新教材2022版高考物理人教版一轮总复习训练：40　原子核

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1．下列说法正确的是( )
A. 贝克勒尔通过实验最早发现了电子
B. 若使放射性物质的温度升高，则其半衰期增大
C. 核反应堆用过的废料清洁无污染，没有放射性
D. 核反应 eq \\al(\s\up1(235),\s\d1( 92))U＋ eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0))n―→ eq \\al(\s\up1(90),\s\d1(38))Sr＋ eq \\al(\s\up1(136),\s\d1( 54))Xe＋10 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0))n属于重核的裂变
D 解析：汤姆孙通过实验最早发现了电子，故A错误；放射性物质的半衰期与外界的物理和化学状态无关，只取决于原子核的内部结构，故B错误；核反应堆用过的废料仍然有放射性，故C错误；核反应 eq \\al(\s\up1(235),\s\d1( 92))U＋ eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0))n―→ eq \\al(\s\up1(90),\s\d1(38))Sr＋ eq \\al(\s\up1(136),\s\d1( 54))Xe＋10 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0))n，属于重核的裂变，D正确。
2．(2020·全国卷Ⅰ)(多选)下列核反应方程中，X1、X2、X3、X4代表α粒子的有( )
A. eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1))H＋ eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1))H―→ eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0))n＋X1
B. eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1))H＋ eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(1))H―→ eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0))n＋X2
C. eq \\al(\s\up1(235),\s\d1( 92))U＋ eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0))n―→ eq \\al(\s\up1(144),\s\d1( 56))Ba＋ eq \\al(\s\up1(89),\s\d1(36))Kr＋3X3
D. eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0))n＋ eq \\al(\s\up1(6),\s\d1(3))Li―→ eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(1))H＋X4
BD 解析：α粒子为氦原子核 eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2))He，根据核反应方程遵守电荷数守恒和质量数守恒，A选项中的X1为 eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(2))He，B选项中的X2为 eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2))He，C选项中的X3为中子 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0))n，D选项中的X4为 eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2))He。故选B、D。
3．关于核反应方程 eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 92))U―→ eq \\al(\s\up1(234),\s\d1( 90))Th＋X，下列说法正确的是( )
A. 此核反应方程中的X代表的粒子为氢原子核
B. 通过降低温度的方法，一定能缩短 eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 92))U的半衰期
C. 此核反应释放能量
D. 此核反应方程属于β衰变，β粒子是 eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 92))U核外的电子电离形成的
C 解析：由电荷数守恒与质量数守恒可知X的质量数为4，电荷数为2，核反应方程为 eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 92))U―→ eq \\al(\s\up1(234),\s\d1( 90))Th＋ eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2))He，所以此核反应方程中的X代表的粒子为α粒子，故A错误；半衰期与外界的温度等条件无关，故B错误；此反应是α衰变，由于发生质量亏损而释放能量，故C正确，D错误。
4．2018年11月 12日中科院等离子体物理研究所发布消息：全超导托卡马克装置EAST在实验中有了新的突破，等离子体中心电子温度达到1亿摄氏度；其主要的两个核反应方程为：① eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1))H＋ eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1))H―→ eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(2))He＋X；② eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1))H＋Y―→ eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2))He＋X，则下列表述正确的是( )
A. X是质子
B. Y是氚核
C. ①是人类历史上第一次核反应人工转变方程
D. ②属于核裂变反应方程
B 解析：根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X是中子 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0))n，Y是氚核 eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(1))H，选项A错误，B正确；①不是人类历史上第一次核反应人工转变方程，这两个核反应方程均属于轻核聚变方程，选项C、D错误。
5．2020年3月 15日中国散裂中子源(CSNS)利用中子成像技术帮助中国科技大学进行了考古方面的研究。散裂中子源是研究中子特性、探测物质微观结构和运动的科研装置。下列关于中子研究的说法正确的是( )
A. α粒子轰击 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 7))N，生成 eq \\al(\s\up1(17),\s\d1( 8))O并产生了中子
B. eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 92))U经过4次α衰变、2次β衰变后，新核与原来的原子核相比中子数少了10个
C. γ射线实质是高速中子流，可用于医学的放射治疗
D. 核电站可通过“慢化剂”控制中子数目来控制核反应的速度
B 解析：根据质量数守恒和电荷数守恒知， eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2))He＋ eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 7))N―→ eq \\al(\s\up1(17),\s\d1( 8))O＋ eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1))H，故A错误；每次α衰变，质量数少4，电荷数少2，中子数少2，每次β衰变，1个中子转化成1个质子和1个电子，中子数少1，所以4次α衰变、2次β衰变后，新核与原来的原子核相比，中子数少4×2＋2×1＝10个，故B正确；γ射线实质是光子流，故C错误；镉棒可以吸收中子，核反应堆中，通过改变镉棒插入的深度，来控制核反应的速度，故D错误。
6．(多选)“两弹一星”精神彰显了中华民族自强不息的伟大精神。下列核反应方程属于研究“两弹”的基本核反应方程的是( )
A. eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 7))N＋ eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2))He―→ eq \\al(\s\up1(17),\s\d1( 8))O＋ eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1))H
B. eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 92))U―→ eq \\al(\s\up1(234),\s\d1( 90))Th＋ eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2))He
C. eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1))H＋ eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(1))H―→ eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2))He＋ eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0))n
D. eq \\al(\s\up1(235),\s\d1( 92))U＋ eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0))n―→ eq \\al(\s\up1(90),\s\d1(38))Sr＋ eq \\al(\s\up1(136),\s\d1( 54))Xe＋10 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0))n
CD 解析： eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 7))N＋ eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2))He―→ eq \\al(\s\up1(17),\s\d1( 8))O＋ eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1))H是卢瑟福利用α粒子轰击氦核打出了质子实验的核反应方程式，故A错误； eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 92))U―→ eq \\al(\s\up1(234),\s\d1( 90))Th＋ eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2))He是α衰变，故B错误； eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1))H＋ eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(1))H―→ eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2))He＋ eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0))n是氢弹爆炸聚变反应方程式，故C正确； eq \\al(\s\up1(235),\s\d1( 92))U＋ eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0))n―→ eq \\al(\s\up1(90),\s\d1(38))Sr＋ eq \\al(\s\up1(136),\s\d1( 54))Xe＋10 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0))n是原子弹爆炸裂变反应方程式，故D正确。
7．(2020·全国卷Ⅲ)(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\up1(4),\s\d1(2))He＋ eq \\al(\s\up1(27),\s\d1(13))Al―→X＋ eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0))n。X会衰变成原子核Y，衰变方程为X―→Y＋ eq \\al(\s\up1(0),\s\d1(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\up1(27),\s\d1(13))Al的电荷数多2
D. X的质量数与 eq \\al(\s\up1(27),\s\d1(13))Al的质量数相等
AC 解析：设X和Y的质子数分别为n1和n2，质量数分别为m1和m2，则反应方程为 eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2))He＋ eq \\al(\s\up1(27),\s\d1(13))Al―→ eq \\al(\s\up1(m1),\s\d1(n1))X＋ eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0))n， eq \\al(\s\up1(m1),\s\d1(n1))X―→ eq \\al(\s\up1(m2),\s\d1(n2))Y＋ eq \\al(\s\up1(0),\s\d1(1))e，根据反应方程的质子数和质量数守恒，解得2＋13＝n1，n1＝n2＋1，4＋27＝m1＋1，m1＝m2＋0，解得n1＝15，n2＝14，m1＝30，m2＝30。X的质量数(m1＝30)与Y的质量数(m2＝30)相等，比 eq \\al(\s\up1(27),\s\d1(13))Al的质量数多3，故A正确，D错误；X的电荷数(n1＝15)比Y的电荷数(n2＝14)多1，比 eq \\al(\s\up1(27),\s\d1(13))Al的电荷数多2，故B错误，C正确。
8．关于放射性元素的衰变，下列说法正确的是( )
A. 氡 eq \\al(\s\up1(222),\s\d1( 86))Rn经一系列衰变变成稳定的 eq \\al(\s\up1(206),\s\d1( 82))Pb，要经过4次α衰变和4次β衰变
B. 原子核发生一次β衰变，原子核内的一个质子转变为一个中子
C. 三种天然放射线中，电离能力和穿透能力最强的是α射线
D. 天然放射现象说明原子具有核式结构
A 解析：氡 eq \\al(\s\up1(222),\s\d1( 86))Rn经一系列衰变变成稳定的 eq \\al(\s\up1(206),\s\d1( 82))Pb，由222＝206＋4x，86＝82＋2x－y，联立解得x＝4，y＝4，即要经过4次α衰变和4次β衰变，选项A正确；原子核发生一次β衰变，原子核内的一个中子转变为一个质子和一个电子，选项B错误；三种天然放射线中，电离能力最强的是α射线，穿透能力最强的是γ射线，选项C错误；天然放射现象说明原子核具有复杂结构，选项D错误。
9．一静止的氡核 eq \\al(\s\up1(222),\s\d1( 86))Rn衰变为钋核 eq \\al(\s\up1(218),\s\d1( 84))P和α粒子，其中 eq \\al(\s\up1(222),\s\d1( 86))Rn、 eq \\al(\s\up1(218),\s\d1( 84))P、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，设释放的核能全部转化为钋核和α粒子的动能。
(1)写出衰变方程式；
(2)求α粒子的动能。
解析：(1)核反应方程满足质量数守恒与电荷数守恒，则衰变方程为
eq \\al(\s\up1(222),\s\d1( 86))Rn―→ eq \\al(\s\up1(218),\s\d1( 84))P＋ eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2))He或 eq \\al(\s\up1(222),\s\d1( 86))Rn―→ eq \\al(\s\up1(218),\s\d1( 84))P＋α。
(2)核反应过程中释放的核能为
ΔE＝(m1－m2－m3)c2＝EkP＋Ekα
衰变过程中动量守恒
pP＝pα
根据p＝ eq \r(2mEk)可知
eq \f(EkP,Ekα)＝ eq \f(m3,m2)
则α粒子的动能为
Ekα＝ eq \f(m2,m2＋m3)·ΔE＝ eq \f(m2,m2＋m3)(m1－m2－m3)c2。
答案：(1) eq \\al(\s\up1(222),\s\d1( 86))Rn―→ eq \\al(\s\up1(218),\s\d1( 84))P＋ eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2))He或 eq \\al(\s\up1(222),\s\d1( 86))Rn―→ eq \\al(\s\up1(218),\s\d1( 84))P＋α (2) eq \f(m2,m2＋m3)(m1－m2－m3)c2