（新課標）2020高考物理一輪復習 課時作業(yè)55 原子核與核反應（含解析）新人教版

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1、原子核與核反應 一、選擇題 1．(2018·上海學業(yè)考試)查德維克用α粒子轟擊鈹核，核反應方程式是24He＋49Be→x＋612C，其中的X是(　　) A．質子　　　　　　　　 B．中子 C．電子 D．正電子 答案　B 解析　根據(jù)質量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，x的質量數(shù)為4＋9－12＝1，電荷數(shù)為0，故x為中子，故B項正確A、C、D三項錯誤． 2．關于α、β、γ三種射線，下列說法中正確的是(　　) A．γ射線是頻率很高的電磁波，它的電離本領最強 B．γ射線是波長很短的電磁波，它的穿透能力最強 C．α射線是原子核自發(fā)放射出的氦核流，它的穿透能力最強 D．β射線是原子核外電子電

2、離形成的電子流，它具有中等的穿透能力 答案　B 解析　γ射線是頻率很高的電磁波，波長很短，它的穿透能力最強，電離本領最弱．故A項錯誤；B項正確；α射線是原子核自發(fā)放射出的氦核流，它的穿透能力最弱，電離能力最強．故C項錯誤；β射線是從原子核內部放出的電子，它具有中等的穿透能力．故D項錯誤． 3．(2018·天津)國家大科學工程——中國散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，獲得中子束流，可以為諸多領域的研究和工業(yè)應用提供先進的研究平臺．下列核反應中放出的粒子為中子的是(　　) A. 714N俘獲一個α粒子，產生 817O并放出一個粒子 B．1327Al俘獲一個α粒子，

3、產生1530P并放出一個粒子 C. 511B俘獲一個質子，產生48Be并放出一個粒子 D．36Li俘獲一個質子，產生23He并放出一個粒子 答案　B 解析　A項， 714N俘獲一個α粒子，產生 817O后，新粒子的質量數(shù)為14＋4－17＝1，電荷數(shù)為：7＋2－8＝1，所以粒子為質子．故A項錯誤； B項，1327Al俘獲一個α粒子，產生1530P后，粒子的質量數(shù)為27＋4－30＝1，電荷數(shù)為：13＋2－15＝0，所以粒子為中子．故B項正確； C項， 511B俘獲一個質子，產生48Be后，粒子的質量數(shù)為11＋1－8＝4，電荷數(shù)為：5＋1－4＝2，所以粒子為α粒子．故C項錯誤； D項，

4、36Li俘獲一個質子，產生23He后，粒子的質量數(shù)為6＋1－3＝4，電荷數(shù)為：3＋1－2＝2，所以粒子為α粒子．故D項錯誤． 4．鈾裂變的產物之一氪90(3690Kr)是不穩(wěn)定的，它經(jīng)過一系列衰變最終成為穩(wěn)定的鋯90(4090Zr)，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)過一次α衰變，質量數(shù)減少4，電荷數(shù)減少2；每經(jīng)過一次β衰變，電荷數(shù)增加1，質量數(shù)不變．設氪90(3690Kr)經(jīng)過x次α衰變，y次β衰變后變成鋯90(4090Zr)，由衰變前后的質量數(shù)、電荷數(shù)守恒得4x＋90＝90，2x－

5、y＋40＝36，解得x＝0，y＝4. 5．(多選)鈾239( 92239U)經(jīng)過衰變可產生钚239( 94239Pu)．關于鈾239的衰變，下列說法正確的是(　　) A. 94239Pu與 92239U的核內具有相同的中子數(shù)和不同的核子數(shù) B．放射性物質 92239U發(fā)生β衰變時所釋放的電子來源于核外電子 C. 92239U經(jīng)過2次β衰變產生 94239Pu D．當溫度變化時， 92239U的半衰期不變 答案　CD 解析　A項， 94239U的質量數(shù)A′＝239，核電荷數(shù)Z′＝94，則中子數(shù)n′＝239－94＝145 92239U的質量數(shù)A＝239，核電荷數(shù)Z＝92，則中子數(shù)

6、n＝A－Z＝239－92＝147 故 94239U和 92239U的核子數(shù)相同，但中子數(shù)不同．故A項錯誤． B項，β衰變是原子核的衰變，與核外電子無關，β衰變時釋放的電子是由核內一個中子轉化成一個質子的同時釋放出來的．故B項錯誤． C項， 92239U→2－1 0e＋ 94239p，顯然反應物的質量數(shù)為239，而生成物的質量數(shù)為239，故質量數(shù)守恒．而反應物的核電荷數(shù)為92，生成物的核電荷數(shù)為94＋(－1)×2＝92，故核電荷數(shù)守恒，故反應能夠發(fā)生，故C項正確． D項，半衰期與物體的溫度，狀態(tài)均無關，而是由自身決定．故D項正確． 6．(2018·唐山三模)下列關于核反應方程及其表述正

