【高考突破方案】第十四章 第3讲原子核 -强化训练（解析版）高考物理一轮复习
文档属性
| 名称 | 【高考突破方案】第十四章 第3讲原子核 -强化训练（解析版）高考物理一轮复习 |
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| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 28.8KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-12-10 14:31:04 | ||
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文档简介
第十三章 原子与原子核
第3讲 原子核
1.科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26，铝26的半衰期为72万年，其衰变方程为Al―→Mg＋Y，下列说法正确的是( )
A.Y是氦核
B.Y是质子
C.再经过72万年，现有的铝26衰变一半
D.再经过144万年，现有的铝26全部衰变
【解析】 C 根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，该核反应是Al―→Mg＋e，即Y是正电子，A、B错误；因72万年是一个半衰期，可知再过72万年，现有的铝26衰变一半；再过144万年，即两个半衰期，现有的铝26衰变四分之三，C正确，D错误.
2.银河系中存在大量的铝同位素26Al，26Al核β衰变的衰变方程为Al―→Mg＋e，测得26Al核的半衰期为72万年，下列说法正确的是( )
A.26Al核的质量等于26Mg核的质量
B.26Al核的中子数大于26Mg核的中子数
C.将铝同位素26Al放置在低温低压的环境中，其半衰期不变
D.银河系中现有的铝同位素26Al将在144万年后全部衰变为26Mg
【解析】 C 26Al和26Mg的质量数均为26相等，但是二者原子核中的质子数和中子数不同，所以质量不同，A错误；Al核的中子数为26－13＝13个，Mg核的中子数为26－12＝14个，B错误；半衰期是原子核固有的属性，与外界条件无关，C正确；质量为m的26Al的半衰期为72万年，经过144万年＝2×72万年为2个半衰期，剩余质量为m，不会全部衰变为26Mg，D错误.
3.原子核的核反应类型通常分为四种，反应过程中都遵守质量数、电荷数守恒规律.以下核反应方程式，书写正确且属于人工转变的是( )
A.Th―→Pa＋e
B.U＋n―→Ba＋Kr＋3n
C.He＋Be―→C＋n
D.H＋H―→He＋n
【解析】 C 原子核自发的放出β粒子称为β衰变，此式属于β衰变，选项A错误；一个重原子核分裂为两个或更多较轻原子核并在分裂时释放巨大能量的反应属于裂变反应，选项B错误；用He核轰击Be核属于人工转变，选项C正确；此反应属于轻核聚变，选项D错误.
4.已知四个氢核可聚变成一个氦核，同时放出两个正电子，若未来核电站能使氢完全聚变，则一座100万千瓦的核电站每年(t＝3.15×107 s)大约需要消耗的氢的质量为(氢核的质量为1.0078 u，氦核的质量为4.0026 u，1 u为1.66×10－27 kg，NA＝6.02×1023 mol－1)( )
A.20 kg B.50 kg
C.150 kg D.200 kg
【解析】 B 四个氢核聚变成一个氦核亏损的质量约为Δm＝4×1.0078 u－4.0026 u＝0.0286 u，释放的能量约为ΔE＝Δm·c2≈4.27×10－12 J，1 kg氢含有的氢原子个数为6.02×1026个，全部发生聚变释放的能量约为E＝ΔE＝6.43×1014 J，则发电站每年大约消耗的氢的质量为m＝ kg≈49 kg，选项B比较接近，故B正确.
5.(多选)1934年，约里奥－居里夫妇用α粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素X，反应方程为He＋Al―→X＋n.X会衰变成原子核Y，衰变方程为X―→Y＋e.则( )
A.X的质量数与Y的质量数相等
B.X的电荷数比Y的电荷数少1
C.X的电荷数比 Al的电荷数多2
D.X的质量数与 Al的质量数相等
【解析】 AC 衰变方程X―→Y＋e，根据质量数守恒，可知X的质量数和Y的质量数相等，A正确；根据核电荷数守恒可知，X的核电荷数比Y的核电荷数多1，B错误；在核反应He＋Al―→X＋n中，根据核电荷数守恒可知，X的核电荷数为15，比Al多2，C正确；根据质量数守恒，可知X的质量数为30，比Al多3，D错误.
6.(多选)静止的Bi原子核在磁场中发生衰变后运动轨迹如图所示，大小圆半径分别为R1、R2.则下列关于此核衰变方程和两圆轨迹半径比值判断正确的是( )
A.Bi―→Po＋e B.Bi―→Ti＋He
C.R1∶R2＝84∶1 D.R1∶R2＝207∶4
【解析】 AC 若是α衰变，则新核和α粒子向相反的方向射出，新核和α粒子偏转方向相反，做匀速圆周运动的轨迹外切，由题意知，两圆内切，所以该核的衰变是β衰变，故B错误，A正确；洛伦兹力提供向心力，有r＝，又由于衰变前后动量守恒，即m1v1＝m2v2，所以半径之比等于电量的反比，从而求出半径之比为84∶1，故C正确，D错误.
