高考物理一轮复习课时练40《原子核》(含解析)

这是一份高考物理一轮复习课时练40《原子核》(含解析)，共12页。试卷主要包含了266 eV B．5，002 6×3 u－12等内容，欢迎下载使用。
小题狂练eq \(○,\s\up1(40)) 小题是基础 练小题 提分快
1.[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．[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.eq \\al(30,15)P→eq \\al(30,14)Si＋X B.eq \\al(238, 92)U→eq \\al(234, 90)Th＋X
C.eq \\al(27,13)Al＋eq \\al(1,0)n→eq \\al(27,12)Mg＋X D.eq \\al(27,13)Al＋eq \\al(4,2)He→eq \\al(30,15)P＋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．[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.eq \\al(238, 92)U(铀238)放出一个α粒子后就变为eq \\al(234, 90)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eq \\al(4,2)He＋eq \\al(14, 7)N→eq \\al(16, 8)O＋eq \\al(1,0)n
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eq \f(1,10)，穿透能力不强，A错误；根据质量数和电荷数守恒可知，eq \\al(238, 92)U(铀238)放出一个α粒子后就变为eq \\al(234, 90)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eq \\al(4,2)He＋eq \\al(14, 7)N→eq \\al(17, 8)O＋eq \\al(1,1)H，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．[吉林省白城一中模拟]eq \\al(238, 92)U衰变成eq \\al(234, 90)Th，之后eq \\al(234, 90)Th衰变成eq \\al(234, 91)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，eq \\al(238, 92)U衰变成eq \\al(234, 90)Th，释放的粒子电荷数为2，质量数为4，为α粒子.eq \\al(234, 90)Th衰变成eq \\al(234, 91)Pa，释放的粒子电荷数为－1，质量数为0，为电子，即β粒子.eq \\al(234, 91)Pa向低能级跃迁时辐射出一个粒子为γ光子，故选D.
5．[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eq \\al(12, 6)C，eq \\al(12, 6)C原子的质量是12.000 0 u，eq \\al(4,2)He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．[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．[贵州省黔东南州联考]由于放射性元素eq \\al(237, 93)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eq \\al(237, 93)Np经过一系列α衰变和β衰变后变成eq \\al(209, 83)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.eq \\al(209, 83)Bi的原子核比eq \\al(237, 93)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eq \\al(237, 93)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；eq \\al(209, 83)Bi的原子核比eq \\al(237, 93)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eq \\al(237, 93)Np变为eq \\al(209, 83)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eq \\al(237, 93)Np的原子核个数变为原来的四分之一，但含有eq \\al(237, 93)Np的矿石质量大于原来的四分之一，D错误．
8．[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．[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eq \\al(235, 92)U＋X→eq \\al(144, 56)Ba＋eq \\al(89,39)Kr＋3eq \\al(1,0)n，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.eq \\al(235, 92)U、eq \\al(144, 56)Ba、eq \\al(89,36)Kr相比，eq \\al(144, 56)Ba的比结合能最大，它最稳定
D.eq \\al(235, 92)U、eq \\al(144, 56)Ba、eq \\al(89,36)Kr相比，eq \\al(235, 92)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eq \\al(1,0)n，为中子，A正确，B错误；从题图中可知eq \\al(89,36)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．
10．[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eq \\al(15, 8)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.eq \\al(15, 8)O衰变的方程eq \\al(15, 8)O→eq \\al(15, 7)N＋eq \\al(0,1)e
B．将放射性同位素eq \\al(15, 8)O注入人体，eq \\al(15, 8)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，eq \\al(15, 8)O的衰变方程是：eq \\al(15, 8)O→eq \\al(15, 7)N＋eq \\al(0,1)e，A正确；将放射性同位素eq \\al(15, 8)O注入人体，eq \\al(15, 8)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．[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eq \\al(1,1)H＋eq \\al(1,0)n→eq \\al(2,1)H＋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＝eq \f(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＝heq \f(c,λ)＝(m1＋m2－m3)c2，所以λ＝eq \f(h,m1＋m2－m3c)，D错误．
12．[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.eq \\al(234, 90)Th衰变为eq \\al(222, 86)Rn，经过3次α衰变、2次β衰变
B.eq \\al(2,1)H＋eq \\al(3,1)H→eq \\al(4,2)He＋eq \\al(1,0)n是α衰变方程，eq \\al(234, 90)Th→eq \\al(234, 91)Pa＋eq \\al( 0,－1)e是β衰变方程
C.eq \\al(235, 92)U＋eq \\al(1,0)n→eq \\al(144, 56)Ba＋eq \\al(89,36)Kr＋3eq \\al(1,0)n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eq \\al(4,2)He＋eq \\al(14, 7)N→eq \\al(17, 8)O＋eq \\al(1,0)n
答案：A
解析：eq \\al(234, 90)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eq \\al(222, 86)Rn，A正确；eq \\al(2,1)H＋eq \\al(3,1)H→eq \\al(4,2)He＋eq \\al(1,0)n是核聚变方程，eq \\al(234, 90)Th→eq \\al(234, 91)Pa＋eq \\al( 0,－1)e是β衰变方程，B错误；eq \\al(235, 92)U＋eq \\al(1,0)n→eq \\al(144, 56)Ba＋eq \\al(89,36)Kr＋3eq \\al(1,0)n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eq \\al(4,2)He＋eq \\al(14, 7)N→eq \\al(17, 8)O＋eq \\al(1,1)H，D错误．
13．[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.eq \\al(14, 6)C→eq \\al(4,2)He＋eq \\al(10, 4)Be B.eq \\al(14, 6)C→eq \\al(0,1)e＋eq \\al(14, 5)B
C.eq \\al(14, 6)C＋eq \\al( 0,－1)e＋eq \\al(14, 7)N D.eq \\al(14, 6)C→eq \\al(2,1)H＋eq \\al(12, 5)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＝eq \f(1,2)·eq \f(q2E,m2)t2，a＝v1t,2a＝eq \f(1,2)·eq \f(q1E,m1)t2，联立得q2＝2q1，eq \f(m1,m2)＝eq \f(b,a)，A正确，B、C、D错误．
14．[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eq \\al(14, 7)N，产生了质子eq \\al(1,1)H.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eq \\al(4,2)He＋eq \\al(14, 7)N→eq \\al(16, 8)O＋eq \\al(1,1)H
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，eq \\al(4,2)He＋eq \\al(14, 7)N→eq \\al(17, 8)O＋eq \\al(1,1)H，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·eq \f(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．[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eq \\al(1,1)H＋eq \\al(12, 6)C→eq \\al(13, 7)N＋Q1，eq \\al(1,1)H＋eq \\al(15, 7)N→eq \\al(12, 6)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( )
A.X是eq \\al(3,2)He，Q2>Q1 B．X是eq \\al(4,2)He，Q2>Q1
C．X是eq \\al(3,2)He，Q2