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2019-2020年高考物理一輪復習 課時跟蹤訓練46 原子核（選修3-5） 一、選擇題 1．(xx北京卷)質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3.當一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成氘核時，釋放的能量是(c表示真空中的光速)(　　) A．(m1＋m2－m3)c B．(m1－m2－m3)c C．(m1＋m2－m3)c2 D．(m1－m2－m3)c2 解析：根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，知ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3)c2，C正確． 答案：C 2．(xx福建卷)如圖，放射性元素鐳衰變過程中釋放出α、β、γ三種射線，分別進入勻強電場和勻強磁場中，下列說法正確的是(　　) A．①表示γ射線，③表示α射線 B．②表示β射線，③表示α射線 C．④表示α射線，⑤表示γ射線 D．⑤表示β射線，⑥表示α射線 解析：根據(jù)三種射線的性質(zhì)，α射線氦原子核帶正電；β射線高速電子流帶負電；γ射線光子流不帶電．①向正極板偏轉(zhuǎn)，所以是β射線；②不偏轉(zhuǎn)所以是γ射線；③向負極板偏轉(zhuǎn)，所以是α射線；④受到洛倫茲力向左，由左手定則知帶正電，為α射線；⑤不偏轉(zhuǎn)所以是γ射線；⑥向右偏轉(zhuǎn)，帶負電，所以是β射線．故此A、B、D錯誤，C正確． 答案：C 3．(xx重慶卷)碘131的半衰期約為8天．若某藥物含有質(zhì)量為m的碘131，經(jīng)過32天后，該藥物中碘131的含量大約還有(　　) A. B. C. D. 解析：其半衰期為8天，經(jīng)過32天，即經(jīng)過4個半衰期，則碘131剩余量為＝，選項C正確． 答案：C 4．(xx江門市模擬)典型的鈾核裂變是生成鋇和氪，同時放出x個中子：U＋n→Ba＋Kr＋xn，鈾235質(zhì)量為m1，中子質(zhì)量為m2，鋇144質(zhì)量為m3，氪89的質(zhì)量為m4.下列說法正確的是(　　) A．該核反應(yīng)類型屬于人工轉(zhuǎn)變 B．該反應(yīng)放出能量(m1－xm2－m3－m4)c2 C．x的值是3 D．該核反應(yīng)比聚變反應(yīng)對環(huán)境的污染較少 解析：該反應(yīng)是重核裂變反應(yīng)，選項A錯誤；該反應(yīng)放出能量[m1－(x－1)m2－m3－m4]c2，選項B錯誤；根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒可算得x＝(235＋1)－(144＋89)＝3，選項C正確；因為鈾有放射性，故該核反應(yīng)比聚變反應(yīng)對環(huán)境的污染較大，選項D錯誤． 答案：C 5．(多選)(xx遼寧省錦州市高三模擬)以下關(guān)于天然放射現(xiàn)象，敘述正確的是(　　) A．若使放射性物質(zhì)的溫度升高，其半衰期將減少 B．β衰變所釋放的電子是原子核外的電子電離形成的 C．在α、β、γ這三種射線中，γ射線的穿透能力最強，α射線的電離能力最強 D．鈾核(U)衰變?yōu)殂U核(Pb)的過程中，要經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變 E．α衰變的實質(zhì)是原子核內(nèi)兩個質(zhì)子和兩個中子結(jié)合成一個α粒子 解析：放射性物質(zhì)放射的本質(zhì)是原子核內(nèi)部的反應(yīng)，溫度的變化不能影響原子核內(nèi)部，所以半衰期不變，選項A錯．β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的一個中子轉(zhuǎn)化為一個質(zhì)子和一個電子而形成的，選項B錯．在α、β、γ這三種射線中，γ射線的穿透能力最強，α射線的電離能力最強，選項C對．鈾核(U)衰變?yōu)殂U核(Pb)的過程，假設(shè)發(fā)生x次α衰變和y次β衰變，則有質(zhì)量數(shù)守恒238＝4x＋206和電荷數(shù)守恒92＝2x－y＋82，可得x＝8，y＝6，選項D對．α衰變的實質(zhì)是原子核內(nèi)兩個質(zhì)子和兩個中子結(jié)合成一個α粒子離開原子核的過程，選項E對． 答案：CDE 6．中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核時，質(zhì)量虧損為Δm，相應(yīng)的能量ΔE＝Δmc2＝2.2 MeV是氘核的結(jié)合能．下列說法正確的是(　　) A．用能量小于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時，氘核能分解為一個質(zhì)子和一個中子 B．用能量等于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時，氘核可能分解為一個質(zhì)子和一個中子，它們的動能之和為零 C．用能量大于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時，氘核可能分解為一個質(zhì)子和一個中子，它們的動能之和為零 D．