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2019年高考物理人教版一轮复习第14章近代物理初步:第14章 第2讲原子结构与原子核

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                           第十四章 第            2  讲


    1.(2017·全国卷Ⅰ)大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发
电,氘核聚变反应方程是:12H+12H―→21He+01n,已知12H              的质量为     2.0136u,23He 的质量
为  3.0150u,01n 的质量为   1.0087u,1u=931MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为
导学号 21992911( B )
    A.3.7MeV                           B.3.3MeV
    C.2.7MeV                           D.0.93MeV
    [解析] 氘核聚变反应的质量亏损为              Δm=2×2.0136u-(3.0150u+1.0087u)=0.0035u,
释放的核能为      ΔE=Δmc2=0.0035×931 MeV/c2×c2≈3.3MeV,B      正确。

    2.(2017·全国卷Ⅱ)一静止的铀核放出一个              α 粒子衰变成钍核,衰变方程为

29328U→29304Th+24He,下列说法正确的是导学号 21992912( B )
    A.衰变后钍核的动能等于           α 粒子的动能
    B.衰变后钍核的动量大小等于             α 粒子的动量大小
    C.铀核的半衰期等于其放出一个              α 粒子所经历的时间
    D.衰变后     α 粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量
    [解析] 静止的铀核在衰变过程中遵循动量守恒,由于系统的总动量为零,因此衰变
                                                            2mThEkTh
后产生的钍核和       α 粒子的动量等大反向,即           pTh=pα,B 正确;因此有                =
 2mαEkα,由于钍核和       α 粒子的质量不等,因此衰变后钍核和               α 粒子的动能不等,A        错误;
半衰期是有半数铀核衰变所用的时间,并不是一个铀核衰变所用的时间,C                               错误;由于衰
变过程释放能量,根据爱因斯坦质能方程可知,衰变过程有质量亏损,因此                                D 错误。

    3.(2017·天津卷)我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机
构认证,这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是

导学号 21992913( A )


    A.  12H+13H→24He+01n              B.   174N+24He→187O+1H
    C.  24He+1237Al→1350P+01n         D.   29325U+01n→15464Ba+3869Kr+301n
    [解析] A   是氢元素的两种同位素氘和氚聚变成氦元素的核反应方程,B                         是用   α 粒子
轰击氮原子核发现质子的核反应方程,C                 属于原子核的人工转变,D           属于重核的裂变,因
此只有   A 符合要求。
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    4.(2017·江苏,12C(1))(多选)原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线,下列判
断中正确的有导学号 21992914( BC )


    A.24He 核的结合能约为       14 MeV
    B.24He 核比36Li 核更稳定
    C.两个12H   核结合成24He   核时释放能量
    D.29325U 核中核子的平均结合能比3869Kr        核中的大
    [解析] 由题图可知,24He        的比结合能为      7MeV,因此它的结合能为          7MeV×4=
28MeV,A   项错误;比结合能越大,表明原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定,结
合题图可知     B 项正确;两个比结合能小的12H           核结合成比结合能大的24He         时,会释放能量,
C 项正确;由题图可知,29325U        的比结合能(即平均结合能)比3869Kr         的小,D    项错误。

    5.(2016·全国卷Ⅲ)(多选)一静止的铝原子核1237Al           俘获一速度为      1.0×107m/s 的质子
P 后,变为处于激发态的硅原子核1248Si。下列说法正确的是导学号 21992915( ABE )
    A.核反应方程为        p+1237Al→1248Si
    B.核反应方程过程中系统动量守恒
    C.核反应过程中系统能量不守恒
    D.核反应前后核子数相等,所以生成物的质量等于反应物的质量之和
    E.硅原子核速度的数量级为            105m/s,方向与质子初速度的方向一致
    [解析] 核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒,A                     项正确;微观粒子相互作用过
程中,满足动量守恒定律,B            项正确;题述核反应过程属于“二合一”形式的完全非弹性
碰撞,机械能有损失,但对于封闭的系统,能量仍然守恒,C                          项错误;核反应过程中的机
械能有损失,故存在质量亏损现象,D                项错误;硅原子质量约是质子质量的                28 倍,由动量

                                                  5
守恒定律知,m0v0=28m0v,所以硅原子核速度数量级为                   10 m/s,方向与质子初速度的方向
一致,E    项正确。

    6.(2016·全国卷Ⅱ)在下列描述核过程的方程中,属于                  α 衰变的是__C__,属于       β 衰变
的是__AB__,属于裂变的是__E__,属于聚变的是__F__。(填正确答案标号)
导学号 21992916
    A.164C→174N+-01e
    B.1352P→1362S+-01e
    C.29328U→29304Th+24He
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    D.174N+24He→187O+1H

    E.29325U+01n→15440Xe+3984Sr+201n

    F.13H+12H→24He+01n
    [解析] 一个原子核自发地放出一个              α 粒子,生成一个新核的过程是            α 衰变,因此
C 项是  α 衰变;一个重核在一个粒子的轰击下,分裂成几个中等质量原子核的过程是重核
的裂变,因此      E 项是重核的裂变;两个较轻的原子核聚合成一个较大的原子核,并放出粒
子的过程是轻核的聚变,因此             F 项是轻核的聚变;另外,A、B            项是  β 衰变,D    项是原子
核的人工转变。

    7.(2017·北京卷)在磁感应强度为          B 的匀强磁场中,一个静止的放射性原子核发生了
一次   α 衰变。放射出的      α 粒子(24He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动,其轨道半径为                     R。
以  m、q 分别表示     α 粒子的质量和电荷量。导学号 21992917
    (1)放射性原子核用AZX      表示,新核的元素符号用           Y 表示,写出该      α 衰变的核反应方程;

    (2)α 粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流,求圆周运动的周期和环形电流大小;
    (3)设该衰变过程释放的核能都转化为              α 粒子和新核的动能,新核的质量为              M,求衰变
过程的质量亏损       Δm。
                                 2πm   q2B         M+mqBR2
    答案:(1)AZX―→AZ--24Y+24He (2)   qB  2πm (3)Δm=       2mMc2
    [解析] (1)AZX―→AZ--24Y+24He
                                      v2     2πR
    (2)设 α 粒子的速度大小为       v,由   qvB=m R ,T=   v ,得
                             2πm
    α 粒子在磁场中运动周期         T=  qB
                   q  q2B
    环形电流大小      I=T=2πm
               v2       qBR
    (3)由 qvB=m  R ,得 v=  m
    设衰变后新核      Y 的速度大小为      v′,系统动量守恒
                       mv  qBR
    Mv′-mv=0,v′=       M =  M
             1       1
    由 Δmc2=2Mv′2+2mv2
           M+mqBR2
    得 Δm=       2mMc2
                    A-4
    说明:若利用      M=   4  m 解答,亦可。
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