7、確的是(　　) A. 92235U→3689Kr＋ 56144Ba＋201n為重核裂變反應 B．23He＋12H→24He＋11H為原子核的α衰變 C．12H＋13H→24He＋01n為輕孩聚變反應 D．23He＋1327Al→1530P＋11H為原子核的人工轉變 答案　C 解析　A項，鈾核的裂變需要吸收一個慢中子，在核反應方程中，等號兩側的中子不能約掉，故A項錯誤； B項，聚變是質量較輕的核聚變?yōu)橘|量較大的核，23He＋12H→24He＋11H為輕孩聚變反應．B項錯誤； C項，聚變是質量較輕的和聚變?yōu)橘|量較大的核，該核反應為為輕孩聚變反應．故C項正確； D項，24He＋13

8、27Al→1530P＋11H為發(fā)現(xiàn)質子的原子核的人工轉變，選項中核反應的質量數(shù)不守恒．故D項錯誤． 7．現(xiàn)有一塊質量為2M、含 92238U的礦石，其中 92238U的質量為2m.已知 92238U的半衰期為T，則下列說法正確的是(　　) A．經(jīng)過時間2T后，這塊礦石基本不再含有 92238U了 B．經(jīng)過時間2T后，礦石中的 92238U有未發(fā)生衰變 C．經(jīng)過時間2T后，該礦石的質量剩下 D．經(jīng)過時間3T后，礦石中 92238U的質量還剩 答案　B 解析　A項，經(jīng)過2T剩余 92238U為：m1＝2m()2＝，發(fā)生衰變的為.故A項錯誤，B項正確； C項，雖然 92238U發(fā)生衰

9、變，但衰變的產物大部分仍然存在于礦石中，經(jīng)過2T后，礦石的質量仍然接近2M.故C項錯誤； D項，經(jīng)過時間3T后該礦石中 92238U的質量還剩m2＝2m()3＝.故D項錯誤． 8．(多選)對結合能、比結合能的認識，下列正確的是(　　) A．一切原子核均具有結合能 B．自由核子結合為原子核時，可能吸收能量 C．結合能越大的原子核越穩(wěn)定 D．比結合能越大的原子核越穩(wěn)定 答案　AD 解析　由自由核子結合成原子核的過程中，核力做正功，釋放出能量；反之，將原子核分開變?yōu)樽杂珊俗訒r需要吸收相應的能量，該能量即為結合能，故A項正確、B項錯誤；核子較多的原子核的結合能大，但它的比結合能不一定大，比

10、結合能的大小反映了原子核的穩(wěn)定性，故C項錯誤、D項正確． 9.如圖所示是描述原子核核子的平均質量m與原子序數(shù)Z的關系曲線，由圖可知下列說法正確的是(　　) A．將原子核A分解為原子核B、C可能吸收能量 B．將原子核D、E結合成原子核F可能吸收能量 C．將原子核A分解為原子核B、F一定釋放能量 D．將原子核F、C結合成原子核B一定釋放能量 答案　C 解析　因B、C核子平均質量小于A的核子平均質量，故A分解為B、C時，會出現(xiàn)質量虧損，故放出核能，故A項錯，同理可得B、D兩項錯，C項正確． 10．(2018·廣東模擬)(多選)我國科學家研制“兩彈”所涉及的基本核反應方程有： (

11、1) 92235U＋01n→3890Sr＋ 54136Xe＋k01n (2)12H＋13H→24He＋d01n 關于這兩個方程的下列說法正確的是(　　) A．方程(1)屬于α衰變 B．方程(1)屬于重核裂變 C．方程(2)屬于輕核聚變 D．方程(1)中k＝10，方程(2)中d＝1 答案　BCD 解析　方程(1)屬于重核裂變，A項錯誤，B項正確；方程(2)屬于輕核聚變，C項正確；由質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒知，235＋1＝90＋136＋k，方程(1)中k＝10，2＋3＝4＋d，方程(2)中d＝1，D項正確． 11．(多選)關于原子核的結合能，下列說法正確的是(　　) A．原子核的結合

12、能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量 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．銫原子核( 55133Cs)的結合能小于鉛原子核( 82208Pb)的結合能 D．比結合能越大，原子核越不穩(wěn)定 E．自由核子組成原子核時，其質量虧損所對應的能量大于該原子核的結合能 答案　ABC 解析　根據(jù)結合能的概念，將原子核分解成自由核子所需要的最小能量等于結合能，A項正確；比結合能越大，原子核越穩(wěn)定，重核衰變放出能量，轉化為比結合能更大的衰變產物，B項正確；組成原子核的核子越多，它的結合能越高，故銫原子核的結合能小于鉛原子核的結合能，C項正確；

