2022届高考物理一轮复习专题89原子核练习含解析

这是一份2022届高考物理一轮复习专题89原子核练习含解析，共5页。
A．放射性元素经过两个完整的半衰期后，将完全衰变殆尽
B．原子核衰变时电荷数守恒，质量数不守恒
C．改变压力、温度或浓度，将改变放射性元素的半衰期
D．过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害
2．[2020·全国卷Ⅰ]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()) 92U＋ 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
3．[2021·广东卷]科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26.铝26的半衰期为72万年，其衰变方程为eq \\al(\s\up1(26),\s\d1(13))Al→ eq \\al(\s\up1(26),\s\d1(12)) Mg＋Y.下列说法正确的是( )
A．Y是氦核
B．Y是质子
C．再经过72万年，现有的铝26衰变一半
D．再经过144万年，现有的铝26全部衰变
4．[2020·全国卷Ⅱ]氘核 eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(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6 eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) H→2 eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2)) He＋2 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1)) H＋2 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0)) n＋43.15MeV表示．海水中富含氘，已知1kg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1kg标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107J，1MeV＝1.6×10－13J，则M约为( )
A．40kgB．100kg
C．400kgD．1000kg
5．[2021·成都七校联考]下列说法中正确的是( )
A．伦琴射线与γ射线一样是电磁波，但穿透本领远比γ射线弱
B．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后就一定只剩下1个氡原子核
C．已知质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，那么质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2
D．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核外的电子发生电离产生的
6．[2021·青岛调研]2019年4月23日，人民海军成立70周年阅兵式上，中国海军多款核潜艇公开亮相．核潜艇是以核反应堆为动力源．关于核反应，下列说法正确的是( )
A．在核反应中，质量守恒、电荷数守恒
B．核反应方程23892U→23490Th＋ eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2)) He属于α衰变
C．核反应方程147N＋ eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2)) He→178O＋ eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1)) H属于核聚变，是核潜艇的动力原理
D．核反应方程126C→127N＋ eq \\al(\s\up1(0),\s\d1(－1)) e属于β衰变，而β射线来自原子外层的电子
7．(多选)我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到1亿度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础．下列关于聚变的说法正确的是( )
A.核聚变比核裂变更为安全、清洁
B．任何两个原子核都可以发生聚变
C．两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加
D．两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加
8．[2021·河南六市联考]下列说法正确的是( )
A．结合能越大，原子中核子结合得越牢固，原子核越稳定
B．核反应过程中如果核子的平均质量减小，则要吸收能量
C． eq \\al(\s\up1(235),\s\d1( 92)) U的半衰期约为7亿年，随着地球温度的升高，其半衰期将变短
D．诊断甲状腺疾病时，给病人注射放射性同位素的目的是将其作为示踪原子
9．[2021·湖南、江西联考]下列说法中正确的是( )
A．放射性元素的半衰期是指大量该元素的原子核的质量减少为原来的一半需要的时间
B． eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 92)) U衰变为 eq \\al(\s\up1(234),\s\d1( 91)) Pa要经过1次α衰变和1次β衰变
C．中子和质子结合成氘核时吸收能量
D．当氢原子从n＝1的状态向n＝3的状态跃迁时，发射出光子
10．[2021·长春市质检]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(\s\up1(234),\s\d1( 90)) Th衰变为 eq \\al(\s\up1(222),\s\d1( 86)) Rn，经过3次α衰变，2次β衰变
B． 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α衰变方程， eq \\al(\s\up1(234),\s\d1( 90)) Th―→ eq \\al(\s\up1(234),\s\d1( 91)) Pa＋ eq \\al(\s\up1( 0),\s\d1(－1)) e是β衰变方程
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＋3 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(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(\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)) n
11.
[2021·西安中学模拟]在匀强磁场中有一个静止的氡原子核( eq \\al(\s\up1(222),\s\d1( 86)) Rn)，由于衰变它放出一个粒子，此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个相互外切的圆，大圆与小圆的直径之比为42∶1，如图所示，那么氡核的衰变方程应是下列方程中的哪一个( )
A． eq \\al(\s\up1(222),\s\d1( 86)) Rn―→ eq \\al(\s\up1(222),\s\d1( 87)) Fr＋ eq \\al(\s\up1( 0),\s\d1(－1)) e B． eq \\al(\s\up1(222),\s\d1( 86)) Rn―→ eq \\al(\s\up1(218),\s\d1( 84)) Fr＋ eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2)) He
C． eq \\al(\s\up1(222),\s\d1( 86)) Rn―→ eq \\al(\s\up1(222),\s\d1( 85)) At＋eq \\al(\s\up1(0),\s\d1(1))eD． eq \\al(\s\up1(222),\s\d1( 86)) Rn―→ eq \\al(\s\up1(220),\s\d1( 85)) At＋ eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) H
12．太阳内部核反应的主要模式之一是质子－质子循环，循环的结果可表示为4 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1)) H→ eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2)) He＋2 eq \\al(\s\up1(0),\s\d1(1)) e＋2v，已知 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1)) H和 eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2)) He的质量分别为mp＝1.0078u和ma＝4.0026u，1u＝931MeV/c2，c为光速．在4个 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1)) H转变成1个 eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2)) He的过程中，释放的能量约为( )
A．8MeVB．16MeV
C．26MeVD．52MeV
专题89 原子核
1．D 根据半衰期的定义可知，放射性元素经过两个完整的半衰期后，还剩原来的eq \f(1,4)未衰变，A错误；原子核衰变时电荷数和质量数都守恒，B错误；放射性元素的半衰期由原子核内部自身的因素决定，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，因此改变压力、温度或浓度，放射性元素的半衰期不变，C错误；过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，若辐射强度在安全剂量内则不会对人体组织造成伤害，D正确．
2．BD 核反应方程中，反应前后质量数守恒，电荷数守恒，则A项中X1应为 eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(2)) He；B项中X2为 eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2)) He；C项中X3应为 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0)) n；D项中X4应为 eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2)) He.故选B、D.
