2024年人教版高中物理选择性必修第三册素养培优练(五)原子核.docxVIP

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素养培优练(五)原子核

一、四类核反应及其方程

1.2023年3月23日,“点燃中国的人造太阳”核聚变能源科普系列活动在北京一零一中学启动。活动旨在激发青少年好奇心、想象力、探求欲,培养学生群体的科技热情与爱国情怀。下列核反应方程式中,表示轻核聚变过程的是()

A.?92238U→90

B.92235U+01n→56

C.1327Al+24He

D.12H+13H

【解析】选D。该过程为α衰变过程,不是轻核聚变,A错误;该过程是裂变过程,不是轻核聚变,B错误;该过程是原子核的人工转变,不是轻核聚变,C错误;该过程是轻核聚变过程,D正确。

2.下列关于核反应的说法正确的是()

A.?90234Th衰变为

B.12H+13H→24He+0

C.614C→7

D.高速运动的α粒子轰击铍核可从铍核中打出中子,其核反应方程为?24He+49Be

【解析】选D。90234Th衰变为?86222Rn,设经过了m次α衰变,根据质量数守恒有m=234-2224次=3次,经过了n

所以?90234Th衰变为?86222Rn,经过3次α衰变,2次β衰变,故A错误;12H+13H→24He+01n是轻核聚变方程,故B错误;6

3.关于核反应的知识,下列说法正确的是()

A.?86222Rn

B.中子轰击?92

C.92235U+01n→56

D.92235U核的平均结合能大于

【解析】选A。根据质量数和电荷数守恒有,86222Rn→84218Po+24X,则X是α粒子,故A正确;中子从铀块中通过时,必须是慢中子,且铀块的体积必须超过临界体积,才能发生链式反应,故B错误;92235U+01n→?56144Ba+3689Kr+301n是核裂变方程,也是原子弹的核反应方程,故C错误;由于核裂变

4.正电子发射型计算机断层显像(PET)的基本原理:将放射性同位素?8

体,815O在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇而湮灭转化为一对

A.?815O在人体内衰变的方程是?815O

B.正、负电子湮灭的方程式是?10e

C.正、负电子相遇而湮灭违背了能量守恒定律

D.在PET中,8

【解析】选B。将放射性同位素?815O注入人体,815O在人体内衰变放出正电子,衰变方程为?815O→715N

5.2023年4月29日至5月3日,中国国际新能源、智能汽车博览会在石家庄举办,新能源是指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源,如太阳能、风能和核聚变能等。关于核聚变、衰变,下列说法正确的是()

A.?12H+1

B.在核反应?12H+1

C.92238U衰变为

D.若铀元素的半衰期为τ,则经过时间τ,8个铀核中有4个已经发生了衰变

【解析】选C。该反应为核聚变反应,根据质量数与电荷数守恒,可知X粒子的质量数与电荷数分别为2+3-4=1,1+1-2=0,故X粒子为中子?01n,不带电,A错误;聚变过程释放出核能,说明氘核和氚核的比结合能小于氦核,B错误;92238U衰变为?88222Rn要经过的α衰变次数为Nα=238-

二、动量守恒定律和能量守恒定律在核反应中的应用

6.卢瑟福用α粒子轰击氮原子核,产生了氧的一种核素X和一个质子,这是人类第一次实现原子核的人工转变。已知α粒子、氮原子核?7

A.该反应遵循质量守恒

B.核反应中吸收的能量约为2.23MeV

C.X核核子数为16

D.该质子是He核或者N核中的一个中子转变而来的

【解析】选B。中核反应过程遵循质量数守恒,质量不守恒,A错误;反应物的质量为m1=4.0026u+14.0073u=18.0099u,生成物的质量为m2=17.0045u+1.0078u

=18.0123u,核反应中质量增加,属于吸能核反应,Δm=m2-m1,吸收的能量为ΔE=Δm×931MeV≈2.23MeV,故B正确;根据核反应中质量数守恒,X核核子数为A=14+4-1=17,故C错误;中子转变成一个质子和一个电子是发生在β衰变中的,故D错误。

7.托卡马克装置主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电,氘核聚变反应的方程为:12H+12H→23He+X。已知氘核的质量为m

A.核聚变可以在常温下发生

B.X为?0

C.X的质量为2m1-m2

D.氘的比结合能大于?2

【解析】选B。核聚变反应,必须在高温条件下才可能发生,故A错误;根据核反应的质量数和电荷数守恒可得,X为?01n,故B正确;因为核聚变反应会将部分质量转化成能量,因此根据爱因斯坦质能方程可得(2m1-m2-m)c2=E,解得X的质量为2m1-m2-Ec

8.在匀强磁场中,一个原来静止的?92238U原子核,衰变产生?90234Th原子核和X粒子,两粒子的径迹为相切圆,90234Th原子核径迹圆半径