阶段质量检测(四) 原子核与核能（Word练习）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（鲁科版 福建专用）

阶段质量检测(四)　原子核与核能 (满分：100分　网阅作业，选择题请在答题区内作答) 　　　　　　　　　　　　　　　　 一、单项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题只有一个选项符合题目要求) 1. 下列核反应方程中括号内的粒子为中子的是 (　　) AUnBaKr+(　　) BUTh+(　　) CNHeO+(　　) DCN+(　　) 2. 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AlMg+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 3.原子核裂变一般生成两个中等质量的原子核，我国科学家钱三强和何泽慧夫妇研究铀核裂变时，发现了铀核也可能分裂成三部分或四部分。关于原子核的裂变下面表述正确的是 (　　) A.裂变过程存在质量亏损，但不一定释放能量 BU裂变成两个中等质量的原子核，产物可能是Xe和Sr CU容易俘获快中子而发生裂变释放核能 DU的纯度越高，其裂变的链式反应越难进行 4.核燃料可在核反应堆中通过核裂变产生实用核能材料，已经大量建造的核反应堆使用的是裂变核燃料铀和钚Pu)。下列说法正确的是 (　　) A.外界温度越高，钚Pu)衰变的速度越快 B.铀经过1次α衰变产生钚Pu) CU在中子轰击下生成Sr和Xe的过程中，核子的平均结合能增大 DU在中子轰击下生成Sr和Xe的过程中，没有质量亏损 二、双项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有两个选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分) 5.把放射源铀、钋或镭放入用铅做的容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束。在射线经过的空间施加匀强磁场，发现射线分裂成如图所示的a、b、c三束。下列说法正确的是 (　　) A.三种射线中，b的穿透能力最强 B.三种射线中，c的电离作用最强 C.容器内温度越高，放射性强度越大 D.将磁场换为水平向左的匀强电场，射线也大致沿图示方向偏转 6.一电中性微粒静止在垂直纸面向里的匀强磁场中，在某一时刻突然分裂成a、b和c三个微粒，a和b在磁场中做半径相等的匀速圆周运动，环绕方向如图所示，c未在图中标出。仅考虑磁场对带电微粒的作用力，下列说法正确的是 (　　) A.a带负电荷 B.b带正电荷 C.c带负电荷 D.a和b的动量大小一定相等 7.某放射性元素经过6天后，只剩下八分之一没有衰变。为估算某水库的库容，可取一瓶无毒的该放射性元素的水溶液，测得瓶内溶液每分钟衰变8×107次。现将这瓶溶液倒入水库，8天后在水库中取水样1.0 m3(可认为溶液已均匀分布)，测得水样每分钟衰变20次，则 (　　) A.该无毒放射性元素半衰期为2天 B.该无毒放射性元素半衰期为3天 C.估算出水库中水的体积大约为2.5×105 m3 D.估算出水库中水的体积大约为4.5×106 m3 8.科学家利用天然放射性的衰变规律，通过对目前发现的古老岩石中铀含量来推算地球的年龄，铀238的相对含量随时间的变化规律如图所示，下列说法正确的是 (　　) A.铀238发生α衰变的方程为UThHe B.20个铀核经过90亿年，一定还有5个铀核未发生衰变 C.铀238U)最终衰变形成铅206Pb)，需经8次α衰变，6次β衰变 D.测得某岩石中现含有的铀是岩石形成初期时的一半，可推算出地球的年龄约为45亿年　　　　　　　　　　　　　　　　 三、非选择题(共60分，其中9、10、11题为填空题，12、13、14、15为计算题) 9.(3分)完成核反应方程ThPa+　　　。Th衰变为Pa的半衰期是1.2分钟，则Th经过6分钟还有　　　　　克尚未衰变。  