第五章 原子核 单元综合练习-2022-2023学年高二下学期物理人教版2019选择性必修第三册（含解析）

原子核单元综合练习一、单选题1．山东海阳核电站建成并网发电，有效缓解了山东电力不足的情况，为建设生态山东做出了贡献。核电站核反应堆中，用中子轰击U原子核的核反应方程为U+n→Xe+X+10n，其中U、n、Xe、X的质量分别为m1、m2、m3、m4，其中Xe是不稳定的，其衰变的周期为T，真空中的光速为c，以下说法正确的是（）A．X原子核中含有的中子数为50B．该反应属于人工转变核反应C．该反应中释放的能量为（m1﹣9m2﹣m3﹣m4）c2D．经过2T，一定质量的Xe原子核衰变了的质量占开始时的2．核裂变的核反应方程之一为，下列说法正确的是（）A．X为质子， B．X为中子，C．X为质子， D．X为中子，3．2021年3月，考古学家利用技术测定了三星堆遗址四号“祭祀坑”距今约3200年至3000年，年代区间属于商代晚期。已知的半衰期为8267年，其衰变方程为→+，则下列判断正确的是（）A．四个经过8267年一定还剩余两个B．的比结合能一定大于C．β衰变的本质是核内一个质子转化中子和电子D．β衰变过程满足动量守恒，不满足能量守恒4．2021年4月13日日本政府宣布将向太平洋倾倒逾125万吨福岛核电站内储存的核污水，消息一出，举世哗然。福岛核电站的裂变材料是铀235，核废水中含有大量的氚以及钡141、氪92、锶90、钴60、碘129、钌106等放射性核素。其中铀235的半衰期大约为12.5年，其衰变方程为，下列观点正确的是（）A．衰变中产生的粒子X本质上是氦原子B．铀235衰变后核子的总质量相比衰变前减少C．衰变过程中释放核能，铀235的比结合能大于钍231的比结合能D．如果日本政府在12.5年后再排放经过处理的核污水将不会对环境产生影响5．下列说法中正确的是（）A．卢瑟福在α粒子散射实验的基础上，提出了原子核内有质子B．α射线、β射线、γ射线都是高速运动的带电粒子流C．目前核电站内释放的核能来自于重核裂变D．放射性元素的半衰期会随温度的变化而改变6．如图，一个原子核X经图中所示的一系列α、β衰变后，生成稳定的原子核Y，在此过程中放射出的总个数为（）A．6B．8C．10D．147．2020年11月27日00时41分，华龙一号全球首堆——中核集团福清核电5号机组首次并网成功。华龙一号全球首堆并网成功，标志着我国打破了国外核电技术垄断，正式进入核电技术先进国家行列。结合你所学知识，以下说法正确的是（）A．华龙一号涉及核反应可能为：B．华龙一号涉及核反应可能为：C．在核反应过程中，原子核平均核子质量增加D．在核反应过程中，原子核比结合能减小8．核某种裂变方式的核反应方程为，已知、、、的质量分别为、、、，真空中的光速为。则（）A．核反应方程式中B．中含有56个中子C．比的比结合能小D．该反应释放的核能为9．月球储藏大量可控核聚变理想燃料氦－3（），2020年12月1日，我国“嫦娥五号探测器”成功着陆月面后开始“挖土”并成功带回地面供科学研究。可控核聚变可以采用＋→＋x或＋→＋y下列说法正确的是()A．x是质子B．y是正电子C．核聚变过程发生质量亏损，释放核能D．比的原子核更稳定10．癌症是困扰全球人民的一种慢性疾病，对患者及家属的身心造成巨大的痛苦，目前我国治疗癌症的放射疗法主要采用人工放射性元素钴60、铯137和铱192。铱192是铱191在原子核反应堆中经热中子轰击而生成的，铱192会发生衰变而放出电子，半衰期为73.827天，下列说法正确的是（）A．铱192的比结合能比钴60的比结合能大B．20个铱192核经过73.827天后，剩余10个原子核未衰变年C．铱192发生衰变的核反应方程为，属于衰变D．铱192发生衰变的实质是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子11．关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是（）A．α射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到了消除有害静电的目的B．利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视C．用射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种D．用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的伤害12．在下列四个核反应方程中，x代表质子的是（）A．B．C．D．13．“国际热核聚变实验堆（ITER）计划”是目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一，ITER装置是一个能产生大规模核聚变反应的超导托卡马克，俗称“人造太阳”。