③是聚變B．①是聚變，②是裂變，③是β衰變C．①是β衰變，②是裂變，③是聚變D．①是β衰變，②是聚變，③是裂變答案C解析原子核的變化通常包括衰變、人工轉(zhuǎn)變、裂變和聚變．衰變是指原子核放出α粒子和β粒子后，變成新的原子核的變化，像本題中的核反應(yīng)①；原子核的人工轉(zhuǎn)變是指在其他粒子的轟擊下變成新的原子核的變化；裂變是重核分裂成質(zhì)量較小的核，像核反應(yīng)②；聚變是輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，像核反應(yīng)③.綜上所述，C項(xiàng)正確．2．“兩彈一星”可以說(shuō)長(zhǎng)了中國(guó)人的志氣，助了中國(guó)人的威風(fēng)．下列核反應(yīng)方程中，屬于研究“兩彈”的基本核反應(yīng)方程的是()①eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H②eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(90,38)Sr＋eq\o\al(136,54)Xe＋10eq\o\al(1,0)n③eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He④eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nA．①②B．②③C．②④D．③④答案C解析“兩彈”指原子彈和氫彈，原子彈的核反應(yīng)方程是鈾核裂變，②正確；氫彈的核反應(yīng)方程是輕核聚變，④正確，所以選項(xiàng)C正確．3．鈾裂變的產(chǎn)物之一氪90(eq\o\al(90,36)Kr)是不穩(wěn)定的，它經(jīng)過(guò)一系列衰變最終成為穩(wěn)定的鋯90(eq\o\al(90,40)Zr)，這些衰變是()A．1次α衰變，6次β衰變B．4次β衰變C．2次α衰變D．2次α衰變，2次β衰變答案B解析原子核每經(jīng)過(guò)一次α衰變，質(zhì)量數(shù)減少4，電荷數(shù)減少2；每經(jīng)過(guò)一次β衰變，電荷數(shù)增加1，質(zhì)量數(shù)不變．α衰變的次數(shù)為n＝eq\f(90－90,4)＝0(次)，β衰變的次數(shù)為m＝40－36＝4(次)．4．典型的鈾核裂變是生成鋇和氪，同時(shí)放出x個(gè)中子；eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋xeq\o\al(1,0)n，鈾235質(zhì)量為m1，中子質(zhì)量為m2，鋇144質(zhì)量為m3，氪89質(zhì)量為m4，下列說(shuō)法正確的是()A．該核反應(yīng)類型屬于人工轉(zhuǎn)變B．該反應(yīng)放出能量(m1－xm2－m3－m4)c2C．x的值為3D．該核反應(yīng)比聚變反應(yīng)對(duì)環(huán)境的污染較少答案C解析該核反應(yīng)是核裂變，不是人工轉(zhuǎn)變，故A錯(cuò)誤；核反應(yīng)方程eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋xeq\o\al(1,0)n中根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒，有：235＋1＝144＋89＋x，解得：x＝3；根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程，該方程放出的能量為：ΔE＝Δm·c2＝(m1＋m2－m3－m4－3m2)c2＝(m1－m3－m4－2m2)c2，故B錯(cuò)誤，C正確；該核反應(yīng)生成兩種放射性元素，核污染較大，故D錯(cuò)誤．5．原子核聚變有望給人類未來(lái)提供豐富的潔凈能源．當(dāng)氘等離子體被加熱到適當(dāng)高溫時(shí)，氘核參與的幾種聚變反應(yīng)可能發(fā)生，放出熱量．這幾種反應(yīng)的總效果可以表示為6eq\o\al(2,1)H→keq\o\al(4,2)He＋deq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n＋43.15MeV由平衡條件可知()A．k＝1，d＝4 B．k＝2，d＝2C．k＝1，d＝6 D．k＝2，d＝3答案B解析根據(jù)核反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得12＝4k＋d＋2,6＝2k＋d解得k＝2，d＝2.6．據(jù)媒體報(bào)道，叛逃英國(guó)的俄羅斯前特工利特維年科在倫敦離奇身亡，英國(guó)警方調(diào)查認(rèn)為毒殺利特維年科的是超級(jí)毒藥——放射性元素釙(eq\o\al(210,84)Po)．若該元素發(fā)生α衰變，其半衰期是138天，衰變方程為eq\o\al(210,84)Po→X＋eq\o\al(4,2)He＋γ，則下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A．X原子核含有124個(gè)中子B．X原子核含有206個(gè)核子C．γ射線是由處于激發(fā)態(tài)的釙核從較高能級(jí)向較低能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的D．100g的eq\o\al(210,84)Po經(jīng)276天，已衰變的質(zhì)量為75g答案C解析X原子核中的核子數(shù)為210－4＝206個(gè)，B項(xiàng)正確．中子數(shù)為206－(84－2)＝124個(gè)，A項(xiàng)正確．γ射線是核反應(yīng)前后因質(zhì)量虧損釋放的能量以γ光子的形式放出產(chǎn)生的，C項(xiàng)錯(cuò)誤．經(jīng)過(guò)兩個(gè)半衰期，剩余的釙的質(zhì)量為原來(lái)的四分之一，則已衰變的質(zhì)量為原來(lái)的四分之三，D項(xiàng)正確．