10.(3分)如图所示为关于原子核结构探究的一个重要实验示意图，图中放射性元素钋射出的①是　　　　粒子(选填“α”或“β”)，科学家查德威克研究证实从金属铍射出的射线②是由　　　　组成的(选填“中子”或“γ射线”)。铍核Be发生的核反应方程为　　　　　　　　　　　　　。  11.(3分)核污水中常含有氚H)等放射性核素，处置不当将严重威胁人类安全。氚β衰变的半衰期长达12.5年，衰变方程为HHee+，其中是质量可忽略不计的中性粒子，Z=　　　　，A=　　　　。若将含有质量为m的氚的核污水排入大海，即使经过50年，排入海中的氚还剩　　　m(用分数表示)。  12.(10分)假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应生成氦的同位素和中子，已知氘核的质量是m1，中子的质量是m2，氦核同位素的质量是m3，光在真空中速度为c。 (1)写出核聚变反应的方程式。(4分) (2)求核聚变反应中释放出的能量ΔE。(6分) 13.(12分)静止的锂核Li)俘获一个速度为7.7×106 m/s的中子，发生核反应后若只产生两个新粒子，其中一个粒子为氦核He)，它的速度大小是8.0×106 m/s，方向与反应前的中子速度方向相同。 (1)写出此核反应的方程式；(3分) (2)求反应后产生的另一个粒子的速度大小及方向。(9分) 14.(13分)硼中子俘获疗法是肿瘤治疗的新技术。如图所示，硼核B)进入癌细胞内吸收中子后转变成锂核Li)和α粒子。已知质子的质量为mp，中子的质量为mn，硼核的平均结合能为E1，锂核的平均结合能为E2，氦核的平均结合能为E3，真空中光速为c。 (1)写出核反应方程并求核反应过程中的质量亏损Δm；(6分) (2)求α粒子的核子平均质量mα。(7分) 15.(16分)如图所示，有界的匀强磁场磁感应强度为B=0.05 T，磁场方向垂直于纸面向里，MN是磁场的左边界。在磁场中A处放一个放射源，内装RaRa放出某种射线后衰变成Rn。 (1)写出上述衰变方程；(4分) (2)若A处距磁场边界MN的距离OA=1.0 m时，放在MN左侧边缘的粒子接收器收到垂直于边界MN方向射出的质量较小的粒子，此时接收器距过OA的直线1.0 m。已知RnHe的质量分别为222 u、4 u，求一个静止 Ra核衰变过程中释放的核能有多少。(取1 u=1.6×10-27 kg，e=1.6×10-19 C，结果保留三位有效数字)(12分) 阶段质量检测(四) 1.选A　根据电荷数和质量数守恒知，A项核反应方程为UnBaKr+n，故A符合题意；根据电荷数和质量数守恒知，B项核反应方程为UThHe，故B不符合题意；根据电荷数和质量数守恒知，C项核反应方程为NHeOH，故C不符合题意；根据电荷数和质量数守恒知，D项核反应方程为CNe，故D不符合题意。 2.选C　根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，该衰变方程为AlMge，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。 3.选B　裂变过程存在质量亏损，根据爱因斯坦质能方程可知，一定释放能量，故A错误U裂变成两个中等质量的原子核的裂变反应在有许多种，产物有可能是Xe和Sr，故B正确U容易俘获慢中子而发生裂变释放核能，故C错误U的纯度越高，其裂变的链式反应越容易进行，故D错误。 4.选C　原子核的半衰期由核内部自身因素决定，与原子所处的物理、化学状态和外部条件无关，A错误；铀U)经过1次α衰变，电荷数少2，质量数少4，即电荷数变为90，质量数变为231，B错误；铀U)在中子轰击下生成Sr和Xe的核反应方程为UnXeSr+n，该反应属于重核裂变，重核分裂成中等大小的核，中等大小的核较稳定，核子的平均结合能增大，C正确；此过程中释放能量，由爱因斯坦质能方程可知此过程中存在质量亏损，D错误。 5.选AD　带电粒子在磁场中运动，根据左手定则可知，a带正电为α粒子，b不带电为γ射线，c带负电为β粒子。