新高考物理一輪復(fù)習(xí)重難點(diǎn)練習(xí)專題37 原子核（原卷版）

專題37原子核1.了解原子核的組成及核力的性質(zhì)，了解半衰期及其統(tǒng)計(jì)意義.2.認(rèn)識(shí)原子核的結(jié)合能，了解核裂變及核聚變，能根據(jù)質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒寫出核反應(yīng)方程．考點(diǎn)一原子核的衰變及半衰期1．原子核的組成：原子核是由質(zhì)子和中子組成的，原子核的電荷數(shù)等于核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)．2．天然放射現(xiàn)象放射性元素自發(fā)地發(fā)出射線的現(xiàn)象，首先由貝克勒爾發(fā)現(xiàn)．天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說(shuō)明原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)．3．三種射線的比較名稱構(gòu)成符號(hào)電荷量質(zhì)量電離能力貫穿本領(lǐng)α射線氦核eq\o\ar(4,2)He＋2e4u最強(qiáng)最弱β射線電子eq\o\ar(0,－1)e－eeq\f(1,1837)u較強(qiáng)較強(qiáng)γ射線光子γ00最弱最強(qiáng)4.原子核的衰變(1)衰變：原子核自發(fā)地放出α粒子或β粒子，變成另一種原子核的變化稱為原子核的衰變．(2)α衰變、β衰變衰變類型α衰變?chǔ)滤プ兯プ兎匠蘣q\o\ar(M,Z)X→eq\o\ar(M－4,Z－2)Y＋eq\o\ar(4,2)Heeq\o\ar(M,Z)X→eq\o\ar(M,Z＋1)Y＋eq\o\ar(0,－1)e衰變實(shí)質(zhì)2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)整體射出中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子2eq\o\ar(1,1)H＋2eq\o\ar(1,0)n→eq\o\ar(4,2)Heeq\o\ar(1,0)n→eq\o\ar(1,1)H＋eq\o\ar(0,－1)e衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒(3)γ射線：γ射線經(jīng)常是伴隨著α衰變或β衰變同時(shí)產(chǎn)生的．5．半衰期(1)公式：N余＝N原SKIPIF1<0，m余＝m原SKIPIF1<0.(2)影響因素：放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身的因素決定的，跟原子所處的外部條件(如溫度、壓強(qiáng))或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)無(wú)關(guān)(選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”)．6．放射性同位素的應(yīng)用與防護(hù)(1)放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素兩類，放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)相同．(2)應(yīng)用：消除靜電、工業(yè)探傷、做示蹤原子等．(3)防護(hù)：防止放射性對(duì)人體組織的傷害．【典例1】（2022·全國(guó)·高三專題練習(xí)）SKIPIF1<0的衰變方程為SKIPIF1<0，其衰變曲線如圖所示，τ為半衰期，則（）A．SKIPIF1<0發(fā)生的是β衰變B．SKIPIF1<0發(fā)生的是γ衰變C．SKIPIF1<0D．SKIPIF1<0【典例2】（2022·全國(guó)·高三專題練習(xí)）靜止的SKIPIF1<0Bi原子核在磁場(chǎng)中發(fā)生衰變后運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，大、小圓半徑分別為R1、R2。則下列關(guān)于此核衰變方程和兩圓軌跡半徑比值的判斷中正確的是（）A．SKIPIF1<0Bi→SKIPIF1<0Tl＋SKIPIF1<0He B．SKIPIF1<0Bi→SKIPIF1<0Po＋SKIPIF1<0HC．R1∶R2＝84∶1 D．R1∶R2＝207∶4考點(diǎn)二核反應(yīng)及核反應(yīng)類型1．