高考物理一轮复习课时练习 第16章第3练　原子核（含详解）

这是一份高考物理一轮复习课时练习 第16章第3练　原子核（含详解），共5页。试卷主要包含了下列属于β衰变的是等内容，欢迎下载使用。

1．(2023·广东卷·1)理论认为，大质量恒星塌缩成黑洞的过程，受核反应eq \\ar(12, 6)C＋Y→eq \\ar(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
2．(2022·海南卷·2)下列属于β衰变的是( )
A.eq \\ar(238, 92)U→eq \\ar(234, 90)Th＋eq \\ar(4,2)He
B.eq \\ar(14, 7)N＋eq \\ar(4,2)He→eq \\ar(17, 8)O＋eq \\ar(1,1)H
C.eq \\ar(234, 90)Th→eq \\ar(234, 91)Pa＋eq \\ar( 0,－1)e
D.eq \\ar(235, 92)U＋eq \\ar(1,0)n→eq \\ar(144, 56)Ba＋eq \\ar(89,36)Kr＋3eq \\ar(1,0)n
3.如图为普通核反应堆的结构示意图，通过铀235链式反应实现核能的可控释放。下列说法正确的是( )
A．镉棒通过改变中子的数量来控制反应速度
B．中子速度越快越容易使链式反应发生
C．正常运行的反应堆水泥防护层外会检测到大量α粒子
D．铀核裂变时释放能量的多少与产物种类无关
4．(2023·湖南卷·1)2023年4月13日，中国“人造太阳”反应堆中科院环流器装置(EAST)创下新纪录，实现403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，为可控核聚变的最终实现又向前迈出了重要的一步，下列关于核反应的说法正确的是( )
A．相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多
B．氘氚核聚变的核反应方程为eq \\al(2,1)H＋eq \\al(3,1)H→eq \\al(4,2)He＋eq \\ar(0,－1)e
C．核聚变的核反应燃料主要是铀235
D．核聚变反应过程中没有质量亏损
5．(2024·江苏淮安市开学考)2023年8月24日，日本福岛第一核电站启动核污染水排海。核污染水含高达64种放射性元素，其中氚(eq \\al(3,1)H)衰变过程中产生的电离辐射可损害DNA，是致癌的高危因素之一，半衰期为12.5年。其衰变方程为eq \\al(3,1)H→eq \\al(y,x)He＋eq \\al( 0,－1)e＋γ，下列说法正确的是( )
A．衰变方程中x＝2，y＝3
B．秋冬气温逐渐变低时，氚的衰变速度会变慢
C．污染水排入大海经过稀释，氚的半衰期将减小
D．经过25年，氚将全部衰变结束
6．(多选)(2023·广东广州市三模)如图所示为射线测厚装置示意图，它的放射源为铯－137，已知铯－137的衰变方程为eq \\ar(137, 55)Cs→eq \\ar(137, 56)Ba＋eq \\ar( 0,－1)e，半衰期约为30年，下列说法正确的是( )
A．60年后剩余的eq \\ar(137, 55)Cs为原来的eq \f(1,4)
B．金属板厚度越小，探测器接收到的辐射强度越大
C．该衰变产生的β射线的电离本领比α射线强
D．该反应为β衰变，β射线即为核外电子的逸出
7．(2024·山西吕梁市开学考)2022年10月，中国科学院近代物理研究所成功合成了新核素锕204(eq \\ar(204, 89)Ac)，锕204(eq \\ar(204, 89)Ac)可以进行α衰变，衰变方程为eq \\ar(204, 89)Ac →eq \\ar(A,Z)X＋eq \\ar(4,2)He，同时释放γ射线。下列说法正确的是( )
A．X的核子数为113
B．X的质子数为87
C．由于发生质量亏损，X的比结合能比锕204的比结合能小
D．X和He的结合能之和一定小于eq \\ar(204, 89)Ac的结合能
8．(2023·福建厦门市质检)嫦娥五号月壤样品研究取得了最新成果，科研人员利用铀—铅(U－Pb)定年法，对样品中的富铀玄武岩矿物进行分析，证实了月球最“年轻”玄武岩年龄为(20.30±0.04)亿年。该定年法中的一个衰变链为eq \\ar(238, 92)U经一系列α、β衰变后形成稳定的eq \\ar(206, 82)Pb，此过程中衰变方程为eq \\ar(238, 92)U→eq \\ar(206, 82)Pb＋xeq \\ar(4,2)He＋yeq \\ar( 0,－1)e，则x、y分别为( )
A．6、4 B．5、8 C．8、6 D．8、10
9．(2024·河北秦皇岛市期中)我国造出世界首个人造迷你心脏，人造心脏的放射性同位素动力源用的燃料是钚238，钚238衰变快慢有一定的规律。如图所示，横坐标表示时间，纵坐标表示任意时刻钚238的质量m与t＝0时的质量m0的比值。则经过43.2年剩余钚238的质量与初始值的比值约为( )
A．0.250 B．0.875 C．0.500 D．0.707
10.(2024·河南项城五校联考)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，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。且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)
11.(多选)(2023·浙江金丽衢十二校第二次联考)1898年，居里夫妇发现了一种能够发出很强射线的新元素—钋(eq \\ar(210, 84)P)，为此居里夫人获得了诺贝尔化学奖。现把eq \\ar(210, 84)P原子核静止放在匀强磁场中的a点，某一时刻发生β衰变，产生了新核At，形成了如图所示的A和B两个圆轨迹。下列说法正确的是( )
