考點(diǎn)規(guī)范練39　原子核及核反應(yīng)一、單項(xiàng)選擇題1.下列與α粒子相關(guān)的說(shuō)法正確的是(　　)A.天然放射現(xiàn)象中產(chǎn)生的α射線速度與光速度相當(dāng),穿透能力很強(qiáng)B.鈾238U)核放出一個(gè)α粒子后就變?yōu)殁Q234Th)C.高速α粒子轟擊氮核可從氮核中打出中子,核反應(yīng)方程為HenD.丹麥物理學(xué)家玻爾進(jìn)行了α粒子散射實(shí)驗(yàn)并首先提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型答案B解析α射線是速度為0.1c的氦核流,穿透能力最弱,A錯(cuò)誤;由核反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量數(shù)、核電荷數(shù)守恒可知B正確;C項(xiàng)中核反應(yīng)前后核電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都不守恒,C錯(cuò)誤;D項(xiàng)中進(jìn)行α粒子散射實(shí)驗(yàn)的物理學(xué)家是盧瑟福,所以D錯(cuò)誤。2.下列有關(guān)原子結(jié)構(gòu)和原子核的認(rèn)識(shí),其中正確的是(　　)A.γ射線是高速運(yùn)動(dòng)的電子流B.氫原子輻射光子后,其繞核運(yùn)動(dòng)的電子的動(dòng)能增大C.太陽(yáng)輻射能量的主要來(lái)源是太陽(yáng)中發(fā)生的重核裂變DBi的半衰期是5天,100 g Bi經(jīng)過(guò)10天后還剩下50 g答案B解析β射線是高速電子流,而γ射線是一種電磁波,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;氫原子輻射光子后,繞核運(yùn)動(dòng)的電子距核更近,動(dòng)能增大,選項(xiàng)B正確;太陽(yáng)輻射能量的主要來(lái)源是太陽(yáng)內(nèi)部氫核的聚變,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;10天為兩個(gè)半衰期,剩余的Bi的質(zhì)量為100×g=100×g=25g,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3.關(guān)于質(zhì)量虧損和原子核的結(jié)合能,以下說(shuō)法正確的是(　　)A.原子核的結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子釋放的能量B.一重原子核衰變成α粒子和另一原子核,衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來(lái)重核的結(jié)合能C.核子結(jié)合成原子核時(shí)會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量虧損,虧損的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為釋放的能量D.原子核的比結(jié)合能越大,則原子核中核子的平均質(zhì)量就越小,在核子結(jié)合成原子核時(shí)平均每個(gè)核子的質(zhì)量虧損就越小答案B解析原子核的結(jié)合能等于核子結(jié)合成原子核所釋放的能量,也等于將原子核分解成自由核子所需的最小能量,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;重核的比結(jié)合能比中等核小,因此重核衰變時(shí)釋放能量,衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和大于原來(lái)重核的結(jié)合能,故選項(xiàng)B正確;質(zhì)量虧損只是表明了虧損的質(zhì)量與釋放的能量的關(guān)系,而不是將虧損質(zhì)量轉(zhuǎn)化為釋放的能量,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;結(jié)合能與核子數(shù)之比稱作比結(jié)合能,也叫平均結(jié)合能。