2021版高考物理一轮复习考点集训四十八第3节原子核含解析

2021版高考物理一轮复习考点集训四十八第3节原子核含解析

考点集训(四十八)　第3节　原子核 A组 ‎1．下列关于原子和原子核的说法正确的是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A．放射性物质的温度升高，则半衰期减小 B．结合能越大的原子核结合得越牢固 C．β射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚后而形成的电子流 D.U(铀)衰变为Pa(镤)原子核要经过1次α衰变和1次β衰变 ‎[解析] 半衰期是由放射性元素本身决定的，压力、温度对放射性元素的半衰期没有影响，故A错误；比结合能越大原子核越稳定，与结合能的大小无关，故B错误；β射线的本质是原子核内部一个中子变成一个质子和电子产生的，故C错误；U(铀)衰变为Pa(镤)，质量数减少4，则经过1次α衰变；经过1次α衰变后新核的电荷数为90，要使新核的电荷数变成91，则还需要经过1次β衰变，故D正确．‎ ‎[答案] D ‎2．我国最新一代核聚变装置“EAST”在安徽合肥首次放电，显示了EAST装置具有良好的整体性能，使等离子体约束时间达1 000 s，温度超过1亿摄氏度，这标志着我国磁约束核聚变研究进入国际先进水平．合肥也成为世界上第一个建成此类全超导非圆截面核聚变实验装置并能实际运行的地方．核聚变的主要原料是氘，在海水中含量极其丰富．已知氘核的质量为m1，中子的质量为m2，He的质量为m3，质子的质量为m4，则下列说法中正确的是(　　)‎ A．两个氘核聚变成一个He所产生的另一个粒子是质子 B．两个氘核聚变成一个He所产生的另一个粒子是电子 C．两个氘核聚变成一个He所释放的核能为(2m1－m3－m4)c2‎ D．两个氘核聚变成一个He所释放的核能为(2m1－m3－m2)c2‎ ‎[解析] 根据核反应过程中质量数和电荷数守恒，可以写出该方程式H＋H→He＋n，则两个氘核聚变成一个He所产生的另一个粒子是中子，故AB错误；根据核反应方程可知质量亏损Δm＝2m1－m3－m2，根据爱因斯坦质能方程E＝Δmc2，可得两个氘核聚变成一个He所释放的核能为ΔE＝(2m1－m3－m2)c2，故C错误、D正确．‎ ‎[答案] D ‎3．如图，匀强磁场中有一个静止的氡原子核(Rn)，衰变过程中放出一个粒子，此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个外切的圆，大圆与小圆的半径之比为42∶1，则氡核的衰变方程是(　　)‎ A.Rn→Fr＋e B.Rn→At＋H C.Rn→At＋e D.Rn→Po＋He ‎[解析] 粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有qvB＝m，故r＝；粒子衰变过程中不受外力，系统动量守恒，故生成的两个粒子的动量mv等大、反向，故r＝∝ 5‎ ‎；大圆与小圆的直径之比为42∶1，故生成的两个粒子的电荷量之比为1∶42；根据电荷数守恒可知，生成物是α粒子；则衰变方程应该是Rn→Po＋He，选项D正确．‎ ‎[答案] D ‎4．由于放射性元素镎Np的半衰期很短，在自然界很难被发现，只有通过人工的方法制造，已知镎Np经过一系列α衰变和β衰变后变成铋Bi，下列说法正确的是(　　)‎ A．镎Np原子核比铋Bi原子核多28个质子 B．发生了7次α衰变和6次β衰变 C．一定量的放射性该元素，随着存放时间的推移，放射线的穿透力越来越弱 D．