A.eq \\ar(210, 84)P的衰变方程为eq \\ar(210, 84)P→eq \\ar(210, 85)At＋eq \\ar( 0,－1)e
B．把eq \\ar(210, 84)P放在磁场中，其半衰期会增大
C．A、B两个圆的半径之比为85∶1
D．释放出的粒子和反冲核圆周运动的旋转方向均为顺时针方向
12．(2023·江苏盐城市模拟)太阳内部的热核反应是轻核聚变为氦核的过程，有一种反应序列是质子循环，相当于4个质子聚变生成一个氦核和另外两个相同的粒子，核反应方程为4eq \\al(1,1)H→eq \\al(4,2)He＋2eq \\al(A,Z)X＋ΔE，已知质子的质量为m1，氦核的质量为m2，另外的两个粒子的质量均为m3，太阳每秒辐射的能量为4×1026 J，已知光速c＝3×108 m/s，求：
(1)X的质量数A、电荷数Z及一次聚变释放的能量(用字母表示)；
(2)太阳每秒亏损的质量为多少千克？(保留两位有效数字)
第3练 原子核
1．D [根据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。故选D。]
2．C [A选项的反应属于α衰变，放出了氦核(eq \\al(4,2)He)，A错误；B选项的反应是卢瑟福发现质子(eq \\al(1,1)H)的核反应方程，B错误；C选项的反应属于β衰变，放出了电子(eq \\al( 0,－1)e)，C正确；D选项的反应是重核裂变的核反应方程，D错误。]
3．A [镉棒通过改变中子的数量来控制反应速度，故A正确；中子速度越快越不容易使链式反应发生，故B错误；正常运行的反应堆主要的辐射有γ辐射和中子辐射，水泥防护层外不可能检测到大量α粒子，故C错误；核裂变释放的能量与反应前后质量亏损有关，铀核裂变时会因产物种类不同导致质量亏损不同，释放能量不同，故D错误。]
4．A [相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多，A正确；根据质量数守恒和电荷数守恒可知，氘氚核聚变的核反应方程为eq \\al(2,1)H＋eq \\al(3,1)H→eq \\al(4,2)He＋eq \\al(1,0)n，B错误；核聚变的核反应燃料主要是氘核和氚核，C错误；核聚变反应过程中放出大量能量，有质量亏损，D错误。]
5．A [由电荷数与质量数守恒可得3＝y＋0,1＝x＋(－1)，解得x＝2，y＝3，故A正确；半衰期由原子核内部因素决定，与原子核所处的物理环境和化学状态无关，故B、C错误；半衰期是原子核发生半数衰变所需的时间，经过25年，即两个半衰期，剩余氚为原来的四分之一，并没有完全衰变完，故D错误。]
6．AB [经过两个半衰期后，铯剩余原来的四分之一，故A正确；金属板厚度越小，探测器接收到的辐射强度越大，故B正确；β射线的电离能力比α射线弱，故C错误；β衰变的实质是原子核内部的一个中子转化为一个电子和一个质子，故D错误。]
7．B [根据衰变方程满足质量数守恒和电荷数守恒可知Z＝87，A＝200，故X的核子数为200，质子数为87，B正确，A错误；由于该反应释放能量，生成的新核X比锕204更稳定，故X的比结合能比锕204的比结合能大，C错误；eq \\al(A,Z)X和eq \\al(4,2)He的结合能之和一定大于eq \\ar(204, 89)Ac的结合能，D错误。]
8．C [由质量数守恒和电荷数守恒有238－206＝4x,92－82＝2x－y，解得x＝8，y＝6，故选C。]
9．D [原子核发生衰变时，剩余质量m＝m0(eq \f(1,2))eq \f(t,τ)，经过43.2年剩余钚238的质量与初始值的比值为eq \f(m,m0)＝(eq \f(1,2))eq \f(t,τ)＝(eq \f(1,2))eq \f(43.2,86.4)＝eq \f(1,\r(2))≈0.707，故选D。]
10．C [根据质量数和电荷数守恒可得核反应方程为eq \\al(3,2)He＋eq \\al(2,1)H→eq \\al(4,2)He＋eq \\al(1,1)H＋ΔE，可知X为质子，故A错误；核反应放出能量，生成的氦核比氦3更稳定，可知氦3的比结合能比氦核的比结合能小，故B错误；根据3E＋2E1＋ΔE＝4E2，可得氦3的比结合能为E＝eq \f(4E2－ΔE－2E1,3)，故C正确，D错误。]
11．AC [eq \\ar(210, 84)P的衰变方程为eq \\ar(210, 84)P→eq \\ar(210, 85)At＋eq \\al( 0,－1)e，故A正确；
放射性元素的半衰期是由原子核自身的因素决定的，跟原子所处的物理环境和化学状态没有关系，故B错误；
原子核发生衰变时，由动量守恒可知粒子和反冲核的动量大小相等、方向相反，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，则有qvB＝eq \f(mv2,R)，解得圆周运动半径R＝eq \f(mv,qB)＝eq \f(p,qB)，p为动量，则半径R与电荷量q成反比，两粒子的电荷量大小分别为e和85e，则RA∶RB＝85∶1，故C正确；
由左手定则知，反冲核的速度方向向右，为逆时针方向，粒子的速度方向向左，为顺时针方向，D错误。]
12．(1)0 1 (4m1－m2－2m3)c2
(2)4.4×109 kg
解析 (1)根据题意，由质量数和电荷数守恒可得A＝4×1－4＝0，Z＝eq \f(4×1－2,2)＝1，由爱因斯坦质能方程得一次聚变释放的能量为ΔE＝Δmc2＝(4m1－m2－2m3)c2
(2)由爱因斯坦质能方程得，太阳每秒亏损的质量为Δm′＝eq \f(ΔE′,c2)＝eq \f(4×1026,3×1082) kg≈4.4×
109 kg。