统考版高考物理复习热点专项练十二波粒二象性原子结构和原子核第94练原子核含答案

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选择题
1．如图为天然放射性元素放出的α、β、γ三种射线贯穿物体情况的示意图，其中( )
A．①是α射线 B．②是γ射线
C．③是β射线 D．③是α射线
2．(多选)1934年，约里奥­居里夫妇用α粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素X，反应方程为 eq \\al(\s\up11(4),\s\d4(2)) He＋ eq \\al(\s\up11(27),\s\d4(13)) Al→X＋ eq \\al(\s\up11(1),\s\d4(0)) n.X会衰变成原子核Y，衰变方程为X→Y＋ eq \\al(\s\up11(0),\s\d4(1)) e.则( )
A．X的质量数与Y的质量数相等
B．X的电荷数比Y的电荷数少1
C．X的电荷数比 eq \\al(\s\up11(27),\s\d4(13)) Al的电荷数多2
D．X的质量数与 eq \\al(\s\up11(27),\s\d4(13)) Al的质量数相等
3．(多选)太阳辐射的总功率约为4×1026 W，其辐射的能量来自聚变反应．在聚变反应中，一个质量为1 876.1 MeV/c2(c为真空中的光速)的氘核( eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(1)) H)和一个质量为2 809.5 MeV/c2的氚核( eq \\al(\s\up11(3),\s\d4(1)) H)结合为一个质量为3 728.4 MeV/c2的氦核( eq \\al(\s\up11(4),\s\d4(2)) He)，并放出一个X粒子，同时释放大约17.6 MeV的能量．下列说法正确的是( )
A．X粒子是质子
B．X粒子的质量为939.6 MeV/c2
C．太阳每秒因为辐射损失的质量约为4.4×109 kg
D．太阳每秒因为辐射损失的质量约为17.6 MeV/c2
4．有些元素的原子核有可能从很靠近它的核外电子中“俘获”一个电子形成一个新原子核，从离原子核最近的K层电子中俘获电子，叫“K俘获”．例如一个铍原子核( eq \\al(\s\up11(7),\s\d4(4)) Be)发生了“K俘获”，生成一个新的原子核X，并放出一个不带电的、质量接近于零的中微子(υe)，核反应方程为 eq \\al(\s\up11(7),\s\d4(4)) Be＋ eq \\al(\s\up11(0),\s\d4(－1)) e→ eq \\al(\s\up11(A),\s\d4(Z)) X＋υe.关于铍原子核( eq \\al(\s\up11(7),\s\d4(4)) Be)的“K俘获”的过程，下列说法正确的是( )
A．新原子核X可能会带负电
B．新原子核X是铍原子的同位素，两者的核子数不同
C．新原子核X比原来的铍原子核少一个中子
D．新原子核X比原来的铍原子核少一个质子
5．地面土壤中含有的氡具有放射性，其衰变方程为 eq \\al(\s\up11(222),\s\d4( )) 86Rn―→ eq \\al(\s\up11(218),\s\d4( )) 84P＋X，半衰期为3.8天．下列说法不正确的是( )
A．X是α粒子
B．过量的射线对人体组织有破坏作用
C．每过7.6天，土壤中放射性氡的含量减少75%
D．放射性元素衰变的快慢与压力、温度或与其他元素的化合等因素有关
6．科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池，如图所示，它是采用半衰期长达100年的放射性同位素镍63( eq \\al(\s\up11(63),\s\d4(28)) Ni)和铜两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63发生β衰变时释放电子被铜片俘获，把镍63和铜片做电池的两极为外电阻R提供电能．下列说法正确的是( )
A．电阻R上的电流方向是从b到a
B．镍63的衰变方程是 eq \\al(\s\up11(63),\s\d4(29)) Cu＋ eq \\al(\s\up11( 0),\s\d4(－1)) e―→ eq \\al(\s\up11(63),\s\d4(28)) Ni
C．升高温度、增大压强可以改变镍63的半衰期
D．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的
