2023春新教材高中物理專練4原子核和核能粵教版選擇性

專練四原子核和核能1．與原子核內部變化有關的現(xiàn)象是()A．α粒子散射現(xiàn)象 B．光電效應現(xiàn)象C．電離現(xiàn)象 D．天然放射現(xiàn)象【答案】D【解析】α粒子散射現(xiàn)象是運動中的α粒子受到金原子核的作用而改變運動方向的現(xiàn)象，與原子核內部無關，A錯誤；光電效應現(xiàn)象是金屬受到光的照射，原子核外電子發(fā)生電離，從而釋放出光電子，與原子核內部無關，B錯誤；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，與原子核內部無關，C錯誤；天然放射現(xiàn)象中的射線包括α射線、β射線、γ射線，α射線、β射線都是由于原子核發(fā)生衰變產生的，故與原子核內部有關，D正確．2．我國科學家在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天然的是否為同一物質，在人工合成牛胰島素過程中摻了放射性14C，然后將人工合成的牛胰島素與天然的混合得到了放射性14C分布均勻的結晶物，從而證明了兩者都是同一物質，為我國在國際上首先合成具有生物活性牛胰島素提供了有力證據(jù)．在人工合成過程中摻入放射性14C的用途是()A．催化劑 B．媒介質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制成各種化合物，再用儀器探測“放射性標記”，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．伽馬刀利用了射線穿透能力強的特點B．eq\o\al(60,27)Co發(fā)生衰變后產生的新核比eq\o\al(60,27)Co多一個中子C．經(jīng)過5.3年，每個eq\o\al(60,27)Co核有一半分離出去變成其他新核D．eq\o\al(60,27)Co制成后，經(jīng)過10.6年eq\o\al(60,27)Co全部衰變成其他新核【答案】A【解析】γ射線穿透能力強，電離能力弱，A正確；β衰變的本質是原子核內一個中子變成一個質子和電子，電子被釋放出來，所以eq\o\al(60,27)Co發(fā)生衰變后產生的新核比eq\o\al(60,27)Co少一個中子，B錯誤；由題意可知經(jīng)過5.3年，就有一半質量的eq\o\al(60,27)Co核發(fā)生衰變，變成其他新核，C錯誤；eq\o\al(60,27)Co制成后，經(jīng)過10.6年即兩個半衰期，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沒有衰變，D錯誤．4．下列關于結合能和比結合能的說法中正確的是()A．中等質量原子核的結合能和比結合能均比輕核的要大B．比結合能越大的原子核越穩(wěn)定，因此它的結合能也一定越大C．重核與中等質量原子核相比較，重核的結合能和比結合能都大D．核子結合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量稱為結合能【答案】A【解析】中等質量原子核的比結合能比輕核的大，它的核子數(shù)又比輕核的多，所以結合能比輕核的也大，A正確；比結合能越大的原子核越穩(wěn)定，但比結合能越大的原子核，其結合能不一定大，中等質量原子核的比結合能比重核大，但由于核子數(shù)比重核少，其結合能比重核反而小，B錯誤；比結合能越大的原子核越穩(wěn)定，但其結合能不一定大，例如中等質量原子核的比結合能比重核大，但由于核子數(shù)比重核少，其結合能比重核小，C錯誤；將原子核拆散成核子與核子結合成原子核兩個過程質量的變化相等，將原子核拆散成核子所吸收的能量與核子結合成原子核所放出的能量叫結合能，D錯誤．5．云室是利用微觀帶電粒子能使氣體電離的性質而顯示其徑跡的裝置，如圖為α射線、β射線、γ射線和X射線射入云室后的徑跡圖像，其中細且彎曲的是哪一種射線的徑跡()A．α射線 B．β射線C．γ射線 D．X射線【答案】B【解析】α粒子的質量比較大，在氣體中飛行時不易改變方向，A錯誤；β粒子電離能力弱，形成的離子少，速度快，單位長度所遺留下的粒子數(shù)相應要少，所以軌跡比較細，但因質量小，很容易在碰撞中改變速度方向，則細且彎曲的是β粒子，B正確；γ射線、X射線的電離本領很小，在云室中一般看不到它的徑跡，C、D錯誤．6．在醫(yī)學上，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可靠，以便能放入患者胸腔內長期使用．目前植入人體內的微型核電池以鉭鉑合金作外殼，內裝150毫克钚eq\o\al(238,)94Pu，它可以連續(xù)使用10年以上．已知钚238的半衰期為88年，钚238衰變時會放出α射線和γ光子，生成新核X，若钚238、α粒子、X的質量分別為m1、m2、m3，真空中的光速為c，下列說法正確的是()A．該核反應中的釋放的能量為(m1－m2－m3)c2B．钚238以不同化合物形態(tài)存在時，其半衰期可能變?yōu)?0年C．經(jīng)過一個半衰期生成新核X的質量為75毫克D．新核X的中子數(shù)為150【答案】A【解析】該核反應中的質量虧損為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性質無關，B錯誤；經(jīng)過一個半衰期有一半數(shù)量的eq\o\al(238,94)Pu發(fā)生衰變，剩余eq\o\al(238,94)Pu原子核的總質量是原來的一半，即為75毫克，新核由于質量數(shù)小于eq\o\al(238,94)Pu，所以新核的總質量小于75毫克，C錯誤；由質量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知新核X的質量數(shù)為234，電荷數(shù)為92，則中子數(shù)為234－92＝142，D錯誤．