新高考物理一轮复习选择题考点专项练64　半衰期、核反应与核能（含答案解析）

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A.α射线的穿透性最强
B.β射线的电离能力最强
C.γ射线不带电
D.三种射线均来自核外电子的跃迁
2.(α衰变)香烟中含有放射性元素钋(P)，吸烟危害人体健康。钋能发生α衰变和γ辐射，其衰变方程为eq \\al(210, 84)P→eq \\al(A,Z)Pb＋eq \\al(4,2)He＋γ。下列说法正确的是( )
A.α射线的穿透能力比γ射线强
B.α射线的速度比γ射线大
C.eq \\al(A,Z)Pb中Z＝82
D.eq \\al(A,Z)Pb核的中子数为206
3.(β衰变)氚核eq \\al(3,1)H发生β衰变成为氦核eq \\al(3,2)He。假设含氚材料中eq \\al(3,1)H发生β衰变产生的电子可以全部定向移动，在3.2×104 s时间内形成的平均电流为5.0×10－8 A。已知电子电荷量为1.6×10－19 C，在这段时间内发生β衰变的氚核eq \\al(3,1)H的个数为( )
A.5.0×1014 B.1.0×1016
C.2.0×1016 D.1.0×1018
4.(核反应方程＋三种射线)理论认为，大质量恒星塌缩成黑洞的过程，受核反应eq \\al(12, 6)C＋Y→eq \\al(16, 8)O的影响。下列说法正确的是( )
A.Y是β粒子，β射线穿透能力比γ射线强
B.Y是β粒子，β射线电离能力比γ射线强
C.Y是α粒子，α射线穿透能力比γ射线强
D.Y是α粒子，α射线电离能力比γ射线强
5.(衰变)eq \\al(238, 92)U经过若干次α衰变和β衰变后变为eq \\al(206, 82)Pb，下列说法正确的是( )
A.α射线的穿透能力比β射线的强
B.α射线的电离能力比β射线的弱
C.eq \\al(238, 92)U的比结合能比eq \\al(206, 82)Pb的比结合能大
D.衰变过程中共发生了8次α衰变和6次β衰变
6.(质量数守恒、电荷数守恒)(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，核反应方程为eq \\al(4,2)He＋eq \\al(27,13)Al→X＋eq \\al(1,0)n。X会衰变成原子核Y，衰变方程为X→Y＋eq \\al(0,1)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(27,13)Al的电荷数多2
D.X的质量数与eq \\al(27,13)Al的质量数相等
7.(半衰期)沂水跋山遗址的发现填补了山东及中国北方地区旧石器时代考古的空白。出土文物包括石制品、动物化石及一定数量的骨制品，在测定其年代时用碳十四断代法，某制品初步测年数据为距今6万至10万年，已知14C的半衰期为5 730年，该制品的14C原始质量为m0。则该制品中14C的剩余量不可能是( )
A.m0eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \s\up12(11) B.m0eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \s\up12(14)
C.m0eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \s\up12(16) D.m0eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \s\up12(21)
8.(核聚变)随着中国玉兔月球探测器成功着陆月球背面，世界上掀起了新一轮的月球探测热潮。月球表面蕴含丰富而地球却十分匮乏的氦3是一种非常理想的核聚变材料，月球氦3的开发对解决能源危机有着积极的意义。氦3与氘核的核反应方程为eq \\al(3,2)He＋eq \\al(2,1)H→eq \\al(4,2)He＋X＋ΔE，其中ΔE为释放的核能。已知氘核的比结合能为E1，氦核的比结合能为E2，则下列说法中正确的是( )
A.X为中子
B.氦3的比结合能比氦核的比结合能大
C.氦3的比结合能为eq \f(4E2－2E1－ΔE,3)
D.氦3的比结合能为eq \f(4E2－2E1＋ΔE,3)
9.(人工转变)1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核(eq \\al(14, 7)N)发现了质子，首次实现了原子核的人工转变。已知核反应释放的能量全部转化成了eq \\al(17, 8)O和质子的动能，eq \\al(14, 7)N、eq \\al(17, 8)O、α粒子、质子的质量分别为m1、m2、m3、m4，真空中的光速为c，则( )
A.发现质子的核反应方程是eq \\al(14, 7)N＋eq \\al(4,2)He→eq \\al(17, 8)O＋eq \\al(0,1)n
B.释放的核能等于eq \\al(17, 8)O和质子的总动能
C.释放的核能等于(m2＋m4－m1－m3)c2
D.释放核能的原因是eq \\al(17, 8)O的结合能大于eq \\al(14, 7)N和α粒子总的结合能
10.(核能的计算)氘核eq \\al(2,1)H可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式6eq \\al(2,1)H→2eq \\al(4,2)He＋2eq \\al(1,1)H＋2eq \\al(1,0)n＋43.15 MeV表示。海水中富含氘，已知1 kg海水中含有的氘核约为1.0×1022个，若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为M的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知1 kg标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107 J，1 MeV＝1.6×10－13 J，则M约为( )