7．(多选)太阳现正处于主序星演化阶段，它主要是由电子和 eq \\al(\s\up11(1),\s\d4(1)) H、 eq \\al(\s\up11(4),\s\d4(2)) He组成．维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是2X＋4 eq \\al(\s\up11(1),\s\d4(1)) H→ eq \\al(\s\up11(4),\s\d4(2)) He＋释放的核能ΔE，这些核能最后转化为辐射能．根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的 eq \\al(\s\up11(1),\s\d4(1)) H核数目从现有数减少10%，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段．为了简化，假定目前太阳全部由电子和 eq \\al(\s\up11(1),\s\d4(1)) H核组成．已知质子质量mp＝1.672 6×10－27 kg， eq \\al(\s\up11(4),\s\d4(2)) He质量mα＝6.645 8×10－27 kg，电子质量me＝0.9×10－30 kg，光速c＝3×108 m/s，太阳质量M＝2×1030 kg，太阳辐射功率为P＝4×1026 W，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，阿伏加德罗常数NA＝6×1023 ml－1.下列结论正确的是( )
A．核反应中的X是电子
B．释放的核能ΔE约为4.2×10－12 J
C．若释放的核能全由波长为300 nm的光子组成，一次核反应释放出的光子数约为6.3×108个
D．太阳继续保持在主序星阶段的时间约为1010年
第94练 原子核
1．答案：A
解析：α射线的穿透能力最弱，一张纸即可把它挡住，γ射线的穿透能力最强．故①是α射线，②是β射线，③是γ射线．A正确，B、C、D错误．
2．答案：AC
解析：根据电荷数守恒和质量数守恒，可知 eq \\al(\s\up11(4),\s\d4(2)) He＋ eq \\al(\s\up11(27),\s\d4(13)) Al→X＋ eq \\al(\s\up11(1),\s\d4(0)) n方程中X的质量数为30，电荷数为15，再根据X→Y＋ eq \\al(\s\up11(0),\s\d4(1)) e方程可知Y的质量数为30，电荷数为14，故X的质量数与Y的质量数相等，X的电荷数比Y的电荷数多1，X的电荷数比 eq \\al(\s\up11(27),\s\d4(13)) Al的电荷数多2，X的质量数比 eq \\al(\s\up11(27),\s\d4(13)) Al的质量数多3，选项A、C正确，B、D错误．
3．答案：BC
解析：由题中信息知核反应方程为 eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(1)) H＋ eq \\al(\s\up11(3),\s\d4(1)) H―→ eq \\al(\s\up11(4),\s\d4(2)) He＋ eq \\al(\s\up11(1),\s\d4(0)) n，X粒子为中子，A错误；由质量守恒定律可知，X粒子的质量m＝（1 876.1＋2 809.5－3 728.4－17.6）MeV/c2＝939.6 MeV/c2，B项正确；由质能方程可知，太阳每秒因辐射损失的质量Δm＝ eq \f(Pt,c2) ＝ eq \f(4×1026W·1 s,（3×108 m/s）2) ＝4.4×109kg，C项正确，D项错误．
4．答案：D
解析：原子呈电中性，原子核外的电子带负电，原子核带正电，故A错误；原子核俘获一个电子后，一个质子变成中子，质子数减少一个，中子数多一个，新原子核的质子数发生变化，新原子核与原来的原子不是同位素，故B、C选项错误，D选项正确．
5．答案：D
解析：根据核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒，可知X的电荷数为2，质量数为4，所以X是氦核，即α粒子，选项A正确；过量的射线对人体组织具有破坏作用，选项B正确；根据半衰期的物理意义可知，每过一个半衰期（3.8天），放射性氡衰变 eq \f(1,2) ，土壤中放射性氡的含量减少50%，每过两个半衰期（7.6天），土壤中放射性氡的含量减少50%＋0.5×50%＝75%，选项C正确．放射性元素衰变的快慢与元素所处的物理、化学状态无关，选项D错误．
6．答案：D
解析：镍63发生β衰变时释放电子被铜片俘获，根据电流方向规定为正电荷定向移动的方向（负电荷定向移动的反方向），可知电阻R上电流方向是从a到b，选项A错误；根据核反应方程满足电荷数守恒、质量数守恒和核反应具有方向性可知，镍63发生β衰变的核反应方程是 eq \\al(\s\up11(63),\s\d4(28)) Ni―→ eq \\al(\s\up11(63),\s\d4(29)) Cu＋ eq \\al(\s\up11( 0),\s\d4(－1)) e，选项B错误；改变放射性元素的物理、化学状态，均不能改变其半衰期，所以升高温度、增大压强不能改变镍63的半衰期，选项C错误；β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的，选项D正确．
7．答案：ABD
解析：由核反应方程遵循质量数、电荷数守恒可知，核反应中X为电子，A项正确；由核反应方程可知每4个氢原子核发生聚变反应释放的能量ΔE＝（4mp＋2me－mα）c2≈4.2×10－12 J，B项正确；一次核反应释放的光子数N＝ eq \f(ΔE,hν) ，ν＝ eq \f(c,λ) ，解得N＝6.3×106个，C项错误；太阳在主序星阶段释放的核能为E＝ eq \f(M×10%,Mp) × eq \f(NA·ΔE,4) ，式中Mp为氢的摩尔质量，又E＝Pt，解得t≈1010年，D项正确．