第5章 核能与社会 章末检测试卷（含答案）

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1、章末检测试卷章末检测试卷(五五) (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、选择题(本题共 12 小题，每小题 5 分，共计 60 分.18 题为单项选择题，912 题为多 项选择题全部选对的得 5 分，选对但不全的得 3 分，有选错或不选的得 0 分) 1现有三个核反应： 24 11Na 24 12Mg 0 1e 235 92U 1 0n 141 56Ba 92 36Kr3 1 0n 21H31H42He10n 下列说法正确的是( ) A是裂变，是 衰变，是聚变 B是聚变，是裂变，是 衰变 C是 衰变，是裂变，是聚变 D是 衰变，是聚变，是裂变 答案 C 解析 原子核的变化通常包括衰变、人

2、工转变、裂变和聚变衰变是指原子核放出 粒子或 粒子后，变成新的原子核的变化，像本题中的核反应；原子核的人工转变是指在其他粒 子的轰击下变成新的原子核的变化；裂变是重核分裂成质量较小的核，像核反应；聚变是 轻核结合成质量较大的核，像核反应.综上所述，C 项正确 2“两弹一星”可以说长了中国人的志气，助了中国人的威风下列核反应方程中，属于研 究“两弹”的基本核反应方程的是( ) 14 7N 4 2He 17 8O 1 1H 235 92U 1 0n 90 38Sr 136 54Xe10 1 0n 238 92U 234 90Th 4 2He 2 1H 3 1 H42He10n A B C D 答案

3、 C 解析 “两弹”指原子弹和氢弹，原子弹的核反应方程是铀核裂变，正确；氢弹的核反应 方程是轻核聚变，正确，所以选项 C 正确 3(2018 广东五校一联)2017 年 11 月 17 日，“中国核潜艇之父”黄旭华获评全国道德 模范，颁奖典礼上，习总书记为他“让座”的场景感人肺腑下列有关核反应的说法错误的 是( ) A目前核潜艇是利用重核裂变提供动力 B重核裂变反应中一定有质量亏损 C.235 92U 1 0n 140 54Xe 94 38Srd 1 0n，式中 d2 D铀核裂变后生成的新核比铀核的平均结合能小 答案 D 解析 目前世界上的核潜艇都是利用重核裂变提供动力，A 正确重核裂变释放能

4、量，一定 存在质量亏损，B 正确由核反应中质量数守恒可知 d2，C 正确铀核裂变后生成的新核 的平均结合能比铀核的平均结合能大，D 错误 4典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出 x 个中子，反应方程为235 92U10n 144 56Ba89 36 Krx10n，铀 235 质量为 m1，中子质量为 m2，钡 144 质量为 m3，氪 89 质量为 m4，下列说法 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(m1xm2m3m4)c2 Cx 的值为 3 D该核反应比聚变反应对环境的污染较少 答案 C 解析 该核反应是核裂变，不是人工转变，故 A 错误；核反应方程235 92U

5、1 0n 144 56Ba 89 36Kr x10n 中根据质量数守恒，有：235114489x，解得：x3；根据爱因斯坦质能方程， 该方程放出的能量为：Emc2(m1m2m3m43m2)c2(m1m3m42m2)c2，故 B 错误，C 正确；该核反应生成两种放射性元素，核污染较大，故 D 错误 5原子核聚变有望给人类未来提供丰富的洁净能源当氘等离子体被加热到适当高温时，氘 核参与的几种聚变反应可能发生，放出热量这几种反应的总效果可以表示为 621H k42Hed11H210n43.15 MeV 由平衡条件可知( ) Ak1，d4 Bk2，d2 Ck1，d6 Dk2，d3 答案 B 解析 根据

6、核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒得 124kd2,62kd 解得 k2，d2. 6下列说法正确的是( ) A铀 238 发生 衰变变成钍 234 时， 粒子与钍 234 的质量之和等于铀 238 的质量 B 铀 238 发生 衰变变成钍 234 时， 粒子与钍 234 的结合能之和一定小于铀 238 的结合能 C 衰变中释放的 射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚形成的高速电子 D核反应方程14 7N 4 2He 17 8OX 中，X 是质子且核反应过程中系统动量守恒 答案 D 解析 铀 238 发生 衰变时有质量亏损，故 A 错误铀 238 发生 衰变变成钍 234 时， 粒 子和钍 234