镎Np原子核的平均结合能小于衰变后生成的原子核的平均结合能 ‎[解析] Bi的原子核比Np少10个质子，质子数和中子数总共少28，A错误；设Np变为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＝2x－y＋83，4x＝237－209，所以解得x＝7，y＝4，B错误；衰变的种类不变，则释放出的射线不变，其穿透性也不变，C错误；由于衰变的过程中会释放一部分的能量，所以镎Np原子核的平均结合能小于衰变后生成的原子核的平均结合能，D正确．‎ ‎[答案] D ‎5．如图是描述原子核核子的平均质量与原子序数Z的关系曲线，由图可知(　　)‎ A．原子核A分裂成原子核B和C时质量增加 B．原子核A的比结合能比原子核C的比结合能大 C．原子核D和E结合成原子核F一定释放能量 D．原子核A的结合能一定比原子核C的结合能小 ‎[解析] A核裂变成B和C的反应过程中核子的平均质量减小，即出现质量亏损，故A错误；原子核A比原子核C的核子平均质量大，原子核C比原子核A更稳定，故原子核A的比结合能比原子核C的比结合能小，故B错误；核反应过程中核子平均质量减小，出现质量亏损，释放能量，故C正确；原子核A的原子序数大于原子核C的原子序数，即原子核A的结合能可能大于原子核C的结合能，故D错误．‎ ‎[答案] C ‎6．(多选)如图所示，由天然放射性元素针(Po)放出的α射线轰击铍(Be)时会产生A粒子流，用A粒子流轰击石蜡时，会打出B粒子流．下列说法正确的是(　　)‎ A．该实验核反应方程为Be＋He→C＋n B．该实验是查德威克发现质子的实验 C．粒子A为中子，粒子B为质子 D．粒子A为质子，粒子B为中子 ‎[解析] 天然放射性元素钋(Po)放出的α射线轰击铍(Be)时会产生中子流，该核反应方程为Be＋He→C＋n，故A错误；用放射性元素钋放出的α射线轰击铍时，能发射出中子流，‎ 5‎ 中子轰击石蜡，将氢中的质子打出，即形成质子流，所以A为中子，B为质子，该实验是查德威克发现中子的实验，故D错误、BC正确．‎ ‎[答案] BC ‎7．(多选)用中子(n)轰击铀核(U)产生裂变反应，会产生钡核(Ba)和氪核(Kr)并释放出中子(n)，当达到某些条件时可发生链式反应；一个铀核(U)裂变时释放的能量为200 MeV(1 eV＝1.6×10－19 J)．真空中的光速为3×108 m/s，下列说法正确的是(　　)‎ A.U的裂变方程为U→Ba＋Kr＋2n B.U的裂变方程为U＋n→Ba＋Kr＋3n C．一个U裂变时，质量亏损约为7.1×10－28 kg D．一个U裂变时，质量亏损约为3.6×10－28 kg ‎[解析] U的裂变方程为U＋n→Ba＋Kr＋3n，故A错误，B正确；一个铀核(U)裂变时，释放的能量约为200 MeV，根据爱因斯坦质能方程得，质量亏损Δm＝＝ kg≈3.6×10－28 kg，故C错误、D正确．‎ ‎[答案] BD ‎8．2019年4月据中国核工业集团有限公司公布的消息，中国“人造太阳”环流器二号M(HL—2M)装置将于今年建成，其科研目标是探索可控核聚变研究，实现“人造太阳”的人类终极能源追求．核反应方程为H＋H→He＋X.已知氘核质量为2.013 6 u，氦核质量为3.015 0 u，X质量为1.008 7 u，1 u的质量相当于931.5 MeV的能量，则：‎ ‎(1)将核反应方程补充完整H＋H→He＋________；‎ ‎(2)该核反应中释放的核能为________________(最后结果保留三位有效数字)．‎ ‎[解析] (1)根据质量数和电荷数守恒可知核反应方程为H＋H→He＋n；‎ ‎(2)反应中的质量亏损Δm＝2×2.013 6 u－3.015 0 u－1.008 7 u＝0.003 5 u，由爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2＝3.26 MeV.