高考物理大一轮总复习 第三章 第2讲 放射性元素的衰变 核能限时规范特训 新人教版选修3-5

放射性元素的衰变一．选择题（共21小题）1．如图所示，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是（）A．①④表示β射线，其穿透能力较强B．②⑤表示γ射线，其穿透能力最强C．③⑥表示α射线，其电离能力最强D．②⑤表示γ射线，是原子发生跃迁时产生2．在天然放射性物质附近放置一带电体，带电体所带的电荷很快消失的根本原因是（）A．γ射线的贯穿作用B．α射线的电离作用C．β射线的贯穿作用D．β射线的中和作用3．一放射源放射出某种或多种射线，当用一张薄纸放在放射源的前面时，强度减为原来的，而当用1cm厚的铝片放在放射源前时，射线的强度减小到几乎为零，由此可知，该放射源所射出的（）A．仅是α射线B．仅是β射线C．α射线和β射线D．是α射线和γ射线4．实验观察到，静止在匀强磁场中A点的原子核发生β衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意如图．则（）A．轨迹 1 是电子的，磁场方向垂直纸面向外B．轨迹 2 是电子的，磁场方向垂直纸面向外C．轨迹 1 是新核的，磁场方向垂直纸面向里D．轨迹 2 是新核的，磁场方向垂直纸面向里5．由天然放射性元素钋（Po）放出的α射线轰击铍（Be）时会产生A粒子流，用粒子流A 轰击石蜡时，会打出粒子流B．下述正确的是（）A．该实验核反应方程：Be+He→C+nB．该实验是查德威克发现质子的实验C．粒子A为中子，粒子B为质子D．粒子A为质子，粒子B为中子6．一个静止的放射性同位素的原子核15P衰变为14Si，另一静止的天然放射性元素的原子核Th衰变为Pa，在同一磁场中，得到衰变后粒子的轨迹为1、2、3、4，如图所示．轨迹1、2、3、4依次是（）A．Pa、电子、正电子、14SiB．Pa、电子、14Si、正电子C．14Si、正电子、电子、PaD．正电子、14Si、Pa、电子7．一个静止的放射性原子核处于垂直纸面向里的匀强磁场中，由于发生了衰变而形成了如图所示的两个圆形径迹，两圆半径之比为1：16，则以下说法正确的是（）A．该原子核发生了α衰变B．反冲核沿小圆做逆时针方向运动C．原静止的原子核的原子序数为17D．沿大圆和沿小圆运动的粒子的周期相同8．铀核U衰变为铅核Pb的过程中，要经过x次α衰变和y次β衰变，其中（）A．x=6，y=8 B．x=8，y=6 C．x=16，y=22 D．x=22，y=169．14C是碳元素的一种具有放射性的同位素，其半衰期约为5700年．在某次研究中，测得考古样品中14C的含量大约是鲜活生命体中14C含量的，则样品生活的年代约是（）A．11400年前B．17100年前C．22800年前D．45600年前10．一块含铀的矿石质量为M，其中铀元素的质量为m．铀发生一系列衰变，最终生成物为铅．已知铀的半衰期为T，那么下列说法中正确的有（）A．经过两个半衰期后这块矿石中基本不再含有铀了B．经过两个半衰期后原来所含的铀元素的原子核有发生了衰变C．经过三个半衰期后，其中铀元素的质量还剩D．经过一个半衰期后该矿石的质量剩下11．放射性元素氡（）经α衰变成为钋，半衰期为3.8天；但勘测表明，经过漫长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素的矿石，其原因是（）A．目前地壳中的主要来自于其它放射元素的衰变B．在地球形成的初期，地壳中元素的含量足够高C．当衰变产物积累到一定量以后，的增加会减慢的衰变进程D．主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变了它的半衰期12．表示放射性元素碘131（53131I）β衰变的方程是（）A．53131I→51127Sb+24He B．53131I→54131Xe+﹣10eC．53131I→53130I+01n D．53131I→52130Te+11H13．核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137．碘131的半衰期约为8天，会释放β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变期时会辐射γ射线．下列说法正确的是（）A．碘131释放的β射线由氦核组成B．铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量C．与铯137相比，碘131衰变更慢D．铯133和铯137含有相同的质子数14．太阳内部持续不断地发生着4个质子（）聚变为1个氦核（He）的热核反应，核反应方程是4H→He+2X，这个核反应释放出大量核能．已知质子、氦核、X的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c．下列说法中正确的是（）A．方程中的X表示中子（n）B．方程中的X表示正电子（e）C．这个核反应中质量亏损△m=4m1﹣m2D．这个核反应中释放的核能△E=（4m1﹣m2﹣m3）c215．对以下的几个核反应方程，判断正确的是（）①H+H→He+n ②Na→Mg+ e ③U+n→Ba+Kr+n。

放射性元素的衰变核能(45分钟100分)一、选择题(此题共9小题，每一小题6分，共54分，1～6题为单项选择题，7～9题为多项选择题)1.关于原子核的衰变，如下说法正确的答案是( )A.β射线是电子流，是原子核外电子的一种自发的放射现象B.对天然放射性元素加热，其半衰期将变短C.原子核发生衰变时，衰变前后的电荷数和质量数都守恒D.任何元素都有可能发生衰变【解析】选C。

