2021版高考物理一轮复习课时规范练38原子核及核反应含解析

2021版高考物理一轮复习课时规范练38原子核及核反应含解析

课时规范练38　原子核及核反应 ‎1.‎ ‎(原子核的衰变、半衰期)(2019·广东兴宁月考)烟雾探测器使用了一种半衰期为432年的放射性元素镅‎ ‎‎95‎‎241‎Am来探测烟雾。当正常空气分子穿过探测器时,镅‎ ‎‎95‎‎241‎Am会释放出射线将它们电离,从而产生电流。烟尘一旦进入探测腔内,烟尘中的微粒会吸附部分射线,导致电流减小,从而触发警报。则下列说法正确的是(　　)‎ A.镅‎ ‎‎95‎‎241‎Am发出的是伦琴射线 B.镅‎ ‎‎95‎‎241‎Am发出的射线是因为镅原子发生能级跃迁 C.镅‎ ‎‎95‎‎241‎Am在发生火灾时,由于温度升高半衰期变短 D.0.2 g的镅‎ ‎‎95‎‎241‎Am经864年将衰变掉0.15 g ‎2.‎ ‎(核反应方程及核反应类型)(2018·天津卷,1)国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功,获得中子束流,可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台。下列核反应中放出的粒子为中子的是(　　)‎ A.‎ ‎‎7‎‎14‎N俘获一个α粒子,产生‎ ‎‎8‎‎17‎O并放出一个粒子 B‎.‎‎13‎‎27‎Al俘获一个α粒子,产生‎ ‎‎15‎‎30‎P并放出一个粒子 C‎.‎‎5‎‎11‎B俘获一个质子,产生‎ ‎‎4‎‎8‎Be并放出一个粒子 D‎.‎‎3‎‎6‎Li俘获一个质子,产生‎ ‎‎2‎‎3‎He并放出一个粒子 6‎ ‎3.(多选)(核反应方程及核反应类型)关于核反应方程,下列说法正确的是(　　)‎ A.‎ ‎‎1‎‎3‎H‎+‎‎1‎‎2‎H‎→‎‎2‎‎4‎He‎+‎‎0‎‎1‎n是核聚变反应 B.铀核裂变的核反应为‎:‎‎92‎‎235‎U‎+‎‎56‎‎141‎Ba‎→‎‎36‎‎92‎Kr+‎2‎‎0‎‎1‎n C.在衰变方程‎ ‎‎94‎‎239‎Pu→X+He+γ中,X原子核的质量数是234‎ D.卢瑟福发现了质子的核反应方程为‎:‎‎2‎‎4‎H‎+‎‎7‎‎14‎N→‎ ‎‎8‎‎17‎O‎+‎‎1‎‎1‎H ‎4.(核能)下列说法正确的是(　　)‎ A.用能量等于氘核结合能的光子照射静止的氘核,可使氘核分解为一个质子和一个中子 B.质子和中子结合成原子核时不一定有质量亏损,但一定释放出能量 C.原子核的结合能越大,原子核越稳定 D.重核裂变前后质量数守恒,但质量一定减小 ‎5.(质量亏损)(2019·陕西咸阳一模)首次用实验验证“爱因斯坦质能方程”的核反应方程是‎ ‎‎3‎‎7‎Li‎+‎‎1‎‎1‎H→K‎2‎‎4‎He,已知mLi=7.016 0,mH=4.002 6 u,则该核反应方程中的K值和质量亏损分别是(　　)‎ A.1和4.021 2 u B.1和2.005 6 u C.2和0.018 6 u D.2和1.997 0 u 素养综合练 ‎6.放射性同位素钍‎ ‎‎90‎‎232‎Th经一系列α、β衰变后生成氡‎ ‎‎86‎‎220‎Rn,以下说法正确的是(　　)‎ A.每经过一次α衰变原子核的质量数会减少2个 B.每经过一次β衰变原子核的质子数会增加1个 C.放射性元素钍‎ ‎‎90‎‎232‎Th的原子核比氡‎ ‎‎86‎‎220‎Rn原子核的中子数少4个 D.钍‎ ‎‎90‎‎232‎Th衰变成氡‎ ‎‎86‎‎220‎Rn一共经过2次α衰变和3次β衰变 ‎7.