高考物理大一輪復(fù)習(xí) 考點規(guī)范練39 原子核及核反應(yīng) 新人教版-新人教版高三全冊物理試題

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1、考點規(guī)范練39　原子核及核反應(yīng) 一、單項選擇題 1.下列與α粒子相關(guān)的說法正確的是(　　) A.天然放射現(xiàn)象中產(chǎn)生的α射線速度與光速度相當(dāng),穿透能力很強(qiáng) B.鈾238(92238U)核放出一個α粒子后就變?yōu)殁Q234(90234Th) C.高速α粒子轟擊氮核可從氮核中打出中子,核反應(yīng)方程為?24He+714N→816O+01n D.丹麥物理學(xué)家玻爾進(jìn)行了α粒子散射實驗并首先提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型 答案B 解析α射線是速度為0.1c的氦核流,穿透能力最弱,A錯誤;由核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)、核電荷數(shù)守恒可知B正確;C項中核反應(yīng)前后核電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都不守恒,C錯誤;D項中進(jìn)行α粒子散射實

2、驗的物理學(xué)家是盧瑟福,所以D錯誤。 2.下列有關(guān)原子結(jié)構(gòu)和原子核的認(rèn)識,其中正確的是(　　) A.γ射線是高速運(yùn)動的電子流 B.氫原子輻射光子后,其繞核運(yùn)動的電子的動能增大 C.太陽輻射能量的主要來源是太陽中發(fā)生的重核裂變 D.83210Bi的半衰期是5天,100 g ?　83210Bi經(jīng)過10天后還剩下50 g 答案B 解析β射線是高速電子流,而γ射線是一種電磁波,選項A錯誤;氫原子輻射光子后,繞核運(yùn)動的電子距核更近,動能增大,選項B正確;太陽輻射能量的主要來源是太陽內(nèi)部氫核的聚變,選項C錯誤;10天為兩個半衰期,剩余的?　83210Bi的質(zhì)量為100×12tτg=100×12

3、2g=25g,選項D錯誤。 3.關(guān)于質(zhì)量虧損和原子核的結(jié)合能,以下說法正確的是(　　) A.原子核的結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子釋放的能量 B.一重原子核衰變成α粒子和另一原子核,衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來重核的結(jié)合能 C.核子結(jié)合成原子核時會出現(xiàn)質(zhì)量虧損,虧損的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為釋放的能量 D.原子核的比結(jié)合能越大,則原子核中核子的平均質(zhì)量就越小,在核子結(jié)合成原子核時平均每個核子的質(zhì)量虧損就越小 答案B 解析原子核的結(jié)合能等于核子結(jié)合成原子核所釋放的能量,也等于將原子核分解成自由核子所需的最小能量,故選項A錯誤;重核的比結(jié)合能比中等核小,因此重核衰變時釋放能量,衰變產(chǎn)物的結(jié)合

4、能之和大于原來重核的結(jié)合能,故選項B正確;質(zhì)量虧損只是表明了虧損的質(zhì)量與釋放的能量的關(guān)系,而不是將虧損質(zhì)量轉(zhuǎn)化為釋放的能量,故選項C錯誤;結(jié)合能與核子數(shù)之比稱作比結(jié)合能,也叫平均結(jié)合能。比結(jié)合能越大,表示原子核中單個核子分離所需能量越多,原子核中核子結(jié)合得越牢固,原子核越穩(wěn)定,原子核中核子結(jié)合時平均每個核子的質(zhì)量虧損越多,原子核中核子的平均質(zhì)量越小,故選項D錯誤。 4.某核電站遭受嚴(yán)重破壞,產(chǎn)生了嚴(yán)重的核泄漏,從核電站周圍一定范圍內(nèi)的空氣中和核電站排出的廢水中分別檢測出了放射性物質(zhì)碘131和钚239,嚴(yán)重危及了人們的生命安全。已知該核電站采用的是重水反應(yīng)堆,用?92238U(鈾)吸收中子后生

