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第十六章　第84练　原子核
[分值：100分]
1~7题每小题7分，共49分
1.(2024·海南卷·2)人工核反应Si+H→X+P中的X是(　　)
A.中子 B.质子 C.电子 D.α粒子
2.(2024·北京卷·1)已知钍234的半衰期是24天。1 g钍234经过48天后，剩余钍234的质量为(　　)
A.0 g B.0.25 g
C.0.5 g D.0.75 g
3.(2024·全国甲卷·14)氘核可通过一系列聚变反应释放能量，总的反应效果可用H→He+n+p+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
4.(2023·湖南卷·1)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
5.(2024·江苏扬州市模拟)如图，射线测厚仪采用放射性元素Tc作为放射源，其发生β衰变的半衰期为6 h。则该测厚仪(　　)
A.Tc衰变产物为Nb
B.Tc衰变的原因是弱相互作用
C.用于监测与控制几厘米钢板厚度的最佳选择是β射线
D.20 g放射源Tc经12 h后衰变掉物质的质量为5 g
6.(2025·江苏镇江市模拟改编)Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变，变成Pb(铅)。以下说法正确的是(　　)
A.α衰变的本质是原子核内的一个中子转化为一个质子并向外辐射一个电子
B.铅核比钍核少14个中子
C.共经过4次α衰变和6次β衰变
D.共经过6次α衰变和4次β衰变
7.(2025·江苏南通市调研)央视曝光“能量石”核辐射严重超标，该“能量石”含有放射性元素钍Th，Th连续衰变方程为Th→He+e+X，Th半衰期长达1.4×1010年。则(　　)
A.X比Th少(12+y)个中子
B.衰变过程中只产生了两种射线
C.X的比结合能小于Th的比结合能
D.100个Th经过1.4×1010年还剩50个
8~11题每小题10分，12题11分，共51分
8.(2025·江苏南京市期中)一个中子n被U捕获后生成Xe和Sr的过程中释放出ΔE的核能。已知真空中的光速为c，下列说法正确的是(　　)
A.该反应是原子核的聚变
B.U没有放射性
C.该反应过程中的质量亏损为
D.U的比结合能为
9.(2021·全国乙卷·17)医学治疗中常用放射性核素113In产生γ射线，而113In是由半衰期相对较长的113Sn衰变产生的。对于质量为m0的113Sn，经过时间t后剩余的113Sn质量为m，其-t图线如图所示。从图中可以得到113Sn的半衰期为(　　)
A.67.3 d B.101.0 d
C.115.1 d D.124.9 d
10.(2024·江苏盐城市模拟)图甲是光电效应的电路图，分别用黄光、蓝光照射实验装置的K极，其中只有一种光照射时产生了光电流；下列说法中正确的是(　　)
A.产生光电流的光是蓝光
B.P向右移，G表读数一定增大
C.Li原子核的结合能约为5 MeV
D.原子核U的核子结合得比Ba的核子结合得更牢固
11.(2024·江苏南京师范大学苏州实验学校检测)在匀强磁场中有一个原来静止的碳14原子核发生了某种衰变，已知放射出的粒子速度方向及反冲核N原子核的速度方向均与磁场方向垂直，如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.反冲核N原子核的动能更大
B.图中大圆为反冲核N原子核的运动轨迹
C.碳14发生α衰变
D.图中大圆与小圆直径之比为7∶1
12.(11分)(2024·江苏泰州市一模)我国是国际热核聚变研究领域的领先者之一。在某次核反应中，一个氘核(H)和一个氚核(H)结合生成一个氦核(He)，并放出一个粒子。已知氘核的比结合能为E1，氚核的比结合能为E2，该核反应释放的核能为ΔE，真空中光速为c。
(1)(7分)写出核反应方程并求出质量亏损；
(2)(4分)求氦核的比结合能E3。
参考解析
1.A　[根据质量数守恒和电荷数守恒可知X的电荷数为0，质量数为1，则X是中子。故选A。]
2.B　[半衰期为24天，1 g钍234经过48天后，剩余质量m＝(m0＝0.25 g，故选B。]
3.C　[根据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。]
4.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。]
5.B　[β衰变放出的粒子是电子e，根据质量数和电荷数守恒可知，衰变产物为Ru，故A错误；Tc衰变的原因是弱相互作用，故B正确；γ射线穿透能力最强，故用于监测与控制几厘米钢板厚度的最佳选择是γ射线，故C错误；20 g放射源Tc经12 h后，即经历两个半衰期，的Tc发生衰变，衰变掉物质的质量为15 g，故D错误。]
6.D　[α衰变的本质是原子核中两个质子和两个中子紧密结合成一个整体，从原子核中放出氦原子核，故A错误；铅核的中子数为208－82＝126
钍核中子数为232－90＝142，可知铅核比钍核少16个中子，故B错误；
设共经过x次α衰变和y次β衰变，根据质量数和电荷数守恒可得
232＝208＋4x
90＝82＋2x－y
解得x＝6，y＝4，可知共经过6次α衰变和4次β衰变，故C错误，D正确。]
7.A　[Th中子数为232-90=142，根据质量数守恒，X的质量数为232-6×4=208，根据电荷数守恒，X的电荷数为90-6×2+y=78+y，则X的中子数为208-(78+y)=130-y，X比Th少142-(130-y)=12+y个中子，故A正确；衰变过程中产生了3种射线，分别为α射线、β射线和γ射线，故B错误；该反应放出能量，所以X的比结合能大于Th的比结合能，故C错误；半衰期是大量原子核的统计规律，对少数原子核不适用，故D错误。]
8.C　[由质量数守恒、电荷数守恒可得，核反应方程为n+U→Xe+Sr+1n，该反应属于原子核的裂变，故A错误；原子序数大于83的天然存在的元素都具有放射性，U有放射性，故B错误；真空中光速为c，根据ΔE=Δmc2，可得反应过程中的质量亏损为Δm=，故C正确；U的结合能并不是它衰变时放出的能量，所以U的比结合能不是，故D错误。]
9.C　[由题图可知从到，113Sn恰好衰变了一半，根据半衰期的定义可知113Sn的半衰期为T1/2＝182.4 d－67.3 d＝115.1 d，故选C。]
10.A　[蓝光的频率比黄光更大，所以蓝光的能量大于黄光的能量，即能够产生光电流的光是蓝光，故A正确；题图甲光电管加的是反向电压，P向右移，反向电压增大，对光电子运动的阻碍作用越来越大，所以G表读数会减小，故B错误；由题图乙知Li原子核的比结合能约为5.5 MeV，所以Li原子核的结合能约为E=6×5.5 MeV=33 MeV，故C错误；原子核U的比结合能比Ba的比结合能小，所以原子核Ba的核子结合得比U的核子更牢固，故D错误。]
11.D　[设放射出的粒子质量为m，反冲核N的质量为M，则由动量守恒可知p＝mv1＝Mv2，根据Ek＝，可知反冲核N原子核的动能更小，选项A错误；根据r＝，反冲核N带电荷量较大，可知半径较小，即小圆为反冲核N原子核的运动轨迹，选项B错误；因两轨迹圆内切，可知碳14发生β衰变，选项C错误；衰变方程为C→N+e，根据r＝可知，图中大圆与小圆直径之比等于电荷量的反比，即为7∶1，选项D正确。]
12. (1)H+H→He+n　　(2)
解析　(1)核反应方程为H+H→He+n
根据质能方程，可得ΔE＝Δmc2
解得Δm＝
(2)依题意，可得ΔE＝4E3－2E1－3E2
解得氦核的比结合能为
E3＝。

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