一、單項(xiàng)選擇題(本題共8小題，每小題3分，共24分)1．[2022·鄭州一中摸底]世界上第一臺(tái)粒子加速器將質(zhì)子(eq\o\al(1,1)H)加速到具有MeV的能量去撞擊靜止的原子核X，得到兩個(gè)動(dòng)能均為MeV的氦核eq\o\al(4,2)He.下列說法正確的是()A．X是eq\o\al(6,3)LiB．X由eq\o\al(4,2)He組成C．上述核反應(yīng)中出現(xiàn)了質(zhì)量虧損D．上述核反應(yīng)的類型是裂變2．[2022·四川涼山模擬]關(guān)于原子核反應(yīng)，下列描述正確的是()A．溫度升高，放射性元素衰變的半衰期減小B．放射性物質(zhì)eq\o\al(238,92)U發(fā)生β衰變所釋放的電子來源于核外電子\o\al(232,90)Th經(jīng)過6次α衰變、4次β衰變后變成eq\o\al(208,82)PbD．用中子轟擊鈾核，產(chǎn)生幾個(gè)中等質(zhì)量原子核的現(xiàn)象屬于核聚變3．[2022·江西新余聯(lián)考]2022年11月16日，第26屆國際計(jì)量大會(huì)上，經(jīng)過60個(gè)成員國代表投票表決，重新定義了千克．新定義以普朗克常量為基準(zhǔn)，從而使1千克脫離了實(shí)際物體．你可能不能推導(dǎo)出千克的新定義，但可以通過一定的物理分析，分析下列新千克的定義(公式中h為普朗克常量，ν為銫原子共振頻率，c為光速)表示式為()A．1kg＝×1018hν/c2B．1kg＝×1018h2ν/cC．1kg＝×1018hν2/cD．1kg＝×1018h2ν2/c24．[2022·河北邢臺(tái)一中考試]原子核的比結(jié)合能曲線如圖所示．根據(jù)該曲線，判斷下列說法正確的是()\o\al(6,3)Li核的結(jié)合能約為5MeVB．在eq\o\al(2,1)H核、eq\o\al(4,2)He核和eq\o\al(6,3)Li核中，最穩(wěn)定的是eq\o\al(6,3)Li核C．兩個(gè)eq\o\al(2,1)H核結(jié)合成一個(gè)eq\o\al(4,2)He核時(shí)有質(zhì)量虧損D．兩個(gè)eq\o\al(2,1)H核結(jié)合成一個(gè)eq\o\al(4,2)He核時(shí)吸收能量5．[2022·山東濰坊模擬]14C是碳元素的一種具有放射性的同位素，其半衰期約為5700年．在某次研究中，測(cè)得考古樣品中14C的含量大約是鮮活生命體中14C含量的eq\f(1,8)，則樣品生活的年代約是()A．11400年前B．17100年前C．22800年前D．45600年前6．兩個(gè)動(dòng)能均為1MeV的氘核發(fā)生正面碰撞，引起如下反應(yīng)：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(1,1)H.若放出的能量全部轉(zhuǎn)變?yōu)樾律说膭?dòng)能，則新生的氚核具有的動(dòng)能是(已知eq\o\al(2,1)H核質(zhì)量為6u，eq\o\al(3,1)H核質(zhì)量為6u，eq\o\al(1,1)H核質(zhì)量為3u，1u相當(dāng)于MeV)()A．MeVB．3MeVC．MeVD．MeV\o\al(226,88)Ra的衰變方程為eq\o\al(226,88)Ra→eq\o\al(222,86)Rn＋X＋γ，則下列說法正確的是()A．X是電子B．此衰變?yōu)棣盟プ僜o\al(222,86)Rn的比結(jié)合能比eq\o\al(226,88)Ra的比結(jié)合能大D．γ光子是由eq\o\al(226,88)Ra發(fā)出的8．關(guān)于放射性和衰變，下列說法正確的是()A．貝可勒爾通過對(duì)天然放射現(xiàn)象的研究，確定了原子核的存在B．放射性元素的半衰期與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件有關(guān)C．原子核發(fā)生衰變時(shí)要遵守電荷守恒和質(zhì)量守恒的規(guī)律D．從eq\o\al(237,93)Np到eq\o\al(209,83)Bi，共發(fā)生7次α衰變和4次β衰變二、多項(xiàng)選擇題(本題共2小題，每小題4分，共8分)9．某次用中子轟擊eq\o\al(235,92)U原子核的核反應(yīng)方程為eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→Y＋eq\o\al(136,38)Xe＋10eq\o\al(1,0)n，eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(1,0)n、Y、eq\o\al(136,38)Xe的質(zhì)量分別為m1、m2、m3、m4，真空中的光速為c.下列說法正確的是()A．該反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損為m1－9m2－m3－m4B．該反應(yīng)過程中釋放的能量為eq\f(1,2)(m1－9m2－m3－m4)c2C．該核反應(yīng)屬于聚變D．Y原子核中含有36個(gè)中子10.靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的某放射性元素的原子核，當(dāng)它放出一個(gè)α粒子后，其速度方向與磁場(chǎng)方向垂直，測(cè)得α粒子和反沖核軌道半徑之比為441，如圖所示，則()A．α粒子與反沖粒子的動(dòng)量大小相等，方向相反B．原來放射性元素的原子核電荷數(shù)為88C．反沖核的核電荷數(shù)為88D．α粒子和反沖粒子的速度之比為188三、非選擇題(本題共3小題，共26分)11．(8分)假設(shè)兩個(gè)氘核在一直線上相碰發(fā)生聚變反應(yīng)，生成氦核的同位素和中子，已知氘核的質(zhì)量是6u，中子的質(zhì)量是7u，氦核同位素的質(zhì)量是0u.