原子核及其衰变、裂变和聚变-高考物理一轮复习课时练习

第十二章近代物理初步第三讲原子核及其衰变、裂变和聚变课时跟踪练A组基础巩固1．(2015·重庆卷)图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物质发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直纸面向里．以下判断可能正确的是()A．a、b为β粒子的径迹B．a、b为γ粒子的径迹C．c、d为α粒子的径迹D．c、d为β粒子的径迹解析：γ射线是不带电的光子流，在磁场中不偏转，故选项B错误；α粒子为氦核带正电，由左手定则知受到向上的洛伦兹力向上偏转，故选项A、C错误；β粒子是带负电的电流，应向下偏转，选项D正确．答案：D2．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)c2D．(m1－m2－m3)c2解析：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，选项A、B、D错误．答案：C3．(2018·南京模拟)铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应：23592U＋10n→a＋b＋210n，则a＋b可能是()A.14054Xe＋9336KrB.14156Ba＋9236KrC.14156Ba＋9338SrD.14054Xe＋9438Sr解析：核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，通过核反应前后的质量数和电荷数相等不难得出选项A、B、C错误，选项D正确．答案：D4．(2018·太原模拟)如图所示，由天然放射性元素钋(Po)放出的射线x1，轰击铍(94Be)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()A．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为光子解析：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．答案：B5．碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m 的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有( )A.m 4B.m 8C.m 16D.m 32解析：由半衰期公式m ′＝m ⎝ ⎛⎭⎪⎫12t /τ可知，m ′＝m ⎝ ⎛⎭⎪⎫1232/8＝116m ，故选项C 正确．答案：C6．(多选)(2015·山东卷)14C 发生放射性衰变为14N ，半衰期约为5 700年．已知植物存活其间，其体内14C 与12C 的比例不变；生命活动结束后，14C 的比例持续减少．现通过测量得知，某古木样品中14C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一．下列说法正确的是( )A ．该古木的年代距今约为5 700年B ．12C 、13C 、14C 具有相同的中子数C ．14C 衰变为14N 的过程中放出β射线D ．增加样品测量环境的压强将加速14C 的衰变解析：因古木样品中14C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的时间为一个半衰期，即该古木的年代距今约为5 700年，选项A 正确；12C 、13C 、14C 具有相同的质子数，由于质量数不同，故中子数不同，选项B 错误；根据核反应方程可知，14C 衰变为14N 的过程中放出电子，即发出β射线，选项C 正确；外界环境不影响放射性元素的半衰期，选项D 错误．答案：AC7．(2017·吉林模拟)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1 g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0.75 g 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解析：β衰变是原子核内的中子转化成质子同时释放一个电子，选项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，选项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，选项D错误．答案：A8．(2018·儋州二中月考)1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子．科学研究表明其核反应过程是：α粒子轰击静止的氮核后形成了不稳定的复核，复核发生衰变放出质子，变成氧核．设α粒子质量为m1，初速度为v0，氮核质量为m2，质子质量为m0，氧核的质量为m3，不考虑相对论效应．(1)写出α粒子轰击氮核的核反应方程；(2)α粒子轰击氮核形成不稳定复核的瞬间，复核的速度为多大？(3)求此过程中释放的核能．解析：(1)根据质量数和电荷数守恒可得α粒子轰击氮核方程为147N＋42He→178O＋11H.(2)设复核的速度为v，由动量守恒定律得m1v0＝(m1＋m2)v，解得v＝m1v0 m1＋m2.(3)核反应过程中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m0－m3，反应过程中释放的核能ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m0－m3)·c2.答案：(1)147N＋42He→178O＋11H(2)m1v0m1＋m2(3)(m1＋m2－m0－m3)c2B组能力提升9．(2018·沈阳模拟)在匀强磁场中有一个静止的氡原子核(22286Rn)，由于衰变它放出一粒子，此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个互相外切的圆，大圆与小圆的直径之比为42∶1，如图所示，那么氡核的衰变方程应是下列方程中的哪一个()A.22286Rn→22287Fr＋0－1eB.22286Rn→21884Po＋42HeC.22286Rn→22286At＋01eD.22286Rn→22285At＋01e解析：氡核的衰变过程满足动量守恒定律，其放出的粒子与反冲核的动量大小相等，方向相反；带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，即B v q＝m v2r，所以r＝m vBq，当粒子动量大小相同，磁感应强度恒定时，q∝1r，根据题意，放出的粒子与反冲核的电荷数之比为1∶42，据此可知，选项B正确．答案：B10．(多选)(2018·青岛模拟)由于放射性元素23793Np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23793Np经过一系列α衰变和β衰变后变成20983Bi，下列判断中正确的是()A. 20983Bi的原子核比23793Np的原子核少28个中子B.20983Bi的原子核比23793Np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衰变解析：20983Bi的中子数为209－83＝126，23793Np的中子数为237－93＝144，20983Bi的原子核比23793Np的原子核少18个中子，选项A错误，B正确；衰变过程中共发生了α衰变的次数为237－2094＝7次，β衰变的次数是2×7－(93－83)＝4次，选项C正确，D错误．答案：BC11．(多选)(2017·枣庄二中模拟)科学家利用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X＋Y→42He＋31H ＋4.9 MeV和21H＋31H→42He＋X＋17.6 MeV.下列表述正确的有() A．X是中子B．Y的质子数是3，中子数是6C．两个核反应都没有出现质量亏损D．氘和氚的核反应是核聚变反应解析：根据核反应方程：21H＋31H→42He＋X，X的质量数：m1＝2＋3－4＝1，核电荷数：z1＝1＋1－2＝0，所以X是中子，故A正确；根据核反应方程：X＋Y→42He＋31H，X是中子，所以Y的质量数：m2＝4＋3－1＝6，核电荷数：z2＝2＋1－0＝3，所以Y的质子数是3，中子数是3，故B错误；根据两个核反应方程可知，都有大量的能量释放出来，所以一定都有质量亏损，故C错误；氘和氚的核反应过程中是质量比较小的核生成质量比较大的新核，所以是核聚变反应，故D正确．答案：AD12．(2018·日照模拟)某些建筑材料可产生放射性气体—氡，氡可以发生α或β衰变，如果人长期生活在氡浓度过高的环境中，那么氡会经过人的呼吸道沉积在肺部，并放出大量的射线，从而危害人体健康．原来静止的氡核(22286Rn)发生一次α衰变生成新核钋(Po)，并放出一个能量E0＝0.09 MeV的光子．已知放出的α粒子动能Eα＝5.55 MeV；忽略放出光子的动量，但考虑其能量；1 u相当于931.5 MeV/c2.(1)写出衰变的核反应方程．(2)衰变过程中总的质量亏损为多少(结果保留三位有效数字)?解析：(1)发生α衰变，方程为22286Rn→21884Po＋42He＋γ.(2)忽略光子的动量，由动量守恒定律，有0＝pα－p Po，又E k＝p22m，新核钋的动能E Po＝4218Eα.由题意知，质量亏损对应的能量以光子的能量和新核钋、α粒子的动能形式出现，衰变时释放出的总能量ΔE＝Eα＋E Po＋E0＝Δmc2.则衰变过程中总的质量亏损Δm＝0.006 16 u.答案：(1) 22286Rn→21884Po＋42He＋γ(2)0.006 16 u。