核反應(yīng)的四種類型類型可控性核反應(yīng)方程典例衰變?chǔ)了プ冏园l(fā)eq\o\ar(238,92)U→eq\o\ar(234,90)Th＋eq\o\ar(4,2)Heβ衰變自發(fā)eq\o\ar(234,90)Th→eq\o\ar(234,91)Pa＋eq\o\ar(0,－1)e人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂芿q\o\ar(14,7)N＋eq\o\ar(4,2)He→eq\o\ar(17,8)O＋eq\o\ar(1,1)H(盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子)eq\o\ar(4,2)He＋eq\o\ar(9,4)Be→eq\o\ar(12,6)C＋eq\o\ar(1,0)n(查德威克發(fā)現(xiàn)中子)eq\o\ar(27,13)Al＋eq\o\ar(4,2)He→eq\o\ar(30,15)P＋eq\o\ar(1,0)neq\o\ar(30,15)P→eq\o\ar(30,14)Si＋eq\o\ar(0,＋1)e約里奧－居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素，同時(shí)發(fā)現(xiàn)正電子重核裂變?nèi)菀卓刂芿q\o\ar(235,92)U＋eq\o\ar(1,0)n→eq\o\ar(144,56)Ba＋eq\o\ar(89,36)Kr＋3eq\o\ar(1,0)neq\o\ar(235,92)U＋eq\o\ar(1,0)n→eq\o\ar(136,54)Xe＋eq\o\ar(90,38)Sr＋10eq\o\ar(1,0)n輕核聚變現(xiàn)階段很難控制eq\o\ar(2,1)H＋eq\o\ar(3,1)H→eq\o\ar(4,2)He＋eq\o\ar(1,0)n2.核反應(yīng)方程式的書寫(1)熟記常見(jiàn)基本粒子的符號(hào)，是正確書寫核反應(yīng)方程的基礎(chǔ)．如質(zhì)子(eq\o\ar(1,1)H)、中子(eq\o\ar(1,0)n)、α粒子(eq\o\ar(4,2)He)、β粒子(eq\o\ar(0,－1)e)、正電子(eq\o\ar(0,＋1)e)、氘核(eq\o\ar(2,1)H)、氚核(eq\o\ar(3,1)H)等．(2)掌握核反應(yīng)方程遵循的規(guī)律：質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒．(3)由于核反應(yīng)不可逆，所以書寫核反應(yīng)方程式時(shí)只能用“→”表示反應(yīng)方向．【典例3】（2022·湖北·襄陽(yáng)四中模擬預(yù)測(cè)）目前，我們學(xué)習(xí)過(guò)的核反應(yīng)有4種類型：核衰變、核裂變、核聚變和人工核轉(zhuǎn)變。下列方程屬于衰變類型的是（）A．SKIPIF1<0B．SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0D．SKIPIF1<0【典例4】（2022·全國(guó)·高三專題練習(xí)）在四個(gè)核反應(yīng)方程中，x1、x2、x3、x4各代表一種粒子，①SKIPIF1<0H＋SKIPIF1<0H→x1；②SKIPIF1<0Be＋SKIPIF1<0He→SKIPIF1<0C＋x2；③SKIPIF1<0He＋SKIPIF1<0N→SKIPIF1<0O＋x3；④SKIPIF1<0Th→SKIPIF1<0Pa＋x4，下列判斷正確的是（）A．x1為質(zhì)子 B．x2為正電子C．x3為中子 D．x4為電子考點(diǎn)三質(zhì)量虧損及核能的計(jì)算核力和核能(1)核力：原子核內(nèi)部，核子間所特有的相互作用力．(2)結(jié)合能：原子核是核子憑借核力結(jié)合在一起構(gòu)成的，要把它們分開(kāi)需要的能量，叫作原子的結(jié)合能，也叫核能．(3)比結(jié)合能：原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比，叫作比結(jié)合能，也叫平均結(jié)合能．比結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定．(4)核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm，其對(duì)應(yīng)的能量ΔE＝Δmc2.原子核分解成核子時(shí)要吸收一定的能量，相應(yīng)的質(zhì)量增加Δm，吸收的能量為ΔE＝Δmc2.核能的計(jì)算方法(1)根據(jù)ΔE＝Δmc2計(jì)算，計(jì)算時(shí)Δm的單位是“kg”，c的單位是“m/s”，ΔE的單位是“J”．(2)根據(jù)ΔE＝Δm×931.5MeV計(jì)算．因1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5MeV的能量，所以計(jì)算時(shí)Δm的單位是“u”，ΔE的單位是“MeV”．(3)根據(jù)核子比結(jié)合能來(lái)計(jì)算核能：原子核的結(jié)合能＝核子比結(jié)合能×核子數(shù)．【典例5】（2022·河北·模擬預(yù)測(cè)）由于太陽(yáng)自身巨大的重力擠壓，使其核心的壓力和溫度變得極高，形成了可以發(fā)生核聚變反應(yīng)的環(huán)境。太陽(yáng)內(nèi)發(fā)生核聚變反應(yīng)主要為：SKIPIF1<0，已知氘核的比結(jié)合能是SKIPIF1<0，氦核的比結(jié)合能是SKIPIF1<0。