A.40 kg B.100 kg
C.400 kg D.1 000 kg
11.(同位素＋半衰期)(多选)锝－99m(Tc－99m，m代表亚稳态同位素)是目前最广泛使用的核医药物，可用于甲状腺、骨骼、心肌、脑部等扫描检查。如图所示，铀核分裂得到的钼－99(M－99)衰变成锝－99m，其过程为eq \\al(99,42)M→eq \\al(99m, 43)Tc＋X＋eq \(υ,\s\up6(－)) (eq \(υ,\s\up6(－))为不带电荷且质量非常小或近乎零的反微中子)，接着将锝－99m取出，并由注射或口服等方法送入人体内，在特定器官或组织发生衰变，其过程为eq \\al(99m, 43)Tc→eq \\al(99,43)Tc＋γ，释放出γ射线作为医学检测分析的讯号。下列有关此核医药物的叙述正确的是( )
A.eq \\al(99m, 43)Tc和eq \\al(99,43)Tc两者具有相同的化学性质
B.M－99衰变成Tc－99m过程中产生的X是电子
C.Tc－99m衰变半衰期越长，医学检测分析效果越明显
D.γ射线为核外电子从高能级向低能级跃迁时放射的光子
12.(α衰变＋动量守恒)静止在匀强磁场中的放射性元素的原子核eq \\al(238, 92)U衰变为原子核eq \\al(234, 90)Th，并放出一个α粒子，已知放射出的α粒子及eq \\al(234, 90)Th的速度方向都与磁场方向垂直，形成如图1、2所示的径迹，则下列说法中正确的是( )
A.磁场方向垂直纸面向外
B.1是α粒子的径迹，2是eq \\al(234, 90)Th的径迹
C.1、2的半径比为1∶45
D.1、2的半径比为2∶117
13.(β衰变＋动量守恒)在匀强磁场中有一个原来静止的碳14原子核发生了某种衰变，已知放射出的粒子速度方向及反冲核的速度方向均与磁场方向垂直，它们在磁场中运动的径迹是两个相内切的圆，两圆的直径之比为7∶1，如图所示。则碳14的衰变方程为( )
A.eq \\al(14, 6)C→eq \\al(12, 5)B＋eq \\al(2,1)H B.eq \\al(14, 6)C→eq \\al(14, 5)B＋eq \\al(0,1)e
C.eq \\al(14, 6)C→eq \\al(14, 7)N＋eq \\al( 0,－1)e D.eq \\al(14, 6)C→eq \\al(10, 4)Be＋eq \\al(4,2)He
14.(衰变＋动量守恒)如图所示，在匀强磁场中的A点有一静止的放射性原子核，它发生某种衰变时，射出的粒子及新核速度方向均与磁场方向垂直，且做如图所示轨迹的圆周运动，测得两轨迹的半径之比为44∶1，则下列判断正确的是( )
A.这是β衰变，衰变时新核向右运动，放射性元素的原子序数是43
B.这是β衰变，衰变时新核向左运动，放射性元素的原子序数是43
C.这是α衰变，衰变时新核向右运动，放射性元素的原子序数是90
D.这是α衰变，衰变时新核向左运动，放射性元素的原子序数是90
解析答案64 半衰期、核反应与核能
1．C [α射线的速度在三种射线中最低，穿透能力最弱，带电荷量最大，电离能力最强，A、B错误；α、β射线来自原子核衰变，γ射线是激发状态的原子核发出的波长极短的电磁波，是一种不带电的光子流，C正确，D错误。]
2．C [α射线为eq \\al(4,2)He粒子流，它的穿透能力比γ射线弱，故A错误；α射线的速度比γ射线小，故B错误；根据电荷数守恒，有Z＝84－2＝82，故C正确；根据质量数守恒有A＝210－4＝206，eq \\al(206, 82)Pb核的中子数为124，故D错误。]
3．B [根据I＝eq \f(q,t)＝eq \f(ne,t)，可得产生的电子数为n＝eq \f(It,e)＝eq \f(5.0×10－8×3.2×104,1.6×10－19)＝1016个，因在β衰变中，一个氚核产生一个电子，可知氚核的个数为1.0×1016个，故B正确。]
4．D [根据发生β衰变的核反应满足质量数和电荷数守恒可知，Y是α粒子(eq \\al(4,2)He)，三种射线的穿透能力，γ射线最强，α射线最弱；三种射线的电离能力，α射线最强，γ射线最弱，故D正确。]
5．D [根据α、β、γ三种射线特点可知，α射线的电离本领最强，穿透本领最弱，故A、B错误；比结合能越大越稳定，则eq \\al(238, 92)U的比结合能比eq \\al(206, 82)Pb的比结合能小，故C错误；在α衰变的过程中，电荷数少2，质量数少4，在β衰变的过程中，电荷数多1，有2m－n＝10，4m＝32，解得m＝8，n＝6，故D正确。]
6．AC [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(4,2)He＋eq \\al(27,13)Al→m1n1X＋eq \\al(1,0)n，m1n1X→m2n2Y＋eq \\al(0,1)e，根据反应方程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(27,13)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(27,13)Al的电荷数多2，故B错误，C正确。]
7．D [根据半衰期计算公式m＝m0eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \s\up6(\f(t,T))，t取6万至10万年，T＝5 730年，可得发生了半衰期的次数n满足10