2025人教版高中物理选择性必修第三册强化练习题（有解析）--第五章　原子核复习提升

中小学教育资源及组卷应用平台
2025人教版高中物理选择性必修第三册
本章复习提升
易混易错练
易错点1　不能正确判断衰变的次数及实质
1.(多选题)天然放射性元素Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变之后,变成Pb(铅)。下列判断中正确的是 (　　)
A.衰变过程共有6次α衰变和4次β衰变
B.铅核比钍核少8个质子
C.β衰变所放出的电子来自原子核外
D.钍核比铅核多24个中子
易错点2　不能清晰理解半衰期的含义
2.(多选题)如图所示,纵坐标表示放射性元素氡222在某时刻的质量m与t=0时刻的质量m0的比值,则下列说法不正确的是(　　)
A.氡的半衰期为3.8天
B.若温度降低,分子、原子等粒子的运动将变慢,氡的半衰期将增大
C.一个氡222原子核要经过3.8天才发生衰变
D.10个氡222原子核经过3.8天一定还剩5个
易错点3　对结合能理解不透
3.(2024河北邢台月考)核反应中释放的能量称作反应能,记为Q。反应能与反应前、后粒子的质量有关。Q>0的反应称作放能反应,Q<0的反应称作吸能反应。有如下核反应HHHen,已知H核n核H核He核的静止质量分别为mp=1.007 276 u,mn=1.008 665 u,mH-3=3.015 501 u,mHe-3=3.014 932 u,u是原子质量单位,1 u对应的能量为931.5 MeV。
(1)求He的结合能及比结合能;
(2)求该反应的反应能Q并判断该反应是吸能反应还是放能反应。(计算结果均保留3位有效数字)
思想方法练
守恒法
方法概述
守恒法是指利用在某一过程中,某种物理量的值恒定不变的规律进行思考分析的方法。原子物理中的守恒思想主要是:(1)核反应方程中的质量数守恒和电荷数守恒。(2)核反应过程中动量守恒、能量守恒。
用中子轰击锂核Li)发生核反应,生成氚核和α粒子,并释放出核能。已知中子、氚核、α粒子、锂核的质量分别是mn=1.008 7 u,mH=3.016 0 u,mα=4.002 6 u,mLi=6.015 1 u,质量亏损1 u释放的核能为931.5 MeV。(结果均保留2位小数)
(1)请写出核反应方程;
(2)设放出的能量全部由质量亏损获得,试求释放的核能;
(3)若反应前中子以0.42 MeV的动能和锂核正碰,且碰撞前二者具有等大反向的动量,核反应中放出的核能全部转化为动能,求反应后生成的α粒子和氚核的动能。
答案与分层梯度式解析
1.AB　根据质量数守恒和电荷数守恒,α衰变次数为n1==6,β衰变次数为n2=6×2+82-90=4,故A正确;铅核与钍核质子数之差为Δn1=90-82=8,故B正确;β衰变所放出的电子来自原子核内中子向质子的转化,故C错误;钍核的中子数为n3=232-90=142,铅核的中子数为n4=208-82=126,故钍核与铅核中子数之差为Δn2=n3-n4=142-126=16,故D错误。故选A、B。
错解分析
不能牢固掌握两种衰变的规律,不能应用质量数守恒和电荷数守恒来分析衰变过程是导致解答本题出错的原因。熟练掌握两种衰变的实质:α衰变是原来的核分裂成一个氦原子核和新核,新核比原来的核质量数少4,电荷数少2;β衰变是原来的原子核中的一个中子转化为一个质子和一个电子,产生的新核与原来的核质量数相等,电荷数多1。
2.BCD　由题图和半衰期的定义可知氡的半衰期为3.8天,故A正确;放射性元素的半衰期由原子核内部自身的因素决定,与外界因素(如温度、压强等)无关,也与物态变化无关,B错误;半衰期具有统计意义,对大量的原子核适用,对少数的原子核不适用,故C、D错误。
错解分析
不理解半衰期的决定因素及统计意义是导致解答本题出错的原因。牢固掌握以下两点:(1)半衰期由原子核内部自身因素决定,跟原子所处的外部条件、化学状态无关;(2)半衰期是对大量原子核衰变行为作出的统计结果,可以对大量原子核衰变行为进行预测,而对单个特定原子核或少量原子核的衰变行为不可预测。
3.答案　(1)7.72 MeV　2.57 MeV　(2)-0.764 MeV,吸能反应
解析　(1)He的结合能是指3个核子(2个H和1个n)结合成He核释放的能量(破题关键),结合过程质量亏损为Δm=2mp+mn-mHe-3=0.008 285 u
由质能方程可知,结合能为
E=0.008 285×931.5 MeV≈7.72 MeV
比结合能==2.57 MeV
(2)反应能Q=(mp+mH-3-mHe-3-mn)×931.5 MeV/u
代入数据得Q=-0.764 MeV<0
表明这是一个吸能反应。
错解分析
不理解结合能的含义是解答本题出错的原因。结合能是指多个核子结合成原子核时释放的能量,这个原子核的质量一定小于组成这个原子核的核子的质量之和,结合能可以通过质量亏损计算。
思想方法练
答案　(1LinHHe　(2)4.84 MeV
(3)2.28 MeV　3.05 MeV
解析　(1)根据质量数守恒与电荷数守恒,该核反应方程为LinHHe。
(2)该核反应的质量亏损为Δm=mn+mLi-mH-mα,
释放的核能ΔE=Δm×931.5(MeV),
代入数据解得ΔE≈4.84 MeV。
(3)根据p=mv,Ek=mv2,
则有Ekn=,EkLi=,
则有EkLi=Ekn=0.07 MeV,
由于中子和锂核碰撞前具有等大反向的动量,即总动量为0,令反应后生成的α粒子和氚核的动能分别为Ekα、EkH,
则有0=-,Ekα+EkH=ΔE+Ekn+EkLi(动量守恒、能量守恒),解得Ekα≈2.28 MeV,EkH≈3.05 MeV。
方法点津
动量守恒定律是自然界的普遍规律之一,不仅适用于宏观物体的相互作用,也适用于微观粒子的相互作用。原子核的各类核反应中同样遵循动量守恒定律。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)