人造太阳中发生的主要是氢的同位素——氘和氚的核聚变反应。下列说法中正确的是（）A．核反应方程为B．该核反应过程吸收能量C．该核反应生成物的质量大于反应物的质量D．聚变生成物的比结合能大于反应物的比结合能二、多选题14．一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核，衰变方程为，下列说法正确的是（）A．衰变后钍核的动能小于粒子的动能B．衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小C．铀核的半衰期等于其放出一个粒子所经历的时间D．衰变后粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量15．装修中用到的某些含有Th（钍）的花岗岩会释放出放射性惰性气体Rn（氡），核反应方程为：，而氡会继续发生衰变，放出、、射线，这些射线可能会诱发呼吸道方面的疾病，甚至会导致细胞发生癌变。下列说法正确的是（）A．方程中x=3，y是电子B．方程中x=2，y是中子C．1000个氡经过一个半衰期后还剩下500个D．上述核反应方程中，中子总数减少了2个16．能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表述正确的有（）A．是核聚变反应B．是β衰变C．是核裂变反应D．是α衰变三、填空题17．完成下列核反应方程：()()()()18．在下列描述核反应的方程中，属于α衰变的是______，属于裂变的是______，属于聚变的是______A．B．C．D．四、解答题19．如图表示了氡的衰变规律。为衰变前氡的质量，m为t时刻氡的质量。请讨论：（1）如图的纵坐标表示什么？（2）剩余未衰变原子核数n和图中的m有什么不同？两者有什么关系？（3）氡的半衰期是多少？经过和，分别有多少氡发生了衰变？部分放射性元素的半衰期原子核半衰期20．太阳大约在几十亿年后，进入红巨星时期，其核心温度会逐渐升高。当温度升至某一温度时，太阳内部会发生氦闪∶三个He生成一个C，瞬间释放大量的核能。已知C的质量是mC=12.0000u，He的质量是mHe=4.0026u，1u的质量相当于931.5MeV的能量。根据以上材料，完成下面问题∶（1）写出氦闪时的核反应方程；（2）计算一次氦闪过程释放的能量（结果保留三位有效数字）。21．太阳中发生的氢核聚变成氦核的反应，是太阳辐射能量的来源。假定地球表面接受能量的功率为，地球到太阳的距离为，太阳的质量为，请估算太阳的寿命。将你的估算与查到的资料对照，看一看是否有差异，分析产生差异的原因，并与同学交流。参考答案：1．D【解析】【详解】A．根据核反应方程中质量数，电荷数守恒可写出该核反应方程为故可知X原子核中含有的中子数为52，A错误；B．该核反应为重核裂变反应，故B错误；C．该核反应中释放的能量为C错误；D．根据半衰期公式可知，经过2T剩余质量m余为衰变前的，所以可知原子核衰变了的质量占开始时的，D正确。故选D。2．B【解析】【详解】由电荷数守恒及质量数守恒可得因此有X为中子故选B。3．B【解析】【详解】A．半衰期是针对大量放射性元素衰变的统计规律，四个不符合统计规律，A错误；B．β衰变的过程中释放能量，所以生成物的比结合能变大，B正确；C．β衰变的本质是核内一个中子转化为质子和电子并放出能量，C错误；D．β衰变过程能量守恒，重力相对于内力可忽略不计，系统的动量也守恒，D错误。故选B。4．B【解析】【详解】A．根据衰变规律可知，X为粒子，本质上是氦的原子核，不是氦原子，故A错误；BC．由于衰变过程中出现射线，可知会释放出核能，产生质量亏损，故反应后核子的总质量会减少，衰变是不稳定的原子核向结构稳定的原子核的变化，故新核的比结合能大于核反应前原子核的比结合能，故B正确，C错误；D．铀235经过一个半衰期只是有半数发生衰变，还存在大量原子核没有衰变，所以此时核污水还是具有放射性，仍然会对环境有污染，故D错误。故选B。5．C【详解】A．卢瑟福在α粒子散射实验的基础上，提出了原子的核式结构模型，故A错误；B．α射线是氦核、β射线是高速电子流、γ射线是光子流，不带电，故B错误；C．目前核电站内释放的核能来自于重核裂变，故C正确；D．放射性元素的半衰期由原子核本身决定，与外界因素无关，故D错误。故选C。6．B【解析】【详解】由图分析可知，核反应方程为设经过次衰变，次衰变。由电荷数与质量数守恒可得；解得ACD错误，B正确。故选B。7．B【解析】【详解】AB．现阶段投入实际应用的核电站应用的都是核裂变，A选项为人工转变，B选项为核裂变，故A错误，B正确；C．