【物理】2020届一轮复习粤教版40原子核作业

【物理】2020届一轮复习粤教版40原子核作业

课练 40　原子核 小题狂练○40 小题是基础　练小题　提分快 1.[2019·安徽省四校模拟]下列关于近代物理知识的说法中，正确 的是(　　) A．所有元素都可能发生衰变 B．太阳辐射的能量来自太阳内部的核裂变反应 C．可利用 γ 射线对某些金属棒进行探伤检测 D．β 射线为原子的核外电子电离后形成的电子流 答案：C 解析：有些元素的原子核不稳定，可以自发地衰变，但不是所有 元素都可能发生衰变，A 错误；太阳辐射的能量来自太阳内部的核聚 变反应，B 错误；γ 射线的实质是一种电磁波，所以可利用 γ 射线对 某些金属棒进行探伤检测，C 正确；β 射线为原子核内的中子转化为 质子时形成的电子流，D 错误． 2．[2019·湖南省益阳市、湘潭市调研]在下列 4 个核反应方程中， X 表示中子的是(　　) A.3015P→3014Si＋X B.23892 U→23490 Th＋X C.2713Al＋10n→2712Mg＋X D.2713Al＋42He→3015P＋X 答案：D 解析：由核反应方程的质量数守恒以及电荷数守恒可知，A 选项 中 X 粒子的电荷数为 1、质量数为 0，即为正电子，A 错误；B 选项 中 X 粒子的电荷数为 2、质量数为 4，即为 α 粒子，B 错误；C 选项 中 X 粒子的电荷数为 1、质量数为 1，即为质子，C 错误；D 选项中 X 粒子的电荷数为 0、质量数为 1，即为中子，D 正确． 3．[2019·广东省惠州调研]下列与 α 粒子相关的说法正确的是 (　　) A．天然放射现象中产生的 α 射线速度与光速相当，穿透能力很 强 B.23892 U(铀 238)放出一个 α 粒子后就变为 23490 Th(钍 234) C．高速 α 粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，核反应方程为 42He ＋147 N→168 O＋10n D．丹麦物理学家玻尔进行了 α 粒子散射实验并首先提出了原子 的核式结构模型 答案：B 解析：天然放射现象中产生的 α 射线的速度约为光速的1 10 ，穿透 能力不强，A 错误；根据质量数和电荷数守恒可知，23892 U(铀 238)放出 一个 α 粒子后就变为 23490 Th(钍 234)，B 正确；高速 α 粒子轰击氮核可 从氮核中打出质子，核反应方程为 42He＋147 N→178 O＋11H，C 错误；卢 瑟福进行了 α 粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型，D 错 误． 4．[2019·吉林省白城一中模拟] 23892 U 衰变成 23490 Th，之后 23490 Th 衰 变成 23491 Pa，而 Pa 核处于高能级，它向低能级跃迁辐射出一个粒 子．在这个过程中，前两次衰变放出的粒子和最后辐射出的粒子，依 次是(　　) A．γ 光子、电子、α 粒子 B．α 粒子、γ 光子、β 粒子 C．β 粒子、γ 光子、中子 D．α 粒子、β 粒子、γ 光子 答案：D 解析：根据电荷数守恒、质量数守恒，23892 U 衰变成 23490 Th，释放 的粒子电荷数为 2，质量数为 4，为 α 粒子.23490 Th 衰变成 23491 Pa，释放 的粒子电荷数为－1，质量数为 0，为电子，即 β 粒子.23491 Pa 向低能级 跃迁时辐射出一个粒子为 γ 光子，故选 D. 5．[2019·河北省承德二中测试]在某些恒星内，3 个 α 粒子结合 成一个 126 C，126 C 原子的质量是 12.000 0 u，42He 原子的质量是 4.002 6 u，已知 1 u＝931.5 MeV/c2，则此核反应中释放的核能约为(　　) A．7.266 eV B．5.266 eV C．1.16×10－9 J D．1.16×10－12 J 答案：D 解析：根据质量亏损，结合爱因斯坦质能方程求出核反应中释放 的核能．该核反应的质量亏损 Δm＝4.002 6×3 u－12.000 0 u＝0.007 8 u，则释放的核能 ΔE＝Δm·c2＝7.266 MeV＝1.16×10－12 J，D 正确． 6．[2019·吉林省通榆一中监测]下列说法正确的是(　　) A．原子核的结合能是组成原子核的所有核子的能量总和 B．在所有核反应中，都遵从“质量数守恒，电荷数守恒”的规 律 C．在天然放射现象中放出的 β 射线就是电子流，该电子是原子 的内层电子受激发后辐射出来的 D．镭 226 衰变为氡 222 的半衰期为 1 620 年，也就是说，100 个镭 226 核经过 1 620 年后一定还剩下 50 个镭 226 没有发生衰变 答案：B 解析：结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量，而是 为把核子分开而需要的能量，A 错误；在所有核反应中，都遵从“质 量数守恒，电荷数守恒”的规律，B 正确；在天然放射现象中放出的 β 射线就是电子流，该电子是原子核内的中子转化成质子和电子，从 原子核中辐射出来的，C 错误；半衰期是对大量原子核衰变的统计规 律，D 错误． 