高考物理一轮复习 课练39 原子核（含解析）新人教版-新人教版高三全册物理试题.doc

课练39原子核1下列说法正确的是()A卢瑟福的粒子散射实验证明了原子核是由质子和中子组成的B钍的半衰期为24天，1 g钍经过120天后还剩0.2 gC氢原子从激发态向基态跃迁，会辐射光子D用能量等于氘核结合能的光子照射静止的氘核，能使氘核分解为一个质子和一个中子2铝箔被粒子轰击后，发生的核反应方程为AlHeXn.方程中X的中子数为()A15B16C30 D313(多选)下列关于原子核衰变的说法正确的是()A放射性元素发生衰变时所释放出的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的B有6个放射性元素的原子核，有3个发生衰变所需的时间就是该元素的半衰期C钍发生一次衰变，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4D铀核(U)衰变为铅核(Pb)的过程中，要经过8次衰变和6次衰变4放射性元素钋(Po)发生衰变时，会产生He和一种未知粒子，并放出射线，其核反应方程为Po y82XHe.下列说法正确的是()A.He的穿透能力比射线强By214CX核的中子个数为124D这种核反应为裂变5如图所示，某放射性元素衰变过程中释放出、三种射线，分别进入匀强磁场和匀强电场中，关于三种射线，下列说法正确的是()A表示射线，其速度最慢、电离能力最弱B表示射线，其穿透能力和电离能力都很强C表示射线，是原子核内释放出的高频电磁波D表示射线，是高速电子流，可以穿透几毫米厚的铝板练高考小题62015·北京卷·17实验观察到，静止在匀强磁场中A点的原子核发生衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意如图，则()A轨迹1是电子的，磁场方向垂直纸面向外B轨迹2是电子的，磁场方向垂直纸面向外C轨迹1是新核的，磁场方向垂直纸面向里D轨迹2是新核的，磁场方向垂直纸面向里72016·全国卷·35(多选)一静止的铝原子核Al俘获一速度为1.0×107 m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核Si.下列说法正确的是()A核反应方程为pAlSiB核反应过程中系统动量守恒C核反应过程中系统能量不守恒D核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和82019·天津卷(多选)我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到1亿度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础下列关于聚变的说法正确的是()A核聚变比核裂变更为安全、清洁B任何两个原子核都可以发生聚变C两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加D两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加92019·全国卷太阳内部核反应的主要模式之一是质子质子循环，循环的结果可表示为4HHe2e2已知H和He的质量分别为mp1.007 8 u和m4.002 6 u，1 u931 MeV/c2，c为光速，在4个H转变成1个He的过程中，释放的能量约为()A8 MeVB16 MeVC26 MeV D52 MeV10.2018·北京卷·13在核反应方程：HeNOX中，X表示的是()A质子 B中子C电子 D粒子112018·天津卷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.N俘获一个粒子，产生O并放出一个粒子B.Al俘获一个粒子，产生P并放出一个粒子C.B俘获一个质子，产生Be并放出一个粒子D.Li俘获一个质子，产生He并放出一个粒子练模拟小题122020·贵州省黔东南州联考由于放射性元素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Np经过一系列衰变和衰变后变成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.Bi的原子核比Np的原子核少28个中子C衰变过程中共发生了7次衰变和4次衰变D经过两个半衰期后含有Np的矿石的质量将变为原来的四分之一132020·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142019·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UXBaKr3n，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.U、Ba、Kr相比，Ba的比结合能最大，它最稳定D.U、Ba、Kr相比，U的核子数最多，它的结合能最大152020·四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HCNQ1，HNCXQ2，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HHeHeCNN质量/u1.007 