7、 的结合能之和一定大于铀 238 的结合能，故 B 错误 衰变的实质是原子核内部 的一个中子变成一个质子和一个电子，并将电子发射到核外，形成 射线，故 C 错误设 X 的质量数为 m，电荷数为 n，根据质量数守恒和电荷数守恒，有 41417m,728n， 解得：m1，n1，所以 X 表示质子，核反应过程中系统动量守恒，故 D 正确 7一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个 光子已知质子、中子、氘核 的质量分别为 m1、m2、m3，普朗克常量为 h，真空中的光速为 c.下列说法正确的是( ) A核反应方程是11H10n31H B聚变反应中的质量亏损 mm1m2m3 C辐射出的 光子的

8、能量 E(m3m1m2)c2 D 光子的波长 h m1m2m3c2 答案 B 解析 根据核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒可知核反应方程为： 1 1H 1 0n 2 1H，故选 项 A 错误；聚变过程中辐射出 光子，质量亏损 mm1m2m3，故选项 B 正确；由质能 方程知，辐射出的 光子的能量 E(m1m2m3)c2，故选项 C 错误；由 Ehc 知， 光子的 波长 h m1m2m3c，故选项 D 错误 8已知氘核的平均结合能为 1.1 MeV，氦核的平均结合能为 7.1 MeV，则两个氘核结合成一 个氦核时( ) A释放出 4.9 MeV 的能量 B释放出 6.0 MeV 的能量 C释放出

9、 24.0 MeV 的能量 D吸收 4.9 MeV 的能量 答案 C 解析 依据题意可写出两个氘核结合成一个氦核的核反应方程为21H21H42He，因氘核的平 均结合能为 1.1 MeV，氦核的平均结合能为 7.1 MeV，故释放的核能为 E47.1 MeV 221.1 MeV24.0 MeV，故选 C. 9据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造 太阳”)已完成了首次工程调试下列关于“人造太阳”的说法正确的是( ) A“人造太阳”的核反应方程是21H31H42He10n B“人造太阳”的核反应方程是235 92U 1 0n 141 56Ba 92 36K

10、r3 1 0n C核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量比裂变反应大得多 D核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量与裂变反应相同 答案 AC 解析 2 1H 3 1H 4 2He 1 0n 是轻核聚变方程，故 A 项正确；根据轻核聚变特点，相同质量的核 燃料，轻核聚变释放的能量比裂变反应释放的能量大得多，故 C 项正确 10为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将 2005 年定为“国际物理年”对于爱因 斯坦提出的质能方程 Emc2，下列说法中正确的是( ) AEmc2表明物体具有的能量与其质量成正比 B根据 Emc2可以计算核反应中释放的核能 C一个中子和一质子结合成氘核时，释放出核能，表

11、明此过程中出现了质量亏损 DEmc2中的 E 是核反应中释放的核能 答案 ABC 解析 爱因斯坦提出的质能方程 Emc2告诉我们，物体具有的能量与它的质量成正比核 反应中若质量亏损，就要释放能量，可用 Emc2计算核反应中释放的核能故上述选项 只有 D 不正确 11太阳内部发生的核反应主要是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，氢核的聚变反 应可以看做是 4 个氢核(11H)结合成 1 个氦核(42He)下表中列出了部分粒子的质量(1 u 相当于 931.5 MeV 的能量)，以下说法中正确的是( ) 粒子名称 质子 p 粒子 电子 e 中子 n 质量/u 1.007 3 4.001 5 0.

12、000 55 1.008 7 A.核反应方程式为 411H 42He201e B核反应方程式为 411H 42He2 0 1e C4 个氢核结合成 1 个氦核时的质量亏损约为 0.026 6 u D聚变反应过程中释放的能量约为 24.8 MeV 答案 ACD 解析 根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒关系可判断 A 正确，B 错误；质量亏损为 m(41.007 34.001 520.000 55) u0.026 6 u，释放的能量为 E24.8 MeV，C、D 正确 12原子核的平均结合能曲线如图 1 所示根据该曲线，下列判断正确的有( ) 图 1 A.42He 核的结合能约为 14 MeV

13、 B.42He 核比63Li 核更稳定 C两个21H 核结合成42He 核时释放能量 D.235 92U 核中核子的平均结合能比 89 36Kr 核中的大 答案 BC 解析 由题图图像可知42He 核的结合能约为 28 MeV， A 项错误； 4 2He 核比 6 3Li 核的平均结合能 大，故42He 核比63Li 核稳定，B 项正确；两个21H 核结合成42He 核时平均结合能增大，释放能量， C 项正确；235 92U 核中核子的平均结合能比 89 36Kr 核中的小，D 项错误 二、填空题(本题共 2 小题，共 8 分) 13(4 分)历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后动能

