新教材同步系列2024春高中物理第五章原子與原子核專(zhuān)練4原子核和核能粵教版選擇性必修第三冊(cè)

專(zhuān)練四原子核和核能1．與原子核內(nèi)部變更有關(guān)的現(xiàn)象是()A．α粒子散射現(xiàn)象 B．光電效應(yīng)現(xiàn)象C．電離現(xiàn)象 D．自然放射現(xiàn)象【答案】D【解析】α粒子散射現(xiàn)象是運(yùn)動(dòng)中的α粒子受到金原子核的作用而變更運(yùn)動(dòng)方向的現(xiàn)象，與原子核內(nèi)部無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤；光電效應(yīng)現(xiàn)象是金屬受到光的照耀，原子核外電子發(fā)生電離，從而釋放出光電子，與原子核內(nèi)部無(wú)關(guān)，B錯(cuò)誤；電離現(xiàn)象是原子核外電子脫離原子核的束縛，成為自由電子的現(xiàn)象，與原子核內(nèi)部無(wú)關(guān)，C錯(cuò)誤；自然放射現(xiàn)象中的射線(xiàn)包括α射線(xiàn)、β射線(xiàn)、γ射線(xiàn)，α射線(xiàn)、β射線(xiàn)都是由于原子核發(fā)生衰變產(chǎn)生的，故與原子核內(nèi)部有關(guān)，D正確．2．我國(guó)科學(xué)家在1965年9月首先用人工方法合成了牛胰島素．為了證明人工合成的牛胰島素與自然的是否為同一物質(zhì)，在人工合成牛胰島素過(guò)程中摻了放射性14C，然后將人工合成的牛胰島素與自然的混合得到了放射性14C分布勻整的結(jié)晶物，從而證明白兩者都是同一物質(zhì)，為我國(guó)在國(guó)際上首先合成具有生物活性牛胰島素供應(yīng)了有力證據(jù)．在人工合成過(guò)程中摻入放射性14C的用途是()A．催化劑 B．媒介質(zhì)C．組成元素 D．示蹤原子【答案】D【解析】用放射性同位素代替非放射性同位素來(lái)制成各種化合物，再用儀器探測(cè)“放射性標(biāo)記”，即用放射性同位素作為示蹤原子．故選D．3．伽馬刀是利用eq\o\al(60,27)Co發(fā)生β衰變釋放的射線(xiàn)工作的．已知eq\o\al(60,27)Co的半衰期約為5.3年，則()A．伽馬刀利用了射線(xiàn)穿透實(shí)力強(qiáng)的特點(diǎn)B．eq\o\al(60,27)Co發(fā)生衰變后產(chǎn)生的新核比eq\o\al(60,27)Co多一個(gè)中子C．經(jīng)過(guò)5.3年，每個(gè)eq\o\al(60,27)Co核有一半分別出去變成其他新核D．eq\o\al(60,27)Co制成后，經(jīng)過(guò)10.6年eq\o\al(60,27)Co全部衰變成其他新核【答案】A【解析】γ射線(xiàn)穿透實(shí)力強(qiáng)，電離實(shí)力弱，A正確；β衰變的本質(zhì)是原子核內(nèi)一個(gè)中子變成一個(gè)質(zhì)子和電子，電子被釋放出來(lái)，所以eq\o\al(60,27)Co發(fā)生衰變后產(chǎn)生的新核比eq\o\al(60,27)Co少一個(gè)中子，B錯(cuò)誤；由題意可知經(jīng)過(guò)5.3年，就有一半質(zhì)量的eq\o\al(60,27)Co核發(fā)生衰變，變成其他新核，C錯(cuò)誤；eq\o\al(60,27)Co制成后，經(jīng)過(guò)10.6年即兩個(gè)半衰期，還剩下eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(2)＝eq\f(1,4)的eq\o\al(60,27)Co沒(méi)有衰變，D錯(cuò)誤．4．下列關(guān)于結(jié)合能和比結(jié)合能的說(shuō)法中正確的是()A．中等質(zhì)量原子核的結(jié)合能和比結(jié)合能均比輕核的要大B．比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，因此它的結(jié)合能也確定越大C．重核與中等質(zhì)量原子核相比較，重核的結(jié)合能和比結(jié)合能都大D．核子結(jié)合成原子核吸取的能量或原子核拆解成核子放出的能量稱(chēng)為結(jié)合能【答案】A【解析】中等質(zhì)量原子核的比結(jié)合能比輕核的大，它的核子數(shù)又比輕核的多，所以結(jié)合能比輕核的也大，A正確；比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，但比結(jié)合能越大的原子核，其結(jié)合能不愿定大，中等質(zhì)量原子核的比結(jié)合能比重核大，但由于核子數(shù)比重核少，其結(jié)合能比重核反而小，B錯(cuò)誤；比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，但其結(jié)合能不愿定大，例如中等質(zhì)量原子核的比結(jié)合能比重核大，但由于核子數(shù)比重核少，其結(jié)合能比重核小，C錯(cuò)誤；將原子核拆散成核子與核子結(jié)合成原子核兩個(gè)過(guò)程質(zhì)量的變更相等，將原子核拆散成核子所吸取的能量與核子結(jié)合成原子核所放出的能量叫結(jié)合能，D錯(cuò)誤．5．云室是利用微觀帶電粒子能使氣體電離的性質(zhì)而顯示其徑跡的裝置，如圖為α射線(xiàn)、β射線(xiàn)、γ射線(xiàn)和X射線(xiàn)射入云室后的徑跡圖像，其中細(xì)且彎曲的是哪一種射線(xiàn)的徑跡()A．α射線(xiàn) B．β射線(xiàn)C．γ射線(xiàn) D．