7．一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子聚變結(jié)合成一個(gè)氘核，同時(shí)輻射一個(gè)γ光子．已知質(zhì)子、中子、氘核的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，普朗克常量為h，真空中的光速為c.下列說(shuō)法正確的是()A．核反應(yīng)方程是eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,1)H＋γB．聚變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損Δm＝m1＋m2－m3C．輻射出的γ光子的能量E＝(m3－m1－m2)cD．γ光子的波長(zhǎng)λ＝eq\f(h,?m1＋m2－m3?c2)答案B解析根據(jù)核反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒可知核反應(yīng)方程為：eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(2,1)H＋γ，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；聚變過(guò)程中輻射出γ光子，質(zhì)量虧損Δm＝m1＋m2－m3，故選項(xiàng)B正確；由質(zhì)能方程知，輻射出的γ光子的能量E＝(m1＋m2－m3)c2，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由E＝eq\f(hc,λ)知，γ光子的波長(zhǎng)λ＝eq\f(h,?m1＋m2－m3?c)，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．8．已知氘核的平均結(jié)合能為1.1MeV，氦核的平均結(jié)合能為7.1MeV，則兩個(gè)氘核結(jié)合成一個(gè)氦核時(shí)()A．釋放出4.9MeV的能量B．釋放出6.0MeV的能量C．釋放出24.0MeV的能量D．吸收4.9MeV的能量答案C解析依據(jù)題意可寫(xiě)出兩個(gè)氘核結(jié)合成一個(gè)氦核的核反應(yīng)方程為eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He，因氘核的平均結(jié)合能為1.1MeV，氦核的平均結(jié)合能為7.1MeV，故釋放的核能為ΔE＝4×7.1MeV－2×2×1.1MeV＝24.0MeV，故選C.9．秦山核電站第三期工程的兩個(gè)6×105kW發(fā)電機(jī)組已實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電．發(fā)電站的核能來(lái)源于eq\o\al(235,92)U的裂變，下列說(shuō)法正確的是()A．反應(yīng)堆中核反應(yīng)速度通常是采用調(diào)節(jié)eq\o\al(235,92)U的體積來(lái)控制的B.eq\o\al(235,92)U的一種可能的裂變是eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(139,54)Xe＋eq\o\al(95,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)nC.eq\o\al(235,92)U是天然放射性元素，升高溫度后它的半衰期會(huì)縮短D．一個(gè)eq\o\al(235,92)U裂變能放出200MeV的能量，即3.2×10－11J答案BD解析反應(yīng)堆中核反應(yīng)速度由控制棒(鎘棒)吸收中子的多少來(lái)控制，A錯(cuò)；eq\o\al(235,92)U裂變有多種可能性，B對(duì)；放射性元素的半衰期由原子核本身決定，與溫度、壓強(qiáng)等外界條件無(wú)關(guān)，C錯(cuò)；通過(guò)計(jì)算知，D正確．10．為紀(jì)念愛(ài)因斯坦對(duì)物理學(xué)的巨大貢獻(xiàn)，聯(lián)合國(guó)將2005年定為“國(guó)際物理年”．對(duì)于愛(ài)因斯坦提出的質(zhì)能方程E＝mc2，下列說(shuō)法中正確的是()A．E＝mc2表明物體具有的能量與其質(zhì)量成正比B．根據(jù)ΔE＝Δmc2可以計(jì)算核反應(yīng)中釋放的核能C．一個(gè)中子和一質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí)，釋放出核能，表明此過(guò)程中出現(xiàn)了質(zhì)量虧損D．E＝mc2中的E是核反應(yīng)中釋放的核能答案ABC解析愛(ài)因斯坦提出的質(zhì)能方程E＝mc2告訴我們，物體的質(zhì)量與它的能量成正比．核反應(yīng)中若質(zhì)量虧損，就要釋放能量，可用ΔE＝Δmc2計(jì)算核反應(yīng)中釋放的核能．故上述選項(xiàng)只有D不正確．11．太陽(yáng)內(nèi)部發(fā)生的核反應(yīng)主要是輕核的聚變，太陽(yáng)中存在的主要元素是氫，氫核的聚變反應(yīng)可以看做是4個(gè)氫核(eq\o\al(1,1)H)結(jié)合成1個(gè)氦核(eq\o\al(4,2)He)．下表中列出了部分粒子的質(zhì)量(1u相當(dāng)于931.5MeV的能量)，以下說(shuō)法中正確的是()粒子名稱質(zhì)子pα粒子電子e中子n質(zhì)量/u1.00734.00150.000551.0087A.核反應(yīng)方程式為4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,1)eB．核反應(yīng)方程式為4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,－1)eC．