‎ ‎[答案] (1) n　(2)3.26 MeV B组 ‎9.Th具有放射性，经以下连续衰变过程：Th→Ra→Ac→Th→…→Pb，最后生成稳定的Pb，下列说法中正确的是(　　)‎ A.Th和Th中子数相同，质子数不同 B．整个衰变过程共发生6次α衰变和4次β衰变 C.Ra发生β衰变后变为Ac，说明Ra原子核内有β粒子 D.Ra的半衰期为6.7年，取40个该种原子核，经过13.4年剩下10个该种原子核 ‎[解析] Th和Th具有相同的质子数，属于放射性同位素，其原子核的质子数相同，中子数不同，A项错误；β衰变质量数不变，故232－208＝4x，则x＝6，发生6次α衰变，根据电荷数守恒可知90－82＝2x－y，得y＝4，发生4次β衰变，B项正确；Ra发生β衰变后变为Ac，是Ra原子核内一个中子转化为一个质子并放出电子，并非原子核内有电子，C项错误；半衰期对个别的放射性原子没有意义，D项错误．‎ ‎[答案] B ‎10．碳14可以用来作示踪剂标记化合物，也常在考古学中测定生物死亡年代．在匀强电场中有一个初速度可以忽略的放射性碳14原子核，它所放射的粒子与反冲核经过相等的时间所形成的径迹如图所示，a、b均表示长度，那么碳14的衰变方程可能为(　　)‎ 5‎ A.C→He＋Be B.C→e＋B C.C→e＋N D.C→H＋B ‎[解析] 由轨迹弯曲方向可以看出，反冲核与放出的射线的受力方向均与电场强度方向相同均带正电；根据核衰变过程动量守恒有0＝m1v1－m2v2，根据类平抛规律，对放射出的粒子1有v1t＝b，t2＝4b，对反冲核2有v2t＝a，t2＝2a，由以上各式得q1＝2q2，故A正确．‎ ‎[答案] A ‎11．(多选)科幻大片《流浪地球》影片中的行星发动机为“聚变发动机”，通过燃烧石头获得能量，其燃烧石头指的是石头里的Si原子核聚变生成Fe原子核．原子核的比结合能(即平均结合能)曲线如图所示，根据该曲线，下列判断正确的是(　　)‎ A.H核比He核更稳定 B.He核的结合能约为28 MeV C.Si核的比结合能比Fe核大 D.Si核聚变生成Fe核的过程要释放能量 ‎[解析] 比结合能越大，核越稳定，He核比H核的比结合能大，所以He核更稳定，故A错误；根据图象知He核的比结合能约为7 MeV，所以结合能ΔE＝7×4 MeV＝28 MeV，故B正确；根据图象得，Fe核比Si核的比结合能大，故C错误；轻核聚变成重核会放出能量，所以Si核聚变生成Fe核要释放出能量，故D正确．‎ ‎[答案] BD ‎12．(多选)原来静止的原子核X质量为m1，处在区域足够大的匀强磁场中，经α衰变后变成质量为m2的原子核Y，α粒子的质量为m3，已测得α粒子的速度垂直于磁场B，且动能为E0，假定原子核X衰变时释放的核能全部转化为动能，则下列四个结论中，正确的是(　　)‎ A．核Y与α粒子在磁场中运动的周期之比为 B．核Y与α粒子在磁场中运动的半径之比为 C．此衰变过程中的质量亏损为m1－m2－m3‎ 5‎ D．此衰变过程中释放的核能为 ‎[解析] 原子核发生α衰变时核子质量数减小4而核电荷数减小2.周期之比由T＝知TY∶Tα＝·＝，A错误；由题意知X核原先静止，则衰变后α粒子和反冲核Y的动量大小相等，由R＝知RY∶Rα＝qα∶qY＝2∶(Z－2)，B正确；该衰变过程中的质量亏损Δm＝m1－(m2＋m3)，C正确；α粒子的动能为E0＝，Y核的动能EkY＝，则Y核的动能EkY＝，则释放的核能ΔE＝E0＋EkY＝，D正确．‎ ‎[答案] BCD 5‎