83.016 04.002 612.000 013.005 715.000 1A.X是He，Q2>Q1 BX是He，Q2>Q1CX是He，Q2<Q1 DX是He，Q2<Q1162020·福建省质检我国对中微子的研究处于世界领先地位，大亚湾反应堆中微子实验工程获2016年国家自然科学奖一等奖太阳发生核反应时会放出大量中微子及能量假设太阳释放的能量由“燃烧氢”的核反应4HHe2e2提供，式中为中微子，这一核反应平均每放出2个中微子相应释放28 MeV的能量已知太阳每秒约辐射2.8×1039 MeV的能量，地球与太阳间的距离约为1.5×1011 m，则地球表面与太阳光垂直的每平方米面积上每秒接收到的中微子数目的数量级为()A1011个 B1014个C1017个 D1020个综合测评提能力一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分)12020·郑州一中摸底世界上第一台粒子加速器将质子(H)加速到具有0.5 MeV的能量去撞击静止的原子核X，得到两个动能均为8.9 MeV的氦核He.下列说法正确的是()AX是LiBX由He组成C上述核反应中出现了质量亏损D上述核反应的类型是裂变22020·四川凉山模拟关于原子核反应，下列描述正确的是()A温度升高，放射性元素衰变的半衰期减小B放射性物质U发生衰变所释放的电子来源于核外电子C.Th经过6次衰变、4次衰变后变成PbD用中子轰击铀核，产生几个中等质量原子核的现象属于核聚变32020·江西新余联考2018年11月16日，第26届国际计量大会上，经过60个成员国代表投票表决，重新定义了千克新定义以普朗克常量为基准，从而使1千克脱离了实际物体你可能不能推导出千克的新定义，但可以通过一定的物理分析，分析下列新千克的定义(公式中h为普朗克常量，为铯原子共振频率，c为光速)表示式为()A1 kg1.36×1018 h/c2B1 kg1.36×1018 h2/cC1kg1.36×1018 h2/cD1kg1.36×1018 h22/c242020·河北邢台一中考试原子核的比结合能曲线如图所示根据该曲线，判断下列说法正确的是()A.Li核的结合能约为5 MeVB在H核、He核和Li核中，最稳定的是Li核C两个H核结合成一个He核时有质量亏损D两个H核结合成一个He核时吸收能量52020·山东潍坊模拟14C是碳元素的一种具有放射性的同位素，其半衰期约为5 700年在某次研究中，测得考古样品中14C的含量大约是鲜活生命体中14C含量的，则样品生活的年代约是()A11 400年前B17 100年前C22 800年前 D45 600年前6两个动能均为1 MeV的氘核发生正面碰撞，引起如下反应：HHHH.若放出的能量全部转变为新生核的动能，则新生的氚核具有的动能是(已知H核质量为2.013 6 u，H核质量为3.015 6 u，H核质量为1.007 3 u，1 u相当于931.5 MeV)()A4.005 MeV B0.004 3 MeVC2.013 MeV D1.001 MeV7.Ra的衰变方程为RaRnX，则下列说法正确的是()AX是电子B此衰变为衰变C.Rn的比结合能比Ra的比结合能大D光子是由Ra发出的8关于放射性和衰变，下列说法正确的是()A贝可勒尔通过对天然放射现象的研究，确定了原子核的存在B放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关C原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律D从Np到Bi，共发生7次衰变和4次衰变二、多项选择题(本题共2小题，每小题4分，共8分)9某次用中子轰击U原子核的核反应方程为UnYXe10n，U、n、Y、Xe的质量分别为m1、m2、m3、m4，真空中的光速为c.下列说法正确的是()A该反应过程中的质量亏损为m19m2m3m4B该反应过程中释放的能量为(m19m2m3m4)c2C该核反应属于聚变DY原子核中含有36个中子10.静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得粒子和反冲核轨道半径之比为441，如图所示，则()A粒子与反冲粒子的动量大小相等，方向相反B原来放射性元素的原子核电荷数为88C反冲核的核电荷数为88D粒子和反冲粒子的速度之比为188三、非选择题(本题共3小题，共26分)11(8分)假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应，生成氦核的同位素和中子，已知氘核的质量是2.013 6 u，中子的质量是1.008 7 u，氦核同位素的质量是3.015 0 u.(1)聚变的核反应方程是_，在聚变核反应中释放出的能量为_ MeV(结果保留2位有效数字)(2)若氚核和氦核发生聚变生成锂核，核反应方程为HHeLi，已知各核子比结合能分别为EH1.112 MeV、EHe7.075 MeV、ELi5.603 MeV，试求此核反应过程中释放的核能12(8分)2017·北京卷·23在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次衰变放射出的粒子(He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R.