4個(gè)氫核結(jié)合成1個(gè)氦核時(shí)的質(zhì)量虧損約為0.0266uD．聚變反應(yīng)過(guò)程中釋放的能量約為24.8MeV答案ACD解析根據(jù)核反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒關(guān)系可判斷A正確，B錯(cuò)誤；質(zhì)量虧損為Δm＝(4×1.0073－4.0015－2×0.00055)u＝0.0266u，根據(jù)質(zhì)能方程可知ΔE＝Δmc2≈24.8MeV，C、D正確．12．原子核的比結(jié)合能曲線如圖1所示．根據(jù)該曲線，下列判斷正確的有()圖1A.eq\o\al(4,2)He核的結(jié)合能約為14MeVB.eq\o\al(4,2)He核比eq\o\al(6,3)Li核更穩(wěn)定C．兩個(gè)eq\o\al(2,1)H核結(jié)合成eq\o\al(4,2)He核時(shí)釋放能量D.eq\o\al(235,92)U核中核子的平均結(jié)合能比eq\o\al(89,36)Kr核中的大答案BC解析由題圖圖像可知eq\o\al(4,2)He核的結(jié)合能約為28MeV，A項(xiàng)錯(cuò)誤；eq\o\al(4,2)He核比eq\o\al(6,3)Li核的比結(jié)合能大，故eq\o\al(4,2)He核比eq\o\al(6,3)Li核穩(wěn)定，B項(xiàng)正確；兩個(gè)eq\o\al(2,1)H核結(jié)合成eq\o\al(4,2)He核時(shí)比結(jié)合能增大，釋放能量，C項(xiàng)正確；eq\o\al(235,92)U核中核子的平均結(jié)合能比eq\o\al(89,36)Kr核中的小，D項(xiàng)錯(cuò)誤．二、填空題(本題共2小題，共8分)13．(4分)歷史上第一次利用加速器實(shí)現(xiàn)的核反應(yīng)，是用加速后動(dòng)能為0.5MeV的質(zhì)子eq\o\al(1,1)H轟擊靜止的eq\o\al(A,Z)X，生成兩個(gè)動(dòng)能均為8.9MeV的eq\o\al(4,2)He.(1MeV＝1.6×10－13J)(1)上述核反應(yīng)方程為_(kāi)__________________________________________________________；(2)質(zhì)量虧損為_(kāi)_______kg.答案(1)eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(7,3)Li→2eq\o\al(4,2)He(2)3.1×10－29解析(1)eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(7,3)Li→2eq\o\al(4,2)He(2)Δmc2＝E末－E初Δm＝eq\f(E末－E初,c2)＝eq\f(?2×8.9－0.5?×1.6×10－13,?3×108?2)kg≈3.1×10－29kg14．(4分)氘核和氚核聚變時(shí)的核反應(yīng)方程為：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n.已知eq\o\al(3,1)H的平均結(jié)合能是2.78MeV，eq\o\al(2,1)H的平均結(jié)合能是1.09MeV，eq\o\al(4,2)He的平均結(jié)合能是7.03MeV，則核反應(yīng)時(shí)釋放的能量為_(kāi)_______MeV.答案17.6解析聚變反應(yīng)前氘核和氚核的總結(jié)合能E1＝(1.09×2＋2.78×3)MeV＝10.52MeV反應(yīng)后生成的氦核的結(jié)合能E2＝7.03×4MeV＝28.12MeV.由于單個(gè)核子無(wú)結(jié)合能，即中子無(wú)結(jié)合能，所以聚變過(guò)程釋放出的能量為ΔE＝E2－E1＝(28.12－10.52)MeV＝17.6MeV.三、計(jì)算題(本題共3小題，共32分)15．(10分)在氫彈爆炸中發(fā)生的核聚變方程為eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n，已知eq\o\al(2,1)H的質(zhì)量為2.0136u，eq\o\al(3,1)H的質(zhì)量為3.0166u，eq\o\al(4,2)He的質(zhì)量為4.0026u，eq\o\al(1,0)n的質(zhì)量為1.0087u，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.02×1023mol－1，求此氫彈爆炸中當(dāng)合成1kg的氦時(shí)所釋放的能量．答案2.65×1027MeV解析由題意可知，當(dāng)一個(gè)eq\o\al(2,1)H核與一個(gè)eq\o\al(3,1)H核發(fā)生反應(yīng)合成一個(gè)eq\o\al(4,2)He核時(shí)放出的能量為ΔE＝Δmc2＝(2.0136＋3.0166－4.0026－1.0087)u＝0.0189×931.5MeV＝17.6MeV而1kg氦中含有的原子數(shù)目為N＝eq\f(1000,4)×6.02×1023個(gè)＝1.505×1026(個(gè))所以合成1kg氦核時(shí)所放出的總能量為E＝NΔE＝2.65×1027MeV16．(10分)如果把eq\o\al(16,8)O分成8個(gè)質(zhì)子和8個(gè)中子，要給它提供多少能量？把它分成4個(gè)eq\o\al(4,2)He，要給它提供多少能量？(已知eq\o\al(16,8)O核子的平均結(jié)合能是7.98MeV，eq\o\al(4,2)He核子的平均結(jié)合能是7.07MeV)答案127.68MeV14.56MeV解析把eq\o\al(16,8)O分成質(zhì)子和中子需提供的能量ΔE1＝16×7.98MeV＝127.68MeV.把質(zhì)子和中子結(jié)合成一個(gè)eq\o\al(4,2)He所