則該反應(yīng)釋放的核能約為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【典例6】（2022·遼寧·模擬預(yù)測(cè)）2020年3月2日9時(shí)12分，我國(guó)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三代核電“華龍一號(hào)”全球首堆——中核集團(tuán)福清核電5號(hào)機(jī)組熱態(tài)性能試驗(yàn)基本完成，為后續(xù)機(jī)組裝料、并網(wǎng)發(fā)電等工作奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。該機(jī)組正式運(yùn)行后的核反應(yīng)方程之一為SKIPIF1<0，下列說(shuō)法正確的是（）A．該核反應(yīng)中，X是質(zhì)子B．該核反應(yīng)屬于熱核反應(yīng)C．SKIPIF1<0的比結(jié)合能比SKIPIF1<0的比結(jié)合能大D．該核反應(yīng)的產(chǎn)物的結(jié)合能之和小于反應(yīng)物的結(jié)合能之和一、單選題1．（2022·吉林吉林·模擬預(yù)測(cè)）能源是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，發(fā)展核能是解決能源問(wèn)題的途徑之一、下列釋放核能的反應(yīng)方程中，表述正確的是（）A．SKIPIF1<0是核裂變反應(yīng)B．SKIPIF1<0是原子核的人工轉(zhuǎn)變C．SKIPIF1<0是SKIPIF1<0衰變D．SKIPIF1<0是聚變反應(yīng)2．（2022·全國(guó)·高三專題練習(xí)）人類探測(cè)月球發(fā)現(xiàn)，在月球的土壤中含有較豐富的質(zhì)量數(shù)為3的氦，它可以作為未來(lái)核聚變的重要原料之一。氦的該種同位素應(yīng)表示為（

）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<03．（2022·上海嘉定·二模）放射性元素鐳衰變過(guò)程中釋放出α、β、γ三種射線，進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，偏轉(zhuǎn)情況如圖所示，由此可推斷（）A．①表示γ射線，③表示α射線B．①表示γ射線，③表示β射線C．②表示γ射線，③表示α射線D．②表示γ射線，③表示β射線4．（2022·全國(guó)·高三專題練習(xí)）正電子是電子的反粒子，它跟普通電子的電荷量大小相等，而電性相反，科學(xué)家設(shè)想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子構(gòu)成的物質(zhì)——反物質(zhì)。1997年，歐洲和美國(guó)的科學(xué)研究機(jī)構(gòu)先后宣布：他們分別制造出9個(gè)和7個(gè)反氫原子，這是人類探索反物質(zhì)的一大進(jìn)步。你推測(cè)反氫原子的結(jié)構(gòu)是（）A．由一個(gè)帶正電荷的質(zhì)子和一個(gè)帶負(fù)電荷的電子構(gòu)成B．由一個(gè)帶負(fù)電荷的反質(zhì)子和一個(gè)不帶電荷的中子構(gòu)成C．由一個(gè)不帶電荷的中子和一個(gè)帶負(fù)電荷的電子構(gòu)成D．由一個(gè)帶負(fù)電荷的反質(zhì)子與一個(gè)帶正電荷的正電子構(gòu)成5．（2022·全國(guó)·高三專題練習(xí)）鈾原子核既可發(fā)生核衰變，也可發(fā)生核裂變。其核衰變方程為SKIPIF1<0，核裂變方程為SKIPIF1<0，其中SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0的質(zhì)量分別為m1、m2、m3、m4，光在真空中的傳播速度為c，下列敘述正確的是（）A．SKIPIF1<0發(fā)生的衰變是β衰變B．Y原子核中含有56個(gè)中子C．若提高溫度，SKIPIF1<0的半衰期將會(huì)變小D．SKIPIF1<0裂變時(shí)釋放的能量為SKIPIF1<06．（2022·全國(guó)·高三專題練習(xí)）放射性同位素釷SKIPIF1<0經(jīng)一系列α、β衰變后生成氡SKIPIF1<0，以下說(shuō)法正確的是（）A．每經(jīng)過(guò)一次α衰變，原子核的質(zhì)量數(shù)會(huì)減少2B．每經(jīng)過(guò)一次β衰變，原子核的質(zhì)子數(shù)會(huì)增加1C．釷SKIPIF1<0原子核比氡SKIPIF1<0原子核的中子數(shù)少4D．釷SKIPIF1<0衰變成氡SKIPIF1<0一共經(jīng)過(guò)2次α衰變和3次β衰變7．（2022·全國(guó)·高三專題練習(xí)）鈷60（SKIPIF1<0Co）是金屬元素鈷的放射性同位素之一，其半衰期為5.27年。它發(fā)生β衰變變成鎳60（SKIPIF1<0）同時(shí)放出能量高達(dá)315keV的高速電子和兩束γ射線。鈷60的應(yīng)用非常廣泛，幾乎遍及各行各業(yè)。在農(nóng)業(yè)上，常用于輻射育種、食品輻射保藏與保鮮等；在工業(yè)上，常用于無(wú)損探傷、輻射消毒、輻射加工、輻射處理廢物以及自動(dòng)控制等；在醫(yī)學(xué)上，常用于人體腫瘤的放射治療。關(guān)于鈷60，下列說(shuō)法正確的是（）A．發(fā)生β衰變的衰變方程為SKIPIF1<0B．