7．[2019·贵州省黔东南州联考]由于放射性元素23793 Np 的半衰期很 短，所以在自然界一直未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被 发现．已知 23793 Np 经过一系列 α 衰变和 β 衰变后变成 20983 Bi，下列说法 正确的是(　　) A．衰变过程中原子核的质量和电荷量守恒 B.20983 Bi 的原子核比 23793 Np 的原子核少 28 个中子 C．衰变过程中共发生了 7 次 α 衰变和 4 次 β 衰变 D．经过两个半衰期后含有 23793 Np 的矿石的质量将变为原来的四 分之一 答案：C 解析：衰变过程中有质量亏损，原子核的质量不守恒，A 错误； 20983 Bi 的原子核比 23793 Np 的原子核质量数少 28，电荷数少 10，故中子 少 18 个，B 错误；设 23793 Np 变为 20983 Bi 需要经过 x 次 α 衰变和 y 次 β 衰变，根据质量数和电荷数守恒则有：93－83＝2x－y，4x＝237－ 209，所以解得：x＝7，y＝4，C 正确；经过两个半衰期后 23793 Np 的原 子核个数变为原来的四分之一，但含有 23793 Np 的矿石质量大于原来的 四分之一，D 错误． 8．[2019·山东省淄博一中质检](多选)人们发现，不同的原子核， 其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图所 示的关系．下列关于原子结构和核反应的说法正确的是(　　) A．由图可知，原子核 D 和 E 聚变成原子核 F 时会有质量亏损， 要吸收能量 B．由图可知，原子核 A 裂变成原子核 B 和 C 时会有质量亏损， 要放出核能 C．在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度 D．在核反应堆的外面修建很厚的水泥层能防止射线和射性物质 的泄漏 答案：BCD 解析：由题图图象可知，D 和 E 核子的平均质量大于 F 核子的 平均质量，原子核 D 和 E 聚变成原子核 F 时，核子总质量减小，有 质量亏损，要释放出核能，A 错误；由题图图象可知，A 核子的平均 质量大于 B 与 C 核子的平均质量，原子核 A 裂变成原子核 B 和 C 时 会有质量亏损，要放出核能，B 正确；在核反应堆的铀棒之间插入镉 棒是为了控制核反应速度，C 正确；在核反应堆的外面修建很厚的水 泥层能防止射线和放射性物质的泄漏，D 正确． 9．[2019·湖北省武汉调研](多选)一种典型的铀核裂变时生成钡 和氪，同时放出 3 个中子，核反应方程是 23592 U＋X→14456 Ba＋8939Kr＋310n， 已知部分原子核的比结合能与质量数的关系如图所示，下列说法正确 的是(　　) A．核反应方程中，X 粒子是中子 B．核反应方程中，X 粒子是质子 C.23592 U、14456 Ba、8936Kr 相比，14456 Ba 的比结合能最大，它最稳定 D.23592 U、14456 Ba、8936Kr 相比，23592 U 的核子数最多，它的结合能最大 答案：AD 解析：根据质量数和电荷数守恒可得 X 为 10n，为中子，A 正确， B 错误；从题图中可知 8936Kr 的比结合能最大，C 错误；原子核的结合 能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，则原子核的核子越 多，它的结合能越高，D 正确． 10．[2019·湖北省襄阳四中模拟](多选)PET(正电子发射型计算机 断层显像)的基本原理是：将放射性同位素 158 O 注入人体，参与人体 的代谢过程.15 8O 在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而 湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的 图象，根据 PET 原理，下列说法正确的是(　　) A.158 O 衰变的方程 158 O→157 N＋01e B．将放射性同位素 158 O 注入人体，158 O 的主要用途是作为示踪原 子 C．一对正、负电子湮灭后可能只生成一个光子 D．PET 中所选的放射性同位素的半衰期应较长 答案：AB 解析：由质量数守恒和电荷数守恒得，158 O 的衰变方程是：158 O→ 157 N＋01e，A 正确；将放射性同位素 158 O 注入人体，158 O 主要是作为示 踪原子，B 正确；正、负电子湮灭产生两个光子，C 错误；氧在人体 内的代谢时间不长，因此 PET 中所选的放射性同位素的半衰期应较 短，D 错误． 11．[2019·广东省深圳模拟](多选)一个质子和一个中子聚变成一 个氘核，同时辐射出一个 γ 光子．