用能量大于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時，氘核可能分解為一個質(zhì)子和一個中子，它們的動能之和不為零 解析：由結(jié)合能的概念可知，結(jié)合成氘核和氘核分解時，釋放和吸收的能量都是2.2 MeV，用能量小于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時，不能分解，所以選項A錯誤．用能量大于等于結(jié)合能的光子照射氘核時，氘核可能分解，只要分解，分解出的質(zhì)子和中子動能之和一定不為零(若動能之和為零就分不開了)，所以選項B、C錯誤，D正確． 答案：D 7．某種元素具有多種同位素，反映這些同位素的質(zhì)量數(shù)A與中子數(shù)N關(guān)系的是圖(　　) 解析：元素的質(zhì)量數(shù)A與中子數(shù)N、質(zhì)子數(shù)Z的關(guān)系為：A＝Z＋N，又因為同位素的質(zhì)子數(shù)相同，即Z為常數(shù)，故A是N的一次函數(shù)，且A隨N的增大而增大，選項B正確，A、C、D錯誤． 答案：B 8．(多選)正電子發(fā)射型計算機斷層顯像(PET)的基本原理是：將放射性同位素O注入人體，O在人體內(nèi)衰變放出的正電子與人體內(nèi)的負電子相遇而湮滅轉(zhuǎn)化為一對γ光子，被探測器采集后，經(jīng)計算機處理生成清晰圖象．則根據(jù)PET原理判斷下列表述正確的是(　　) A.O在人體內(nèi)衰變的方程是O→N＋e B．正、負電子湮滅的方程是e＋e→2γ C．在PET中，O主要用途是作為示蹤原子 D．在PET中，O主要用途是參與人體的新陳代謝 解析：由題意知A、B正確，顯像的原理是采集γ光子，即注入人體內(nèi)的O衰變放出正電子和人體內(nèi)的負電子湮滅轉(zhuǎn)化為γ光子，因此O主要用途是作為示蹤原子，故C對，D錯． 答案：ABC 9．一個電子(質(zhì)量為m，電量為－e)和一個正電子(質(zhì)量為m，電量為e)，以相等的初動能Ek相向運動，并撞到了一起，發(fā)生“湮滅”，產(chǎn)生兩個頻率相同的光子，設(shè)產(chǎn)生光子的頻率為ν；若這兩個光子的能量都是hν，動量分別為p和p′，下列關(guān)系中正確的是(　　) A．hν＝mc2 B．hν＝mc2，p＝p′ C．hν＝mc2＋Ek，p＝－p′ D．hν＝(mc2＋Ek)，p＝－p′ 解析：由能量守恒知2mc2＋2Ek＝2hν，故hν＝mc2＋Ek，由動量守恒知0＝p＋p′，故p＝－p′，故選項C正確，選項A、B、D錯誤． 答案：C 10．如圖k－介子衰變的方程為k－→π－＋π0，其中k－介子和π－介子帶負的基元電荷，π0介子不帶電．一個k－介子沿垂直于磁場的方向射入勻強磁場中， 其軌跡為圓弧AP，衰變后產(chǎn)生的π－介子的軌跡為圓弧PB，兩軌跡在P點相切，它們的半徑Rk－與Rπ－之比為2∶1.π0介子的軌跡未畫出．由此可知π－介子的動量大小與π0介子的動量大小之比為(　　) A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶6 解析：根據(jù)題意，分別計算出帶電粒子在磁場中做圓周運動的軌道半徑．根據(jù)動量的定義，分別求出兩個介子的動量大小，再從圖中確定兩個介子動量的方向，最后運用動量守恒，計算出π0粒子的動量大小．Bqvk－＝mk－，Rk－＝＝，Rπ－＝，＝，pπ－＝－pk－＋pπ0，p＝3pπ－.選項C正確． 答案：C 二、非選擇題 11．(xx江蘇淮安市高三調(diào)研)一靜止的鈾核U(原子 質(zhì)量為232.0372 u)放出一個帶電粒子(原子質(zhì)量為4.0026 u)后衰變成釷核Th(原子質(zhì)量為228.0287 u)． (1)該過程的衰變方程為____________________． (2)求該衰變過程中放出的核能(1 u相當于931 MeV，結(jié)果保留2位有效數(shù)字)． 解析：(1)根據(jù)衰變過程中原子質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒可知，放出的帶電粒子的質(zhì)量數(shù)為：A＝232－228＝4，電荷數(shù)為：Z＝92－90＝2，所以該粒子為He，其衰變方程為： U→Th＋He. (2)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可知，該衰變過程中放出的核能為：ΔE＝Δmc2＝232.0372 u－(228.0287 u＋4.0026 u)＝0.0059 u＝0.0059931 MeV＝5.5 MeV. 答案：(1)U→90Th＋He　(2)5.5 MeV 12．室內(nèi)裝修污染四大有害氣體是苯系物、甲醛、氨氣和氡．氡存在于建筑水泥、礦渣磚、裝飾石材及土壤中．氡看不到，嗅不到，即使在氡濃度很高的環(huán)境里，人們對它也毫無感覺．氡進入人的呼吸系統(tǒng)能誘發(fā)肺癌，是除吸煙外導致肺癌的第二大因素．靜止的氡核Rn放出某種粒子X后變成釙核Po，粒子X的動能為Ek1，若衰變放出的能量全部變成釙核和粒子X的動能．試回答以下問題： (1)寫出上述衰變的核反應(yīng)方程(請用物理學上規(guī)定的符號表示粒子X)； (2)求釙核的動能Ek2. 解析：(1)題述衰變的核反應(yīng)方程為Rn→Po＋He. (2)設(shè)粒子X的質(zhì)量為m1、速度為v1，釙核的質(zhì)量為m2、速度為v2，根據(jù)動量守恒定律有0＝m1v1－m2v2，所以釙核的動能Ek2＝＝＝. 答案：(1)Rn→Po＋He　(2)