3．C 根据电荷数守恒与质量数守恒可知Y为正电子 eq \\al(\s\up1(0),\s\d1(1)) e，A、B错误．经过一个半衰期，铝26衰变一半，经过两个半衰期，铝26还剩下四分之一，C正确，D错误．
4．C 由1kg海水中的氘核聚变释放的能量与质量为M的标准煤燃烧释放的热量相等，有：2.9×107MJ/kg×M＝eq \f(1.0×1022,6)×43.15×1.6×10－13J，解得M≈400kg，故C选项正确．
5．C
6．B 在核反应中，质量数和电荷数守恒，质量不守恒，A错误；核反应23892U→23490Th＋42He属于α衰变，B正确；核反应147N＋ eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2)) He→178O＋ eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1)) H，属于原子核的人工转变，C错误；β射线由核反应放出，D错误．
7．AD 本题以“人造太阳”为背景，考查核聚变反应，以及学生的理解能力，体现了科学态度与社会责任的核心素养，也体现了应用与创新的价值观念．
因为重核裂变后，产物中存在不稳定的核，而且放射性产物较多，轻核聚变与之相比更安全、清洁，所以A项正确．轻原子核才会发生聚变，所以B项错误．核反应过程中存在质量亏损，释放能量，所以C项错误．核反应后产生的新核相对稳定，比结合能增加，故D项正确．
8．D 比结合能的大小反映原子核的稳定程度，比结合能越大，原子中核子结合得越牢固，原子核越稳定，A错误；核反应过程中如果核子的平均质量减小，根据爱因斯坦质能方程可知要释放核能，B错误；半衰期由原子核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理或化学状态无关，C错误；诊断甲状腺疾病时，给病人注射放射性同位素的目的是将其作为示踪原子，D正确．
9．B 半衰期是有一半的原子核发生了衰变，并不是质量减少一半，A错误； eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 92)) U经一次α(eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2))He)衰变和一次β( eq \\al(\s\up1( 0),\s\d1(－1)) e)衰变后变为 eq \\al(\s\up1(234),\s\d1( 91)) Pa，B正确；中子和质子结合成氘核时放出能量，C错误；当氢原子从n＝1的状态向n＝3的状态跃迁时，吸收光子，D错误．
10．A 由核反应过程电荷守恒及质量数守恒可得， eq \\al(\s\up1(234),\s\d1( 90)) Th衰变为 eq \\al(\s\up1(222),\s\d1( 86)) Rn，经过3次α衰变，2次β衰变，A正确； 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是核聚变方程， eq \\al(\s\up1(234),\s\d1( 90)) Th―→ eq \\al(\s\up1(234),\s\d1( 91)) Pa＋ eq \\al(\s\up1( 0),\s\d1(－1)) e是β衰变方程，B错误； 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＋3 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0)) n是核裂变方程，不是氢弹的核反应方程，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(\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，D错误．
11．B 原子核的衰变过程中动量守恒，设衰变放出的粒子的质量为m1、半径为r1、电荷量为q1、速度大小为v1，反冲核的质量为m2、半径为r2、电荷量为q2、速度大小为v2，由动量守恒定律得m1v1＝m2v2，由洛伦兹力提供向心力得qvB＝meq \f(v2,r)，解得q＝eq \f(mv,rB)，则eq \f(q1,q2)＝eq \f(r2,r1)＝eq \f(d2,d1)＝eq \f(1,42)，B正确．
12．C 本题考查了学生对核反应中核能的计算能力，体现了学科素养中的物理观念．
由核反应方程可知，4个 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1)) H转变成1个 eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2)) He的过程中的质量亏损Δm≈4×1.0078u－4.0026u＝0.0286u，释放的核能ΔE＝Δmc2＝0.0286×931MeV≈26.6MeV，故选项C正确．