X射線(xiàn)【答案】B【解析】α粒子的質(zhì)量比較大，在氣體中飛行時(shí)不易變更方向，A錯(cuò)誤；β粒子電離實(shí)力弱，形成的離子少，速度快，單位長(zhǎng)度所遺留下的粒子數(shù)相應(yīng)要少，所以軌跡比較細(xì)，但因質(zhì)量小，很簡(jiǎn)潔在碰撞中變更速度方向，則細(xì)且彎曲的是β粒子，B正確；γ射線(xiàn)、X射線(xiàn)的電離本事很小，在云室中一般看不到它的徑跡，C、D錯(cuò)誤．6．在醫(yī)學(xué)上，放射性同位素電池已用于心臟起搏器和人工心臟．它們的能源要求精細(xì)牢靠，以便能放入患者胸腔內(nèi)長(zhǎng)期運(yùn)用．目前植入人體內(nèi)的微型核電池以鉭鉑合金作外殼，內(nèi)裝150毫克钚eq\o\al(238,94)Pu，它可以連續(xù)運(yùn)用10年以上．已知钚238的半衰期為88年，钚238衰變時(shí)會(huì)放出α射線(xiàn)和γ光子，生成新核X，若钚238、α粒子、X的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，真空中的光速為c，下列說(shuō)法正確的是()A．該核反應(yīng)中的釋放的能量為(m1－m2－m3)c2B．钚238以不同化合物形態(tài)存在時(shí)，其半衰期可能變?yōu)?0年C．經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期生成的新核X質(zhì)量為75毫克D．新核X的中子數(shù)為150【答案】A【解析】該核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為Δm＝m1－m2－m3，所以釋放的能量為ΔE＝Δm·c2＝(m1－m2－m3)c2，A正確；放射性元素的半衰期與其化學(xué)性質(zhì)無(wú)關(guān)，B錯(cuò)誤；經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期有一半數(shù)量的eq\o\al(238,94)Pu發(fā)生衰變，剩余eq\o\al(238,94)Pu原子核的總質(zhì)量是原來(lái)的一半，即為75毫克，新核由于質(zhì)量數(shù)小于eq\o\al(238,94)Pu，所以新核的總質(zhì)量小于75毫克，C錯(cuò)誤；由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知新核X的質(zhì)量數(shù)為234，電荷數(shù)為92，則中子數(shù)為234－92＝142，D錯(cuò)誤．7．(2024年廣東適應(yīng)性考)鉍在現(xiàn)代消防、電氣、工業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域有廣泛的用途．一個(gè)鉍210核(eq\o\al(210,83)Bi)放出一個(gè)β粒子后衰變成一個(gè)釙核(eq\o\al(210,84)Po)，并伴隨產(chǎn)生了γ射線(xiàn)．已知t＝0時(shí)刻有m克鉍210核，t1時(shí)刻測(cè)得剩余eq\f(2,3)m克沒(méi)有衰變，t2時(shí)刻測(cè)得剩余eq\f(1,6)m克沒(méi)有衰變，則鉍210核的半衰期為()A．eq\f(3t1,2) B．eq\f(3t2,5)C．t2－t1 D．eq\f(t2－t1,2)【答案】D【解析】由半衰期定義可知eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12()m＝eq\f(2,3)m，eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12()m＝eq\f(1,6)m，兩式相除可得2－＝4，解得半衰期τ＝eq\f(t2－t1,2)，D正確．8．(2024年?yáng)|莞期末)下列四個(gè)核反應(yīng)方程中，屬于鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的是()A．eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nB．eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)eC．eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HD．eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(90,38)Sr＋eq\o\al(136,54)Xe＋10eq\o\al(1,0)n【答案】D【解析】eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n屬于輕核聚變，A錯(cuò)誤；eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e屬于β衰變，B錯(cuò)誤；eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H屬于人工轉(zhuǎn)變，C錯(cuò)誤；eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(90,38)Sr＋eq\o\al(136,54)Xe＋10eq\o\al(1,0)n屬于重核裂變，是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，D正確．9．(2024年成都期末)現(xiàn)代斗爭(zhēng)給世界人民帶來(lái)巨大的災(zāi)難，某些國(guó)家運(yùn)用的新型武器貧鈾彈在爆炸中有許多eq\o\al(238,)92U殘留，其半衰期極為漫長(zhǎng)且清理困難，所以對(duì)環(huán)境的污染嚴(yán)峻而許久．設(shè)eq\o\al(238,92)U發(fā)生α衰變形成新核X，同時(shí)放出γ射線(xiàn)．以下說(shuō)法正確的是()A．