核反应释放能量说明有质量亏损，而总的核子数不变，故原子核平均核子质量减小，故C错误；D．核反应是向着原子核稳定的方向进行的，也就是比结合能变大得方向进行的，故D错误。故选B。8．D【解析】【详解】A．根据核反应中质量数和电荷数守恒可知，核反应方程式中，选项A错误；B．中含有235-92=143个中子，选项B错误；C．该反应放出核能，生成为比更稳定，则比的比结合能大，选项C错误；D．该反应质量亏损为根据可知释放的核能为选项D正确。故选D。9．C【解析】【详解】AB．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，x的质量数为1，电荷数为0，则x为中子；y的质量数为1，电荷数为1，则y为质子，故AB错误；C．核聚变过程发生质量亏损，释放核能，故C正确；D．质量数越接近中等核的原子核比结合能越大，则He比He的原子核更稳定，故D错误。故选C。10．D【解析】【详解】A．中等大小的核的比结合能最大，则铱192的比结合能比钴60的比结合能小，故A错误；B．半衰期是对大量的原子核衰变的统计规律，对少数原子核无意义，故B错误；C．铱192发生衰变的核反应方程为，属于衰变，故C错误；D．铱192发生衰变的实质是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，故D正确。故选D。11．D【解析】【详解】A．消除有害静电是利用α射线的电离作用，使空气中气体分子电离成导体，将静电放出，故A错误；B．利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，但γ射线对人体细胞伤害太大，因此不能用来透视人体，故B错误；C．DNA变异并不一定都是有益的，故C错误；D．γ射线对人体细胞伤害太大，在用于治疗肿瘤时要严格控制剂量，故D正确。故选D。12．A【解析】【详解】A．由核反应前后质量数守恒和电荷数守恒知，x的质量数M=4+14﹣17=1电荷数Z=2+7﹣8=1则x是质子，故A正确；B．由核反应前后质量数守恒和核电荷数守恒知，x的质量数M=235+1﹣95﹣138=3电荷数Z=92﹣38﹣54=0x是中子，不是质子，故B错误；C．由核反应前后质量数和核电荷数守恒知，x的质量数M=27+1﹣24=4电荷数Z=13+1﹣12=2则x是α粒子，不是质子，故C错误；D．由核反应前后质量数和核电荷数守恒知，x的质量数M=2+3﹣1=4电荷数Z=1+1﹣0=2则x是α粒子，不是质子，故D错误。故选A。13．D【解析】【详解】A．核反应方程中质量数与电荷数守恒，而A选项中的电荷数不守恒，A错误；B．核聚变反应过程放出能量，B错误；C．核聚变反应有大量的能量放出，由爱因斯坦质能方程知，有质量亏损，生成物的质量小于反应物的质量，C错误；D．比结合能越大，原子核越稳定，故的比结合能大于的比结合能，D正确。故选D。14．AB【详解】AB．静止的铀核在衰变过程中动量守恒，由于系统的总动量为零，因此衰变后产生的钍核和粒子的动量等大反向，即因此有因为钍核质量大于粒子质量，所以衰变后钍核的动能小于粒子的动能，故AB正确；C．半衰期是有半数铀核衰变所用的时间，并不是一个铀核衰变所用的时间，故C错误；D．由于衰变过程释放能量，根据爱因斯坦质能方程可知，衰变过程有质量亏损，故D错误。故选AB。15．AD【详解】AB．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，因He质量数为4，电荷数为2，可判断方程中x=3，y是电子，该反应为衰变方程，不可能出现中子，选项A正确，B错误；C．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量原子核衰变不适应，选项C错误；D．上述核反应为反应前中子数为232-90=142，反应后中子数为（220-86）+3（4-2）=140，即中子总数减少了2个，选项D正确。故选AD。16．AC【详解】AB．所列反应是核聚变，不是β衰变，β衰变要放出电子，故A正确，B错误；CD．两种反应都是核裂变，不是α衰变，α衰变要放出氦核，故C正确，D错误故选AC。17．

【详解】[1][2][3][4]18．

C

D

A【详解】[1]属于α衰变的是，所以选C。[2]属于裂变的是，所以选D。[3]属于聚变的是，所以选A。属于人工转变，不符合题意，所以不选。19．（1）纵坐标表示未衰变的原子核质量与总质量之比；（2）见解析；（3）3.8d；；【详解】（1）由图像可知，纵坐标表示未衰变的原子核质量与总质量之比。（2）剩余未衰变原子核数n是没有衰变的氡原子核的总个数，而m为没有衰变的氡原子核的总质量。故两者的关系为：m等于n与氡的原子核质量的乘积。（3）由图可知，氡的半衰期是3.8d。经过，过了两