（通用版）2020版高考物理大一輪復習 考點規(guī)范練39 原子核及核反應 新人教版

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1、考點規(guī)范練39　原子核及核反應 一、單項選擇題 1.下列與α粒子相關的說法正確的是(　　) A.天然放射現(xiàn)象中產生的α射線速度與光速度相當,穿透能力很強 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,核反應方程為?24He+714N→816O+01n D.丹麥物理學家玻爾進行了α粒子散射實驗并首先提出了原子的核式結構模型 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;由核反應過程中質量數(shù)、核電荷數(shù)守恒可知B正確;C項中核反應前后核電荷數(shù)和質量數(shù)都不守恒,C錯誤;D項中進行α粒子散射實

2、驗的物理學家是盧瑟福,所以D錯誤。 2.下列有關原子結構和原子核的認識,其中正確的是(　　) A.γ射線是高速運動的電子流 B.氫原子輻射光子后,其繞核運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的質量為100×12tτg=100×12

3、2g=25g,選項D錯誤。 3.關于質量虧損和原子核的結合能,以下說法正確的是(　　) A.原子核的結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,衰變產物的結合能之和一定大于原來重核的結合能 C.核子結合成原子核時會出現(xiàn)質量虧損,虧損的質量轉化為釋放的能量 D.原子核的比結合能越大,則原子核中核子的平均質量就越小,在核子結合成原子核時平均每個核子的質量虧損就越小 答案B 解析原子核的結合能等于核子結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;重核的比結合能比中等核小,因此重核衰變時釋放能量,衰變產物的結合

4、能之和大于原來重核的結合能,故選項B正確;質量虧損只是表明了虧損的質量與釋放的能量的關系,而不是將虧損質量轉化為釋放的能量,故選項C錯誤;結合能與核子數(shù)之比稱作比結合能,也叫平均結合能。比結合能越大,表示原子核中單個核子分離所需能量越多,原子核中核子結合得越牢固,原子核越穩(wěn)定,原子核中核子結合時平均每個核子的質量虧損越多,原子核中核子的平均質量越小,故選項D錯誤。 4.某核電站遭受嚴重破壞,產生了嚴重的核泄漏,從核電站周圍一定范圍內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碘131和钚239,嚴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量原子核的過程,鈾238的質量數(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,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衰變的本質是一個中子轉變?yōu)橐粋€質子,同時放出一個電子 D.核反應?12H+13H→24He+01n的生成物中有α粒子,該反應是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衰變的本質是一個中子轉變?yōu)橐粋€質子,同時放出一個電子,選項C正確;核反應?12H+13H→24He+01n的生成物中雖有α粒子,但該反應是聚變反應,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。當正常空氣分子穿過探測器時,镅?95241Am會釋放出射線將它們電離,從而產生電流。煙塵一旦進入探測腔內,煙塵中的微粒會吸附部分射線,導致電流減小,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,質量為m1,處在區(qū)域足夠大的勻強磁場中,經α衰變成為質量為m2的原子核Y,α粒子的質量為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化為動能,則下列四個結論正確的是(　　) A.核Y與α粒子在磁場中運動的周期之比為2Z-2 B.核Y與α粒子在磁場中運動的半徑之比為2Z-2 C.此衰變過程中的質量虧損為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,中子的質量為m,質子的質量可近似看作m,光速為c。 (1)寫出核反應方程; (2)求氚核和α粒子的速度大小; (3)若核反應過程中放出的核能全部轉化為α粒子和氚核的動能,求出質量虧損。 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 由愛因斯坦質能方程得,質量虧損為 Δm=ΔEc2=141mv2121c2。 10.室內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,氡進入人的呼吸系統(tǒng)能誘發(fā)肺癌,是除吸煙外導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方程(請用物理學上規(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)核反應前后質量數(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)設釙核的質量為m1、速度為v1,粒子X的質量為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。 6