（新課標(biāo)）2020高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)55 原子核與核反應(yīng)（含解析）新人教版

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1、原子核與核反應(yīng) 一、選擇題 1．(2018·上海學(xué)業(yè)考試)查德維克用α粒子轟擊鈹核，核反應(yīng)方程式是24He＋49Be→x＋612C，其中的X是(　　) A．質(zhì)子　　　　　　　　 B．中子 C．電子 D．正電子 答案　B 解析　根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，x的質(zhì)量數(shù)為4＋9－12＝1，電荷數(shù)為0，故x為中子，故B項(xiàng)正確A、C、D三項(xiàng)錯(cuò)誤． 2．關(guān)于α、β、γ三種射線，下列說法中正確的是(　　) A．γ射線是頻率很高的電磁波，它的電離本領(lǐng)最強(qiáng) B．γ射線是波長(zhǎng)很短的電磁波，它的穿透能力最強(qiáng) C．α射線是原子核自發(fā)放射出的氦核流，它的穿透能力最強(qiáng) D．β射線是原子核外電子電

2、離形成的電子流，它具有中等的穿透能力 答案　B 解析　γ射線是頻率很高的電磁波，波長(zhǎng)很短，它的穿透能力最強(qiáng)，電離本領(lǐng)最弱．故A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)正確；α射線是原子核自發(fā)放射出的氦核流，它的穿透能力最弱，電離能力最強(qiáng)．故C項(xiàng)錯(cuò)誤；β射線是從原子核內(nèi)部放出的電子，它具有中等的穿透能力．故D項(xiàng)錯(cuò)誤． 3．(2018·天津)國(guó)家大科學(xué)工程——中國(guó)散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，獲得中子束流，可以為諸多領(lǐng)域的研究和工業(yè)應(yīng)用提供先進(jìn)的研究平臺(tái)．下列核反應(yīng)中放出的粒子為中子的是(　　) A. 714N俘獲一個(gè)α粒子，產(chǎn)生 817O并放出一個(gè)粒子 B．1327Al俘獲一個(gè)α粒子，

3、產(chǎn)生1530P并放出一個(gè)粒子 C. 511B俘獲一個(gè)質(zhì)子，產(chǎn)生48Be并放出一個(gè)粒子 D．36Li俘獲一個(gè)質(zhì)子，產(chǎn)生23He并放出一個(gè)粒子 答案　B 解析　A項(xiàng)， 714N俘獲一個(gè)α粒子，產(chǎn)生 817O后，新粒子的質(zhì)量數(shù)為14＋4－17＝1，電荷數(shù)為：7＋2－8＝1，所以粒子為質(zhì)子．故A項(xiàng)錯(cuò)誤； B項(xiàng)，1327Al俘獲一個(gè)α粒子，產(chǎn)生1530P后，粒子的質(zhì)量數(shù)為27＋4－30＝1，電荷數(shù)為：13＋2－15＝0，所以粒子為中子．故B項(xiàng)正確； C項(xiàng)， 511B俘獲一個(gè)質(zhì)子，產(chǎn)生48Be后，粒子的質(zhì)量數(shù)為11＋1－8＝4，電荷數(shù)為：5＋1－4＝2，所以粒子為α粒子．故C項(xiàng)錯(cuò)誤； D項(xiàng)，

4、36Li俘獲一個(gè)質(zhì)子，產(chǎn)生23He后，粒子的質(zhì)量數(shù)為6＋1－3＝4，電荷數(shù)為：3＋1－2＝2，所以粒子為α粒子．故D項(xiàng)錯(cuò)誤． 4．鈾裂變的產(chǎn)物之一氪90(3690Kr)是不穩(wěn)定的，它經(jīng)過一系列衰變最終成為穩(wěn)定的鋯90(4090Zr)，這些衰變是(　　) A．1次α衰變，6次β衰變 B．4次β衰變 C．2次α衰變 D．2次α衰變，2次β衰變 答案　B 解析　原子核每經(jīng)過一次α衰變，質(zhì)量數(shù)減少4，電荷數(shù)減少2；每經(jīng)過一次β衰變，電荷數(shù)增加1，質(zhì)量數(shù)不變．設(shè)氪90(3690Kr)經(jīng)過x次α衰變，y次β衰變后變成鋯90(4090Zr)，由衰變前后的質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒得4x＋90＝90，2x－