以m、q分别表示粒子的质量和电荷量(1)放射性原子核用X表示，新核的元素符号用Y表示，写出该衰变的核反应方程(2)粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小(3)设该衰变过程释放的核能都转化为粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损m.13(10分)钚的放射性同位素Pu静止时衰变为铀核激发态U*、粒子，而铀核激发态U*立即衰变为铀核U，并放出能量为0.097 MeV的光子已知：Pu、U和粒子的质量分别为mPu239.052 1 u、mU235.043 9 u和m4.002 6 u,1 u931.5 MeV/c2.(1)写出衰变方程；(2)已知衰变放出的光子的动量可忽略，求粒子的动能课练39原子核狂刷小题夯基础1C卢瑟福的粒子散射实验揭示了原子的核式结构，故A错误；钍的半衰期为24天，1 g钍经过120天后，即经过5个半衰期，未衰变的质量mm0 g，故B错误；氢原子从激发态向基态跃迁时，会辐射光子，故C正确；原子核分解为核子，一般要在高温或高速撞击的条件下才能完成，故用能量等于氘核结合能的光子照射静止的氘核，不可能使氘核分解为一个质子和一个中子，故D错误2A根据核反应方程遵循电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数(质子数)为15，质量数为30，可知X的中子数为301515，选项A正确，B、C、D均错误3AD放射性元素发生衰变所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的，A正确；半衰期是大量原子的统计规律，研究少数原子没有意义，B错误；钍核发生一次衰变，新核与原来的原子核相比，质量数减少了4，中子数减少了2，故C错误；根据2382064×8可知发生了8次衰变，由92822×86可知发生了6次衰变，D正确4CHe的穿透能力比射线弱，故A错误；根据核反应过程质量数守恒，y2104206，故B错误；X核的中子个数为20682124，故C正确；题设中的核反应为衰变，故D错误5C射线是高速粒子流，粒子带正电，射线为高速电子流，带负电，射线为高频电磁波，根据电荷所受电场力特点及左手定则可知：为射线，为射线，为射线射线的速度最慢但电离能力最强，射线是由原子核内释放出的高频电磁波，其穿透能力很强但电离能力很弱，故选项C正确，A、B、D均错误6D原子核衰变前后动量守恒，故刚衰变后新核与电子的动量等大反向，由qvB，得r，新核带的电荷量多，故新核的半径小，因此轨迹2是新核的，故B项和C项错误；由左手定则，磁场方向垂直纸面向里，故A项错误，D项正确7AB核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，A项正确；微观粒子相互作用过程中，满足动量守恒定律，B项正确；题述核反应过程属于“二合一”形式的完全非弹性碰撞，机械能有损失，但对于封闭的系统，能量仍然守恒，C项错误；核反应过程中的机械能有损失，故存在质量亏损现象，D项错误8AD与核裂变相比轻核聚变更为安全、清洁，A正确；自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素氘与氚的聚变，不是任意两个原子核都能发生核聚变，B错误；两个轻核发生聚变结合成质量较大的核时，放出巨大的能量，根据Emc2可知，聚变反应中存在质量亏损，则总质量较聚变前减少，C错误；两个轻核结合成质量较大的核的过程中要释放能量，核子的平均质量减少，所以核子的比结合能增加，D正确9C核反应质量亏损m 4×1.007 8 u4.002 6 u 0.028 6 u，释放的能量E0.028 6×931 MeV26.6 MeV，选项C正确10A由核反应方程中，电荷数守恒和质量数守恒可知，X为H，选项A正确11B根据核反应过程中质量数守恒及电荷数守恒可知，NHeOH，A项错误；AlHePn，B项正确；BHBeHe，C项错误；LiHHeHe，D项错误12C衰变过程中有质量亏损，原子核的质量不守恒，A错误；Bi的原子核比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Np变为Bi需要经过x次衰变和y次衰变，根据质量数和电荷数守恒则有：93832xy，4x237209，所以解得：x7，y4，C正确；经过两个半衰期后Np的原子核个数变为原来的四分之一，但含有Np的矿石质量大于原来的四分之一，D错误13BCD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14AD根据质量数和电荷数守恒可得X为n，为中子，A正确，B错误；从题图中可知Kr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15B在核反应过程中，据反应前后电荷数和质量数守恒有：X的质量数为4，电荷数为2，则X一定是氦原子核；又据释放的能量为：Em·c2，前一个反应的质量亏损为m11.007 8 u12.000 0 u13.005 7 u0.002 1 u，后一个反应的质量亏损为：m21.007 8 u15.000 