人教版高中物理选择性必修第三册第五章原子核习题课6分层演练素养达标含答案

【基础巩固】1．(多选)下列核反应方程中，正确的是()A．eq\o\al(\s\up1(10),\s\do1(5))B＋(α粒子)→eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(7))N＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))HB．eq\o\al(\s\up1(27),\s\do1(13))Al＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n→eq\o\al(\s\up1(27),\s\do1(12))Mg＋(质子)C．eq\o\al(\s\up1(9),\s\do1(4))Be＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He→eq\o\al(\s\up1(12),\s\do1(6))C＋(中子)D．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＋(氘核)解析：选BC。由质量数守恒和电荷数守恒知：A选项中质量数10＋4≠14＋1，D选项中质量数14＋4≠17＋2，所以A、D错误，B、C正确。2．我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是()A．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))nB．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))HC．eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He＋eq\o\al(\s\up1(27),\s\do1(13))Al→eq\o\al(\s\up1(30),\s\do1(15))P＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))nD．eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1(92))U＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n→eq\o\al(\s\up1(144),\s\do1(56))Ba＋eq\o\al(\s\up1(89),\s\do1(36))Kr＋3eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n解析：选A。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是一个氘核与一个氚核结合成一个氦核，同时放出一个中子，属于聚变反应，A正确；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属于人工核反应，B错误；eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He＋eq\o\al(\s\up1(27),\s\do1(13))Al→eq\o\al(\s\up1(30),\s\do1(15))P＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n属于人工核反应，C错误；eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1(92))U＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n→eq\o\al(\s\up1(144),\s\do1(56))Ba＋eq\o\al(\s\up1(89),\s\do1(36))Kr＋3eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n是一种典型的铀裂变，属于裂变反应，D错误。3．20世纪30年代以来，人们在对宇宙射线的研究中，陆续发现了一些新的粒子，K介子和π介子就是科学家在1947年发现的。K－介子的衰变方程为K－→π0＋π－，其中K－介子和π－介子带负电，电荷量等于元电荷的电荷量，π0介子不带电。如图所示，一个K－介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为图中的圆弧虚线，K－介子衰变后，π0介子和π－介子的轨迹可能是()解析：选A。π0介子不带电，在磁场中不偏转，π－介子带负电，在磁场中洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，再根据动量守恒定律判定知A正确。4．静止的氡核eq\o\al(\s\up1(222),\s\do1(86))Rn放出α粒子后变成钋核eq\o\al(\s\up1(218),\s\do1(84))Po，α粒子动能为Ekα，若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能，真空中的光速为c，则该核反应中的质量亏损为()A．eq\f(2Ekα,109c2) B．0C．eq\f(111Ekα,109c2) D．eq\f(109Ekα,111c2)解析：选C。核反应过程中动量守恒，钋核与α粒子动量大小相等，由p＝eq\r(2mEk)可求出钋核动能EkPo＝eq\f(2,109)Ekα，ΔE＝EkPo＋Ekα＝eq\f(111Ekα,109)，根据ΔE＝Δmc2可知C正确。5．(多选)中子和质子结合成氘核时，质量亏损为Δm，相应的能量ΔE＝Δmc2＝2.2MeV是氘核的结合能。下列说法正确的是()A．用能量小于2.2MeV的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子B．用能量等于2.2MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零C．用能量大于2.2MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零D．用能量大于2.2MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零解析：选AD。氘核分解为一个质子和一个中子时，所需要吸收的能量不能小于其结合能2.2MeV，故A正确；光子照射氘核时，光子和氘核组成的系统总动量不为零，由动量守恒定律得，光子被氘核吸收后，分解成的质子和中子的总动量不为零，故总动能也不为零，所以把氘核分解为质子和中子所需的能量应大于2.2MeV，故D正确，B、C错误。【能力提升】6．(多选)原来静止的原子核eq\o\al(\s\up1(A),\s\do1(Z))X质量为m1，处在区域足够大的匀强磁场中，经α衰变后变成质量为m2的原子核Y，α粒子的质量为m3，已测得α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，则下列四个结论中正确的是()A．核Y与α粒子在磁场中运动的周期之比为eq\f(2,Z－2)B．核Y与α粒子在磁场中运动的半径之比为eq\f(2,Z－2)C．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eq\f(AE0,A－4)解析：选BCD。原子核发生α衰变时核子质量数减小4而核电荷数减小2。由题意知X核原先静止，则衰变后α粒子和反冲核Y的动量大小相等，由R＝eq\f(mv,Bq)知RY∶Rα＝qα∶qY＝2∶(Z－2)，故B正确；而周期之比由T＝eq\f(2πm,Bq)知TY∶Tα＝eq\f(mY,qY)·eq\f(qα,mα)＝eq\f(A－4,2Z－4)，故A错误；该过程质量亏损Δm＝m1－(m2＋m3)，故C正确；由动能与动量的关系得Ek＝eq\f(p2,2m)，知Y核的动能EkY＝eq\f(4E0,A－4)，则释放的核能ΔE＝Ekα＋EkY＝eq\f(AE0,A－4)，故D正确。7．原来静止的原子核eq\o\al(\s\up1(a),\s\do1(b))X发生α衰变时，放出α粒子的动能为E0。假设衰变时产生的能量全部以动能的形式释放出来，则在此衰变过程中的质量亏损是()A．eq\f(E0,c2) B．eq\f(E0,（a－4）c2)C．eq\f(（a－4）E0,c2) D．eq\f(aE0,（a－4）c2)解析：选D。衰变方程为eq\o\al(\s\up1(a),\s\do1(b))X→eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))H