將鈷60放入高溫高壓環(huán)境中可以加快其衰變C．鈷60可以作為示蹤原子研究人體對(duì)藥物的吸收D．10g鈷60經(jīng)過(guò)10.54年全部發(fā)生衰變8．（2022·全國(guó)·高三專題練習(xí)）關(guān)于粒子，下列說(shuō)法中正確的是（）A．光子、電子、質(zhì)子和中子是組成物質(zhì)的不可再分的最基本粒子B．質(zhì)量比核子大的粒子都參與強(qiáng)相互作用C．強(qiáng)子、輕子都由夸克組成D．許多粒子都存在反粒子9．（2022·全國(guó)·高三專題練習(xí)）2022年1月，中國(guó)錦屏深地實(shí)驗(yàn)室發(fā)表了首個(gè)核天體物理研究實(shí)驗(yàn)成果。表明我國(guó)核天體物理研究已經(jīng)躋身國(guó)際先進(jìn)行列。實(shí)驗(yàn)中所用核反應(yīng)方程為SKIPIF1<0，己知SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0的質(zhì)量分別為SKIPIF1<0，真空中的光速為c，該反應(yīng)中釋放的能量為E。下列說(shuō)法正確的是（

）A．X為氘核SKIPIF1<0 B．X為氚核SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<010．（2022·全國(guó)·高三課時(shí)練習(xí)）1926年，人們首次利用放射性氡進(jìn)行了示蹤技術(shù)應(yīng)用，后來(lái)又進(jìn)行了多領(lǐng)域的生理、病理和藥理研究。氡的放射性同位素最常用的是SKIPIF1<0，SKIPIF1<0經(jīng)過(guò)m次α衰變和n次β衰變后變成穩(wěn)定的SKIPIF1<0、則（）A．SKIPIF1<0，SKIPIF1<0B．衰變方程為SKIPIF1<0Rn→SKIPIF1<0He＋SKIPIF1<0PbC．SKIPIF1<0的比結(jié)合能小于SKIPIF1<0的比結(jié)合能D．通過(guò)改變溫度等外部條件，可以控制放射性氡的半衰期二、填空題11．（2022·全國(guó)·高三課前預(yù)習(xí)）結(jié)合能（1）結(jié)合能原子核是核子憑借核力結(jié)合在一起構(gòu)成的，要把它們分開(kāi)，也需要能量，這就是原子核的結(jié)合能．（2）比結(jié)合能原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比，叫作比結(jié)合能，也叫作平均結(jié)合能．比結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合得越___________，原子核越___________。中等大小的核的比結(jié)合能最大，最穩(wěn)定．12．（2022·全國(guó)·高三課前預(yù)習(xí)）核反應(yīng)（1）定義：原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生___________或者發(fā)生狀態(tài)變化的過(guò)程。（2）原子核的人工轉(zhuǎn)變：盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核，核反應(yīng)方程SKIPIF1<0N＋SKIPIF1<0He→SKIPIF1<0O＋SKIPIF1<0H。（3）遵循規(guī)律：___________守恒，電荷數(shù)守恒。13．（2021·全國(guó)·高三課時(shí)練習(xí)）已知一個(gè)氫原子的質(zhì)量為SKIPIF1<0，一個(gè)鋰原子的質(zhì)量為SKIPIF1<0，一個(gè)氦原子的質(zhì)量為SKIPIF1<0。一個(gè)鋰核受到一個(gè)質(zhì)子轟擊變?yōu)?個(gè)SKIPIF1<0粒子，核反應(yīng)方程為SKIPIF1<0，根據(jù)以上信息可知，題中所給的核反應(yīng)屬于___________，該核反應(yīng)釋放的核能為_(kāi)__________。14．（2021·全國(guó)·高三課時(shí)練習(xí)）鐳核（SKIPIF1<0）經(jīng)過(guò)一系列α衰變和β衰變，變成鉛核（SKIPIF1<0），則其中經(jīng)過(guò)α衰變的次數(shù)是___________，鐳核（SKIPIF1<0）衰變成鉛核（SKIPIF1<0）的過(guò)程中損失了___________個(gè)中子。三、解答題15．（2022·山東泰安·三模）2020年12月17日，“嫦娥五號(hào)”順利返回地球，帶回1.7kg月壤。月球氦3（SKIPIF1<0He）是月球巖石樣本中發(fā)現(xiàn)的一種儲(chǔ)量驚人的新物質(zhì)，該物質(zhì)可以與氘（SKIPIF1<0H）一同參與核聚變反應(yīng)，放出質(zhì)子，同時(shí)釋放出大量能量。已知氨3的原子質(zhì)量為3.0160u，氘的原子質(zhì)量為2.0140u，SKIPIF1<0He的原子質(zhì)量為4.0026u，質(zhì)子的原子質(zhì)量為1.0078u，其中u為原子質(zhì)量單位，1u相當(dāng)于931.5MeV的能量。（1）試寫出此核