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同步分层精练（六十四） 原子核 核能
1．钍元素衰变时会放出β粒子，其中β粒子是(　 )
A．中子 B．质子
C．电子 D．光子
2．(2024·湖北高考)硼中子俘获疗法是目前治疗癌症最先进的手段之一，B＋n→X＋Y是该疗法中一种核反应的方程，其中X、Y代表两种不同的原子核，则(　 )
A．a＝7，b＝1 B．a＝7，b＝2
C．a＝6，b＝1 D．a＝6，b＝2
3．原子核U可以经过多次α和β衰变成为稳定的原子核Pb，在该过程中，可能发生的β衰变是(　 )
A.Fr→Ra＋e B.Bi→Po＋e
C.Ra→Ac＋e D.Po→At＋e
4．(2024·全国甲卷)氘核可通过一系列聚变反应释放能量，总的反应效果可用6H→2He＋xn＋yp＋43.15 MeV表示，式中x、y的值分别为(　 )
A．x＝1，y＝2 B．x＝1，y＝3
C．x＝2，y＝2 D．x＝3，y＝1
5．(2023·湖南高考)2023年4月13日，中国“人造太阳”反应堆中科院环流器装置(EAST)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H＋H→He＋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
6．(2024·广东高考)我国正在建设的大科学装置——“强流重离子加速器”，其科学目标之一是探寻神秘的“119号”元素，科学家尝试使用核反应Y＋Am→X＋2n产生该元素。关于原子核Y和质量数A，下列选项正确的是(　 )
A．Y为Fe，A＝299 B．Y为Fe，A＝301
C．Y为Cr，A＝295 D．Y为Cr，A＝297
7．(2025·湖北恩施检测)中国第四代核能系统的反应堆为快堆，该反应堆以钚为燃料，钚类似于铀，很不稳定，很容易发生裂变反应，放出的能量更多，但是钚不容易得到，通常由地壳中含量较高的铀转化而来。关于该过程下列说法可能正确的是(　 )
A．铀可以吸收中子转变为钚
B．铀可以通过多次β衰变转变为钚
C．铀可以仅通过发生多次α衰变转变为钚
D．钚发生裂变反应时仍然满足质量守恒
8．(2024年1月·九省联考安徽卷)核能是蕴藏在原子核内部的能量，合理利用核能，可以有效缓解常规能源短缺问题。在铀核裂变实验中，核反应方程为U＋n→Ba＋Kr＋3X，U核的结合能为E1，Ba核的结合能为E2，Kr核的结合能为E3。则(　 )
A．该核反应过程动量不守恒
B．该核反应方程中的X为n
C．该核反应中释放的核能为
D．该核反应中电荷数守恒，质量数不守恒
9.U(铀核)衰变为Rn(氡核)要经过几次α衰变，几次β衰变(　 )
A．4次α衰变　2次β衰变
B．2次α衰变　4次β衰变
C．4次α衰变　4次β衰变
D．2次α衰变　2次β衰变
10．两个氘核以相等的动能Ek对心碰撞发生核聚变，核反应方程为H＋H→He＋n，其中氘核的质量为m1，氦核的质量为m2，中子的质量为m3。假设核反应释放的核能E全部转化为动能，下列说法正确的是(　 )
A．核反应后氦核与中子的动量相同
B．该核反应释放的核能为E＝(m1－m2－m3)c2
C．核反应后中子的动能为(E＋Ek)
D．核反应后氦核的动能为(E＋2Ek)
11．(2025·石家庄检测)近年来，举世瞩目的三星堆神秘遗址考古工作揭开许多谜团，改写了中国乃至世界文明史。关于各界对文物年代的质疑，考古工作者运用碳14定年技术，确定为距今4 000年左右。碳14是宇宙射线撞击空气中的氮14时产生的。碳14具有放射性，发生β衰变，其半衰期约为5 730年。以下说法正确的是(　 )
A．文物中剩下的碳14不到原来的一半，说明文物年代不到碳14的一个半衰期
B．地下文物接收不到宇宙射线，碳14衰变将无法进行
C．虽然地下遗址温度较低，但并不影响碳14的半衰期
D．碳14发生β衰变后，将放出一个氦核
12．(2025·湖北武汉期末)常被用来研究甲状腺激素合成和分泌的碘131是一种放射性同位素，其半衰期为8天。若横坐标表示时间t，纵坐标表示碘131的质量m，下列m t图像中能正确反映其衰变规律的是(　 )
13．(2025·江西南昌检测)(多选)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(X)发生α衰变放出了一个α粒子。放射出的α粒子(He)及生成的新核Y在与磁场垂直的平面内做圆周运动，下列图形表示它们的运动轨迹，箭头表示运动方向。α粒子的运动轨迹半径为R，质量为m，电荷量为q。下面说法正确的是(　 )
A．衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中运动的轨迹图是丁
B．新核Y与α粒子的周期之比为
