2025版新教材高考物理全程一輪總復(fù)習(xí)課時(shí)分層作業(yè)58放射性元素的衰變核能

課時(shí)分層作業(yè)(五十八)放射性元素的衰變核能基礎(chǔ)強(qiáng)化練1．[2024·廣西桂林期末]下列說法中正確的是()A．β射線與γ射線都是電磁波B．光電效應(yīng)說明光具有粒子性C．同種放射性元素在化合物中的半衰期比在單質(zhì)中長(zhǎng)D．氡的半衰期為3.8天，若有四個(gè)氡原子核，經(jīng)過7.6天就只剩下一個(gè)2．(多選)對(duì)四個(gè)核反應(yīng)方程(1)eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(92))U→eq\o\al(\s\up1(234),\s\do1(90))Th＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He；(2)eq\o\al(\s\up1(234),\s\do1(90))Th→eq\o\al(\s\up1(234),\s\do1(91))Pa＋eq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(－1))e；(3)eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(7))N＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He→eq\o\al(\s\up1(17),\s\do1(8))O＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H；(4)eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H＋eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H→eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n＋17.6MeV，下列說法正確的是()A．(1)(2)式核反應(yīng)沒有釋放能量B．(1)(2)(3)式均是原子核衰變方程C．(3)式是人類第一次實(shí)現(xiàn)原子核轉(zhuǎn)變的方程D．利用激光引發(fā)可控的(4)式核聚變是正在嘗試的技術(shù)之一3．[2024·山西大同期末](多選)科幻大片《流浪地球》中描述的行星發(fā)動(dòng)機(jī)為“重元素核聚變發(fā)動(dòng)機(jī)”，通過燃燒石頭獲得能量，所謂“重元素核聚變”指的是兩個(gè)比較重(相對(duì)氘，氚)的核，產(chǎn)生聚變形成一個(gè)更重的核并放出能量的過程．影片中發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒石頭指的是石頭里的硅(Si)聚變生成鐵(Fe)，下列說法正確的是()A．比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定B．Fe的比結(jié)合能比Si的比結(jié)合能大C．比結(jié)合能越大，原子核總的結(jié)合能也越大D．輕核聚變會(huì)釋放能量，重核裂變不會(huì)釋放能量4．[2024·浙江6月](多選)秦山核電站生產(chǎn)eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))C的核反應(yīng)方程為eq\a\vs4\al(eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(7))N)＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n→eq\a\vs4\al(eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))C)＋X，其產(chǎn)物eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))C的衰變方程為eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))C→eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(7))N＋eq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(－1))e.下列說法正確的是()A．X是eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))HB．eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))C可以用作示蹤原子C．eq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(－1))e來自原子核外D．經(jīng)過一個(gè)半衰期，10個(gè)eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))C將剩下5個(gè)5．[2024·廣東深圳模擬]2024年5月28日，有“人造太陽”之稱的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變?cè)囼?yàn)裝置(EAST)創(chuàng)建新的世界紀(jì)錄，勝利實(shí)現(xiàn)可重復(fù)的1.2億攝氏度101秒和1.6億攝氏度20秒等離子體運(yùn)行．“人造太陽”裝置中的核反應(yīng)主要是一個(gè)氘核(eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H)與一個(gè)氚核(eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H)反應(yīng)生成一個(gè)新核，同時(shí)放出一個(gè)中子，釋放的核能為ΔE.已知真空中的光速為c，下列說法正確的是()A．eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H和eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H是兩種不同元素的原子核B．新核的比結(jié)合能為eq\f(ΔE,4)C．