7．首次用實驗驗證“愛因斯坦質能方程”的核反應方程是eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(1,1)H→keq\o\al(4,2)He，已知mLi＝7.0160u，mH＝1.0078u，mHe＝4.0026u，則該核反應方程中的k值和質量虧損分別是()A．1和4.0212u B．1和2.0056uC．2和0.0186u D．2和1.9970u【答案】C【解析】根據(jù)核反應的質量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知k＝2；該核反應質量虧損Δm＝mLi＋mH－2mHe＝0.0186u，故選C．8.2022年3月11日，遼寧省紅沿河核電廠核能供暖項目進入了實質性推進階段．該項目提高了地方集中供熱能力和市政基礎配套設施水平，還將助力地方踐行“雙碳”目標，從而為我國在東北地區(qū)實施長距離、大溫差核能供熱提供有力的先行示范．下列說法正確的是()A．核反應過程中原子核的質量和質量數(shù)均減少B．原子核比結合能越大，核子的平均質量越小，原子核越穩(wěn)定C．紅沿河核電廠的原理是熱核反應D．核裂變反應中，反應物的結合能之和大于生成物的結合能之和【答案】B【解析】核裂變反應過程中要釋放能量，根據(jù)愛因斯坦質能方程ΔE＝Δmc2，可知質量是減少的，但反應前后質量數(shù)保持不變，A錯誤；原子核比結合能越大，核子的平均質量越小，原子核越穩(wěn)定，B正確；核電的原理是重核裂變，C錯誤；核裂變反應中，反應物的結合能之和小于生成物的結合能之和，D錯誤．9．“嫦娥五號”中有一塊“核電池”，在月夜期間提供電能的同時還能提供一定能量用于艙內溫度控制．“核電池”利用了eq\o\al(238,94)Pu的衰變，衰變方程為eq\o\al(238,94)Pu→eq\o\al(234,m)X＋eq\o\al(n,2)Y，下列說法正確的是()A．eq\o\al(234,m)X比eq\o\al(238,94)Pu的中子數(shù)少4個B．eq\o\al(238,94)Pu在月球上和在地球上半衰期相同C．一個eq\o\al(238,94)Pu衰變?yōu)閑q\o\al(234,m)X釋放的核能為(mPu－mX)c2D．eq\o\al(238,94)Pu發(fā)生的是α衰變，α射線具有極強的穿透能力，可用于金屬探傷【答案】B【解析】根據(jù)質量數(shù)守恒與電荷數(shù)守恒可知238＝234＋n，94＝m＋2，解得m＝92，n＝4，eq\o\al(238,94)Pu的衰變方程為eq\o\al(238,94)Pu→eq\o\al(234,92)U＋eq\o\al(4,2)He，易知發(fā)生的是α衰變，eq\o\al(234,m)X比eq\o\al(238,94)Pu的中子數(shù)少2個，A錯誤；半衰期與環(huán)境條件無關，不會受到陽光、溫度、電磁場等環(huán)境因素的影響，所以eq\o\al(238,94)Pu在月球上和在地球上半衰期相同，B正確；此核反應過程中的質量虧損等于反應前后質量的差，為Δm＝mPu－mU－mα，釋放的核能為E＝(mPu－mU－mα)c2，C錯誤；α射線的穿透能力較差，不能用于金屬探傷，D錯誤．10．宇宙射線進入地球大氣層時，與大氣作用會產生中子，中子撞擊大氣中的粒子X引發(fā)核反應產生粒子Y，核反應方程為X＋eq\o\al(1,0)n→Y＋Z；Y具有放射性，能夠自發(fā)地進行衰變而變成X，核反應方程為Y→X＋eq\o\al(0,－1)e，則其中Z為()A．質子 B．粒子C．中子 D．電子【答案】A【解析】將題中所給的兩個核反應方程相加，可得eq\o\al(1,0)n?Z＋eq\o\al(0,－1)e，根據(jù)電荷數(shù)和質量數(shù)守恒可知Z的質量數(shù)為1，電荷數(shù)為1，所以Z為質子，A正確．11．如圖所示為國際標準組織(ISO)和國際原子能機構(IAEA)推出的核輻射新標志，新標志通俗易懂，正在逐步取代傳統(tǒng)標志．對于天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是()A．放射性元素的半衰期隨環(huán)境溫度的變化而變化B．發(fā)生α衰變時，核電荷數(shù)和質量數(shù)都是守恒的C．β衰變的實質是原子核中的質子轉化為中子所產生的D．在三種射線中γ射線電離本領和穿透本領都是最強的【答案】B【解析】放射性元素的半衰期與元素的物理、化學狀態(tài)無關，不會隨溫度的變化而變化，A錯誤；發(fā)生α衰變時發(fā)生質量虧損，但其反應仍遵循核電荷數(shù)和質量數(shù)都是守恒，B正確；β衰變的實質是原子核中的中子轉化為質子和電子，C錯誤；在三種射線中γ射線電離本領最弱，穿透本領最強，D錯誤．12.14C發(fā)生衰變時，可能放出α粒子或電子．靜止在某勻強磁場中的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變而來【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，兩粒子在磁場中的軌跡應該是外切圓，而圖中兩粒子的軌跡是內切圓，故放出的是電子，發(fā)生的是β衰變，A錯誤；衰變過程滿足動量守恒，可知衰變后瞬間兩粒子的動量大小相等，方向相反，根據(jù)洛倫茲力提供向心力可得qvB＝meq\f(v2,r)，解得r＝eq\f(mv,qB)∝e