(2019·广东肇庆模拟)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有中微子的产生,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.‎ ‎‎1‎‎2‎H‎+‎‎1‎‎3‎H‎→‎‎2‎‎4‎He‎+‎‎0‎‎1‎n是α衰变方程‎,‎‎90‎‎234‎Th‎→‎‎91‎‎234‎Pa‎+‎‎-1‎‎0‎e是β衰变方程 6‎ B.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‎ ‎‎2‎‎4‎He‎+‎‎7‎‎14‎N‎→‎‎8‎‎17‎O‎+‎‎0‎‎1‎n C‎.‎‎90‎‎234‎Th衰变为‎ ‎‎86‎‎222‎Rn,经过3次α衰变,2次β衰变 D‎.‎‎92‎‎235‎U‎+‎‎0‎‎1‎n‎→‎‎56‎‎144‎Ba‎+‎‎36‎‎89‎Kr+‎3‎‎0‎‎1‎n是核裂变方程,也是氢弹的核反应方程 ‎8.‎ ‎(多选)(2019·辽宁大连模拟)在足够大的匀强磁场中,静止的钠的同位素‎ ‎‎11‎‎24‎Na发生衰变,沿与磁场垂直的方向释放出一个粒子后,变为一个新核,新核与放出粒子在磁场中运动的轨迹均为圆,如图所示,下列说法正确的是(　　)‎ A.新核为‎ ‎‎12‎‎24‎Mg B.轨迹2是新核的径迹 C‎.‎‎11‎‎24‎Na发生的是α衰变 D.新核沿顺时针方向旋转 ‎9.(2019·福建厦门一模)钴-60放射性的应用非常广泛,几乎遍及各行各业。在农业上,常用于辐射育种、刺激增产、辐射防治虫害和食品辐照保藏与保鲜等;在医学上,常用于癌和肿瘤的放射治疗。一个钴-60原子核(60Co)放出一个β粒子后衰变成一个镍核(60Ni),并伴随产生了γ射线。已知钴-60的半衰期为5.27年,该反应中钴核、β粒子、镍核的质量分别为m1、m2、m3。下列说法正确的是(　　)‎ A.核反应中释放的能量为(m1+m2-m3)c2‎ B.核反应中释放出的γ射线的穿透本领比β粒子强 C.若有16个钴-60原子核,经过5.27年后只剩下8个钴-60原子核 D.β粒子是钴原子核外的电子电离形成的 ‎10.(2019·河南郑州二模)1933年至1934年间,约里奥·居里夫妇用α粒子轰击铝箔时,发生的核反应方程为‎ ‎‎13‎‎27‎Al+‎‎2‎‎4‎He‎→‎‎15‎‎30‎P‎+‎‎0‎‎1‎n,反应生成物‎ ‎‎15‎‎30‎P像天然放射性元素一样衰变,放出正电子‎ ‎‎1‎‎0‎e,且伴随产生中微子‎ ‎ZAv,核反应方程为‎ ‎‎15‎‎30‎P‎→‎‎14‎‎28‎Si‎+‎‎1‎‎0‎e‎+‎ZAv。则下列说法正确的是(　　)‎ A.当温度、压强等条件变化时,放射性元素‎ ‎‎15‎‎30‎P的半衰期随之变化 B.中微子的质量数A=0,电荷数Z=0‎ 6‎ C.正电子产生的原因可能是核外电子转变成的 D.两个质子和两个中子结合成一个α粒子,则质子与中子的质量之和一定等于α粒子的质量 ‎11.(2019·广东广州一模)2018年11月12日中科院等离子体物理研究所发布消息:全超导托克马克装置EAST在实验中有了新的突破,等离子体中心电子温度达到1亿摄氏度;其主要核反应方程为:‎①‎‎1‎‎2‎H+‎ ‎‎1‎‎2‎H→‎‎2‎‎3‎He+X ‎②‎‎1‎‎2‎H+Y‎→‎‎2‎‎4‎He+X,则下列表述正确的是(　　)‎ A.X是质子 B.Y是氚核 C.X与Y是同位素 D.①②两个核反应都属于裂变反应 ‎12.