(1)聚變的核反應(yīng)方程是__________________，在聚變核反應(yīng)中釋放出的能量為________MeV(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)．(2)若氚核和氦核發(fā)生聚變生成鋰核，核反應(yīng)方程為eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(7,3)Li，已知各核子比結(jié)合能分別為EH＝MeV、EHe＝MeV、ELi＝MeV，試求此核反應(yīng)過程中釋放的核能．12．(8分)[2022·北京卷·23]在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)靜止的放射性原子核發(fā)生了一次α衰變．放射出的α粒子(eq\o\al(4,2)He)在與磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑為R.以m、q分別表示α粒子的質(zhì)量和電荷量．(1)放射性原子核用eq\o\al(A,Z)X表示，新核的元素符號(hào)用Y表示，寫出該α衰變的核反應(yīng)方程．(2)α粒子的圓周運(yùn)動(dòng)可以等效成一個(gè)環(huán)形電流，求圓周運(yùn)動(dòng)的周期和環(huán)形電流大?。?3)設(shè)該衰變過程釋放的核能都轉(zhuǎn)化為α粒子和新核的動(dòng)能，新核的質(zhì)量為M，求衰變過程的質(zhì)量虧損Δm.13．(10分)钚的放射性同位素eq\o\al(239,94)Pu靜止時(shí)衰變?yōu)殁櫤思ぐl(fā)態(tài)eq\o\al(235,92)U*、α粒子，而鈾核激發(fā)態(tài)eq\o\al(235,92)U*立即衰變?yōu)殁櫤薳q\o\al(235,92)U，并放出能量為MeV的γ光子．已知：eq\o\al(239,94)Pu、eq\o\al(235,92)U和α粒子的質(zhì)量分別為mPu＝1u、mU＝9u和mα＝6u,1u＝MeV/c2.(1)寫出衰變方程；(2)已知衰變放出的光子的動(dòng)量可忽略，求α粒子的動(dòng)能．1．C根據(jù)質(zhì)量與電荷數(shù)守恒，則有eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(1,1)H→2eq\o\al(4,2)He，X是eq\o\al(7,3)Li，故AB錯(cuò)誤；質(zhì)子(eq\o\al(1,1)H)加速到MeV的能量去撞擊靜止的原子核eq\o\al(7,3)Li，可知碰撞前系統(tǒng)的動(dòng)能為MeV，而碰撞后系統(tǒng)的動(dòng)能為2×MeV＝MeV，系統(tǒng)的動(dòng)能增大，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可知上述核反應(yīng)中出現(xiàn)了質(zhì)量虧損，故C正確；由題結(jié)合核反應(yīng)的特點(diǎn)可知，上述核反應(yīng)的類型是人工核反應(yīng)，故D錯(cuò)誤．2．C放射性元素衰變的半衰期僅由核內(nèi)部自身的因素決定，與溫度無關(guān)．β衰變所釋放的電子來源于核內(nèi)的中子，由中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子與電子．設(shè)eq\o\al(232,90)Th經(jīng)過x次α衰變、y次β衰變后變成eq\o\al(208,82)Pb，有232－4x＝208,90－2x＋y＝82，解得x＝6，y＝4.用中子轟擊鈾核，產(chǎn)生幾個(gè)中等質(zhì)量原子核的現(xiàn)象屬于核裂變．3．A光子的能量為hν，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可知hν＝mc2，則質(zhì)量m＝eq\f(hν,c2)，故A正確．4．C因結(jié)合能等于比結(jié)合能乘以核子數(shù)，故eq\o\al(6,3)Li核的結(jié)合能約為5×6MeV＝30MeV，A錯(cuò)誤；比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，在eq\o\al(2,1)H核、eq\o\al(4,2)He核和eq\o\al(6,3)Li核中，由圖象可知，eq\o\al(4,2)He核的比結(jié)合能最大，最穩(wěn)定，B錯(cuò)誤；兩個(gè)eq\o\al(2,1)H核結(jié)合成一個(gè)eq\o\al(4,2)He核時(shí)，由圖象可知，比結(jié)合能增加，故該核反應(yīng)過程中一定存在質(zhì)量虧損，要釋放能量，C正確，D錯(cuò)誤．5．B由N余＝N0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(t,T)知eq\f(1,8)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(t,T)，解得t＝3T＝17100年，B正確．6．D此核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損和放出的能量分別為：Δm＝(2×6－6－3)u＝3u，ΔE＝Δmc2＝3×MeV≈MeV.因碰前兩氘核動(dòng)能相同，相向正碰，故碰前的總動(dòng)量為零．因核反應(yīng)中的動(dòng)量守恒，故碰后質(zhì)子和氚核的總動(dòng)量也為零．設(shè)其動(dòng)量分別為p1、p2，必有p1＝－p2.設(shè)碰后質(zhì)子和氚核的動(dòng)能分別為Ek1和Ek2，質(zhì)量分別為m1和m2.