γ射线(b)电离作用最弱，但穿透能力最强，故A正确；α粒子(a)电离作用最强，但穿透能力最弱，故B错误；原子核衰变和温度无关，所以放射性强度也和温度无关，故C错误；将磁场换为水平向左的匀强电场，α粒子向左偏，γ射线不偏转，β粒子向右偏，所以射线也大致沿图示方向偏转，故D符合题意。 6.选BC　由左手定则可知，微粒a、微粒b均带正电荷，电中性的微粒分裂的过程中，总的电荷量应保持不变，则微粒c应带负电荷，A错误，B、C正确；微粒在磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，即qvB=m，解得R=，由于微粒a与微粒b的电荷量大小关系未知，则微粒a与微粒b的动量大小关系不确定，D错误。 7.选AC　该放射性元素经过6天后，只剩下八分之一没有衰变，可知经过了3个半衰期，则该放射性元素的半衰期为2天，故A正确，B错误；经过8天，即4个半衰期后，测得1立方米的水样每分钟衰变20次，可知8天前1立方米的水样每分钟衰变次数为n==320次，则水库中水的体积V= m3=2.5×105 m3，故C正确，D错误。 8.选CD　根据质量数与电荷数守恒可知，铀238发生α衰变的方程为UThHe，A错误；半衰期是一个统计规律，对大量原子核的衰变成立，对少数原子核的衰变不成立，因此20个铀核经过90亿年，不能确定有多少个铀核未发生衰变，B错误；设衰变方程为UPb+He+e，根据质量数和核电荷数守恒有238=206+4m，92=82+2m-n，解得m=8，n=6，即发生8次α衰变，6次β衰变，C正确；根据题图可知，铀的半衰期为45亿年，若测得某岩石中现含有的铀是岩石形成初期时的一半，可推算出地球的年龄约为45亿年，D正确。 9.解析:根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒，可得A=0，Z=90-91=-1，可知生成物为e。 64克Th经过6分钟尚未衰变的质量为m=64 g×=2 g。 答案e　2 10.解析:放射性元素钋射出的是α粒子。科学家查德威克研究证实从金属铍射出的射线是由中子组成的。铍核Be发生的核反应方程为HeBeCn。 答案:α　中子　HeBeCn 11.解析:根据电荷数守恒和质量数守恒可得Z=2，A=3。经过50年，排入海水中的氚的剩余质量为m'=m=m。 答案:2　3　 12.解析:(1)根据质量数守恒和核电荷数守恒，核反应方程式为HHHen。 (2)核反应过程中的质量亏损为Δm=2m1-(m2+m3) 氘核聚变反应中释放的能量为ΔE=Δmc2=(2m1-m2-m3)c2。 答案:(1HHHen　(2)(2m1-m2-m3)c2 13.解析:(1)核反应方程式为LinHeH。 (2)用m1、m2和m3分别表示中子n)、氦核He)和氚核H)的质量，以反应前的中子速度方向为正方向，由动量守恒定律得 m1v1=m2v2+m3v3， 代入数值解得v3=-8.1×106 m/s， 即反应后生成的氚核的速度大小为8.1×106 m/s，方向与反应前中子的速度方向相反。 答案:(1LinHeH　(2)8.1×106 m/s　方向与反应前中子的速度方向相反 14.解析:(1)核反应方程为BnHeLi 由爱因斯坦质能方程得ΔE=Δmc2，且ΔE=4E3+7E2-10E1， 解得Δm=。 (2)2个质子和2个中子结合为α粒子时放出的能量E=4E3 损失质量Δm'=，则α粒子的核子平均质量 mα=-。 答案:(1BnHeLi　 (2)- 15.解析:(1)根据质量数和电荷数守恒，可得 RaRnHe。 (2)衰变过程中释放的α粒子在磁场中做匀速圆周运动， 半径R=1.0 m，由2evB= 得α粒子的速度v= 衰变过程中系统动量守恒，RnHe质量分别为222 u、4 u， 则(222 u)×v'=(4 u)×v 解得Rn的速度v'=v 释放的核能E=×(222 u)×v'2+×(4 u)×v2= 代入数据解得E≈2.04×10-14 J。 答案:(1RaRnHe　(2)2.04×10-14 J 7 / 8 学科网（北京）股份有限公司 $