C．α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，环形电流大小为
D．若衰变过程中释放的核能全部转化为α粒子和新核Y的动能，则衰变过程中的质量亏损为Δm＝
同步分层精练（六十四） 原子核 核能
1．钍元素衰变时会放出β粒子，其中β粒子是(　 )
A．中子 B．质子
C．电子 D．光子
解析：选C　放射性元素衰变时放出的三种射线α、β、γ分别是氦核流、电子流和光子流。
2．(2024·湖北高考)硼中子俘获疗法是目前治疗癌症最先进的手段之一，B＋n→X＋Y是该疗法中一种核反应的方程，其中X、Y代表两种不同的原子核，则(　 )
A．a＝7，b＝1 B．a＝7，b＝2
C．a＝6，b＝1 D．a＝6，b＝2
解析：选B　由核反应前后质量数和电荷数守恒可得10＋1＝a＋4,5＋0＝3＋b，解得a＝7，b＝2，故选B。
3．原子核U可以经过多次α和β衰变成为稳定的原子核Pb，在该过程中，可能发生的β衰变是(　 )
A.Fr→Ra＋e B.Bi→Po＋e
C.Ra→Ac＋e D.Po→At＋e
解析：选A　原子核U衰变成为稳定的原子核Pb，质量数减小了28，则经过了7次α衰变，中间生成的新核的质量数可能为231、227、223、219、215、211，则发生β衰变的原子核的质量数为上述各数，则B、C、D都不可能，根据核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒可知，选项A正确。
4．(2024·全国甲卷)氘核可通过一系列聚变反应释放能量，总的反应效果可用6H→2He＋xn＋yp＋43.15 MeV表示，式中x、y的值分别为(　 )
A．x＝1，y＝2 B．x＝1，y＝3
C．x＝2，y＝2 D．x＝3，y＝1
解析：选C　根据聚变反应前后质量数和电荷数守恒可得6×2＝2×4＋x＋y,6＝2×2＋y，解得x＝2，y＝2，故选C。
5．(2023·湖南高考)2023年4月13日，中国“人造太阳”反应堆中科院环流器装置(EAST)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H＋H→He＋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
解析：选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，A正确；根据质量数守恒和电荷数守恒可知，氘氚核聚变的核反应方程为H＋H→He＋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。
6．(2024·广东高考)我国正在建设的大科学装置——“强流重离子加速器”，其科学目标之一是探寻神秘的“119号”元素，科学家尝试使用核反应Y＋Am→X＋2n产生该元素。关于原子核Y和质量数A，下列选项正确的是(　 )
A．Y为Fe，A＝299 B．Y为Fe，A＝301
C．Y为Cr，A＝295 D．Y为Cr，A＝297
解析：选C　根据核反应方程Y＋Am→X＋2n和电荷数守恒，设Y的电荷数为y，则有y＋95＝119＋0，可得y＝24，即Y为Cr；根据质量数守恒，则有54＋243＝A＋2，可得A＝295。
7．(2025·湖北恩施检测)中国第四代核能系统的反应堆为快堆，该反应堆以钚为燃料，钚类似于铀，很不稳定，很容易发生裂变反应，放出的能量更多，但是钚不容易得到，通常由地壳中含量较高的铀转化而来。关于该过程下列说法可能正确的是(　 )
A．铀可以吸收中子转变为钚
B．铀可以通过多次β衰变转变为钚
C．铀可以仅通过发生多次α衰变转变为钚
D．钚发生裂变反应时仍然满足质量守恒
解析：选B　核反应遵循质量数守恒和电荷数守恒定律，铀吸收中子转变为钚，电荷数不守恒，A错误；铀发生2次β衰变可以转变为钚，B正确；铀仅通过发生多次α衰变转变为钚，该反应质量数不守恒，C错误；钚发生裂变反应时会有质量亏损，D错误。
8．(2024年1月·九省联考安徽卷)核能是蕴藏在原子核内部的能量，合理利用核能，可以有效缓解常规能源短缺问题。在铀核裂变实验中，核反应方程为U＋n→Ba＋Kr＋3X，U核的结合能为E1，Ba核的结合能为E2，Kr核的结合能为E3。则(　 )
A．该核反应过程动量不守恒
B．该核反应方程中的X为n
C．该核反应中释放的核能为
D．该核反应中电荷数守恒，质量数不守恒
解析：选B　在铀核裂变的过程中，动量守恒，故A错误；设X为X，由核电荷数守恒可知92＋0＝56＋36＋3Z，可得Z＝0，由质量数守恒得235＋1＝144＋89＋3A，解得A＝1，所以该核反应方程中的X为n，故B正确，D错误；由能量守恒定律可知，该核反应中释放的核能为ΔE＝E2＋E3－E1，故C错误。故选B。
9.U(铀核)衰变为Rn(氡核)要经过几次α衰变，几次β衰变(　 )
