2022高考物理復(fù)習(xí)金版教程第3單元天然放射現(xiàn)象核反應(yīng)核能練習(xí)

限時規(guī)范特訓(xùn)(時間：45分鐘分值：100分)1．[2022·湖北省武漢市部分學(xué)校高三聯(lián)考]2022年是盧瑟福創(chuàng)立原子的核式結(jié)構(gòu)模型100周年，下列關(guān)于原子核的說法正確的是()A．原子核的能量與原子的能量相似，也是不連續(xù)變化的，是量子化的B．原子核的半衰期與原子核所處的環(huán)境有關(guān)C．貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了原子核的放射性現(xiàn)象，并提出了“放射性”這個詞用來描述這一現(xiàn)象D．原子核的結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定解析：原子核的能量也是不連續(xù)變化的，是量子化的，選項A正確；半衰期的大小由放射性元素的原子核內(nèi)部本身的因素決定，跟元素所處的物理狀態(tài)(如壓強、溫度)或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)無關(guān)，選項B錯誤；“放射性”這個術(shù)語是居里夫人提出來的，用它來描述鈾的輻射能力，選項C錯誤；原子核的平均結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，而不是原子核的結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，選項D錯誤．本題答案為A.答案：A2．[2022·貴州省遵義四中高三月考理綜卷]某原子核eq\o\al(A,Z)X吸收一個中子后，放出一個電子，分裂為兩個α粒子．由此可知()A．A＝7，Z＝3 B．A＝7，Z＝4C．A＝8，Z＝3 D．A＝8，Z＝4解析：eq\o\al(A,Z)X＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(0,－1)e＋2eq\o\al(4,2)He，根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得，Z＋0＝－1＋4，A＋1＝0＋8，即Z＝3，A＝7.本題答案為A.答案：A3．[2022·浙江省嘉興一中高三摸底考試]如圖(a)是α、β、γ三種射線穿透能力的示意圖，圖(b)是工業(yè)上利用射線的穿透性來檢查金屬內(nèi)部的傷痕的示意圖，請問圖(b)中的檢查是利用了哪種射線()A．α射線 B．β射線C．γ射線 D．三種射線都可以解析：α射線電離能力最強，穿透能力最弱，γ射線與其相反，電離作用最弱，穿透能力最強，要想穿透鋼板，只能利用γ射線，本題答案為C.答案：C4．三個原子核X、Y、Z，X核放出一個正電子后變?yōu)閅核，Y核與質(zhì)子發(fā)生核反應(yīng)后生成Z核并放出一個氦核(42He)，則下面說法正確的是()A.X核比Z核多一個質(zhì)子B.X核比Z核少一個中子C.X核的質(zhì)量數(shù)比Z核質(zhì)量數(shù)大3D.X核與Z核的總電荷是Y核電荷的2倍解析：設(shè)X原子核為baX，則根據(jù)題意應(yīng)有baX→ba－1Y＋eq\o\al(0,1)ea－1bY＋11H→b－3a－2Z＋42再據(jù)質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)的關(guān)系可得C、D正確，A、B錯誤．答案：CD5．一個氡核22286Rn衰變成釙核21884Po并放出一個粒子，其半衰期為天.1g氡經(jīng)過天衰變掉氡的質(zhì)量以及22286Rn衰變成21884Po的過程放出的粒子是()A.0.25g，α粒子 B.0.75g，C.0.25g，β粒子 D.0.75g，β粒子解析：氡核半衰期為天，天為2個半衰期，所以1g氡天衰變掉的質(zhì)量為1g×eq\f(1,2)＋(1g×eq\f(1,2))×eq\f(1,2)＝0.75g．由eq\o\al(222,86)Rn→eq\o\al(218,84)Po＋42He知eq\o\al(222,86)Rn衰變成21884Po的過程中放出的粒子是42He即α粒子，所以B正確．答案：B6．[2022·全國卷Ⅱ，14]原子核AZX與氘核21H反應(yīng)生成一個α粒子和一個質(zhì)子．由此可知()A．A＝2，Z＝1 B.A＝2，Z＝2C．A＝3，Z＝3 D.A＝3，Z＝2解析：AZX＋21H→42He＋11H，應(yīng)用質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)的守恒A＋2＝4＋1，Z＋1＝2＋1，解得A＝3，Z＝2，答案為D.答案：D7.[2022·江蘇省鹽城市高三摸底考試]原子核的比結(jié)合能與核子數(shù)的關(guān)系如圖所示．核子組合成原子核時()A．小質(zhì)量數(shù)的原子核質(zhì)量虧損最大B．中等質(zhì)量數(shù)的原子核質(zhì)量虧損最大C．大質(zhì)量數(shù)的原子核質(zhì)量虧損最大D．不同質(zhì)量數(shù)的原子核質(zhì)量虧損相同解析：由圖中可以看出，最輕核和最重核比結(jié)合能較小，對于大多數(shù)中等質(zhì)量的核，比結(jié)合能近似地相等，中等質(zhì)量的核最為穩(wěn)定，因此，當(dāng)重核裂變成為中等質(zhì)量的核，或輕核聚變?yōu)橘|(zhì)量較大的核時，都將釋放出巨大的核能．本題答案為B.答案：B8．[2022·云南省昆明八中高三考試]若元素A的半衰期為4天，元素B的半衰期為5天，則相同質(zhì)量的A和B經(jīng)過20天后，剩下的質(zhì)量之比mA∶mB為()A．30∶31 B．31∶30C．1∶2 D．2∶1解析：設(shè)相同質(zhì)量為m，則mA＝m(eq\f(1,2))eq\f(20,4)＝eq\f(m,32)，mB＝m(eq\f(1,2))eq\f(20,5)＝eq\f(m,16)，所以mA∶mB＝1∶2.本題答案為C.答案：C9．