第1章 感知高考-【新课程能力培养】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册同步练习（人教版2019）

参考答案与解析 确， D 错误； ΔE＝Δmc 2 表示在核反应中， 原子核质量发 生变化时， 伴随能量的变化， 故 B 、 C 正确。 5. B 【解析】 在电场中， α 粒子、 电子均做类平抛 运动， 水平方向偏移量 x= 1 2 at 2 = Uql 2 2dmv 2 0 。 结合 α 粒子、 电子的质量、 电量、 速度关系可知， 竖直方向前进相同 位移时， 电子水平偏移量大， 所以到达 A 板的为电子， 且 A 板为电源正极。 6. A 【解析】 A 是 β 衰变， B 是核裂变， C 是核聚 变， D 是人工转变。 7. D 【解析】 α 、 β 、 γ 三种射线都是来源于原子 核内部 ， 不是核外电子受激发形成的 ， B 错误 ； α 射 线是高速氦核流 ， 它的电离本领很强 ， 穿透能力很 弱； β 射线是高速电子流 ， 它的电离本领较弱 ， 穿透 本领较强； γ 射线是波长很短的电磁波 ， 具有很高的 能量 ， 其穿透本领很强 ， 比 X 射线的还强 ， A 、 C 错 误， D 正确。 8. ABD 【解析】 原子核发生衰变时， 遵守质量数、 电荷数守恒， 而不是遵守电荷守恒和质量守恒的规律， A 项错误； 发生核反应时， 只有有质量亏损的核反应， 才能释放核能， B 项错误； 核聚变反应过程中有质量亏 损， 故释放能量， C 项正确； 原子核是由质子和中子组 成的， β 衰变是核内中子转变成质子同时生成的电子， 即 β 粒子， D 项错误。 9. AB 【解析】 由核反应方程规则可知 A 正确； 核 反应过程内力远大于外力， 系统动量近似守恒 ， B 正 确， C 错误； 核反应中有质量亏损， 生成物质量小于反 应物质量之和， D 错误。 10. AD 【解析】 13 7 N 的质子数 Z 1 ＝7 ， 质量数 A 1 ＝13 ， 故中子数 n 1 ＝A 1 －Z 1 ＝13－7＝6 ； 13 6 C 质子数 Z 2 ＝6 ， 质量数 A 2 ＝13 ， 故中子数 n 2 ＝A 2 －Z 2 ＝13－6＝7 ， 得 n 1 ＝Z 2 ＝6 ， n 2 ＝Z 1 ＝ 7 ， 故 13 7 N 与 13 6 C 互为镜像核， 故 A 正确； 15 7 N 的质子数 Z 1 ＝7 ， 质量数 A 1 ＝15 ， 故中子数 n 1 ＝A 1 －Z 1 ＝15－7＝8 ， 16 8 O 质子数 Z 2 ＝8 ， 质量数 A 2 ＝16 ， 故中子数 n 2 ＝A 2 －Z 2 ＝16－8＝ 8 ， 得 n 1 ＝Z 2 ＝8 ， n 2 ≠Z 1 ， 故 B 错误； 两个质量较小的核 结合成一个质量较大的核同时释放出大量的能量的现 象称为核聚变， 故 C 项中的核反应是核聚变， 而不是 α 衰变， 故 C 错误； D 项中一个质子和两个中子结合 成氚核的反应是核聚变反应， 一定会放出能量， 故 D 正确。 11. （ 1 ） 17 8 O （ ２ ） 15 7 N （ ３ ） 9 4 Be （ ４ ） 4 2 He 【解析】 核反应遵循质量数和核电荷数守恒， 故反 应中各物质分别为 17 8 O 、 15 7 N 、 9 4 Be 、 4 2 He 。 12. 1 ∶ 2 【解析】 由公式 m=m 0 1 2 2 # t T 可知， m A = 1 2 2 2 5 ， m B = 1 2 2 2 4 ， 即 m A ∶m B =1 ∶ 2 。 13. （ １ ） 见解析 （ ２ ） 121 4 v 【解析】 （ １ ） 238 92 U→ 234 90 Th＋ 4 2 He 。 （ ２ ） 设另一种新核的速度为 v′ ， 铀核质量为 238m ， 由动量守恒定律得 238mv＝234m · v 2 ＋4mv′ ， 得 v′＝ 121 4 v 。 