1、1考点规范练 39 原子核及核反应一、单项选择题1.下列与 粒子相关的说法正确的是( )A.天然放射现象中产生的 射线速度与光速度相当,穿透能力很强B.铀 238 U)核放出一个 粒子后就变为钍 234 Th)(23892 (23490C.高速 粒子轰击氮核可从氮核中打出中子,核反应方程为 He n 42 +147N 168O+10D.丹麦物理学家玻尔进行了 粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型答案 B解析 射线是速度为 0.1c 的氦核流,穿透能力最弱,A 错误;由核反应过程中质量数、核电荷数守恒可知 B 正确;C 项中核反应前后核电荷数和质量数都不守恒,C 错误;D 项中进行 粒子散
2、射实验的物理学家是卢瑟福,所以 D 错误。2.下列有关原子结构和原子核的认识,其中正确的是( )A. 射线是高速运动的电子流B.氢原子辐射光子后,其绕核运动的电子的动能增大C.太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变D Bi 的半衰期是 5 天,100 g Bi 经过 10 天后还剩下 50 g.21083 210 83答案 B解析 射线是高速电子流,而 射线是一种电磁波,选项 A 错误;氢原子辐射光子后,绕核运动的电子距核更近,动能增大,选项 B 正确;太阳辐射能量的主要来源是太阳内部氢核的聚变,选项 C 错误;10 天为两个半衰期,剩余的 Bi 的质量为 100 g=100 g=25g
3、,选项 D 错误。 210 83 (12)t (12)23.关于质量亏损和原子核的结合能,以下说法正确的是( )A.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子释放的能量B.一重原子核衰变成 粒子和另一原子核,衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C.核子结合成原子核时会出现质量亏损,亏损的质量转化为释放的能量2D.原子核的比结合能越大,则原子核中核子的平均质量就越小,在核子结合成原子核时平均每个核子的质量亏损就越小答案 B解析 原子核的结合能等于核子结合成原子核所释放的能量,也等于将原子核分解成自由核子所需的最小能量,故选项 A 错误;重核的比结合能比中等核小,因此重核衰变时释放能量,衰变
4、产物的结合能之和大于原来重核的结合能,故选项 B 正确;质量亏损只是表明了亏损的质量与释放的能量的关系,而不是将亏损质量转化为释放的能量,故选项 C 错误;结合能与核子数之比称作比结合能,也叫平均结合能。比结合能越大,表示原子核中单个核子分离所需能量越多,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定,原子核中核子结合时平均每个核子的质量亏损越多,原子核中核子的平均质量越小,故选项 D 错误。4.某核电站遭受严重破坏,产生了严重的核泄漏,从核电站周围一定范围内的空气中和核电站排出的废水中分别检测出了放射性物质碘 131 和钚 239,严重危及了人们的生命安全。已知该核电站采用的是重水反应堆,用 U(铀
5、)吸收中子后生成 Pu(钚),碘 131 的半衰期为 8 天,下列说法正 23892 23994确的是( )A.排出的废水中的钚 239 是铀核裂变的生成物B U 吸收中子后变成 U 很不稳定,则经过 2 次 衰变后变成 Pu.23892 23992U,23992 23994C.核电站的核废料可直接堆放在露天垃圾场D.碘 131 的半衰期只有 8 天,因此 16 天后会全部消失答案 B解析 裂变是重核生成几个中等质量原子核的过程,铀 238 的质量数比钚 239 的小,因此钚不是铀核裂变的生成物,A 错误;发生 衰变时质量数不发生改变,核电荷数加 1,根据电荷数守恒可知 U 23992发生 2
6、 次 衰变后变成 Pu,B 正确;核电站的核废料中具有很多的放射性物质,不可以直接堆放 23994在露天垃圾场,C 错误;碘 131 的半衰期是 8 天,它是一个统计规律,大量的碘 131 在 8 天后会剩一半,16 天后会剩四分之一,D 错误。二、多项选择题35.质子数与中子数互换的核互为“镜像核”,例如 He 是 H 的“镜像核”,同样 H 也是 He 32 31 31 32的“镜像核”,则下列说法正确的是( )A. N 和 O 互为“镜像核” 157 168B N 和 C 互为“镜像核”.137 136C. 衰变的本质是一个中子转变为一个质子,同时放出一个电子D.核反应 He n 的生成
7、物中有 粒子,该反应是 衰变 21H+31H 42 +10答案 BC解析 根据“镜像核”的定义 N 和 C 互为“镜像核”,选项 A 错误,B 正确; 衰变的本质是一,13 7 13 6个中子转变为一个质子,同时放出一个电子,选项 C 正确;核反应 He n 的生成物中虽 21H+31H 42 +10有 粒子,但该反应是聚变反应,选项 D 错误。6.由于放射性元素 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 23793后才被发现。已知 Np 经过一系列 衰变和 衰变后变成 Bi。下列判断正确的是( ) 23793 20983A Bi 的原子核比 Np 的原子核少 2