7.(多选)在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能.核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能.已知核反应方程式程U＋n―→Ba＋Kr＋aX是反应堆中发生的众多反应中的一种，其中U的相对原子质量是235.0439 u(单位原子质量1 u＝1.66×10－27 kg)，每次该核反应释放出的核能为173.8 MeV.现有一座核电站发电能力为3.6×106 kW，核能转化为电能的效率为45%，假定反应堆中发生的裂变全是本题中的核反应，下列说法正确的是( )
A.X是n，a＝3
B.为使核反应堆持续正常工作，必须由外界不断地向铀块射入高速中子流
C.该裂变反应每次释放出的核能与氢原子光谱中波长最短的一个光子的能量相当
D.该核电站每年(1年按3×107 s计算)消耗U的质量约为3.4 t
【解析】 AD 根据质量数守恒和电荷数守恒可判断，X是n，a＝235＋1－141－92＝3，A正确；核反应会产生中子流，故不需要一直由外界射入高速中子流，B错误；氢原子光谱波长最短的光子能量为13.6 eV，该裂变反应每次释放出的核能为173.8 MeV，两者不相等，C错误；反应堆每年提供的能量为E总＝ΔE，核发电站一年提供的电能为W电＝Pt，另外η＝×100%，联立可得M≈3.4×103 kg≈3.4 t，D正确.
8.氖原子的部分能级图如图所示，E1为基态能级，在氦氖激光器中，处于能级为E2或E3激发态的氖原子，受激发向低能级跃迁，发出三种不同波长的激光，已知普朗克常量为h，真空中光速为c.
(1)求激光的最大波长λ；
(2)用多束激光使氘(H)和氚(H)聚变产生α粒子，已知氘核、氚核、α粒子和中子的质量分别为m1、m2、m3、m4，请写出核聚变方程，并求出聚变过程中释放的能量ΔE.
【解析】 (1)氖原子从E3向E2跃迁时，放出光的波长最大，
可得E3－E2＝h，
解得λ＝.
(2)核聚变方程为H＋H―→He＋n，
聚变过程中释放的能量E＝(m1＋m2－m3－m4)c2.
第3讲 原子核
1.科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26，铝26的半衰期为72万年，其衰变方程为Al―→Mg＋Y，下列说法正确的是( )
A.Y是氦核
B.Y是质子
C.再经过72万年，现有的铝26衰变一半
D.再经过144万年，现有的铝26全部衰变
【解析】 C 根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，该核反应是Al―→Mg＋e，即Y是正电子，A、B错误；因72万年是一个半衰期，可知再过72万年，现有的铝26衰变一半；再过144万年，即两个半衰期，现有的铝26衰变四分之三，C正确，D错误.
2.银河系中存在大量的铝同位素26Al，26Al核β衰变的衰变方程为Al―→Mg＋e，测得26Al核的半衰期为72万年，下列说法正确的是( )
A.26Al核的质量等于26Mg核的质量
B.26Al核的中子数大于26Mg核的中子数
C.将铝同位素26Al放置在低温低压的环境中，其半衰期不变
D.银河系中现有的铝同位素26Al将在144万年后全部衰变为26Mg
【解析】 C 26Al和26Mg的质量数均为26相等，但是二者原子核中的质子数和中子数不同，所以质量不同，A错误；Al核的中子数为26－13＝13个，Mg核的中子数为26－12＝14个，B错误；半衰期是原子核固有的属性，与外界条件无关，C正确；质量为m的26Al的半衰期为72万年，经过144万年＝2×72万年为2个半衰期，剩余质量为m，不会全部衰变为26Mg，D错误.
3.原子核的核反应类型通常分为四种，反应过程中都遵守质量数、电荷数守恒规律.以下核反应方程式，书写正确且属于人工转变的是( )
A.Th―→Pa＋e
B.U＋n―→Ba＋Kr＋3n
C.He＋Be―→C＋n
D.H＋H―→He＋n
【解析】 C 原子核自发的放出β粒子称为β衰变，此式属于β衰变，选项A错误；一个重原子核分裂为两个或更多较轻原子核并在分裂时释放巨大能量的反应属于裂变反应，选项B错误；用He核轰击Be核属于人工转变，选项C正确；此反应属于轻核聚变，选项D错误.