5、y＋40＝36，解得x＝0，y＝4. 5．(多選)鈾239( 92239U)經(jīng)過衰變可產(chǎn)生钚239( 94239Pu)．關(guān)于鈾239的衰變，下列說法正確的是(　　) A. 94239Pu與 92239U的核內(nèi)具有相同的中子數(shù)和不同的核子數(shù) B．放射性物質(zhì) 92239U發(fā)生β衰變時(shí)所釋放的電子來源于核外電子 C. 92239U經(jīng)過2次β衰變產(chǎn)生 94239Pu D．當(dāng)溫度變化時(shí)， 92239U的半衰期不變 答案　CD 解析　A項(xiàng)， 94239U的質(zhì)量數(shù)A′＝239，核電荷數(shù)Z′＝94，則中子數(shù)n′＝239－94＝145 92239U的質(zhì)量數(shù)A＝239，核電荷數(shù)Z＝92，則中子數(shù)

6、n＝A－Z＝239－92＝147 故 94239U和 92239U的核子數(shù)相同，但中子數(shù)不同．故A項(xiàng)錯(cuò)誤． B項(xiàng)，β衰變是原子核的衰變，與核外電子無(wú)關(guān)，β衰變時(shí)釋放的電子是由核內(nèi)一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子的同時(shí)釋放出來的．故B項(xiàng)錯(cuò)誤． C項(xiàng)， 92239U→2－1 0e＋ 94239p，顯然反應(yīng)物的質(zhì)量數(shù)為239，而生成物的質(zhì)量數(shù)為239，故質(zhì)量數(shù)守恒．而反應(yīng)物的核電荷數(shù)為92，生成物的核電荷數(shù)為94＋(－1)×2＝92，故核電荷數(shù)守恒，故反應(yīng)能夠發(fā)生，故C項(xiàng)正確． D項(xiàng)，半衰期與物體的溫度，狀態(tài)均無(wú)關(guān)，而是由自身決定．故D項(xiàng)正確． 6．(2018·唐山三模)下列關(guān)于核反應(yīng)方程及其表述正

7、確的是(　　) A. 92235U→3689Kr＋ 56144Ba＋201n為重核裂變反應(yīng) B．23He＋12H→24He＋11H為原子核的α衰變 C．12H＋13H→24He＋01n為輕孩聚變反應(yīng) D．23He＋1327Al→1530P＋11H為原子核的人工轉(zhuǎn)變 答案　C 解析　A項(xiàng)，鈾核的裂變需要吸收一個(gè)慢中子，在核反應(yīng)方程中，等號(hào)兩側(cè)的中子不能約掉，故A項(xiàng)錯(cuò)誤； B項(xiàng)，聚變是質(zhì)量較輕的核聚變?yōu)橘|(zhì)量較大的核，23He＋12H→24He＋11H為輕孩聚變反應(yīng)．B項(xiàng)錯(cuò)誤； C項(xiàng)，聚變是質(zhì)量較輕的和聚變?yōu)橘|(zhì)量較大的核，該核反應(yīng)為為輕孩聚變反應(yīng)．故C項(xiàng)正確； D項(xiàng)，24He＋13

8、27Al→1530P＋11H為發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的原子核的人工轉(zhuǎn)變，選項(xiàng)中核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)不守恒．故D項(xiàng)錯(cuò)誤． 7．現(xiàn)有一塊質(zhì)量為2M、含 92238U的礦石，其中 92238U的質(zhì)量為2m.已知 92238U的半衰期為T，則下列說法正確的是(　　) A．經(jīng)過時(shí)間2T后，這塊礦石基本不再含有 92238U了 B．經(jīng)過時(shí)間2T后，礦石中的 92238U有未發(fā)生衰變 C．經(jīng)過時(shí)間2T后，該礦石的質(zhì)量剩下 D．經(jīng)過時(shí)間3T后，礦石中 92238U的質(zhì)量還剩 答案　B 解析　A項(xiàng)，經(jīng)過2T剩余 92238U為：m1＝2m()2＝，發(fā)生衰變的為.故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確； C項(xiàng)，雖然 92238U發(fā)生衰

9、變，但衰變的產(chǎn)物大部分仍然存在于礦石中，經(jīng)過2T后，礦石的質(zhì)量仍然接近2M.故C項(xiàng)錯(cuò)誤； D項(xiàng)，經(jīng)過時(shí)間3T后該礦石中 92238U的質(zhì)量還剩m2＝2m()3＝.故D項(xiàng)錯(cuò)誤． 8．(多選)對(duì)結(jié)合能、比結(jié)合能的認(rèn)識(shí)，下列正確的是(　　) A．一切原子核均具有結(jié)合能 B．自由核子結(jié)合為原子核時(shí)，可能吸收能量 C．結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定 D．比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定 答案　AD 解析　由自由核子結(jié)合成原子核的過程中，核力做正功，釋放出能量；反之，將原子核分開變?yōu)樽杂珊俗訒r(shí)需要吸收相應(yīng)的能量，該能量即為結(jié)合能，故A項(xiàng)正確、B項(xiàng)錯(cuò)誤；核子較多的原子核的結(jié)合能大，但它的比結(jié)合能不一定大，比

