高中物理原子核复习试题及标准答案

高中物理原子核复习试题及标准答案

一、单选题（每题2分，共20分）

1.下列粒子中，带正电荷的是（）A.电子B.质子C.中子D.α粒子【答案】B【解析】质子带正电荷，电子带负电荷，中子不带电荷，α粒子由2个质子和2个中子组成，带正电荷

2.放射性元素衰变过程中，下列说法正确的是（）A.质量数守恒，电荷数不守恒B.质量数不守恒，电荷数守恒C.质量数和电荷数都守恒D.质量数和电荷数都不守恒【答案】C【解析】放射性元素衰变过程中，质量数和电荷数都守恒

3.原子核的半衰期（）A.与原子核的质量数成正比B.与原子核的衰变速率成正比C.与原子核的放射性强度成正比D.是一个统计规律【答案】D【解析】半衰期是一个统计规律，与原子核的质量数、衰变速率和放射性强度无关

4.核反应方程式$_{92}^{238}U\rightarrow_{90}^{234}Th+X$中，X代表（）A.电子B.质子C.α粒子D.β粒子【答案】C【解析】根据质量数守恒和电荷数守恒，X为α粒子

5.以下哪个现象支持了原子核具有复杂结构的观点？（）A.光电效应B.α粒子散射实验C.原子光谱D.放射性现象【答案】B【解析】α粒子散射实验揭示了原子核具有复杂结构

6.核能的释放主要是通过（）A.化学变化B.核聚变C.核裂变D.放射性衰变【答案】C【解析】核能的释放主要通过核裂变和核聚变，核裂变在当前核电站中应用更广

7.一个原子核的质子数为92，中子数为146，该原子核的符号是（）A.$_{92}^{238}U$B.$_{92}^{234}U$C.$_{92}^{238}Pu$D.$_{92}^{234}Pu$【答案】A【解析】质量数等于质子数与中子数之和，该原子核符号为$_{92}^{238}U$

8.以下哪种能源利用方式对环境的影响最小？（）A.煤燃烧B.石油燃烧C.天然气燃烧D.核能利用【答案】D【解析】核能利用对环境的放射性污染较小，其他化石燃料燃烧会产生大量污染物

9.核电站中，控制棒的作用是（）A.加速中子B.减速中子C.吸收中子D.产生中子【答案】C【解析】控制棒通过吸收中子来控制核反应的速率

10.以下哪个物理学家发现了质子？（）A.汤姆孙B.卢瑟福C.居里夫人D.爱因斯坦【答案】B【解析】卢瑟福发现了质子

二、多选题（每题4分，共20分）

1.以下哪些属于放射性衰变的类型？（）A.α衰变B.β衰变C.γ衰变D.电子俘获E.核聚变【答案】A、B、C、D【解析】放射性衰变的类型包括α衰变、β衰变、γ衰变和电子俘获，核聚变不属于放射性衰变

2.核反应方程式遵循哪些守恒定律？（）A.质量数守恒B.电荷数守恒C.动量守恒D.能量守恒E.角动量守恒【答案】A、B、C、D、E【解析】核反应方程式遵循质量数守恒、电荷数守恒、动量守恒、能量守恒和角动量守恒

3.以下哪些现象支持了原子核模型的建立？（）A.α粒子散射实验B.原子光谱C.放射性现象D.质子的发现E.中子的发现【答案】A、C、D、E【解析】α粒子散射实验、放射性现象、质子的发现和中子的发现支持了原子核模型的建立，原子光谱支持了原子模型

4.核能的应用有哪些？（）A.核电站发电B.核武器C.医疗诊断D.考古E.科学研究【答案】A、B、C、D、E【解析】核能的应用包括核电站发电、核武器、医疗诊断、考古和科学研究

5.以下哪些因素影响半衰期？（）A.温度B.压力C.化学状态D.物理状态E.衰变类型【答案】E【解析】半衰期是一个统计规律，不受温度、压力、化学状态和物理状态的影响，只与衰变类型有关