4.已知四个氢核可聚变成一个氦核，同时放出两个正电子，若未来核电站能使氢完全聚变，则一座100万千瓦的核电站每年(t＝3.15×107 s)大约需要消耗的氢的质量为(氢核的质量为1.0078 u，氦核的质量为4.0026 u，1 u为1.66×10－27 kg，NA＝6.02×1023 mol－1)( )
A.20 kg B.50 kg
C.150 kg D.200 kg
【解析】 B 四个氢核聚变成一个氦核亏损的质量约为Δm＝4×1.0078 u－4.0026 u＝0.0286 u，释放的能量约为ΔE＝Δm·c2≈4.27×10－12 J，1 kg氢含有的氢原子个数为6.02×1026个，全部发生聚变释放的能量约为E＝ΔE＝6.43×1014 J，则发电站每年大约消耗的氢的质量为m＝ kg≈49 kg，选项B比较接近，故B正确.
5.(多选)1934年，约里奥－居里夫妇用α粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素X，反应方程为He＋Al―→X＋n.X会衰变成原子核Y，衰变方程为X―→Y＋e.则( )
A.X的质量数与Y的质量数相等
B.X的电荷数比Y的电荷数少1
C.X的电荷数比 Al的电荷数多2
D.X的质量数与 Al的质量数相等
【解析】 AC 衰变方程X―→Y＋e，根据质量数守恒，可知X的质量数和Y的质量数相等，A正确；根据核电荷数守恒可知，X的核电荷数比Y的核电荷数多1，B错误；在核反应He＋Al―→X＋n中，根据核电荷数守恒可知，X的核电荷数为15，比Al多2，C正确；根据质量数守恒，可知X的质量数为30，比Al多3，D错误.
6.(多选)静止的Bi原子核在磁场中发生衰变后运动轨迹如图所示，大小圆半径分别为R1、R2.则下列关于此核衰变方程和两圆轨迹半径比值判断正确的是( )
A.Bi―→Po＋e B.Bi―→Ti＋He
C.R1∶R2＝84∶1 D.R1∶R2＝207∶4
【解析】 AC 若是α衰变，则新核和α粒子向相反的方向射出，新核和α粒子偏转方向相反，做匀速圆周运动的轨迹外切，由题意知，两圆内切，所以该核的衰变是β衰变，故B错误，A正确；洛伦兹力提供向心力，有r＝，又由于衰变前后动量守恒，即m1v1＝m2v2，所以半径之比等于电量的反比，从而求出半径之比为84∶1，故C正确，D错误.
7.(多选)在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能.核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能.已知核反应方程式程U＋n―→Ba＋Kr＋aX是反应堆中发生的众多反应中的一种，其中U的相对原子质量是235.0439 u(单位原子质量1 u＝1.66×10－27 kg)，每次该核反应释放出的核能为173.8 MeV.现有一座核电站发电能力为3.6×106 kW，核能转化为电能的效率为45%，假定反应堆中发生的裂变全是本题中的核反应，下列说法正确的是( )
A.X是n，a＝3
B.为使核反应堆持续正常工作，必须由外界不断地向铀块射入高速中子流
C.该裂变反应每次释放出的核能与氢原子光谱中波长最短的一个光子的能量相当
D.该核电站每年(1年按3×107 s计算)消耗U的质量约为3.4 t
【解析】 AD 根据质量数守恒和电荷数守恒可判断，X是n，a＝235＋1－141－92＝3，A正确；核反应会产生中子流，故不需要一直由外界射入高速中子流，B错误；氢原子光谱波长最短的光子能量为13.6 eV，该裂变反应每次释放出的核能为173.8 MeV，两者不相等，C错误；反应堆每年提供的能量为E总＝ΔE，核发电站一年提供的电能为W电＝Pt，另外η＝×100%，联立可得M≈3.4×103 kg≈3.4 t，D正确.
8.氖原子的部分能级图如图所示，E1为基态能级，在氦氖激光器中，处于能级为E2或E3激发态的氖原子，受激发向低能级跃迁，发出三种不同波长的激光，已知普朗克常量为h，真空中光速为c.
(1)求激光的最大波长λ；
(2)用多束激光使氘(H)和氚(H)聚变产生α粒子，已知氘核、氚核、α粒子和中子的质量分别为m1、m2、m3、m4，请写出核聚变方程，并求出聚变过程中释放的能量ΔE.
【解析】 (1)氖原子从E3向E2跃迁时，放出光的波长最大，
可得E3－E2＝h，
解得λ＝.
(2)核聚变方程为H＋H―→He＋n，
聚变过程中释放的能量E＝(m1＋m2－m3－m4)c2.
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