比結(jié)合能越大,表示原子核中單個(gè)核子分離所需能量越多,原子核中核子結(jié)合得越牢固,原子核越穩(wěn)定,原子核中核子結(jié)合時(shí)平均每個(gè)核子的質(zhì)量虧損越多,原子核中核子的平均質(zhì)量越小,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。4.某核電站遭受?chē)?yán)重破壞,產(chǎn)生了嚴(yán)重的核泄漏,從核電站周?chē)欢ǚ秶鷥?nèi)的空氣中和核電站排出的廢水中分別檢測(cè)出了放射性物質(zhì)碘131和钚239,嚴(yán)重危及了人們的生命安全。已知該核電站采用的是重水反應(yīng)堆,用U(鈾)吸收中子后生成Pu(钚),碘131的半衰期為8天,下列說(shuō)法正確的是(　　)A.排出的廢水中的钚239是鈾核裂變的生成物BU吸收中子后變成U很不穩(wěn)定,則經(jīng)過(guò)2次β衰變后變成PuC.核電站的核廢料可直接堆放在露天垃圾場(chǎng)D.碘131的半衰期只有8天,因此16天后會(huì)全部消失答案B解析裂變是重核生成幾個(gè)中等質(zhì)量原子核的過(guò)程,鈾238的質(zhì)量數(shù)比钚239的小,因此钚不是鈾核裂變的生成物,A錯(cuò)誤;發(fā)生β衰變時(shí)質(zhì)量數(shù)不發(fā)生改變,核電荷數(shù)加1,根據(jù)電荷數(shù)守恒可知U發(fā)生2次β衰變后變成Pu,B正確;核電站的核廢料中具有很多的放射性物質(zhì),不可以直接堆放在露天垃圾場(chǎng),C錯(cuò)誤;碘131的半衰期是8天,它是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律,大量的碘131在8天后會(huì)剩一半,16天后會(huì)剩四分之一,D錯(cuò)誤。二、多項(xiàng)選擇題5.質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)互換的核互為“鏡像核”,例如He是H的“鏡像核”,同樣H也是He的“鏡像核”,則下列說(shuō)法正確的是(　　)A.N和O互為“鏡像核”BN和C互為“鏡像核”C.β衰變的本質(zhì)是一個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)質(zhì)子,同時(shí)放出一個(gè)電子D.核反應(yīng)Hen的生成物中有α粒子,該反應(yīng)是α衰變答案BC解析根據(jù)“鏡像核”的定義N和C互為“鏡像核”,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;β衰變的本質(zhì)是一個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)質(zhì)子,同時(shí)放出一個(gè)電子,選項(xiàng)C正確;核反應(yīng)Hen的生成物中雖有α粒子,但該反應(yīng)是聚變反應(yīng),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。6.由于放射性元素Np的半衰期很短,所以在自然界一直未被發(fā)現(xiàn),只是在使用人工的方法制造后才被發(fā)現(xiàn)。已知Np經(jīng)過(guò)一系列α衰變和β衰變后變成Bi。下列判斷正確的是(　　)ABi的原子核比Np的原子核少28個(gè)中子BBi的原子核比Np的原子核少18個(gè)中子C.衰變過(guò)程中共發(fā)生了7次α衰變和4次β衰變D.衰變過(guò)程中共發(fā)生了4次α衰變和7次β衰變答案BC解析Bi的中子數(shù)為209-83=126Np的中子數(shù)為237-93=144Bi的原子核比Np的原子核少18個(gè)中子,A錯(cuò),B對(duì);衰變過(guò)程共發(fā)生α衰變的次數(shù)為=7,β衰變的次數(shù)是2×7-(93-83)=4,C對(duì),D錯(cuò)。7.煙霧探測(cè)器使用了一種半衰期為432年的放射性元素镅Am來(lái)探測(cè)煙霧。當(dāng)正常空氣分子穿過(guò)探測(cè)器時(shí),镅Am會(huì)釋放出射線將它們電離,從而產(chǎn)生電流。煙塵一旦進(jìn)入探測(cè)腔內(nèi),煙塵中的微粒會(huì)吸附部分射線,導(dǎo)致電流減小,從而觸發(fā)警報(bào)。則下列說(shuō)法不正確的是(　　)A.镅Am發(fā)出的是α射線B.