2023年高三物理二轮练习27 原子核的衰变和核能

2023年高三物理二轮高频考点冲刺突破

专题27原子核的衰变和核能

专练目标专练内容

目标1高考真题（IT—4T）

目标2原子核的衰变与半衰期（5T—8T）

目标3核的裂变聚变与核能（9T—12T）

目标4我国核能的发展与利用（13T—16T）

【典例专练】

一、高考真题

1.下列属于β衰变的是（）

A.■U→^Th+;HeB.:N+=He→10+;H

C.记Th→rPa+'eD.^5U+^n→^4Ba+^Kr+3^n

2.上世纪四十年代初，我国科学家王渔昌先生首先提出证明中微子存在的实验方案：如果静止原子核；Be俘

获核外K层电子e,可生成一个新原子核X,并放出中微子Ve,即：Be+[e→X+∖v°。根据核反应后原子核

X的动能和动量，可以间接测量中微子的能量和动量，进而确定中微子的存在。下列说法正确的是（）

A.原子核X是;LiB.核反应前后的总质子数不变

C.核反应前后总质量数不同D.中微子匕的电荷量与电子的相同

3.两种放射性元素的半衰期分别为。和2小，在f=0时刻这两种元素的原子核总数为N,在f=2%时刻，尚

未衰变的原子核总数为:，则在z=4%时刻，尚未衰变的原子核总数为（）

N_

^8^

4.秦山核电站生产［C的核反应方程为“；N+：n→∣K+X,其产物［C的衰变方程为IC→［N+te0下列

说法正确的是（）

A.X是;HtC可以用作示踪原子

C.Jie来自原子核外D.经过一个半衰期，10个IC将剩下5个

二、原子核的衰变与半衰期

5.甲状腺痛患者手术切除甲状腺后，可以通过口服含有碘131的药物进一步进行放射性治疗，为避免患者

体内的碘131产生的辐射对他人造成危害，应进行一段时间的隔离，碘131发生衰变的过程可以用方程

/I→3Xe+Z来表示，不考虑患者对放射性药物代谢的影响，下列说法正确的是（）

A.碘131的衰变为月衰变

B.碘131衰变方程中的Z为He原子核

C.患者口服剂量的大小，不影响隔离时间的长短

D∙患者服药后，药物中含有的碘131经过两个半衰期全部衰变

6.福岛第一核电站的核污水含钠、锢、僦等多种放射性物质，排入海水中将对太平洋造成长时间的污染。

僦（；H）有放射性，会发生B衰变并释放能量，其半衰期为12.43年，衰变方程为；H→3x+*e,以下说法

正确的是（）

A.IX的中子数为3

B.衰变前的质量与衰变后和一：e的总质量相等

C.自然界现存在的：H将在24.86年后衰变完毕

D.：H在不同化合物中的半衰期相同

7.银河系中存在大量的铝同位素;;Al,；；Al核的衰变方程为tAl→^Mg+,e,己知；；Al核的半衰期为72

万年，则下列说法正确的是（）

A.Al核中子数为13

B.AI核的质量等于;;Mg核的质量

C.银河系中现有的铝同位素;;Al,经144万年有25%的Al发生衰变

D.将铝同位素Al放置在低温低压的环境中，其半衰期将变长

8.由俄罗斯、比利时和德国科学家组成的国际科研小组，首次在实验中观察到了中子衰变的新方式一一放

射β衰变，即一个自由中子衰变成质子（；P）和电子（°,e）同时放出质量可视为零的反中微子（：vc）0该

科研成果对粒子物理的研究有重要意义。已知电子质量〃%=9.1χl（）Tkg=0.51MeV∕c2,中子质量

2

/nn=939.57MeV∕c,质子质量％=938.27MeV∕c?（C为光速，不考虑粒子之间的相互作用）。若某次一个

静止的中子衰变中放出的质子动量p=3χl（TMeVsmT。则（）

A.强相互作用是中子衰变成质子和电子的原因

B.中子衰变的核反应式为；,nTP+'e+；匕

C.中子衰变过程中电子和反中微子的总动能为0.7468MeV