14. 4.5×10 9 年 【解析】 设矿石的年龄为 t ， 开始时矿 石中的铀原子核的个数为 N 0 ， 经过时间 t 后的铀原子核 的个数为 N ， 由题意得 N=N 0 1 2 2 2 t T 。 已经衰变的铀原子核的个数即为生成的铅原子核的 个数， 设经过时间 t 后， 生成的铅原子核的个数为 N′ ， 有 N′＝N 0 －N ， 由题意可知 ： N×238 N′×206 = 1.155 1 ， 解得 t＝ 4.5×10 9 （年） 15. （ １ ） 3×10 6 m/s （ ２ ） 4 2 He （ ３ ） 14 7 N＋ 1 0 n→ 11 5 B＋ 4 2 He 【解析 】 （ １ ） 设中子的质量为 m ， 则氮核的质量为 14m ， B 核的质 量为 11m ， C 核的质量为 4m ， 根据动 量守恒可得： mv 0 ＝11mv B ＋4mv C ， 代入数据， 解得 v C ＝3×10 6 m/s 。 （ ２ ） 根据带电粒子在磁场中做匀 速圆周运动的轨道半径公式： R＝ mv q B ， 可得 R B R C ＝ m B v B q C m C v C q B ＝ 11 30 所以 q C q B ＝ 2 5 ， 又 q C ＋q B ＝7e ， 解得 q C ＝2e ， q B ＝5e ， 所以 C 核为 4 2 He 。 （ ３ ） 核反应方程 14 7 N＋ 1 0 n→ 11 5 B＋ 4 2 He 。 感知高考 1. A 【解析】 根据电荷数和质量数守恒知， 核反应 方程为 235 92 U+ 1 0 n→ 144 56 Ba+ 89 36 Kr+3 （ 1 0 n ）， A 正确； 根据电荷数 v P E B P′ + - 第 15 题答图 39 第三册 （人教版）高中物理选择性必修 和质量数守恒知， 核反应方程为 238 92 U→ 234 90 Th+ （ 4 2 He ）， B 错 误； 根据电荷数和质量数守恒知， 核反应方程为 14 7 N+ 4 2 He→ 17 8 O+ （ 1 1 n ）， C 错误； 根据电荷数和质量数守恒知， 核反应方程为 14 6 C→ 14 7 N+ （ 0 -1 e ）， D 错误。 2. AB 【解析】 根据质量数守恒和电荷数守恒可知， X 的质子数为 1 ， 中子数为 1 ， 即为 1 1 H ， 故 A 正确； 常 用的示踪原子有 14 6 C ， 16 8 O ， 3 1 H ， 故 B 正确； 0 -1 e 由原子核 内的一个中子转化为一个质子和一个电子， 电子被释放 出来， 所以 0 -1 e 来自原子核内， 故 C 错误； 半衰期是一 个统计规律， 对于大量原子核衰变是成立的， 个数较少 时规律不成立， 故 D 错误。 3. D 【解析】 根据核反应满足质量数和电荷数守恒 可知， Y 是 琢 粒子 （ 4 2 He ）， 三种射线的穿透能力相比 较， 酌 射线最强， 琢 射线最弱； 三种射线的电离能力相 比较， 琢 射线最强， 酌 射线最弱。 D 正确。 4. A 【解析】 相同质量的核燃料， 轻核聚变比重核 裂变释放的核能更多， A 正确； 根据质量数守恒和核电 荷数守恒可知， 氘氚核聚变的核反应方程为 2 1 H+ 3 1 H→ 4 2 He+ 1 0 n ， B 错误； 核聚变的核反应燃料主要是氘核和氚 核， C 错误； 核聚变反应过程中放出大量能量， 有质量 亏损， D 错误。 5. C 【解析】 根据题意设半衰期为 t 0 的元素原子核 数为 x ， 另一种元素原子核数为 y ， 依题意有 x+y=N 。 经 历 2t 0 后有 1 4 x+ 1 2 y= N 3 ， 联立可得 x= 2 3 N ， y= 1 3 N 。 