[2022·粵西北九校聯(lián)考]下列說法中正確的是()A．盧瑟福通過實驗發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子的核反應(yīng)方程為eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HB．鈾核裂變的核反應(yīng)是：eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋2eq\o\al(1,0)nC．質(zhì)子、中子、α粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3.質(zhì)子和中子結(jié)合成一個α粒子，釋放的能量是：(m1＋m2－m3)c2D．原子從a能級狀態(tài)躍遷到b能級狀態(tài)時發(fā)射波長為λ1的光子；原子從b能級狀態(tài)躍遷到c能級狀態(tài)時吸收波長為λ2的光子，已知λ1>λ2.那么原子從a能級狀態(tài)躍遷到c能級狀態(tài)時將要吸收波長為eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)的光子解析：鈾的裂變反應(yīng)要中子的轟擊，B中缺少轟擊的中子；C中的反應(yīng)方程為2eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)He，因此釋放的能量應(yīng)該為(2m1＋2m2－m3)c2；D選項中，heq\f(c,λ1)＝Ea－Eb，heq\f(c,λ2)＝Ec－Eb，因此heq\f(c,λ2)－h(huán)eq\f(c,λ1)＝Ec－Ea，即hceq\f(λ1－λ2,λ1λ2)＝Ec－Ea，所以要吸收eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)的波長．答案：AD10.在β衰變中常伴有一種稱為“中微子”的粒子放出．中微子的性質(zhì)十分特別，因此在實驗中很難探測.1953年，萊尼斯和柯文建造了一個由大水槽和探測器組成的實驗系統(tǒng)，利用中微子與水中11H的核反應(yīng)，間接地證實了中微子的存在．(1)中微子與水中的11H發(fā)生核反應(yīng)，產(chǎn)生中子(10n)和正電子(0＋1e)，即中微子＋11H→10n＋0＋1e，可以判定，中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別是________．(填寫選項前的字母)A.0和0 B.0和1C.1和0 D.1和1(2)上述核反應(yīng)產(chǎn)生的正電子與水中的電子相遇，與電子形成幾乎靜止的整體后，可以轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€光子(γ)，即0＋1e＋0－1e→2γ.已知正電子和電子的質(zhì)量都為×10－31kg，反應(yīng)中產(chǎn)生的每個光子的能量約為________J.正電子與電子相遇不可能只轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€光子，原因是____________________________．解析：(1)發(fā)生核反應(yīng)前后，粒子的質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)均不變，據(jù)此可知中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都是0，A項正確．(2)產(chǎn)生的能量是由于質(zhì)量虧損．兩個電子轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€光子之后，質(zhì)量變?yōu)榱悖蒃＝Δmc2，故一個光子的能量為eq\f(E,2)，帶入數(shù)據(jù)得eq\f(E,2)＝×10－14J.正電子與水中的電子相遇，與電子形成幾乎靜止的整體，故系統(tǒng)總動量為零，故如果只產(chǎn)生一個光子是不可能的，因為此過程遵循動量守恒．答案：(1)A(2)×10－14遵循動量守恒11．[2022·山西省大同市高三調(diào)研卷]1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子．科學(xué)研究表明其核反應(yīng)過程是：α粒子轟擊靜止的氮核后形成了不穩(wěn)定的復(fù)核，復(fù)核發(fā)生衰變放出質(zhì)子，變成氧核．設(shè)α粒子質(zhì)量為m1，初速度為v0，氮核質(zhì)量為m2，質(zhì)子質(zhì)量為m3，氧核的質(zhì)量為m4，不考慮相對論效應(yīng)．(1)α粒子轟擊氮核形成不穩(wěn)定復(fù)核的瞬間，復(fù)核的速度為多大？(2)求此核反應(yīng)過程中釋放的核能．解析：(1)設(shè)復(fù)核的速度為v，由動量守恒定律得m1v0＝(m1＋m2)v，所以v＝eq\f(m1v0,m1＋m2).(2)核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損為Δm＝m1＋m2－m3－m4，釋放的能量為ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3－m4)c2.12.钚的放射性同位素23994Pu靜止時衰變?yōu)殁櫤思ぐl(fā)態(tài)23592U*和α粒子，而鈾核激發(fā)態(tài)23592U*立即衰變?yōu)殁櫤薳q\o\al(235,92)U，并放出能量為MeV的γ光子．已知：23994Pu、23592U和α粒子的質(zhì)量分別為mPu＝u、mU＝u和mα＝(1u＝MeV/c2)(1)寫出衰變方程；(2)已知衰變放出的光子的動量可忽略，求α粒子的動能．解析：(1)衰變方程為23994Pu→23592U*＋α，23592U*→23592U＋γ或合起來有23994Pu→23592U＋α＋γ(2)上述衰變過程的質(zhì)量虧損為Δm＝mPu－mU－mα放出的能量為ΔE＝c2·Δm它是核23592U的動能EU、α粒子的動能Eα和γ光