8、8 个中子.20983 23793B Bi 的原子核比 Np 的原子核少 18 个中子.20983 23793C.衰变过程中共发生了 7 次 衰变和 4 次 衰变D.衰变过程中共发生了 4 次 衰变和 7 次 衰变答案 BC解析 Bi 的中子数为 209-83=126 Np 的中子数为 237-93=144 Bi 的原子核比 Np 的原 20983 ,23793 ,209 83 237 93子核少 18 个中子,A 错,B 对;衰变过程共发生 衰变的次数为 =7, 衰变的次数是 27-237-2094(93-83)=4,C 对,D 错。7.4烟雾探测器使用了一种半衰期为 432 年的放射性元素
9、镅 Am 来探测烟雾。当正常空气分子穿过 24195探测器时,镅 Am 会释放出射线将它们电离,从而产生电流。烟尘一旦进入探测腔内,烟尘中的微 24195粒会吸附部分射线,导致电流减小,从而触发警报。则下列说法不正确的是( )A.镅 Am 发出的是 射线 24195B.镅 Am 发出的是 射线 24195C.镅 Am 发出的是 射线 24195D.0.2 mg 的镅 Am 经 864 年将衰变掉 0.15 mg 24195答案 BC解析 镅 Am 会释放出射线将空气电离,从而使电路中产生电流,则镅 Am 发出的是 射线,选 24195 24195项 A 正确,B、C 不正确;0 .2mg 的镅
10、 Am 经 864 年(2 个半衰期)将衰变掉 0.15mg,选项 D 正确。 241958.原来静止的原子核 X,质量为 m1,处在区域足够大的匀强磁场中,经 衰变成为质量为 m2的原 AZ子核 Y, 粒子的质量为 m3。已测得 粒子的速度垂直于磁场 B,且动能为 E0。假定原子核 X 衰变时释放的核能全部转化为动能,则下列四个结论正确的是( )A.核 Y 与 粒子在磁场中运动的周期之比为2Z-2B.核 Y 与 粒子在磁场中运动的半径之比为2Z-2C.此衰变过程中的质量亏损为 m1-m2-m3D.此衰变过程中释放的核能为AE0A-4答案 BCD解析 原子核发生 衰变时核子质量数减少 4,而核
11、电荷数减少 2。由题意知 X 核原先静止,则衰变后 粒子和反冲核 Y 的动量大小相等,由 R= 知, RYR =q q Y=2 (Z-2),B 正确;由 T= 知,周mvBq 2 mBq期之比 TYT = ,A 错误;该过程质量亏损 m=m1-(m2+m3),C 正确;由 Ek= 知,Y 核的mYqYqm = A-42(Z-2) p22m动能 EkY= ,则释放的核能 E=Ek +EkY= ,D 正确。4E0A-4 AE0A-4三、计算题59.用速度大小为 v 的中子轰击静止的锂核 Li),发生核反应后生成氚核和 粒子,生成的氚核速度(63方向与中子的初速度方向相反,氚核与 粒子的速度之比为
12、7 8,中子的质量为 m,质子的质量可近似看作 m,光速为 c。(1)写出核反应方程;(2)求氚核和 粒子的速度大小;(3)若核反应过程中放出的核能全部转化为 粒子和氚核的动能,求出质量亏损。答案 (1 Li He)10n+63 31H+42(2) v v (3)711 811 141mv2121c2解析 (1)由题意可得,核反应方程为Li He。 10n+63 31H+42(2)由动量守恒定律得 mv=-3mv1+4mv2由题意得 v1v 2=7 8解得 v1= v,v2= v。711 811(3)氚核和 粒子的动能之和为Ek= 3m 4m mv212 v12+12 v22=403242释放
13、的核能为 E=Ek-Ekn= mv2- mv2= mv240324212 141121由爱因斯坦质能方程得,质量亏损为 m= 。 Ec2=141mv2121c210.室内装修污染四大有害气体是苯系物、甲醛、氨气和氡。氡存在于建筑水泥、矿渣砖、装饰石材及土壤中,氡看不到,嗅不到,即使在氡浓度很高的环境里,人们对它也毫无感觉,氡进入人的呼吸系统能诱发肺癌,是除吸烟外导致肺癌的第二大因素,静止的氡核 Rn 放出一个粒子 X 后变成钋 22286核 Po,钋核的动能为 Ek1,若衰变放出的能量全部变成钋核和粒子 X 的动能。试回答以下问题: 21884(1)写出上述衰变的核反应方程(请用物理学上规定的符号表示粒子 X);6(2)求粒子 X 的动能 Ek2。答案 (1 Rn Po He (2)22286 21884 +42109Ek12解析 (1)氡核 Rn 放出某种粒子 X 后变成钋核 Po,根据核反应前后质量数和电荷数守恒,可 22286 21884以判断发生的是 衰变,衰变方程为 Rn Po He。 22286 21884 +42(2)设钋核的质量为 m1、速度为 v1,粒子 X 的质量为 m2、速度为 v2,根据动量守恒定律,有0=m1v1-m2v2粒子 X 的动能:Ek2= 。(m2v2)22m2 =m1v122 m1m2=109Ek12