在 t=4t 0 时， 原子核数为 x 的元素经历了 4 个半衰期， 原子 核数为 y 的元素经历了 2 个半衰期， 则此时未衰变的原 子核总数为 n= 1 2 4 x+ 1 2 2 y= N 8 ， 故选 C 。 6. D 【解析】 根据核反应的质量数和电荷数守恒可 知， X 的质量数为 1 ， 电荷数为 1 ， X 为 1 1 H ， A 、 B 错 误； 根据质能方程可知， 由于质量亏损核反应放出的能 量为 E=Δmc 2 = （ m 1 +m 2 -m 3 ） c 2 ， 故 C 错误， D 正确。 7. A 【解析】 核聚变释放的能量来自原子核的质量 亏损， A 错误； 带电粒子运动时， 在匀强磁场中会受到 洛伦兹力的作用而不飞散， 故可以用磁场来约束等离子 体， B 正确； 等离子体是各种粒子的混合体， 整体是电 中性的， 但有大量的自由粒子， 故它是电的良导体， C 正确； 提高托卡马克实验装置运行温度， 增大了等离子 体的内能， 使它们具有足够的动能来克服库仑斥力， 有 利于克服等离子体中正离子间的库仑斥力， D 正确。 8. D 【解析】 根据 14 6 C→ 14 7 N+ 0 -1 e 即 14 6 C 发生 茁 衰变的 产物是 14 7 N ， A 错误； 茁 衰变辐射出的电子来自于原子核 内的中子转化为质子时放出的电子， B 错误； 半衰期是 核反应， 与外界环境无关， C 错误； 若测得一古木样品 的 14 6 C 含量为活体植物的 1 4 ， 可知经过了 2 个半衰期， 则该古木距今约为 5730×2 年 =11460 年， D 正确。 9. D 【解析】 131 53 I 衰变时， 原子核内中子转化为质子 和电子， 大量电子从原子核释放出来形成 茁 射线， A 错 误； 该反应前后质量亏损为 Δm=m 1 -m xe -m e =131.03721 u- 131.03186 u-0.000549 u=0.004801 u ， B 错误； 放射性元 素 131 53 I 发生的衰变为 茁 衰变， C 错误； 由于半衰期为 8 天， 可知经过 16 天， 即经过两个半衰期， 75% 的 131 53 I 原 子核发生了衰变， D 正确。 40 第五章 原 子 核 练 1. （ 2023 ·北京卷） 下列核反应方程中括号内 的粒子为中子的是 （ ） A． 235 92 U+ 1 0 n→ 144 56 Ba+ 89 36 Kr+ （ ） B． 238 92 U→ 234 90 Th+ （ ） C． 14 7 N+ 4 2 He→ 17 8 O+ （ ） D． 14 6 C+ 14 7 N+ （ ） 2. （多选） （ 2022 ·浙江卷） 秦山核电站生产 14 6 C 的核反应方程为 14 7 N+ 1 0 n→ 14 6 C+X ， 其产 物 14 6 C 的衰变方程为 14 6 C→ 14 7 N+ 0 -1 e 。 下列说 法正确的是 （ ） A． X 是 1 1 H B． 14 6 C 可以用作示踪原子 C． 0 -1 e 来自原子核外 D． 经过一个半衰期， 10 个 14 6 C 将剩下 5 个 3. （ 2023 ·广东卷） 理论认为， 大质量恒星塌 缩成黑洞的过程受核反应 12 6 C+Y→ 16 8 O 的 影响。 下列说法正确的是 （ ） A． Y 是 β 粒子， β 射线穿透能力比 γ 射线强 B． Y 是 β 粒子， β 射线电离能力比 γ 射线强 C． Y 是 α 粒子， α 射线穿透能力比 γ 射线强 D． Y 是 α 粒子， α 射线电离能力比 γ 射线强 4. （ 2023 ·湖南卷） 2023 年 4 月 13 日， 中国 “人造太阳” 反应堆中科院环流器装置创 下新纪录， 实现 403 秒稳态长脉冲高约束 模等离子体运行， 为可控核聚变的最终实 现又向前迈出了重要的一步， 下列关于核 反应的说法正确的是 （ ） A． 相同质量的核燃料， 轻核聚变比重核 裂变释放的核能更多 B． 