高考物理一輪復習 考點規(guī)范練39 原子核及核反應（含解析）新人教版-新人教版高三物理試題

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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(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,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(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項中核反應前后核電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都不守恒,C錯誤;D項中進行α粒子散

2、射實驗的物理學家是盧瑟福,所以D錯誤。 2.(2019·湖南常德二模)某一放射性物質(zhì)發(fā)生衰變時放出α、β、γ三種射線,讓這三種射線進入磁場,運動情況如圖所示,下列說法正確的是(　　) A.該放射性物質(zhì)的半衰期隨溫度的升高會增大 B.C粒子是原子核的重要組成部分 C.A粒子一定帶正電 D.B粒子的穿透性最弱 答案:C 解析:半衰期由原子核本身決定,與外界因素無關(guān),故A錯誤;由題圖可知C粒子為電子,故B錯誤;由左手定則可知A粒子一定帶正電,故C正確;B粒子為γ射線,穿透性最強,故D錯誤。 3.2018年8月23日,國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施中國散裂中子源項目通過國家驗收,投入正式運行

3、,并將對國內(nèi)外各領(lǐng)域的用戶開放。有關(guān)中子的研究,下列說法正確的是(　　) A.盧瑟福發(fā)現(xiàn)中子的核反應方程為?49Be+24He→612C+01n B.中子和其他微觀粒子一樣,都具有波粒二象性 C.核反應方程?84210Po→82yX+24He中的y=206,X中中子個數(shù)為128 D.92235U在中子轟擊下生成?3894Sr和?54140Xe的過程中,原子核中核子的平均質(zhì)量變大 答案:B 解析:盧瑟福通過分析α粒子散射實驗的結(jié)果,提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型,查德威克通過α粒子轟擊鈹核獲得碳核的實驗發(fā)現(xiàn)了中子,A錯誤;所有粒子都具有波粒二象性,B正確;y=210-4=206,X中中子數(shù)

4、為206-82=124,C錯誤;裂變反應釋放能量,根據(jù)質(zhì)能方程可知,核反應過程中存在質(zhì)量虧損,原子核中核子的平均質(zhì)量變小,D錯誤。 4.某核電站遭受嚴重破壞,產(chǎn)生了嚴重的核泄漏,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

5、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.(2019·山西太原一模)釷?90234Th具有

6、放射性,它能放出一個新的粒子而變?yōu)殓h?91234Pa,同時伴隨有γ射線產(chǎn)生,其方程為?90234Th→?91234Pa+X,釷的半衰期為24天。則下列說法正確的是(　　) A.一塊純凈的釷234礦石經(jīng)過24天,礦石的質(zhì)量僅剩下原來質(zhì)量的一半 B.X是釷核中的一個中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子時產(chǎn)生的 C.γ射線是釷原子核發(fā)生衰變后產(chǎn)生的鏷234的原子核釋放的 D.γ射線具有很強的電離作用,對人體細胞破壞能力較大 答案:BC 解析:一塊純凈的釷234礦石經(jīng)過24天,釷核有半數(shù)發(fā)生衰變,不是礦石的質(zhì)量僅剩下原來質(zhì)量的一半,故A錯誤;根據(jù)質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒得出X是電子,其產(chǎn)生的本質(zhì)是釷核中的一個中子

7、轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子時產(chǎn)生的,故B正確;釷原子核發(fā)生衰變后產(chǎn)生的鏷234的原子處于激發(fā)態(tài),不穩(wěn)定,向基態(tài)躍遷的過程以γ射線向外釋放能量,故C正確;γ射線具有很強的穿透能力,電離作用很弱,故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4次β衰變 D.衰變過程中共

8、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(chǎn)生電流。煙塵一旦進入探測腔內(nèi),煙塵中的微粒會吸附部分射線,導致電流減小,從而觸發(fā)警報。則下列說法不正確的是(

9、　　) 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.(2019·福建廈門質(zhì)檢)靜止的?83211Bi原子核在磁場中發(fā)生衰變后運動軌跡如圖所示,大、小圓半徑分別為R1、R2。則下列關(guān)于此核衰變方程和兩圓軌跡

10、半徑比值的判斷正確的是(　　) A.83211Bi→81207Tl+24He B.83211Bi→84211Po+-10e C.R1∶R2=84∶1 D.R1∶R2=207∶4 答案:BC 解析:由動量守恒可知0=mv-m'v',由左手定則可知此核衰變?yōu)棣滤プ?故A錯誤,B正確;由qvB=mv2R可知R=mvqB,所以R1∶R2=84∶1,故C正確,D錯誤。 三、計算題 9.?13H的質(zhì)量是3.016 050 u,質(zhì)子的質(zhì)量是1.007 277 u,中子質(zhì)量是1.008 665 u。求:(1 u相當于931.5 MeV) (1)一個質(zhì)子和兩個中子結(jié)合為氚核時,是吸收還是放

11、出能量?該能量為多少? (2)氚核的結(jié)合能和比結(jié)合能各是多少? (3)如果這些能量是以光子形式放出,則光子的頻率是多少? 答案:(1)放出能量　7.97 MeV (2)7.97 MeV　2.66 MeV (3)1.92×1021 Hz 解析:(1)一個質(zhì)子和兩個中子結(jié)合成氚核的反應方程式是?11H+201n→13H,反應前各核子總質(zhì)量為mp+2mn=1.007277u+2×1.008665u=3.024607u, 反應后新核的質(zhì)量為mH=3.016050u, 質(zhì)量虧損為 Δm=3.024607u-3.016050u=0.008557u。 因反應前的總質(zhì)量大于反應后的總質(zhì)量,

12、故此核反應發(fā)生時,放出能量。 釋放的核能為ΔE=0.008557×931.5MeV=7.97MeV。 (2)氚核的結(jié)合能即為ΔE=7.97MeV, 它的比結(jié)合能為ΔE3=2.66MeV。 (3)放出光子的頻率為 ν=ΔE?=7.97×106×1.6×10-196.63×10-34Hz=1.92×1021Hz。 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,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

13、?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(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。