5、成?94239Pu(钚),碘131的半衰期為8天,下列說法正確的是(　　) A.排出的廢水中的钚239是鈾核裂變的生成物 B.92238U吸收中子后變成?92239U,92239U很不穩(wěn)定,則經(jīng)過2次β衰變后變成?94239Pu C.核電站的核廢料可直接堆放在露天垃圾場 D.碘131的半衰期只有8天,因此16天后會全部消失 答案B 解析裂變是重核生成幾個中等質(zhì)量原子核的過程,鈾238的質(zhì)量數(shù)比钚239的小,因此钚不是鈾核裂變的生成物,A錯誤;發(fā)生β衰變時質(zhì)量數(shù)不發(fā)生改變,核電荷數(shù)加1,根據(jù)電荷數(shù)守恒可知?92239U發(fā)生2次β衰變后變成?94239Pu,B正確;核電站的核廢料中具有

6、很多的放射性物質(zhì),不可以直接堆放在露天垃圾場,C錯誤;碘131的半衰期是8天,它是一個統(tǒng)計規(guī)律,大量的碘131在8天后會剩一半,16天后會剩四分之一,D錯誤。 二、多項選擇題 5.質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)互換的核互為“鏡像核”,例如?23He是?13H的“鏡像核”,同樣?13H也是?23He的“鏡像核”,則下列說法正確的是(　　) A.?715N和?816O互為“鏡像核” B.713N和?613C互為“鏡像核” C.β衰變的本質(zhì)是一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)子,同時放出一個電子 D.核反應(yīng)?12H+13H→24He+01n的生成物中有α粒子,該反應(yīng)是α衰變 答案BC 解析根據(jù)“鏡像核”的定義,　

7、713N和?　613C互為“鏡像核”,選項A錯誤,B正確;β衰變的本質(zhì)是一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)子,同時放出一個電子,選項C正確;核反應(yīng)?12H+13H→24He+01n的生成物中雖有α粒子,但該反應(yīng)是聚變反應(yīng),選項D錯誤。 6.由于放射性元素?93237Np的半衰期很短,所以在自然界一直未被發(fā)現(xiàn),只是在使用人工的方法制造后才被發(fā)現(xiàn)。已知?93237Np經(jīng)過一系列α衰變和β衰變后變成?83209Bi。下列判斷正確的是(　　) A.83209Bi的原子核比?93237Np的原子核少28個中子 B.83209Bi的原子核比?93237Np的原子核少18個中子 C.衰變過程中共發(fā)生了7次α衰變和

8、4次β衰變 D.衰變過程中共發(fā)生了4次α衰變和7次β衰變 答案BC 解析?83209Bi的中子數(shù)為209-83=126,93237Np的中子數(shù)為237-93=144,　83209Bi的原子核比?　93237Np的原子核少18個中子,A錯,B對;衰變過程共發(fā)生α衰變的次數(shù)為237-2094=7,β衰變的次數(shù)是2×7-(93-83)=4,C對,D錯。 7. 煙霧探測器使用了一種半衰期為432年的放射性元素镅?95241Am來探測煙霧。當(dāng)正?？諝夥肿哟┻^探測器時,镅?95241Am會釋放出射線將它們電離,從而產(chǎn)生電流。煙塵一旦進(jìn)入探測腔內(nèi),煙塵中的微粒會吸附部分射線,導(dǎo)致電流減小,從而

9、觸發(fā)警報。則下列說法不正確的是(　　) A.镅?95241Am發(fā)出的是α射線 B.镅?95241Am發(fā)出的是β射線 C.镅?95241Am發(fā)出的是γ射線 D.0.2 mg的镅?95241Am經(jīng)864年將衰變掉0.15 mg 答案BC 解析镅?95241Am會釋放出射線將空氣電離,從而使電路中產(chǎn)生電流,則镅?95241Am發(fā)出的是α射線,選項A正確,B、C不正確;0.2mg的镅?95241Am經(jīng)864年(2個半衰期)將衰變掉0.15mg,選項D正確。 8.原來靜止的原子核?ZAX,質(zhì)量為m1,處在區(qū)域足夠大的勻強(qiáng)磁場中,經(jīng)α衰變成為質(zhì)量為m2的原子核Y,α粒子的質(zhì)量為m3。已測得α