一個(gè)氘核與一個(gè)氚核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損為eq\f(ΔE,c2)D．一個(gè)氘核與一個(gè)氚核反應(yīng)生成的新核中子數(shù)為36．[2024·北京卷]2024年5月，中國(guó)科學(xué)院全超導(dǎo)托卡馬克核聚變?cè)囼?yàn)裝置(EAST)取得新突破，勝利實(shí)現(xiàn)了可重復(fù)的1.2億攝氏度101秒和1.6億攝氏度20秒等離子體運(yùn)行，創(chuàng)建托卡馬克試驗(yàn)裝置運(yùn)行新的世界紀(jì)錄，向核聚變能源應(yīng)用邁出重要一步．等離子體狀態(tài)不同于固體、液體和氣體的狀態(tài)，被認(rèn)為是物質(zhì)的第四態(tài)．當(dāng)物質(zhì)處于氣態(tài)時(shí)，假如溫度進(jìn)一步上升，幾乎全部分子或原子由于激烈的相互碰撞而離解為電子和正離子，此時(shí)物質(zhì)稱為等離子體．在自然界里，火焰、閃電、極光中都會(huì)形成等離子體，太陽和全部恒星都是等離子體．下列說法不正確的是()A．核聚變釋放的能量源于等離子體中離子的動(dòng)能B．可以用磁場(chǎng)來約束等離子體C．盡管等離子體整體是電中性，但它是電的良導(dǎo)體D．提高托卡馬克試驗(yàn)裝置運(yùn)行溫度有利于克服等離子體中正離子間的庫(kù)侖斥力7．(多選)2024年12月30日，我國(guó)全超導(dǎo)托卡馬克核聚變?cè)囼?yàn)裝置實(shí)現(xiàn)了1056秒的長(zhǎng)脈沖高參數(shù)等離子體運(yùn)行，打破了自己保持的世界紀(jì)錄，標(biāo)記著我國(guó)在可控核聚變探討上處于世界領(lǐng)先水平．已知該裝置內(nèi)部發(fā)生的核反應(yīng)方程為eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H＋eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H→X＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n，其中eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H、eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H、X和eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n的質(zhì)量分別為2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u，1u相當(dāng)于931.5MeV/c2，c是真空中的光速，則下列說法中正確的是()A．X是氦核B．發(fā)生一次該核聚變反應(yīng)釋放的能量約為19.6MeVC．該反應(yīng)中生成物X的比結(jié)合能大于反應(yīng)物eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H的比結(jié)合能D．該反應(yīng)存在質(zhì)量虧損，依據(jù)ΔE＝mc2可知，部分質(zhì)量轉(zhuǎn)化成了能量實(shí)力提升練8．醫(yī)學(xué)治療中常用放射性核素113In產(chǎn)生γ射線，而113In是由半衰期相對(duì)較長(zhǎng)的113Sn衰變產(chǎn)生的．對(duì)于質(zhì)量為m0的113Sn，經(jīng)過時(shí)間t后剩余113Sn質(zhì)量為m，其eq\f(m,m0)-t圖線如圖所示．從圖中可以得到113Sn的半衰期為()A．67.3dB．101.0dC．115.1dD．124.9d9.[2024·濰坊模擬]威耳遜云室是能顯示帶電粒子徑跡的試驗(yàn)裝置，是探討微觀粒子的重要器材．在真空云室中的矩形區(qū)域內(nèi)存在著勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在A點(diǎn)有一靜止的原子核eq\o\al(\s\up1(234),\s\do1(90))Th發(fā)生了某種衰變，生成的新核和釋放出的粒子在磁場(chǎng)中的徑跡如圖中的曲線a、b所示，下列說法正確的是()A．eq\o\al(\s\up1(234),\s\do1(90))Th核發(fā)生的是α衰變B．曲線a是新核的徑跡C．勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面對(duì)里D．曲線a、b的半徑比與新核和粒子的質(zhì)量有關(guān)10．[2024·蘇州一模]一個(gè)靜止的鈾核eq\o\al(\s\up1(232),\s\do1(92))U(質(zhì)量為232.0372u)放出一個(gè)α粒子(質(zhì)量為4.0026u)后衰變成釷核eq\a\vs4\al(eq\o\al(\s\up1(228),\s\do1(90))Th)(質(zhì)量為228.0287u).已知1u相當(dāng)于931MeV的能量．下列說法正確的是()A．該核衰變反應(yīng)方程為eq\o\al(\s\up1(232),\s\do1(92))U→eq\o\al(\s\up1(228),\s\do1(90))Th＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))HeB．該核衰變反應(yīng)中釋放出的核能為0.059MeVC．該反應(yīng)產(chǎn)生的釷核和α粒子的動(dòng)量相同D．假設(shè)反應(yīng)中釋放出的核能全部轉(zhuǎn)化為釷核和α粒子的動(dòng)能，則釷核獲得的動(dòng)能約為0.017MeV課時(shí)分層作業(yè)（五十八）1．解析：β射線是高速電子流，γ射線是高能電磁波，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．愛因斯坦勝利地說明了光電效應(yīng)現(xiàn)象，說明光具有粒子的特點(diǎn)，故B正確．放射性元素的半衰期由元素原子核本身確定，與所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，故C錯(cuò)誤．