(2019·新疆二模)我国科幻电影《流浪地球》讲述的是由于太阳即将毁灭,人类带着地球一起逃离太阳系,寻找人类新家园的故事。该片剧情的背景是由于太阳内部的热核反应,释放大量能量,导致太阳质量亏损。若太阳每秒释放的能量为3.8×1026 J,则一年内太阳质量亏损的数量级是(　　)‎ A.1015 kg B.1016 kg ‎ C.1017 kg D.1018 kg ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 参考答案 课时规范练38　原子核及核反应 ‎1.D　镅‎ ‎‎95‎‎241‎Am会释放出射线将它们电离,从而产生电流,而三种射线中,α射线能使空气电离,故A错误;镅‎ ‎‎95‎‎241‎ 6‎ Am发出的射线是因为镅原子核内部发生变化,而不是原子发生跃迁,故B错误;半衰期与外界因素无关,故C错误;半衰期为432年,当经864年,发生两次衰变,0.2g的镅将衰变掉0.15g,还剩下0.05g没有衰变,故D正确;故选D。‎ ‎2.B　本题考查核反应方程式的书写,根据质量数和核电荷数守恒可快速选出答案。根据质量数和核电荷数守恒可得‎:‎‎7‎‎14‎N‎+‎‎2‎‎4‎He→‎ ‎‎8‎‎17‎O+‎‎1‎‎1‎H,选项A错误‎;‎‎13‎‎27‎Al‎+‎‎2‎‎4‎He→‎ ‎‎15‎‎30‎P+‎‎0‎‎1‎n,选项B正确‎;‎‎5‎‎11‎B+‎ ‎‎1‎‎1‎H‎→‎‎4‎‎8‎Be+‎‎2‎‎4‎He,选项C错误‎;‎‎3‎‎6‎Li‎+‎‎1‎‎1‎H‎→‎‎2‎‎3‎He‎+‎‎2‎‎4‎He,选项D错误。‎ ‎3.AD‎　‎‎1‎‎3‎H‎+‎‎1‎‎2‎H‎→‎‎2‎‎4‎He‎+‎‎0‎‎1‎n是轻核变成质量较大的原子核,是核聚变反应,故A正确;铀核裂变是铀核俘获一个中子后裂变成两个中等质量的原子核,故B错误;核反应中质量数守恒,电荷数守恒,He原子核的质量数为4,γ是电磁波,所以X原子核的质量数是235,故C错误;卢瑟福发现了质子的核反应方程为‎:‎‎2‎‎4‎H‎+‎‎7‎‎14‎N‎→‎‎8‎‎17‎O‎+‎‎1‎‎1‎H,故D正确。故选AD。‎ ‎4.D　质子和中子结合成氘核前,需要有很大的动能,才能使它们的距离达到能够结合的程度,所以要使静止的氘核分解为质子和中子,除了要给它补充由于质量亏损释放的能量外,还需要给它们分离时所需的动能,选项A错误;质子和中子结合成原子核时一定有质量亏损,根据爱因斯坦质能方程知,有能量放出,选项B错误;原子核的比结合能越大,原子核越稳定,选项C错误;重核裂变过程遵循质量数和电荷数守恒,但裂变过程会释放出巨大的能量,由爱因斯坦质能方程可知,一定有质量亏损,选项D正确。‎ ‎5.C　根据核反应前后质量数守恒和电荷数守恒可得:7+1=K×4,3+1=K×2,可得K=2;反应前的总质量:m前=mLi+mH=7.0160u+1.0078u=8.0238u,反应后的总质量:m后=2mHe=2×4.0026u=8.0052u,反应前后质量亏损为:Δm=m前-m后=8.0238u-8.0052u=0.0186u,故ABD错误,C正确。‎ ‎6.B　经过一次α衰变,电荷数少2,质量数少4,故A错误。经过一次β衰变,电荷数多1,质量数不变,质子数等于电荷数,则质子数增加1个,故B正确。元素钍‎ ‎‎90‎‎232‎Th的原子核的质量数为232,质子数为90,则中子数为142,氡‎ ‎‎86‎‎220‎Rn原子核的质量数为220,质子数为86,则中子数为134,可知放射性元素钍‎ ‎‎90‎‎232‎Th的原子核比氡‎ ‎‎86‎‎220‎Rn原子核的中子数多8个,故C错误。