則eq\f(Ek1,Ek2)＝eq\f(\f(1,2)m1v\o\al(2,1),\f(1,2)m2v\o\al(2,2))＝eq\f(m1v\o\al(2,1),m2v\o\al(2,2))＝eq\f(\f(p\o\al(2,1),m1),\f(p\o\al(2,2),m2))＝eq\f(m2,m1)＝eq\f(3,1)，故新生的氚核具有的動(dòng)能Ek2＝eq\f(1,4)ΔE＝eq\f(1,4)×MeV≈MeV，D項(xiàng)正確．7．C根據(jù)質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒可知，X是eq\o\al(4,2)He，此衰變?yōu)棣了プ?，AB錯(cuò)誤；衰變過程放出能量有質(zhì)量虧損，因此反應(yīng)生成物的核子的平均質(zhì)量更小，比結(jié)合能更大，C正確；γ光子是eq\o\al(222,)86Rn由處于激發(fā)態(tài)向低能級(jí)狀態(tài)躍遷時(shí)發(fā)出的，D錯(cuò)誤．8．D盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，得到了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，貝可勒爾通過對(duì)天然放射現(xiàn)象的研究，提出了原子核內(nèi)部有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；放射性元素的半衰期由原子核自身因素決定，與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；原子核發(fā)生衰變時(shí)要遵守電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒的規(guī)律，衰變過程中會(huì)釋放核能，有質(zhì)量虧損，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；設(shè)發(fā)生的α衰變和β衰變的次數(shù)分別為x、y，則衰變方程為eq\o\al(237,93)Np→eq\o\al(209,83)Bi＋xeq\o\al(4,2)He＋yeq\o\al(0,－1)e，根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒有237＝209＋4x,93＝83＋2x－y，解得x＝7、y＝4，選項(xiàng)D正確．9．AD該過程中，質(zhì)量虧損為m1＋m2－10m2－m3－m4＝m1－9m2－m3－m4，選項(xiàng)A正確；根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，該反應(yīng)過程中釋放的能量為(m1－9m2－m3－m4)c2，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；該反應(yīng)屬于裂變反應(yīng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；Y原子核中含有的中子數(shù)為235－92＋1－(136－38)－10＝36，選項(xiàng)D正確．10．AC微粒之間相互作用的過程中遵守動(dòng)量守恒定律，由于初始總動(dòng)量為零，則末動(dòng)量也為零，即α粒子和反沖核的動(dòng)量大小相等，方向相反．由于釋放的α粒子和反沖核均在垂直于磁場(chǎng)的平面內(nèi)，且在洛倫茲力作用下做圓周運(yùn)動(dòng)．由Bqv＝eq\f(mv2,R)得：R＝eq\f(mv,Bq)若原來放射性元素的核電荷數(shù)為Q，則對(duì)α粒子：R1＝eq\f(p1,B·2e)對(duì)反沖核：R2＝eq\f(p2,BQ－2e)由于p1＝p2，得R1R2＝441，得Q＝90它們的速度大小與質(zhì)量成反比，B、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤，A、C兩項(xiàng)正確．11．答案：(1)eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n(2)MeV解析：(1)根據(jù)題中條件，可知核反應(yīng)方程為eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損：Δm＝2mH－(mHe＋mn)＝2×6u－0＋7)u＝×10－3u由于1u的質(zhì)量與MeV的能量相對(duì)應(yīng)，所以氘核聚變反應(yīng)時(shí)放出的能量：ΔE＝×10－3×MeV≈MeV.(2)eq\o\al(3,1)H和eq\o\al(4,2)He分解成7個(gè)核子所需的能量E1＝3×MeV＋4×MeV＝MeV7個(gè)核子結(jié)合成eq\o\al(7,3)Li，釋放的能量E2＝7×MeV＝MeV所以此核反應(yīng)過程中釋放的核能ΔE＝E2－E1＝MeV－MeV＝MeV.12．答案：(1)eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)He(2)eq\f(2πm,qB)eq\f(q2B,2πm)(3)eq\f(M＋mqBR2,2mMc2)解析：(1)eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)He(2)設(shè)α粒子的速度大小為v，由qvB＝meq\f(v2,R)，T＝eq\f(2πR,v)，得α粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)周期T＝eq\f(2πm,qB)環(huán)形電流大小I＝eq\f(q,T)＝eq\f(q2B,2πm)(3)由qvB＝meq\f(v2,R)，得v＝eq\f(qBR,m)設(shè)衰變后新核Y的速度大小為v′，系統(tǒng)動(dòng)量守恒Mv′－mv＝0v′＝eq\f(mv,M)＝eq\f(qBR,M)由Δmc2＝eq\f(1,2)Mv′2＋eq