半衰期是針對(duì)大量原子核的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)少數(shù)原子核沒有意義，故D錯(cuò)誤．答案：B2．解析：方程（1）是α衰變，方程（2）是β衰變，在反應(yīng)過程中均有核能釋放，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；方程（3）是第一次實(shí)現(xiàn)原子核的人工轉(zhuǎn)變，不是衰變方程，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C正確；利用激光可引發(fā)方程（4）代表的核聚變，是正在嘗試的技術(shù)之一，選項(xiàng)D正確．答案：CD3．解析：比結(jié)合能越大，表示原子核中的核子結(jié)合越堅(jiān)固，原子核越穩(wěn)定，A正確；由題中Si聚變生成Fe知，F(xiàn)e的比結(jié)合能比Si的比結(jié)合能大，B正確；比結(jié)合能是原子核的總結(jié)合能與核子數(shù)的比值，所以比結(jié)合能大，原子核總的結(jié)合能不肯定大，C錯(cuò)誤；輕核聚變會(huì)釋放能量，重核裂變也會(huì)釋放能量，核電站就是利用重核裂變釋放的能量來發(fā)電的，D錯(cuò)誤．答案：AB4．解析：依據(jù)核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可知X為質(zhì)子eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H，A正確；由于146C具有放射性，且C是構(gòu)成生物體的主要元素之一，所以146C可以用作示蹤原子，B正確；β衰變放出的電子eq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(－1))e來自原子核，C錯(cuò)誤；由于半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)少量原子核不適用，所以經(jīng)過一個(gè)半衰期，10個(gè)146C不肯定剩下5個(gè)，D錯(cuò)誤．答案：AB5．解析：氘核與氚核都是氫元素的原子核，A錯(cuò)誤；ΔE是釋放的能量，不是新核的結(jié)合能，所以新核的比結(jié)合能不是eq\f(ΔE,4)，B錯(cuò)誤；由質(zhì)量虧損方程ΔE＝Δmc2可得一個(gè)氘核與一個(gè)氚核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損為Δm＝eq\f(ΔE,c2)，C正確；一個(gè)氘核與一個(gè)氚核反應(yīng)生成的新核是氦核，中子數(shù)為2，D錯(cuò)誤．答案：C6．解析：核聚變釋放的能量源于原子核的質(zhì)量虧損，A錯(cuò)誤；帶電粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中會(huì)受到洛倫茲力的作用而不飛散，故可以用磁場(chǎng)來約束等離子體，B正確；等離子體是各種粒子的混合體，整體是電中性的，但有大量的自由粒子，故它是電的良導(dǎo)體，C正確；提高托卡馬克試驗(yàn)裝置運(yùn)行溫度，增大了等離子體的內(nèi)能，使它們具有足夠的動(dòng)能來克服庫(kù)侖斥力，有利于克服等離子體中正離子間的庫(kù)侖斥力，D正確．答案：A7．解析：依據(jù)核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知X是氦核，選項(xiàng)A正確；由愛因斯坦的質(zhì)能方程得發(fā)生一次該核聚變反應(yīng)釋放的能量約為ΔE＝mc2＝（2.0141＋3.0161－4.0026－1.0087）×931.5MeV＝17.6MeV，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，又生成物比反應(yīng)物更穩(wěn)定，所以生成物X的比結(jié)合能大于反應(yīng)物eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H的比結(jié)合能，選項(xiàng)C正確；愛因斯坦的質(zhì)能方程ΔE＝mc2說明肯定的質(zhì)量與肯定的能量相對(duì)應(yīng)，但質(zhì)量與能量之間并不能相互轉(zhuǎn)化，僅表示存在著數(shù)值關(guān)系，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：AC8．解析：由圖可知從eq\f(m,m0)＝eq\f(2,3)到eq\f(m,m0)＝eq\f(1,3)恰好衰變了一半，依據(jù)半衰期的定義可知半衰期為T＝182.4d－67.3d＝115.1d，故選C.答案：C9．解析：衰變后生成的新核和釋放的粒子的初速度反向，由題圖可知新核和釋放出的粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的方向相反，則新核和釋放出的粒子的電性相反，所以eq\o\al(\s\up1(234),\s\do1(90))Th核發(fā)生的是β衰變，其核反應(yīng)方程為eq\o\al(\s\up1(234),\s\do1(90))Th→eq\o\al(\s\up1(234),\s\do1(91))Pa＋eq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(－1))e，故A錯(cuò)誤；衰變后新核和粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，由qvB＝eq\f(mv2,r)知r＝eq\f(mv,qB)，衰變過程中動(dòng)量守恒，新核和β粒子的動(dòng)量大小相等，其軌跡半徑比為新核和β粒子電荷量的反比，與質(zhì)量無關(guān)，所以曲線a半徑較大應(yīng)是β粒子的徑跡，故B、D錯(cuò)誤；對(duì)于β粒子的軌跡曲線a，由左手定則可知磁場(chǎng)方向垂直紙面對(duì)里，故C正確．答案：C10．解析：由題意可知，該核衰變反應(yīng)方程為eq\o\al(\s\up1(232),\s\do1(92))U→eq\o\al(\s\up1(228),\s\do1(90))Th＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He，選項(xiàng)A正確；質(zhì)量虧損Δm＝0.0