高考物理一轮复习 第14章 第3单元 原子核课时跟踪检测（选修3-5）-人教版高三选修3-5物理试题

课时跟踪检测(四十二)原子核高考常考题型：选择题＋填空题＋计算题一、单项选择题1．(2014·北京高考)质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3。当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)()A．(m1＋m2－m3)c B．(m1－m2－m3)cC．(m1＋m2－m3)c2 D．(m1－m2－m3)c22．关于天然放射现象，下列说法正确的是()A．α射线是由氦原子核衰变产生B．β射线是由原子核外电子电离产生C．γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生D．通过化学反应不能改变物质的放射性3．(2015·丽水模拟)如图1所示，由天然放射性元素钋(Po)放出的射线x1，轰击铍(eq\o\al(9,4)Be)时会产生粒子流x2，用粒子流x2轰击石蜡时会打出粒子流x3，经研究知道()图1A．x1为α粒子，x2为质子B．x1为α粒子，x3为质子C．x2为质子，x3为中子D．x2为质子，x3为光子4．(2015·广东省高三第一次六校联考)恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应。核反应方程为eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(8,4)Be＋γ。以下说法正确的是()A．该核反应为裂变反应B．热核反应中有质量亏损，会放出巨大能量C．由于核反应中质量数守恒，所以质量也是守恒的D．任意原子核内的质子数和中子数总是相等的5．(2013·吉林二模)目前，在居家装修中，经常用到花岗岩、大理石等装修材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如有些含有铀、钍的花岗岩等岩石都会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是()A．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时产生并发射出来的B．β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力C．已知氡的半衰期为3.8天，若取1g氡放在天平左盘上，砝码放于右盘，左右两边恰好平衡，则7.6天后，需取走0.75g砝码天平才能再次平衡D．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4二、多项选择题6．(2012·广东高考)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一。下列释放核能的反应方程，表述正确的有()A.eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是核聚变反应B.eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是β衰变C.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n是核裂变反应D.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(140,54)Xe＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n是α衰变7．由于放射性元素eq\o\al(237,93)Np的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现。已知eq\o\al(237,93)Np经过一系列α衰变和β衰变后变成eq\o\al(209,83)Bi，下列判断中正确的是()A.eq\o\al(209,83)Bi的原子核比eq\o\al(237,93)Np的原子核少28个中子B.eq\o\al(209,83)Bi的原子核比eq\o\al(237,93)Np的原子核少18个中子C．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变D．衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变8．(2013·广东高考)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应式是eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n。下列说法正确的有()A．上述裂变反应中伴随着中子放出B．铀块体积对链式反应的发生无影响C．铀核的链式反应可人工控制D．铀核的半衰期会受到环境温度的影响三、填空、计算题9．假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应生成氦的同位素和中子，已知氘核的质量是2.0136u，中子的质量是1.0087u，氦核同位素的质量是3.0150u。(1)聚变的核反应方程是________，在聚变核反应中释放出的能量为________MeV。(保留两位有效数字)(2)若氚核和氦核发生聚变生成锂核，反应方程式为eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(7,3)Li，已知各核子比结合能分别为EH＝1.112MeV、EHe＝7.075MeV、ELi＝5.603MeV，试求此核反应过程中释放的核能。10．太阳现正处于主序星演化阶段。它主要是由电子和eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(4,2)He等原子核组成。维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是2eq\o\al(0,－1)e＋4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋释放的核能，这些核能最后转化为辐射能。根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的eq\o\al(1,1)H核数目从现有数减少10%，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段。为了简化，假定目前太阳全部由电子和eq\o\al(1,1)H核组成。(1)为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量M。已知地球半径R＝6.4×106m，地球质量m＝6.0×1024kg，日地中心的距离r＝1.5×1011m，地球表面处的重力加速度g＝10m/s(2)已知质子质量mp＝1.6726×10－27kg，eq\o\al(4,2)He质量mα＝6.6458×10－27kg，电子质量me＝0.9×10－30kg，光速c＝3×108(3)又知地球上与太阳垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能w＝1.35×103W/m2。试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命。(估算结果只要求一位有效数字。)答案1．选C一个质子和一个中子结合成氘核时，质量亏损Δm＝m1＋m2－m3，根据质能方程，释放的能量ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3)c2，选项C正确，A、B、D错误。2．选Dα射线是原子核同时放出两个质子和两个中子产生的，选项A错；β射线是原子核内中子转化为质子和电子而放出的，选项B错；γ射线是原子核受激发产生的，选项C错；放射性是原子核的固有属性，选项D正确。3．选B用从钋发出的α射线轰击铍时，会产生一种不受电场和磁场影响、穿透力很强的粒子流。如果用这种粒子流轰击石蜡，能从石蜡中打出质子。查德威克经过研究，发现这种粒子正是卢瑟福猜想的中子。由以上可知x1为α粒子，x2为中子，x3为质子，B正确，A、C、D错误。4．选B5．选Aβ衰变是原子核内的中子转化成质子同时释放一个电子，A正确，B错误。半衰期是指原子核有半数发生衰变所需的时间，而不是原子核的质量减少一半，C错误。α粒子为氦原子核，根据质量数守恒和电荷数守恒可知，发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了2，D错误。6．选ACeq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是核聚变反应，而不是β衰变；D选项中是核裂变反应，D错。7．选BCeq\o\al(209,83)Bi的中子数为209－83＝126，eq\o\al(237,93)Np的中子数为237－93＝144，eq\o\al(209,83)Bi的原子核比eq\o\al(237,93)Np的原子核少18个中子，A错、B对；衰变过程中共发生了α衰变的次数为eq\f(237－209,4)＝7次，β衰变的次数是2×7－(93－83)＝4次，C对、D错。8．选AC本题考查裂变反应的特点及条件、原子核半衰期的特点，意在考查考生对原子核不同变化形式的区别的掌握。从铀核裂变方程可以看出，反应中伴随着中子放出，A项正确；铀块的体积必须大于临界体积才能发生链式反应，B项错误；通过控制中子数可以控制链式反应，C项正确；铀核的半衰期与物理、化学状态无关，因此不受环境影响，D项错误。9．解析：(1)根据题中条件，可知核反应方程式为eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n。核反应过程中的质量亏损：Δm＝2mH－(mHe＋mn)＝2×2.0136u－(3.0150＋1.0087)u＝3.5×10－3u。由于1u的质量与931.5MeV的能量相对应，所以氘核聚变时放出的能量：ΔE＝3.5×10－3×931.5MeV≈3.3MeV。(2)eq\o\al(3,1)H和eq\o\al(4,2)He分解成7个核子所需的能量为E1＝3×1.112MeV＋4×7.075MeV＝31.636MeV7个核子结合成eq\o\al(7,3)Li，释放的能量为E2＝7×5.603MeV＝39.221MeV所以此核反应过程中释放的核能为ΔE＝E2－E1＝39.221MeV－31.636MeV＝7.585MeV。答案：(1)eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n3.3(2)7.585MeV10．解析：(1)要估算太阳的质量M，研究绕太阳运动的任一颗行星的公转均可，现取地球为研究对象。设T为地球绕日心运动的周期，则由万有引力定律和牛顿定律可知Geq\f(mM,r2)＝meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))2r地球表面处的重力加速度g＝Geq\f(m,R2)得M＝meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))2eq\f(r3,R2g)以题给数值代入，得M＝2×1030(2)根据质量亏损和质能公式，该核反应每发生一次释放的核能为ΔE＝(4mp＋2me－mα)c2代入数值，得ΔE＝4.2×10－