D.中子衰变过程中放出的质子和电子，两者的动量大小相等方向相反

三、核的裂变聚变与核能

9.质子和中子都由三个夸克组成，质子由两个上夸克（带电荷量为+（e,e为元电荷的值）和一个下夸克（带

电荷量为-ge）组成（形成过程可类比核聚变），中子由两个下夸克和一个上夸克组成。质子的质量约为

1.6726×10^27kg,中子的质量约为1.6749xl（p27kg,电子的质量约为9.1096x10Tkg。S衰变的实质是核内的

一个中子转化成了一个质子和一个电子，真空中光速为c=3xlθ'm∕s,下列说法正确的是（)

A.中子的转化方程为;1n→[H+J,e

B.下、上夸克的质量差约为2.3xlθFkg

C.中子转化过程释放出的能量约为1.25x10*j

D.原子核发生夕衰变释放的能量全部来源于中子转化

10.2023年1月13日，日本确认将于“今年春夏期间”开始向太平洋排放福岛核电站内储存的逾130万吨核

污染水，此举将对人类健康及海洋生态环境造成严重威胁。福岛核电站的核反应材料是铀（■U）,核污染

水中含有大量的由贝（TBa）、的137、碘131、锢90、氮92、钻60、瓶等十几种放射性核素。下列说法正

确的是（）

A.日常生活中要远离核辐射，不要食用受核污染的海产品

B.福岛核电站是利用可控热核反应释放的核能来发电的

C.核能发电和火力发电相比，核能发电对环境的污染更大

D.比较/U和其核反应生成物黑Ba,4u的比结合能小

IL”超导托卡马克"（EAST）是我国自行研制的可控热核反应实验装置。设该实验反应前笊核（；H）的质

量为加/,瓶核（∣H）的质量为加2，反应后氮核He）的质量为机3，中子（；n）的质量为加《，真空中光

速为c。下列说法中正确的是（）

A.这种装置中发生的核反应方程是;H+jH→=He+M

B.由核反应过程质量守恒可知"〃+W2=∕H3+W4

C.核反应放出的能量等于（加/+加2—机厂“％）C2

D.这种装置与我国大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理不相同

12.两个笊核以相等的动能反对心碰撞发生核聚变，核反应方程为;H+jH→=He+/,其中笊核的质量为

〃，」,氮核的质量为机2,中子的质量为〃?3。假设核反应释放的核能E全部转化为动能，下列说法正确的是（）

A.核反应后氮核与中子的动量相同

B.该核反应释放的能量为E=（2加厂〃叱加3）C2

C.核反应后氨核的动能为空终

D.核反应后中子的动能为"”

4

四、我国核能的发展与利用

13.2019年9月10日，我国国产首批医用号C。原料组件从秦山核电站启运，这标志着我国伽马刀设备"中

国芯”供应问题得到解决，核电站是利用中子照射^Co制备染C。的,伽马刀是利用^Co发生.衰变释放的射

线工作的。已知；；C。的半衰期约为5.3年，下列说法正确的是（）

A.秦山核电站制备;;C。的反应是轻核聚变

B.界CO发生衰变后产生的新核比SCO少一个电子

C.；久。发生夕衰变的方程式为2Co→^Ni+te

D.SCo制成后，经过10.6年2Co全部衰变成其他新核

14.我国科研人员利用超高空间分辨率铀-铅定年技术，对“嫦娥五号"月球样品玄武岩岩屑中的50余颗富铀

矿物进行分析，确定月球直到20亿年前仍存在岩浆活动，比以往月球限定的岩浆活动停止时间推迟了约8

亿年。已知铀-铅定年技术依赖的其中一种衰变链为肾U经一系列a、B衰变后形成稳定的二Pb,则在该衰

变过程中转变为质子的中子数为（）

A.14B.10C.7D.4

15.我国的火星探测车用放射性材料PUO2作为燃料，PUo2中的PU元素是攀Pu,已知等PU发生衰变的核

反应方程为呈Pu→声U+X,守PU的半衰期为87.7年。下列说法正确的是（