氘氚核聚变的核反应方程为 2 1 H+ 3 1 H→ 4 2 He+ 0 -1 e C． 核聚变的核反应燃料主要是铀 235 D． 核聚变反应过程中没有质量亏损 5. （ 2022 ·全国卷） 两种放射性元素的半衰期 分别为 t 0 和 2t 0 ， 在 t=0 时刻这两种元素 的原子核总数为 N ， 在 t=2t 0 时刻， 尚未 衰变的原子核总数为 N 3 ， 则在 t=4t 0 时刻， 尚未衰变的原子核总数为 （ ） A． N 12 B． N 9 C． N 8 D． N 6 6. （ 2022 ·辽宁卷） 2022 年 1 月， 中国锦屏 深地实验室发表了首个核天体物理研究实 验成果， 表明我国核天体物理研究已经跻 身国际先进行列。 实验中所用核反应方程 为 X+ 25 12 Mg→ 26 13 Al ， 已知 X 、 25 12 Mg 、 26 13 Al 的 质量分别为 m 1 、 m 2 、 m 3 ， 真空中的光速 为 c ， 该反应中释放的能量为 E 。 下列说 法正确的是 （ ） A． X 为氘核 2 1 H B． X 为氚核 3 1 H C． E= （ m 1 +m 2 +m 3 ） c 2 D． E= （ m 1 +m 2 -m 3 ） c 2 7. （ 2022 ·北京卷） 2021 年 5 月， 中国科学院 全超导托卡马克核聚变实验装置 （ EAST ） 取得新突破， 成功实现了可重复的 1.2 亿 摄氏度 101 s 和 1.6 亿摄氏度 20 s 等离子 感 知 高 考 91 练 第三册 （人教版）高中物理选择性必修 体运行， 创造托卡马克实验装置运行新的 世界纪录， 向核聚变能源应用迈出重要一 步。 等离子体状态不同于固体、 液体和气 体的状态， 被认为是物质的第四态。 当物 质处于气态时， 如果温度进一步升高， 几 乎全部分子或原子由于激烈的相互碰撞 而离解为电子和正离子， 此时物质称为等 离子体。 在自然界里， 火焰、 闪电、 极光 中都会形成等离子体， 太阳和所有恒星 都是等离子体 。 下列说法不正确的是 （ ） A． 核聚变释放的能量源于等离子体中离 子的动能 B． 可以用磁场来约束等离子体 C． 尽管等离子体整体是电中性的， 但它 是电的良导体 D． 提高托卡马克实验装置运行温度有利 于克服等离子体中正离子间的库仑斥力 8. （ 2023 ·浙江卷） 宇宙射线进入地球大气层 与大气作用会产生中子， 中子与大气中的 氮 14 会产生以下核反应： 14 7 N+ 1 0 n→ 14 6 C+ 1 1 H ， 产生的 14 6 C 能自发进行 β 衰变， 其半 衰期为 5730 年， 利用碳 14 的衰变规律 可推断古木的年代。 下列说法正确的是 （ ） A． 14 6 C 发生 β 衰变的产物是 15 7 N B． β 衰变辐射出的电子来自于碳原子的 核外电子 C． 近年来由于地球的温室效应， 引起 14 6 C 的半衰期发生微小变化 D． 若测得一古木样品的 14 6 C 含量为活体植 物的 1 4 ， 则该古木距今约为 11460 年 9. （ 2022 ·福建卷） 2011 年 3 月， 日本发生 的大地震造成了福岛核电站核泄漏。 在泄 漏的污染物中含有大量放射性元素 131 53 I ， 其衰变方程为 131 53 I→ 131 54 Xe+ 0 -1 e ， 半衰期为 8 天， 已知 m I =131.03721 u ， m Xe =131.03186 u ， m e =0.000549 u ， 则下列 说 法 正 确 的 是 （ ） A． 衰变产生的 β 射线来自 131 53 I 原子的核外 电子 B． 该反应前后质量亏损 0.00535 u C． 放射性元素 131 53 I 发生的衰变为 α 衰变 D． 经过 16 天， 75% 的 131 53 I 原子核发生了衰变 92