該衰變過(guò)程的方程可寫(xiě)為eq\o\al(238,92)U＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(242,94)XB．eq\o\al(238,92)U的結(jié)合能和新核X的結(jié)合能之差即為α粒子的結(jié)合能C．衰變反應(yīng)中的γ射線(xiàn)為高頻電磁波，具有極強(qiáng)的穿透性D．質(zhì)量為m的eq\o\al(238,92)U原子核經(jīng)過(guò)兩個(gè)半衰期后，產(chǎn)生的新核質(zhì)量為eq\f(1,4)m【答案】C【解析】衰變過(guò)程滿(mǎn)意質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，該衰變過(guò)程的方程可寫(xiě)為eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)X＋eq\o\al(4,2)He，A錯(cuò)誤；由于衰變過(guò)程釋放能量，存在質(zhì)量虧損，可知eq\o\al(238,92)U的結(jié)合能和新核X的結(jié)合能之差小于α粒子的結(jié)合能，B錯(cuò)誤；衰變反應(yīng)中的γ射線(xiàn)為高頻電磁波，具有極強(qiáng)的穿透性，C正確；質(zhì)量為m的eq\o\al(238,92)U原子核經(jīng)過(guò)兩個(gè)半衰期后，有eq\f(3,4)m的eq\o\al(238,92)U原子核發(fā)生了衰變，還剩下eq\f(1,4)m的eq\o\al(238,92)U原子核，產(chǎn)生的新核質(zhì)量不是eq\f(1,4)m，D錯(cuò)誤．10．(2024年徐州期末)科學(xué)家利用加速器勝利合成了第118號(hào)元素Og(eq\o\al(297,118)Og).Og很不穩(wěn)定，其半衰期只有12ms，Og原子核先放出n個(gè)相同粒子X(jué)，再經(jīng)過(guò)3次α衰變變成eq\o\al(282,112)Cp.關(guān)于上述核反應(yīng)說(shuō)法正確的是()A．n＝3B．X粒子是質(zhì)子C．eq\o\al(297,118)Og中含有118個(gè)中子D．10個(gè)Og原子核經(jīng)過(guò)12ms后確定有5個(gè)發(fā)生衰變【答案】A【解析】依據(jù)題意，由α衰變?cè)砜芍?，?jīng)過(guò)3次α衰變，質(zhì)量數(shù)削減12，電荷數(shù)減小6，由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，n個(gè)相同粒子X(jué)共有質(zhì)量數(shù)為A＝297－282－12＝3，電荷數(shù)為Z＝118－112－6＝0，可知X粒子是中子且n＝3，B錯(cuò)誤，A正確；eq\o\al(297,118)Og中含有的中子數(shù)為n＝297－118＝179，C錯(cuò)誤；半衰期是針對(duì)大量放射性元素的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)少量放射性原子核不適用，D錯(cuò)誤．11．如圖所示為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織(ISO)和國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)推出的核輻射新標(biāo)記，新標(biāo)記通俗易懂，正在逐步取代傳統(tǒng)標(biāo)記．對(duì)于自然放射現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是()A．放射性元素的半衰期隨環(huán)境溫度的變更而變更B．發(fā)生α衰變時(shí)，核電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都是守恒的C．β衰變的實(shí)質(zhì)是原子核中的質(zhì)子轉(zhuǎn)化為中子所產(chǎn)生的D．在三種射線(xiàn)中γ射線(xiàn)電離本事和穿透本事都是最強(qiáng)的【答案】B【解析】放射性元素的半衰期與元素的物理、化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)，不會(huì)隨溫度的變更而變更，A錯(cuò)誤；發(fā)生α衰變時(shí)發(fā)生質(zhì)量虧損，但其反應(yīng)仍遵循核電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都是守恒，B正確；β衰變的實(shí)質(zhì)是原子核中的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子，C錯(cuò)誤；在三種射線(xiàn)中γ射線(xiàn)電離本事最弱，穿透本事最強(qiáng)，D錯(cuò)誤．12．14C發(fā)生衰變時(shí)，可能放出α粒子或電子．靜止在某勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的14C原子核發(fā)生衰變后兩粒子的軌跡如圖所示，下列說(shuō)法正確的是()A．衰變方程為eq\o\al(14,)6C→eq\o\al(10,)4Be＋eq\o\al(4,2)HeB．大圓半徑是小圓半徑的6倍C．軌跡為小圓的粒子的中子數(shù)為6D．軌跡為大圓的粒子是由中子轉(zhuǎn)變而來(lái)【答案】D【解析】若放出的粒子是α粒子，則衰變后兩粒子都帶正電，兩粒子在磁場(chǎng)中的軌跡應(yīng)當(dāng)是外切圓，而圖中兩粒子的軌跡是內(nèi)切圓，故放出的是電子，發(fā)生的是β衰變，A錯(cuò)誤；衰變過(guò)程滿(mǎn)意動(dòng)量守恒，可知衰變后瞬間兩粒子的動(dòng)量大小相等，方向相反，依據(jù)洛倫茲力供應(yīng)向心力可得qvB＝m