13、比結合能是指原子核結合能對其中所有核子的平均值，亦即若把原子核全部拆成自由核子，平均對每個核子所要添加的能量，所以比結合能越大，原子核越牢固，D項錯誤；自由核子組成原子核時，放出的能量與組成的原子核的結合能相等，E項錯誤． 12．13H的質量是3.016050 u，質子的質量為1.007277 u，中子的質量是1.008665 u．已知1 u相當于931 MeV，h＝6.63×10－34 J·s，一個質子和兩個中子結合為氚核時，下列說法正確的是(　　) A．釋放的能量為7.97 MeV B．吸收的能量為7.97 MeV C．氚核的結合能即為7.97 MeV，比結合能為3.985 MeV

14、 D．如果這些能量是以光子形式釋放或吸收，則光子的頻率是1.92×1015 Hz 答案　A 解析　質量虧損：Δm＝2mn＋mP－mH＝1.007277 u＋2×1.008665 u－3.016050 u＝0.008557 u，所以將放出的能量為：ΔE＝Δmc2＝(2mn＋mP－mHe)c2＝0.008 557×931.5＝7.97 MeV，故A項正確，B項錯誤； 2個中子和1個質子結合成13H時放出的能量為7.97 MeV，所以其結合能為7.97 MeV 13H的平均結合能為：E＝＝MeV＝2.66 MeV，故C項錯誤； 光子的能量為：E＝hν 所以：ν＝＝ Hz＝1.92×10

15、21 Hz，故D項錯誤． 13．一靜止原子核nmA衰變?yōu)?個靜止原子核B和6個電子并釋放熱量E，其中A的核子比結合能為E1，B的比結合能比E2，釋放時一個電子的初動能為E3，則下列說法正確的是(　　) A．放出的B原子核為B B．E2－E1＝E3＋E C．比結合能E1小于比結合能E2 D．該反應過程質量一定增加 答案　C 解析　nmA衰變?yōu)?個靜止原子核B和6個電子， 則B的質量數(shù)為：2m′＝m 所以：m′＝ B的電荷數(shù)為：2n′＝n＋6 所以：n′＝＋3 則B粒子為：B.故A項錯誤； B項，A的結合能為m·E1，B的結合能為m·E2，根據(jù)能量守恒可得：m·E2－m·E1

16、＝E＋6E3.故B項錯誤； C項，核反應的過程中釋放熱量，可知比結合能E1小于比結合能E2.故C項正確； D項，該反應的過程中釋放熱量，由質能方程可知，一定有質量虧損．故D項錯誤． 二、非選擇題 14．(1)關于核衰變和核反應的類型，下列表述正確的有(　　) A. 92238U→ 90234Th＋24He是α衰變 B. 714N＋24He→ 817O＋11H是β衰變 C．12H＋13H→24He＋01n是輕核聚變 D．3482Se→3682Kr＋2－1 0e是重核裂變 (2)現(xiàn)有四個核反應： A．12H＋13H→24He＋01n B. 92235U＋01n→X＋3689Kr＋3

17、01n C．1124Na→1224Mg＋－1 0e D．24He＋49Be→ 612C＋01n ①________是發(fā)現(xiàn)中子的核反應方程，________是研究原子彈的基本核反應方程，________是研究氫彈的基本核反應方程． ②求B中X的質量數(shù)和中子數(shù)． 答案　(1)AC　(2)①D　B　A　②144　88 解析　(1)A項為α衰變，B項為原子核的人工轉變，C項為輕核聚變，D項為β衰變，故A、C兩項正確． (2)①D項為查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應方程；B項是研究原子彈的基本核反應方程；A項是研究氫彈的基本核反應方程． ②X的質量數(shù)為：(235＋1)－(89＋3)＝144 X的

18、質子數(shù)為：92－36＝56 X的中子數(shù)為：144－56＝88. 15．兩個氘核聚變產生一個中子和一個氦核，已知氘核質量mD＝2.0136 u，氦核 質量mHe＝3.0150 u，中子質量mn＝1.0087 u. (1)計算釋放出的結合能； (2)若反應前兩氘核的動能均為Ek0＝0.35 MeV，它們正撞發(fā)生聚變，且反應后釋放的核能全部轉變?yōu)閯幽?，則反應產生的氦核和中子的動能各為多大？ 解析　(1)核反應方程為：12H＋12H―→01n＋13He. 設反應質量虧損Δm＝2mD－mHe－mn＝0.0035 u. 由質能方程得釋放核能ΔE＝Δm×931.5 MeV＝0.003 5×931.5 MeV＝3.26 MeV. (2)將兩氘核作為一個系統(tǒng)，由動量守恒有 0＝mHevHe＋mnvn① 由能量守恒有：mHevHe2＋mnvn2＝ΔE＋2Ek0② 由①②代入數(shù)據(jù)可得EkHe＝0.99 MeV， Ekn＝2.97 MeV. 7