已知质子、中子、氘核的质量分别 为 m1、m2、m3，普朗克常量为 h，真空中的光速为 c.下列说法正确 的是(　　) A．核反应方程是 11H＋10n→21H＋γ B．聚变反应中的质量亏损 Δm＝m1＋m2－m3 C．辐射出的 γ 光子的能量 E＝(m3－m1－m2)c2 D．γ 光子的波长 λ＝ h (m1＋m2－m3)c2 答案：AB 解析：辐射出光子的能量为 E＝Δm·c2＝(m1＋m2－m3)c2，C 错误； 因为 hν＝hc λ ＝(m1＋m2－m3)c2，所以 λ＝ h (m1＋m2－m3)c ，D 错误． 12．[2019·吉林省长春测试]2017 年 1 月 9 日，大亚湾反应堆中 微子实验工程获得国家自然科学一等奖．大多数原子核发生核反应的 过程中都伴随着中微子的产生，例如核裂变、核聚变、β 衰变等．下 列关于核反应的说法正确的是(　　) A.23490 Th 衰变为 22286 Rn，经过 3 次 α 衰变、2 次 β 衰变 B.21H＋31H→42He＋10n 是 α 衰变方程，23490 Th→23491 Pa＋ 0－1e 是 β 衰变 方程 C.23592 U＋10n→14456 Ba＋8936Kr＋310n 是核裂变方程，也是氢弹的核反应 方程 D．高速运动的 α 粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，其核反应 方程为 42He＋147 N→178 O＋10n 答案：A 解析：23490 Th 经过 3 次 α 衰变后质量数减少 12、质子数减少 6， 再经过 2 次 β 衰变后质子数增加 2，衰变为 22286 Rn，A 正确；21H＋31H→ 42He＋10n 是核聚变方程，23490 Th→23491 Pa＋ 0－1e 是 β 衰变方程，B 错误；23592 U＋10n→14456 Ba＋8936Kr＋310n 是核裂变方程，也是原子弹的核反应方程， C 错误；高速运动的 α 粒子轰击氮核可从氮核中打出质子，其核反应 方程为 42He＋147 N→178 O＋11H，D 错误． 13．[2019·黑龙江省哈尔滨六中模拟]静止在匀强电场中的碳 14 原子核，某时刻放射的某种粒子与反冲核的初速度方向均与电场方向 垂直，且经过相等的时间后形成的轨迹如图所示(a、b 表示长度)．那 么碳 14 的核反应方程可能是(　　) A.146 C→42He＋104 Be B.146 C→01e＋145 B C.146 C＋ 0－1e＋147 N D.146 C→21H＋125 B 答案：A 解析：由轨迹弯曲方向可以看出，反冲核与放出的粒子的受力方 向均与电场强度方向相同，粒子和反冲核均带正电；衰变过程动量守 恒有 m1v1＝m2v2，粒子和反冲核做类平抛运动，有 b＝v2t,4b＝1 2 ·q2E m2 t2，a＝v1t,2a＝1 2 ·q1E m1 t2，联立得 q2＝2q1，m1 m2 ＝b a ，A 正确，B、C、D 错误． 14．[2019·山东省、湖北省部分重点中学联考]某实验室工作人员， 用初速度 v0＝0.09c(c 为真空中的光速)的 α 粒子轰击静止的氮原子核 147 N，产生了质子 11H.若某次碰撞可看成对心正碰，碰后新核与质子同 方向运动，垂直磁场方向射入磁场，通过分析偏转半径可得出新核与 质子的速度大小之比为 120，已知质子质量为 m.则(　　) A．该核反应方程为 42He＋147 N→168 O＋11H B．质子的速度 v＝0.2c C．若用两个上述质子发生对心弹性碰撞，则每个质子的动量变 化量是 0.20mc D．若用两个上述质子发生对心弹性碰撞，则每个质子的动量变 化量方向与末动量方向相反 答案：B 解析：根据电荷数守恒、质量数守恒得，42He＋147 N→178 O＋11H，A 错误；α 粒子、新核的质量分别为 4m、17m，质子的速度为 v，对心 正碰，由动量守恒定律得 4mv0＝17m· v 20 ＋mv，解出 v＝0.2c，B 正确； 质量相等且弹性碰撞，交换速度，对某一质子，选其末动量方向为正 方向，则 p 末＝mv，p 初＝－mv，Δp＝p 末－p 初，故解出 Δp＝0.4mc， 方向与末动量方向一致，C、D 错误． 15．[2019·四川省南充一中测试]某科学家提出年轻热星体中核聚 变的一种理论，其中的两个核反应方程为 11H＋126 C→137 N＋Q1，11H＋157 N→126 C＋X＋Q2，方程中 Q1、Q2 表示释放的能量，相关的原子核质量 见下表，下列判断正确的是(　　) 原子核 11H 32He 42He 126 C 137 N 157 N 质量/u 1.007 8 3.016 0 4.002 6 12.000 0 13.005 7 15.000 1 A.X 是 32He，Q2>Q1 B．X 是 42He，Q2>Q1 C．X 是 32He，Q2

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