镅Am發(fā)出的是β射線C.镅Am發(fā)出的是γ射線D.0.2 mg的镅Am經(jīng)864年將衰變掉0.15 mg答案BC解析镅Am會(huì)釋放出射線將空氣電離,從而使電路中產(chǎn)生電流,則镅Am發(fā)出的是α射線,選項(xiàng)A正確,B、C不正確;0.2mg的镅Am經(jīng)864年(2個(gè)半衰期)將衰變掉0.15mg,選項(xiàng)D正確。8.原來(lái)靜止的原子核X,質(zhì)量為m1,處在區(qū)域足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,經(jīng)α衰變成為質(zhì)量為m2的原子核Y,α粒子的質(zhì)量為m3。已測(cè)得α粒子的速度垂直于磁場(chǎng)B,且動(dòng)能為E0。假定原子核X衰變時(shí)釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,則下列四個(gè)結(jié)論正確的是(　　)A.核Y與α粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期之比為B.核Y與α粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑之比為C.此衰變過(guò)程中的質(zhì)量虧損為m1-m2-m3D.此衰變過(guò)程中釋放的核能為答案BCD解析原子核發(fā)生α衰變時(shí)核子質(zhì)量數(shù)減少4,而核電荷數(shù)減少2。由題意知X核原先靜止,則衰變后α粒子和反沖核Y的動(dòng)量大小相等,由R=知,RY∶Rα=qα∶qY=2∶(Z-2),B正確;由T=知,周期之比TY∶Tα=,A錯(cuò)誤;該過(guò)程質(zhì)量虧損Δm=m1-(m2+m3),C正確;由Ek=知,Y核的動(dòng)能EkY=,則釋放的核能ΔE=Ekα+EkY=,D正確。三、計(jì)算題9.用速度大小為v的中子轟擊靜止的鋰核Li),發(fā)生核反應(yīng)后生成氚核和α粒子,生成的氚核速度方向與中子的初速度方向相反,氚核與α粒子的速度之比為7∶8,中子的質(zhì)量為m,質(zhì)子的質(zhì)量可近似看作m,光速為c。(1)寫(xiě)出核反應(yīng)方程;(2)求氚核和α粒子的速度大小;(3)若核反應(yīng)過(guò)程中放出的核能全部轉(zhuǎn)化為α粒子和氚核的動(dòng)能,求出質(zhì)量虧損。答案(1LiHe(2)v　v　(3)解析(1)由題意可得,核反應(yīng)方程為LiHe。(2)由動(dòng)量守恒定律得mv=-3mv1+4mv2由題意得v1∶v2=7∶8解得v1=v,v2=v。(3)氚核和α粒子的動(dòng)能之和為Ek=×3m×4mmv2釋放的核能為ΔE=Ek-Ekn=mv2-mv2=mv2由愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程得,質(zhì)量虧損為Δm=。10.室內(nèi)裝修污染四大有害氣體是苯系物、甲醛、氨氣和氡。氡存在于建筑水泥、礦渣磚、裝飾石材及土壤中,氡看不到,嗅不到,即使在氡濃度很高的環(huán)境里,人們對(duì)它也毫無(wú)感覺(jué),氡進(jìn)入人的呼吸系統(tǒng)能誘發(fā)肺癌,是除吸煙外導(dǎo)致肺癌的第二大因素,靜止的氡核Rn放出一個(gè)粒子X(jué)后變成釙核Po,釙核的動(dòng)能為Ek1,若衰變放出的能量全部變成釙核和粒子X(jué)的動(dòng)能。試回答以下問(wèn)題:(1)寫(xiě)出上述衰變的核反應(yīng)方程(請(qǐng)用物理學(xué)上規(guī)定的符號(hào)表示粒子X(jué));(2)求粒子X(jué)的動(dòng)能Ek2。答案(1RnPoHe　(2)解析(1)氡核Rn放出某種粒子X(jué)后變成釙核Po,根據(jù)核反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒,可以判斷發(fā)生的是α衰變,衰變方程為RnPoHe。(2)設(shè)釙核的質(zhì)量為m1、速度為v1,粒子X(jué)的質(zhì)量為m2、速度為v2,根據(jù)動(dòng)量守恒定律,有0=m1v1-m2v2粒子X(jué)的動(dòng)能:Ek2=。

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