三、填空题（每题4分，共20分）

1.原子核的符号为$_{6}^{12}C$，其中6表示______，12表示______【答案】质子数；质量数

2.放射性元素衰变过程中，α衰变会使原子核的质量数减少______，电荷数减少______【答案】4；

23.核裂变过程中，一个重核分裂成两个中等质量的核，同时释放出______和能量【答案】中子

4.核聚变是两个轻核结合成一个较重的核，同时释放出______【答案】能量

5.核电站中，冷却剂的作用是______【答案】带走核反应堆产生的热量

四、判断题（每题2分，共10分）

1.所有原子核都发生放射性衰变（）【答案】（×）【解析】不是所有原子核都发生放射性衰变，只有放射性元素会发生放射性衰变

2.半衰期与放射性元素的衰变速率成正比（）【答案】（×）【解析】半衰期是一个统计规律，与放射性元素的衰变速率无关

3.核裂变和核聚变都能释放巨大的能量（）【答案】（√）【解析】核裂变和核聚变都能释放巨大的能量

4.核电站中的控制棒可以加速中子（）【答案】（×）【解析】核电站中的控制棒可以吸收中子，从而控制核反应的速率

5.质子和中子都是由夸克组成的（）【答案】（√）【解析】质子和中子都是由夸克组成的

五、简答题（每题5分，共15分）

1.简述α衰变和β衰变的特点【答案】α衰变是指原子核释放一个α粒子（由2个质子和2个中子组成），导致质量数减少4，电荷数减少2β衰变是指原子核中的一个中子转变为一个质子，同时释放一个电子和一个反中微子，导致质量数不变，电荷数增加

12.简述核裂变和核聚变的区别【答案】核裂变是一个重核分裂成两个中等质量的核，同时释放出中子和能量核聚变是两个轻核结合成一个较重的核，同时释放出能量

3.简述核电站的工作原理【答案】核电站利用核反应堆中的核裂变产生热量，通过冷却剂将热量传递给蒸汽发生器，产生蒸汽推动汽轮机发电

六、分析题（每题10分，共20分）

1.分析核反应方程式$_{92}^{238}U\rightarrow_{90}^{234}Th+X$中的X是什么粒子，并解释原因【答案】X是α粒子根据质量数守恒和电荷数守恒，X的质量数为4，电荷数为2，因此X是α粒子

2.分析核能的利用对环境的影响【答案】核能的利用对环境的影响较小，主要表现在放射性污染方面核电站的运行过程中会产生放射性废料，需要妥善处理与其他能源相比，核能不会产生大量的温室气体和污染物，对环境的影响较小

七、综合应用题（每题25分，共50分）

1.某核电站的反应堆中，使用的是铀-235作为燃料，反应堆的功率为1000MW，反应堆的效率为30%假设每次核裂变释放的能量为200MeV，求每次核裂变释放多少能量，并计算每秒需要裂变的铀-235原子数【答案】每次核裂变释放的能量为200MeV，即200×10^6电子伏特，1电子伏特=

1.6×10^-19焦耳，因此每次核裂变释放的能量为200×10^6×

1.6×10^-19焦耳=

3.2×10^-11焦耳反应堆的功率为1000MW，即1000×10^6瓦特，反应堆的效率为30%，因此实际产生的功率为1000×10^6×30%=300×10^6瓦特每秒需要裂变的铀-235原子数为300×10^6瓦特÷

3.2×10^-11焦耳/次=

9.375×10^16次

2.某放射性元素的质量为100克，其半衰期为10年经过30年后，该放射性元素还剩下多少克？【答案】经过30年，该放射性元素经历了3个半衰期，每个半衰期后质量减半经过第一个半衰期后，质量为100克÷2=50克；经过第二个半衰期后，质量为50克÷2=25克；经过第三个半衰期后，质量为25克÷2=

12.5克因此，经过30年后，该放射性元素还剩下

12.5克标准答案

一、单选题

1.B

2.C

3.D

4.C

5.B

6.C

7.A

8.D

9.C

10.B

二、多选题

1.A、B、C、D

2.A、B、C、D、E

3.A、C、D、E

4.A、B、C、D、E

5.E

三、填空题

1.质子数；质量数

2.4；

23.中子

4.能量

5.带走核反应堆产生的热量

四、判断题

1.（×）

2.（×）

3.（√）

4.（×）

5.（√）

五、简答题

1.α衰变是指原子核释放一个α粒子（由2个质子和2个中子组成），导致质量数减少4，电荷数减少2β衰变是指原子核中的一个中子转变为一个质子，同时释放一个电子和一个反中微子，导致质量数不变，电荷数增加

12.核裂变是一个重核分裂成两个中等质量的核，同时释放出中子和能量核聚变是两个轻核结合成一个较重的核，同时释放出能量

3.核电站利用核反应堆中的核裂变产生热量，通过冷却剂将热量传递给蒸汽发生器，产生蒸汽推动汽轮机发电

六、分析题

1.X是α粒子根据质量数守恒和电荷数守恒，X的质量数为4，电荷数为2，因此X是α粒子

2.核能的利用对环境的影响较小，主要表现在放射性污染方面核电站的运行过程中会产生放射性废料，需要妥善处理与其他能源相比，核能不会产生大量的温室气体和污染物，对环境的影响较小

七、综合应用题

1.每次核裂变释放的能量为

3.2×10^-11焦耳，每秒需要裂变的铀-235原子数为

9.375×10^16次

2.经过30年后，该放射性元素还剩下

12.5克。