A．4次α衰变　2次β衰变
B．2次α衰变　4次β衰变
C．4次α衰变　4次β衰变
D．2次α衰变　2次β衰变
解析：选A　设α衰变为x次，β衰变为y次。核反应方程为U→Rn＋xHe＋ye，根据质量数和电荷数守恒，有4x＋222＝238,2x－y＋86＝92，解得x＝4，y＝2。故选项A正确。
10．两个氘核以相等的动能Ek对心碰撞发生核聚变，核反应方程为H＋H→He＋n，其中氘核的质量为m1，氦核的质量为m2，中子的质量为m3。假设核反应释放的核能E全部转化为动能，下列说法正确的是(　 )
A．核反应后氦核与中子的动量相同
B．该核反应释放的核能为E＝(m1－m2－m3)c2
C．核反应后中子的动能为(E＋Ek)
D．核反应后氦核的动能为(E＋2Ek)
解析：选D　根据核反应前后系统的总动量守恒，可知核反应前两氘核动量等大反向，系统的总动量为零，因此反应后氦核与中子的动量等大反向，动量不同，故A错误；该核反应前后释放的核能为ΔE＝(2m1－m2－m3)c2，故B错误；由能量守恒可得核反应后的总能量为E＋2Ek，由动能与动量的关系Ek＝，且mHe＝3mn可知，核反应后氦核的动能为，中子的动能为(E＋2Ek)，故C错误，D正确。
11．(2025·石家庄检测)近年来，举世瞩目的三星堆神秘遗址考古工作揭开许多谜团，改写了中国乃至世界文明史。关于各界对文物年代的质疑，考古工作者运用碳14定年技术，确定为距今4 000年左右。碳14是宇宙射线撞击空气中的氮14时产生的。碳14具有放射性，发生β衰变，其半衰期约为5 730年。以下说法正确的是(　 )
A．文物中剩下的碳14不到原来的一半，说明文物年代不到碳14的一个半衰期
B．地下文物接收不到宇宙射线，碳14衰变将无法进行
C．虽然地下遗址温度较低，但并不影响碳14的半衰期
D．碳14发生β衰变后，将放出一个氦核
解析：选C　所剩碳14不到原来的一半说明超过一个半衰期，故A错误；衰变是原子核的自发变化，与宇宙射线无关，故B错误；半衰期是放射性物质的固有属性，由原子核自身的因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关，因此碳14的半衰期不受温度的影响，故C正确；β衰变放出电子而不是氦核，故D错误。
12．(2025·湖北武汉期末)常被用来研究甲状腺激素合成和分泌的碘131是一种放射性同位素，其半衰期为8天。若横坐标表示时间t，纵坐标表示碘131的质量m，下列m t图像中能正确反映其衰变规律的是(　 )
解析：选B　设经过时间t后碘131剩下的质量为m，则由半衰期的定义有m＝m0，若横坐标表示时间t，纵坐标表示碘131的质量m，其图像为双曲线的一支。故选B。
13．(2025·江西南昌检测)(多选)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(X)发生α衰变放出了一个α粒子。放射出的α粒子(He)及生成的新核Y在与磁场垂直的平面内做圆周运动，下列图形表示它们的运动轨迹，箭头表示运动方向。α粒子的运动轨迹半径为R，质量为m，电荷量为q。下面说法正确的是(　 )
A．衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中运动的轨迹图是丁
B．新核Y与α粒子的周期之比为
C．α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，环形电流大小为
D．若衰变过程中释放的核能全部转化为α粒子和新核Y的动能，则衰变过程中的质量亏损为Δm＝
解析：选AD　由于原子核X静止，根据动量守恒定律可知，放射出的α粒子(He)及生成的新核Y在衰变初始位置的速度方向相反，根据左手定则可知，两者做圆周运动的轨迹外切且转动方向相同，根据qvB＝m，解得r＝，由于衰变过程动量守恒，α粒子的动量与新核Y的动量大小相等，即电荷量越大，轨迹半径越小，可知α粒子的轨迹半径大一些，可知衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中运动的轨迹(箭头表示运动方向)正确的是图丁，故A正确；根据质量数与电荷数守恒，该核反应方程为X→He＋Y，粒子在磁场中运动的周期为T＝＝，则新核Y与α粒子的周期之比为＝·＝·＝，故B错误；α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，环形电流大小为I＝＝，故C错误；根据题意可知，新核Y的质量为mY＝，由p＝mv和Ek＝mv2可得Ek＝，又由qvB＝m可得pY＝pα＝qBR，则α粒子和新核Y的动能分别为Ekα＝，EkY＝，又有ΔE＝Δmc2＝Ekα＋EkY，解得Δm＝，故D正确。
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