钍‎ ‎‎90‎‎232‎Th衰变成氡‎ ‎‎86‎‎220‎Rn,可知质量数少12,电荷数少4,因为经过一次α衰变,电荷数少2,质量数少4,经过一次β衰变,电荷数多1,质量数不变,可知经过3次α衰变,2次β衰变,故D错误。故选B。‎ ‎7.C　核反应‎ ‎‎1‎‎2‎H‎+‎‎1‎‎3‎H‎→‎‎2‎‎4‎He‎+‎‎0‎‎1‎n是核聚变方程‎,‎‎90‎‎234‎Th‎→‎‎91‎‎234‎Pa‎+‎‎-1‎‎0‎e是β衰变方程,A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‎ ‎‎2‎‎4‎He‎+‎‎7‎‎14‎N‎→‎‎8‎‎17‎O‎+‎‎1‎‎1‎H,B错误‎。‎‎90‎‎234‎Th衰变为‎ ‎‎86‎‎222‎Rn,设经过了n次α衰变和m次β衰变,根据质量数守恒和电荷数守恒可得234=222+4n,90=86+2n-m,联立解得n=3,m=2,故经过3次α衰变,2次β衰变,C正确‎。‎‎92‎‎235‎U‎+‎‎0‎‎1‎n‎→‎‎56‎‎144‎Ba‎+‎‎36‎‎89‎Kr+‎3‎‎0‎‎1‎n是核裂变方程,不是氢弹核反应方程,氢弹发生的反应为核聚变,D错误。‎ 6‎ ‎8.AB　根据动量守恒定律得知,放出的粒子与新核的速度方向相反,由左手定则判断得知,放出的粒子应带负电,是β粒子,所以发生的是β衰变,根据电荷数守恒、质量数守恒知,衰变方程为‎ ‎‎11‎‎24‎Na→‎ ‎‎12‎‎24‎Mg+‎‎-1‎‎0‎e,可知新核为‎ ‎‎12‎‎24‎Mg,故A正确,C错误。由题意,静止的钠核‎ ‎‎12‎‎24‎Na发生衰变时动量守恒,释放出的粒子与新核的动量大小相等,两个粒子在匀强磁场中都做匀速圆周运动,因为新核的电荷量大于所释放出的粒子电荷量,由半径公式r=mvqB得知,新核的半径小于粒子的半径,所以轨迹2是新核的轨迹,故B正确。根据洛伦兹力提供向心力,由左手定则判断得知,新核要沿逆时针方向旋转,故D错误。‎ ‎9.B　根据爱因斯坦质能方程式,核反应中释放的能量为(m1-m2-m3)c2,选项A错误;核反应中释放出的γ射线的穿透本领比β粒子强,选项B正确;半衰期是对大量原子核的统计得出的,对少量原子核不适用,因此若有16个钴-60原子核,经过5.27年后不一定只剩下8个钴-60原子核,选项C错误;衰变反应释放的β粒子是钴原子核内的中子转化为质子和电子形成的,选项D错误。‎ ‎10.B　元素的半衰期与元素所处的外界条件无关,选项A错误;由核反应方程遵循的质量数守恒、电荷数守恒可知,中微子的质量数A=0,电荷数Z=0,选项B正确;核反应中释放出的正电子是原子核内的质子转化为中子和正电子释放出来的,选项C错误;两个质子和两个中子结合成一个α粒子,释放出能量,一定有质量亏损,两个质子和两个中子质量之和一定大于α粒子的质量,选项D错误。‎ ‎11.B　根据核反应遵循的质量数守恒和电荷数守恒可知,X的质量数为1,电荷数为零,X是中子,Y的质量数为3,电荷数为1,Y是氚核,选项A错误B正确;同位素是指电荷数相同质量数不同的粒子,X与Y电荷数不同,不是同位素,选项C错误;①②两个核反应都属于聚变反应,选项D错误。‎ ‎12.C　若太阳每秒释放的能量为3.8×1026J,一年内释放能量为E=365×24×3600×3.8×1026J=1×1034J,由爱因斯坦质能方程,E=mc2,太阳一年内质量亏损Δm=Ec‎2‎=1×1017kg,选项C正确。‎ 6‎