10、結(jié)合能的大小反映了原子核的穩(wěn)定性，故C項(xiàng)錯(cuò)誤、D項(xiàng)正確． 9.如圖所示是描述原子核核子的平均質(zhì)量m與原子序數(shù)Z的關(guān)系曲線，由圖可知下列說法正確的是(　　) A．將原子核A分解為原子核B、C可能吸收能量 B．將原子核D、E結(jié)合成原子核F可能吸收能量 C．將原子核A分解為原子核B、F一定釋放能量 D．將原子核F、C結(jié)合成原子核B一定釋放能量 答案　C 解析　因B、C核子平均質(zhì)量小于A的核子平均質(zhì)量，故A分解為B、C時(shí)，會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量虧損，故放出核能，故A項(xiàng)錯(cuò)，同理可得B、D兩項(xiàng)錯(cuò)，C項(xiàng)正確． 10．(2018·廣東模擬)(多選)我國(guó)科學(xué)家研制“兩彈”所涉及的基本核反應(yīng)方程有： (

11、1) 92235U＋01n→3890Sr＋ 54136Xe＋k01n (2)12H＋13H→24He＋d01n 關(guān)于這兩個(gè)方程的下列說法正確的是(　　) A．方程(1)屬于α衰變 B．方程(1)屬于重核裂變 C．方程(2)屬于輕核聚變 D．方程(1)中k＝10，方程(2)中d＝1 答案　BCD 解析　方程(1)屬于重核裂變，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；方程(2)屬于輕核聚變，C項(xiàng)正確；由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒知，235＋1＝90＋136＋k，方程(1)中k＝10，2＋3＝4＋d，方程(2)中d＝1，D項(xiàng)正確． 11．(多選)關(guān)于原子核的結(jié)合能，下列說法正確的是(　　) A．原子核的結(jié)合

12、能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量 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重核的結(jié)合能 C．銫原子核( 55133Cs)的結(jié)合能小于鉛原子核( 82208Pb)的結(jié)合能 D．比結(jié)合能越大，原子核越不穩(wěn)定 E．自由核子組成原子核時(shí)，其質(zhì)量虧損所對(duì)應(yīng)的能量大于該原子核的結(jié)合能 答案　ABC 解析　根據(jù)結(jié)合能的概念，將原子核分解成自由核子所需要的最小能量等于結(jié)合能，A項(xiàng)正確；比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，重核衰變放出能量，轉(zhuǎn)化為比結(jié)合能更大的衰變產(chǎn)物，B項(xiàng)正確；組成原子核的核子越多，它的結(jié)合能越高，故銫原子核的結(jié)合能小于鉛原子核的結(jié)合能，C項(xiàng)正確；

13、比結(jié)合能是指原子核結(jié)合能對(duì)其中所有核子的平均值，亦即若把原子核全部拆成自由核子，平均對(duì)每個(gè)核子所要添加的能量，所以比結(jié)合能越大，原子核越牢固，D項(xiàng)錯(cuò)誤；自由核子組成原子核時(shí)，放出的能量與組成的原子核的結(jié)合能相等，E項(xiàng)錯(cuò)誤． 12．13H的質(zhì)量是3.016050 u，質(zhì)子的質(zhì)量為1.007277 u，中子的質(zhì)量是1.008665 u．已知1 u相當(dāng)于931 MeV，h＝6.63×10－34 J·s，一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合為氚核時(shí)，下列說法正確的是(　　) A．釋放的能量為7.97 MeV B．吸收的能量為7.97 MeV C．氚核的結(jié)合能即為7.97 MeV，比結(jié)合能為3.985 MeV

14、 D．如果這些能量是以光子形式釋放或吸收，則光子的頻率是1.92×1015 Hz 答案　A 解析　質(zhì)量虧損：Δm＝2mn＋mP－mH＝1.007277 u＋2×1.008665 u－3.016050 u＝0.008557 u，所以將放出的能量為：ΔE＝Δmc2＝(2mn＋mP－mHe)c2＝0.008 557×931.5＝7.97 MeV，故A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤； 2個(gè)中子和1個(gè)質(zhì)子結(jié)合成13H時(shí)放出的能量為7.97 MeV，所以其結(jié)合能為7.97 MeV 13H的平均結(jié)合能為：E＝＝MeV＝2.66 MeV，故C項(xiàng)錯(cuò)誤； 光子的能量為：E＝hν 所以：ν＝＝ Hz＝1.92×10

