高中物理 加強(qiáng)練習(xí)第十六章　148.原子核

148.原子核(分值：30分)1~5題每題6分1.(2025·河北省A9聯(lián)盟聯(lián)考三模)鈷60(Co)是金屬元素鈷的放射性同位素之一，其半衰期為5.27年。它發(fā)生β衰變變成鎳60(Ni)同時(shí)放出能量高達(dá)315keV的高速電子和兩束γ射線。鈷60的應(yīng)用非常廣泛，幾乎遍及各行各業(yè)。在農(nóng)業(yè)上，常用于輻射育種、食品輻射保藏與保鮮等；在工業(yè)上，常用于無(wú)損探傷、輻射消毒、輻射加工、輻射處理廢物以及自動(dòng)控制等；在醫(yī)學(xué)上，常用于人體腫瘤的放射治療。關(guān)于鈷60，下列說(shuō)法正確的是()A.鈷60的氧化物中的鈷半衰期比其單質(zhì)鈷的半衰期要小B.鈷60可以作為示蹤原子研究人體對(duì)藥物的吸收C.發(fā)生β衰變的衰變方程為2760Co→28D.5g鈷60經(jīng)過(guò)10.54年全部發(fā)生衰變答案C解析放射性元素的半衰期僅由原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定，與化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)，則鈷60的氧化物中的鈷半衰期與其單質(zhì)相同，故A錯(cuò)誤；鈷60半衰期長(zhǎng)(5.27年)，且釋放高能β射線和γ射線，對(duì)人體有害，不適合作為示蹤原子，故B錯(cuò)誤；根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒，可知鈷60發(fā)生β衰變的衰變方程為2760Co→2860Ni+10.54年為兩個(gè)半衰期，剩余鈷60質(zhì)量約為5×(12)2g=1.25g，未全部衰變，故D2.(2025·浙江溫州市三模)中國(guó)的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置(EAST)首次實(shí)現(xiàn)了1億攝氏度條件下1000秒的等離子體運(yùn)行。該裝置內(nèi)部發(fā)生的核反應(yīng)方程為12H+13H→24He+XA.該核反應(yīng)方程中的X是質(zhì)子B.24He的比結(jié)合能小于C.核聚變反應(yīng)所釋放的γ光子可能來(lái)源于氫原子能級(jí)躍遷D.該反應(yīng)需要原子核具有足夠的動(dòng)能以克服庫(kù)侖斥力才能發(fā)生答案D解析根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒得該核反應(yīng)方程為12H+13H→24核反應(yīng)中生成物比反應(yīng)物更加穩(wěn)定，所以24He的比結(jié)合能大于12原子能級(jí)躍遷僅涉及電子在原子軌道間的躍遷，釋放低能光子(如可見(jiàn)光、紫外線)，與核反應(yīng)無(wú)直接關(guān)聯(lián)，核聚變反應(yīng)釋放的光子主要來(lái)源于核反應(yīng)本身，而非氫原子能級(jí)躍遷，故C錯(cuò)誤；要使核聚變發(fā)生，原子核必須首先接近到約10-15m以內(nèi)，強(qiáng)核力才能主導(dǎo)結(jié)合過(guò)程，原子核帶正電，根據(jù)庫(kù)侖定律，它們之間的斥力隨距離減小而急劇增大，這要求原子核需要足夠的動(dòng)能才能克服庫(kù)侖斥力作用，因此，核聚變反應(yīng)需要原子核具有足夠的動(dòng)能以克服庫(kù)侖斥力才能發(fā)生，故D正確。3.某種原子核X經(jīng)過(guò)一系列的衰變變成原子核Y，衰變過(guò)程中質(zhì)量數(shù)與中子數(shù)的關(guān)系圖像如圖所示，下列說(shuō)法正確的是()A.X比Y更穩(wěn)定B.X的質(zhì)子數(shù)比Y多23個(gè)C.X變成Y經(jīng)歷了6次α衰變，8次β衰變D.X經(jīng)過(guò)1次α衰變形成新元素的中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)的差值為54答案D解析衰變過(guò)程放出能量，產(chǎn)物比反應(yīng)物穩(wěn)定，則Y比X穩(wěn)定，故A錯(cuò)誤；由圖像可得原子核X為92238X，原子核Y為82206Y，X的質(zhì)子數(shù)比Y多根據(jù)衰變過(guò)程中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，有238=206+4m，92=82+2m-n，求得m=8，n=6，可知X變成Y經(jīng)歷了8次α衰變、6次β衰變，故C錯(cuò)誤；92238X發(fā)生1次α衰變的核反應(yīng)方程為92238X→90234Z+24He，902344.(2026·江西省贛撫吉十二校聯(lián)考)釔90具有放射性，其原子核3990Y發(fā)生β衰變后能生成無(wú)輻射的Z90Zr(鋯90)。t=0時(shí)釔90的質(zhì)量為m0，經(jīng)時(shí)間t后剩余釔90的質(zhì)量為m，其mm0-tA.Z90Zr中的B.若mm0=18C.3990Y的比結(jié)合能大于D.質(zhì)量為m0的釔90在時(shí)間t內(nèi)放出的核能為(m0-m)c2答案B解析原子核3990Y發(fā)生衰變的方程為3990Y→Z90Zr+由題圖可知，從mm0=45到mm0=25恰好衰變一半，根據(jù)半衰期的定義可得半衰期T=84.7h-20.6h=64.1h，若mm0=18，根據(jù)半衰期公式有m=m0(12衰變過(guò)程中會(huì)釋放能量，原子核變得更穩(wěn)定，比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，所以3990Y的比結(jié)合能小于Z90根據(jù)質(zhì)能方程ΔE=Δmc2，其中Δm=m0-m-mZr，則ΔE<(m0-m)c2，故D錯(cuò)誤。5.(2026·江西新余市模擬)彭澤帽子山核電站是國(guó)務(wù)院決定興建的中國(guó)內(nèi)陸首座大型商用核電站，是鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)頭號(hào)重點(diǎn)工程。其中發(fā)生的一種核反應(yīng)方程是92235U+01n→60143Nd+4090Zr+x01n+y-10e+γ。已知鈾235的平均結(jié)合能為7.60MeV，釹143的平均結(jié)合能為8.14MeV，鋯90A.在該反應(yīng)中，一個(gè)鈾核裂變放出的核能約為2.31×10-11JB.x的值為3，y的值為6C.60143Nd不穩(wěn)定，會(huì)通過(guò)α衰變和γ衰變生成D.假設(shè)裂變前鈾原子靜止，若γ光子的能量占總釋放能量的10%，剩余能量全部轉(zhuǎn)化為碎片和中子的動(dòng)能，且不計(jì)電子和光子的動(dòng)量，若每個(gè)中子動(dòng)能相同，則每個(gè)中子的動(dòng)能約為2.0MeV答案A解析一個(gè)鈾核裂變放出的核能約為ΔE=143×8.14MeV+90×8.51MeV-235×7.60MeV=143.92MeV≈2.31×10-11J，故A正確；根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒235+1=143+90+x，解得x=3，根據(jù)質(zhì)子數(shù)守恒92=60+40-y，解得y=8，故B錯(cuò)誤；根據(jù)核反應(yīng)方程60143Nd→