1 u12.000 0 u4.002 6 u0.005 3 u，所以后一个反应释放能量较大，即Q1<Q2，B正确，A、C、D错误16B由题中条件可算得太阳每秒放出2×2×1038个中微子，中微子向四面八方辐射，成球面形状分布，地表上每平方米每秒可接收到的数目为7×1014个，B正确综合测评提能力1C根据质量与电荷数守恒，则有LiH2He，X是Li，故AB错误；质子(H)加速到0.5 MeV的能量去撞击静止的原子核Li，可知碰撞前系统的动能为0.5 MeV，而碰撞后系统的动能为2×8.9 MeV17.8 MeV，系统的动能增大，根据爱因斯坦质能方程可知上述核反应中出现了质量亏损，故C正确；由题结合核反应的特点可知，上述核反应的类型是人工核反应，故D错误2C放射性元素衰变的半衰期仅由核内部自身的因素决定，与温度无关衰变所释放的电子来源于核内的中子，由中子转化为质子与电子设Th经过x次衰变、y次衰变后变成Pb，有2324x208,902xy82，解得x6，y4.用中子轰击铀核，产生几个中等质量原子核的现象属于核裂变3A光子的能量为h，根据爱因斯坦质能方程可知h mc2，则质量m，故A正确4C因结合能等于比结合能乘以核子数，故Li核的结合能约为5×6 MeV30 MeV，A错误；比结合能越大，原子核越稳定，在H核、He核和Li核中，由图象可知，He核的比结合能最大，最稳定，B错误；两个H核结合成一个He核时，由图象可知，比结合能增加，故该核反应过程中一定存在质量亏损，要释放能量，C正确，D错误5B由N余N0知，解得t3T17 100年，B正确6D此核反应中的质量亏损和放出的能量分别为：m(2×2.013 63.015 61.007 3) u0.004 3 u，Emc20.004 3×931.5 MeV4.005 MeV.因碰前两氘核动能相同，相向正碰，故碰前的总动量为零因核反应中的动量守恒，故碰后质子和氚核的总动量也为零设其动量分别为p1、p2，必有p1p2.设碰后质子和氚核的动能分别为Ek1和Ek2，质量分别为m1和m2.则，故新生的氚核具有的动能Ek2E×4.005 MeV1.001 MeV，D项正确7C根据质量数、电荷数守恒可知，X是He，此衰变为衰变，AB错误；衰变过程放出能量有质量亏损，因此反应生成物的核子的平均质量更小，比结合能更大，C正确；光子是 86Rn由处于激发态向低能级状态跃迁时发出的，D错误8D卢瑟福根据粒子散射实验，得到了原子的核式结构模型，贝可勒尔通过对天然放射现象的研究，提出了原子核内部有复杂的结构，选项A错误；放射性元素的半衰期由原子核自身因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关，选项B错误；原子核发生衰变时要遵守电荷数守恒和质量数守恒的规律，衰变过程中会释放核能，有质量亏损，选项C错误；设发生的衰变和衰变的次数分别为x、y，则衰变方程为NpBixHeye，根据质量数和电荷数守恒有2372094x,93832xy，解得x7、y4，选项D正确9AD该过程中，质量亏损为m1m210m2m3m4m19m2m3m4，选项A正确；根据爱因斯坦质能方程，该反应过程中释放的能量为(m19m2m3m4)c2，选项B错误；该反应属于裂变反应，选项C错误；Y原子核中含有的中子数为235921(13638)1036，选项D正确10AC微粒之间相互作用的过程中遵守动量守恒定律，由于初始总动量为零，则末动量也为零，即粒子和反冲核的动量大小相等，方向相反由于释放的粒子和反冲核均在垂直于磁场的平面内，且在洛伦兹力作用下做圆周运动由Bqv得：R若原来放射性元素的核电荷数为Q，则对粒子：R1对反冲核：R2由于p1p2，得R1R2441，得Q90它们的速度大小与质量成反比，B、D两项错误，A、C两项正确11答案：(1)HHHen3.3(2)7.585 MeV解析：(1)根据题中条件，可知核反应方程为HHHen核反应过程中的质量亏损：m2mH(mHemn)2×2.013 6 u(3.015 01.008 7) u3.5×103u由于1 u的质量与931.5 MeV的能量相对应，所以氘核聚变反应时放出的能量：E3.5×103×931.5 MeV3.3 MeV.(2)H和He分解成7个核子所需的能量E13×1.112 MeV4×7.075 MeV31.636 MeV7个核子结合成Li，释放的能量E27×5.603 MeV39.221 MeV所以此核反应过程中释放的核能EE2E139.221 MeV31.636 MeV7.585 MeV.12答案：(1)XYHe(2)(3)解析：(1)XYHe(2)设粒子的速度大小为v，由qvBm，T，得粒子在磁场中运动周期T环形电流大小I(3)由qvBm，得v设衰变后新核Y的速度大小为v，系统动量守恒Mvmv0v由mc2Mv2mv2得m13答案：(1)PuU*，U*U或PuU(2)5.034 MeV解析：(1)衰变方程为PuU*U*U或合起来有PuU(2)上述衰变过程的质量亏损为mmPumUm放出的能量为Em·c2E是铀核U的动能EU、粒子的动能E和光子的能量E之和EEUEE可得EUE(mPumUm)c2E设衰变后的铀核和粒子的速度分别为vU和v，则由动量守恒有mUvUmv又由动能的定义知EUmUv，Emv由式得由式得E(mPumUm)c2E代入题给数据得E5.034 MeV