高考物理一輪復(fù)習(xí) 考點(diǎn)規(guī)范練39 原子核及核反應(yīng)（含解析）新人教版-新人教版高三物理試題

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1、考點(diǎn)規(guī)范練39　原子核及核反應(yīng) 一、單項(xiàng)選擇題 1.下列與α粒子相關(guān)的說(shuō)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(dāng),穿透能力很強(qiáng) B.鈾238(92238U)核放出一個(gè)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(yīng)方程為?24He+714N→816O+01n D.丹麥物理學(xué)家玻爾進(jìn)行了α粒子散射實(shí)驗(yàn)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(cuò)誤;由核反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量數(shù)、核電荷數(shù)守恒可知B正確;C項(xiàng)中核反應(yīng)前后核電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都不守恒,C錯(cuò)誤;D項(xiàng)中進(jìn)行α粒子散

2、射實(shí)驗(yàn)的物理學(xué)家是盧瑟福,所以D錯(cuò)誤。 2.(2019·湖南常德二模)某一放射性物質(zhì)發(fā)生衰變時(shí)放出α、β、γ三種射線,讓這三種射線進(jìn)入磁場(chǎng),運(yùn)動(dòng)情況如圖所示,下列說(shuō)法正確的是(　　) A.該放射性物質(zhì)的半衰期隨溫度的升高會(huì)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?zé)o關(guān),故A錯(cuò)誤;由題圖可知C粒子為電子,故B錯(cuò)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(qiáng),故D錯(cuò)誤。 3.2018年8月23日,國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施中國(guó)散裂中子源項(xiàng)目通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收,投入正式運(yùn)行

3、,并將對(duì)國(guó)內(nèi)外各領(lǐng)域的用戶開放。有關(guān)中子的研究,下列說(shuō)法正確的是(　　) A.盧瑟福發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)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(yīng)方程?84210Po→82yX+24He中的y=206,X中中子個(gè)數(shù)為128 D.92235U在中子轟擊下生成?3894Sr和?54140Xe的過(guò)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(guò)分析α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型,查德威克通過(guò)α粒子轟擊鈹核獲得碳核的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了中子,A錯(cuò)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(cuò)誤;裂變反應(yīng)釋放能量,根據(jù)質(zhì)能方程可知,核反應(yīng)過(guò)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(cuò)誤。 4.某核電站遭受嚴(yán)重破壞,產(chǎn)生了嚴(yán)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(cè)出了放射性物質(zhì)碘131和钚239,嚴(yán)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(yīng)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(shuō)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(guò)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(chǎng) D.碘131的半衰期只有8天,因此16天后會(huì)全部消失 答案:B 解析:裂變是重核生成幾個(gè)中等質(zhì)量原子核的過(guò)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(cuò)誤;發(fā)生β衰變時(shí)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(chǎng),C錯(cuò)誤;碘131的半衰期是8天,它是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律,大量的碘131在8天后會(huì)剩一半,16天后會(huì)剩四分之一,D錯(cuò)誤。 二、多項(xiàng)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(gè)新的粒子而變?yōu)殓h?91234Pa,同時(shí)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(shuō)法正確的是(　　) A.一塊純凈的釷234礦石經(jīng)過(guò)24天,礦石的質(zhì)量?jī)H剩下原來(lái)質(zhì)量的一半 B.X是釷核中的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子時(shí)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(qiáng)的電離作用,對(duì)人體細(xì)胞破壞能力較大 答案:BC 解析:一塊純凈的釷234礦石經(jīng)過(guò)24天,釷核有半數(shù)發(fā)生衰變,不是礦石的質(zhì)量?jī)H剩下原來(lái)質(zhì)量的一半,故A錯(cuò)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(gè)中子

7、轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子時(shí)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(guò)程以γ射線向外釋放能量,故C正確;γ射線具有很強(qiáng)的穿透能力,電離作用很弱,故D錯(cuò)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(guò)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(gè)中子 B.83209Bi的原子核比?93237Np的原子核少18個(gè)中子 C.衰變過(guò)程中共發(fā)生了7次α衰變和4次β衰變 D.衰變過(guò)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(gè)中子,A錯(cuò),B對(duì);衰變過(guò)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(duì),D錯(cuò)。 7.煙霧探測(cè)器使用了一種半衰期為432年的放射性元素镅?95241Am來(lái)探測(cè)煙霧。當(dāng)正?？諝夥肿哟┻^(guò)探測(cè)器時(shí),镅?95241Am會(huì)釋放出射線將它們電離,從而產(chǎn)生電流。煙塵一旦進(jìn)入探測(cè)腔內(nèi),煙塵中的微粒會(huì)吸附部分射線,導(dǎo)致電流減小,從而觸發(fā)警報(bào)。則下列說(shuō)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(huì)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(xiàng)A正確,B、C不正確;0.2mg的镅?95241Am經(jīng)864年(2個(gè)半衰期)將衰變掉0.15mg,選項(xiàng)D正確。 8.(2019·福建廈門質(zhì)檢)靜止的?83211Bi原子核在磁場(chǎng)中發(fā)生衰變后運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(cuò)誤,B正確;由qvB=mv2R可知R=mvqB,所以R1∶R2=84∶1,故C正確,D錯(cuò)誤。 三、計(jì)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(dāng)于931.5 MeV) (1)一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合為氚核時(shí),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(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成氚核的反應(yīng)方程式是?11H+201n→13H,反應(yīng)前各核子總質(zhì)量為mp+2mn=1.007277u+2×1.008665u=3.024607u, 反應(yīng)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(yīng)前的總質(zhì)量大于反應(yīng)后的總質(zhì)量,

12、故此核反應(yīng)發(fā)生時(shí),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(duì)它也毫無(wú)感覺,氡進(jìn)入人的呼吸系統(tǒng)能誘發(fā)肺癌,是除吸煙外導(dǎo)致肺癌的第二大因素,靜止的氡核?86222Rn放出一個(gè)粒子X后變成釙核

13、?84218Po,釙核的動(dòng)能為Ek1,若衰變放出的能量全部變成釙核和粒子X的動(dòng)能。試回答以下問(wèn)題: (1)寫出上述衰變的核反應(yīng)方程(請(qǐng)用物理學(xué)上規(guī)定的符號(hào)表示粒子X); (2)求粒子X的動(dòng)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(yīng)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(dòng)量守恒定律,有0=m1v1-m2v2 粒子X的動(dòng)能: Ek2=(m2v2)22m2=m1v122×m1m2=109Ek12。