10、粒子的速度垂直于磁場B,且動能為E0。假定原子核X衰變時釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為動能,則下列四個結(jié)論正確的是(　　) A.核Y與α粒子在磁場中運(yùn)動的周期之比為2Z-2 B.核Y與α粒子在磁場中運(yùn)動的半徑之比為2Z-2 C.此衰變過程中的質(zhì)量虧損為m1-m2-m3 D.此衰變過程中釋放的核能為AE0A-4 答案BCD 解析原子核發(fā)生α衰變時核子質(zhì)量數(shù)減少4,而核電荷數(shù)減少2。由題意知X核原先靜止,則衰變后α粒子和反沖核Y的動量大小相等,由R=mvBq知,RY∶Rα=qα∶qY=2∶(Z-2),B正確;由T=2πmBq知,周期之比TY∶Tα=mYqY·qαmα=A-42(Z-2),A錯誤;

11、該過程質(zhì)量虧損Δm=m1-(m2+m3),C正確;由Ek=p22m知,Y核的動能EkY=4E0A-4,則釋放的核能ΔE=Ekα+EkY=AE0A-4,D正確。 三、計算題 9.用速度大小為v的中子轟擊靜止的鋰核(36Li),發(fā)生核反應(yīng)后生成氚核和α粒子,生成的氚核速度方向與中子的初速度方向相反,氚核與α粒子的速度之比為7∶8,中子的質(zhì)量為m,質(zhì)子的質(zhì)量可近似看作m,光速為c。 (1)寫出核反應(yīng)方程; (2)求氚核和α粒子的速度大小; (3)若核反應(yīng)過程中放出的核能全部轉(zhuǎn)化為α粒子和氚核的動能,求出質(zhì)量虧損。 答案(1)01n+36Li→13H+24He (2)711v　811v　

12、(3)141mv2121c2 解析(1)由題意可得,核反應(yīng)方程為 ?01n+36Li→13H+24He。 (2)由動量守恒定律得mv=-3mv1+4mv2 由題意得v1∶v2=7∶8 解得v1=711v,v2=811v。 (3)氚核和α粒子的動能之和為 Ek=12×3mv12+12×4mv22=403242mv2 釋放的核能為 ΔE=Ek-Ekn=403242mv2-12mv2=141121mv2 由愛因斯坦質(zhì)能方程得,質(zhì)量虧損為 Δm=ΔEc2=141mv2121c2。 10.室內(nèi)裝修污染四大有害氣體是苯系物、甲醛、氨氣和氡。氡存在于建筑水泥、礦渣磚、裝飾石材及土壤中

13、,氡看不到,嗅不到,即使在氡濃度很高的環(huán)境里,人們對它也毫無感覺,氡進(jìn)入人的呼吸系統(tǒng)能誘發(fā)肺癌,是除吸煙外導(dǎo)致肺癌的第二大因素,靜止的氡核?86222Rn放出一個粒子X后變成釙核?84218Po,釙核的動能為Ek1,若衰變放出的能量全部變成釙核和粒子X的動能。試回答以下問題: (1)寫出上述衰變的核反應(yīng)方程(請用物理學(xué)上規(guī)定的符號表示粒子X); (2)求粒子X的動能Ek2。 答案(1)86222Rn→84218Po+24He　(2)109Ek12 解析(1)氡核?86222Rn放出某種粒子X后變成釙核?84218Po,根據(jù)核反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒,可以判斷發(fā)生的是α衰變,衰變方程為?86222Rn→84218Po+24He。 (2)設(shè)釙核的質(zhì)量為m1、速度為v1,粒子X的質(zhì)量為m2、速度為v2,根據(jù)動量守恒定律,有0=m1v1-m2v2 粒子X的動能: Ek2=(m2v2)22m2=m1v122×m1m2=109Ek12。