15、21 Hz，故D項(xiàng)錯(cuò)誤． 13．一靜止原子核nmA衰變?yōu)?個(gè)靜止原子核B和6個(gè)電子并釋放熱量E，其中A的核子比結(jié)合能為E1，B的比結(jié)合能比E2，釋放時(shí)一個(gè)電子的初動(dòng)能為E3，則下列說法正確的是(　　) A．放出的B原子核為B B．E2－E1＝E3＋E C．比結(jié)合能E1小于比結(jié)合能E2 D．該反應(yīng)過程質(zhì)量一定增加 答案　C 解析　nmA衰變?yōu)?個(gè)靜止原子核B和6個(gè)電子， 則B的質(zhì)量數(shù)為：2m′＝m 所以：m′＝ B的電荷數(shù)為：2n′＝n＋6 所以：n′＝＋3 則B粒子為：B.故A項(xiàng)錯(cuò)誤； B項(xiàng)，A的結(jié)合能為m·E1，B的結(jié)合能為m·E2，根據(jù)能量守恒可得：m·E2－m·E1

16、＝E＋6E3.故B項(xiàng)錯(cuò)誤； C項(xiàng)，核反應(yīng)的過程中釋放熱量，可知比結(jié)合能E1小于比結(jié)合能E2.故C項(xiàng)正確； D項(xiàng)，該反應(yīng)的過程中釋放熱量，由質(zhì)能方程可知，一定有質(zhì)量虧損．故D項(xiàng)錯(cuò)誤． 二、非選擇題 14．(1)關(guān)于核衰變和核反應(yīng)的類型，下列表述正確的有(　　) A. 92238U→ 90234Th＋24He是α衰變 B. 714N＋24He→ 817O＋11H是β衰變 C．12H＋13H→24He＋01n是輕核聚變 D．3482Se→3682Kr＋2－1 0e是重核裂變 (2)現(xiàn)有四個(gè)核反應(yīng)： A．12H＋13H→24He＋01n B. 92235U＋01n→X＋3689Kr＋3

17、01n C．1124Na→1224Mg＋－1 0e D．24He＋49Be→ 612C＋01n ①________是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程，________是研究原子彈的基本核反應(yīng)方程，________是研究氫彈的基本核反應(yīng)方程． ②求B中X的質(zhì)量數(shù)和中子數(shù)． 答案　(1)AC　(2)①D　B　A　②144　88 解析　(1)A項(xiàng)為α衰變，B項(xiàng)為原子核的人工轉(zhuǎn)變，C項(xiàng)為輕核聚變，D項(xiàng)為β衰變，故A、C兩項(xiàng)正確． (2)①D項(xiàng)為查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程；B項(xiàng)是研究原子彈的基本核反應(yīng)方程；A項(xiàng)是研究氫彈的基本核反應(yīng)方程． ②X的質(zhì)量數(shù)為：(235＋1)－(89＋3)＝144 X的

18、質(zhì)子數(shù)為：92－36＝56 X的中子數(shù)為：144－56＝88. 15．兩個(gè)氘核聚變產(chǎn)生一個(gè)中子和一個(gè)氦核，已知氘核質(zhì)量mD＝2.0136 u，氦核 質(zhì)量mHe＝3.0150 u，中子質(zhì)量mn＝1.0087 u. (1)計(jì)算釋放出的結(jié)合能； (2)若反應(yīng)前兩氘核的動(dòng)能均為Ek0＝0.35 MeV，它們正撞發(fā)生聚變，且反應(yīng)后釋放的核能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，則反應(yīng)產(chǎn)生的氦核和中子的動(dòng)能各為多大？ 解析　(1)核反應(yīng)方程為：12H＋12H―→01n＋13He. 設(shè)反應(yīng)質(zhì)量虧損Δm＝2mD－mHe－mn＝0.0035 u. 由質(zhì)能方程得釋放核能ΔE＝Δm×931.5 MeV＝0.003 5×931.5 MeV＝3.26 MeV. (2)將兩氘核作為一個(gè)系統(tǒng)，由動(dòng)量守恒有 0＝mHevHe＋mnvn① 由能量守恒有：mHevHe2＋mnvn2＝ΔE＋2Ek0② 由①②代入數(shù)據(jù)可得EkHe＝0.99 MeV， Ekn＝2.97 MeV. 7