14、为 0.5 MeV 的质子11H 轰 击静止的A ZX，生成两个动能均为 8.9 MeV 的 4 2He.(1 MeV1.610 13 J) (1)上述核反应方程为_； (2)质量亏损为_kg(结果保留两位有效数字) 答案 (1)11H73Li242He(2 分) (2)3.110 29(2 分) 解析 (1)11H73Li242He (2)由质能方程 Emc2E末E初，得 mE 末E初 c2 28.90.51.610 13 31082 kg 3.110 29 kg 14(4 分)氘核和氚核聚变时的核反应方程为： 2 1H 3 1H 4 2He 1 0n. 已知31H 的平均结合能是 2.78

15、 MeV，21H 的平均结合能是 1.09 MeV，42He 的平均结合能是 7.03 MeV，则核反应时释放的能量为_ MeV. 答案 17.6(4 分) 解析 聚变反应前氘核和氚核的总结合能 E1(1.0922.783) MeV10.52 MeV 反应后生成的氦核的结合能 E27.034 MeV28.12 MeV. 由于单个核子无结合能，即中子无结合能，所以聚变过程释放出的能量为 EE2E1(28.1210.52) MeV17.6 MeV. 三、计算题(本题共 3 小题，共 32 分) 15(8 分)在氢弹爆炸中发生的核聚变方程为21H31H42He10n，已知21H 的质量为 2.013

16、 6 u， 3 1H 的质量为 3.016 6 u， 4 2He 的质量为 4.002 6 u， 1 0n 的质量为 1.008 7 u，阿伏加德罗常数 NA 6.021023 mol 1， 求此氢弹爆炸中当合成 1 kg 的氦时所释放的能量(1 u 相当于 931.5 MeV 的能量，结果保留三位有效数字) 答案 2.651027 MeV 解析 由题意可知，当一个21H 核与一个31H 核发生反应合成一个42He 核时放出的能量为 E(2.013 63.016 64.002 61.008 7)931.5 MeV17.6 MeV(3 分) 而 1 kg 氦中含有的原子数目为 N1 000 4

17、6.021023个1.5051026(个)(3 分) 所以合成 1 kg 氦核时所放出的总能量为 ENE2.651027 MeV.(2 分) 16(10 分)如果把16 8O 分成 8 个质子和 8 个中子，要给它提供多少能量？把它分成 4 个 4 2He， 要给它提供多少能量？ (已知16 8O 核子的平均结合能是 7.98 MeV， 4 2He 核子的平均结合能是 7.07 MeV) 答案 127.68 MeV 14.56 MeV 解析 把16 8O 分成质子和中子需提供的能量 E1167.98 MeV127.68 MeV.(3 分) 把质子和中子结合成一个42He 所放出的能量 E247

18、.07 MeV28.28 MeV.(3 分) 则把16 8O 分成 4 个 4 2He 需提供的能量 EE14E2127.68 MeV428.28 MeV 14.56 MeV.(4 分) 17 (14 分)一个静止的铀核232 92U(原子质量为 232.037 2 u)放出一个 粒子(原子质量为 4.002 6 u)后衰变成钍核228 90Th(原子质量为 228.028 7 u)已知 1 u 相当于 931.5 MeV 的能量(结果保留 三位有效数字) (1)写出铀核的衰变反应方程； (2)算出该衰变反应中释放出的核能； (3)若释放的核能全部转化为新核的动能，则 粒子的动能为多少？ 答案

19、 (1)232 92U 228 90Th 4 2He (2)5.50 MeV (3)5.41 MeV 解析 (1)衰变反应方程为232 92U 228 90Th 4 2He(2 分) (2)质量亏损 mmUmmTh0.005 9 u(2 分) 释放的核能 E0.005 9931.5 MeV5.50 MeV(2 分) (3)系统动量守恒，钍核和 粒子的动量大小相等、方向相反，即 pTh(p)0，pThp(2 分) 由动能和动量的关系得 EkTh pTh2 2mTh，Ek p2 2m(2 分) 由能量守恒得 EkThEkE(2 分) 所以 粒子获得的动能 Ek mTh mmThE5.41 MeV.(2 分)