β射线是原子核发生β衰变产生的，是核内中子转化为质子时放出的负电子，不是原子核外电子电离产生的，A错误；半衰期的大小由原子核内部因素决定，与温度、压强等因素无关，B错误；原子核在衰变的过程中电荷数守恒、质量数守恒，C正确；有些原子核不稳定，可以自发地衰变，但不是所有元素都可能发生衰变，D错误。

2.重元素的放射性衰变共有四个系列，分别是U238系列(从U开始到稳定的Pa为止)、Th232系列、U235系列与Np237系列(从Np开始到稳定的Bi为止)，其中，前三个系列都已在自然界找到，而第四个系列在自然界一直没有被发现，只是在人工制造出Np237后才发现的，下面的说法正确的答案是( )A.U的中子数比Bi中子数少20个B.从Np到Bi，共发生7次α衰变和4次β衰变C.Np237系列中所有放射性元素的半衰期随温度的变化而变化D U与U是不同的元素【解析】选B U的中子数为238-92=146个Bi的中子数为209-83=126个，如此U的中子数比Bi的中子数多20个，A错误；根据质量数守恒有：237-209=4×7，知发生了7次α衰变，根据电荷数守恒有：93-83=2×7-4，知发生了4次β衰变，B正确；放射性物质的半衰期不受外界因素的影响，C错误U与U的质子数一样，中子数不同，它们是一样的元素，D错误。

3.(2020·泸州模拟)日本福岛核电站曾因大地震与海啸而产生核灾难，从而凸显出安全使用核能发电的重要性。

放射性元素的衰变核能D．在PET中，15 8O主要用途是参与人体的新陈代谢【解析】由题意知A、B正确，显像的原理是采集γ光子，即注入人体内的15 8O衰变放出正电子和人体内的负电子湮灭转化为γ光子，因此15 8O主要用途是作为示踪原子，故C、D错．【答案】AB6．(多选)目前，在居家装修中，经常用到花岗岩、大理石等装修材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如有些含有铀、钍的花岗岩等岩石都会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是( )A．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时产生并发射出来的B．β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力C．已知氡的半衰期为3.8天，若取1 g氡放在天平左盘上，砝码放于右盘，左右两边恰好平衡，则7.6天后，需取走0.75 砝码天平才能再次平衡D．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了2【解析】β衰变是原子核内的中子转化成质子同时释放一个电子，A正确，B错误．半衰期是指原子核有半数发生衰变所需的时间，而不是原子核的质量减少一半，C错误．α粒子为氦原子核，根据质量数守恒和电荷数守恒可知，发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了2，D正确．【答案】AD7．(多选)(2016·茂名模拟)从一个小孔射出的α、β、γ三种射线沿同一直线进入同一匀强磁场或匀强电场，这三种射线在场内的径迹情况有可能是( )A．三条重合B．两条重合C．三条分开D．α与β的径迹一定分开【解析】当三种射线沿磁场方向运动时，三种射线中粒子均不受洛伦兹力作用，保持匀速直线运动状态，三条径迹重合，A项正确；当三种射线入射方向与电场或磁场方向不同时，γ射线不偏转，α、β粒子电性相反，向相反方向偏转，三条径迹是分开的，C项正确．【答案】AC8．(多选)(2016·汕头模拟)热核反应方程：21H＋31H→42He＋X＋17.6 MeV，其中X表示某种粒子，则下列表述正确的是( )A．X是质子B．该反应需要吸收17.6 MeV的能量才能发生C．平均每个核子能释放3MeV以上能量D．(m21H＋m31H)>(m42He＋m X)【解析】由核反应中的质量数守恒和电荷数守恒可知X为中子，则选项A错误；该反应为轻核聚变，反应过程中应释放能量，则选项B错误；该反应共有5个核子，平均每个核子释放的能量为17.6 MeV/5＝3.52 MeV，则选项C正确；由于该反应释放能量，则反应前后存在质量亏损，反应前的质量应大于反应后的质量，则选项D正确．【答案】CD9．如图，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是( )A．①表示γ射线，③表示α射线B．②表示β射线，③表示α射线C．④表示α射线，⑤表示γ射线D．⑤表示β射线，⑥表示α射线【解析】α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电，在如题图所示的电场中，α射线向右偏，β射线向左偏，γ射线不偏转；在如题图所示的磁场中，α射线向左偏，β射线向右偏，γ射线不偏转，选项C正确．【答案】C10．质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3.当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)( )A．(m1＋m2－m3)c B．(m1－m2－m3)cC．(m1＋m2－m3)c2D．(m1－m2－m3)c2【解析】根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，此核反应放出的能量ΔE＝(m1＋m2－m3)c2，故C正确．【答案】C11．14C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年代测定的方法．若以横坐标t表示时间，纵坐标m表示任意时刻14C的质量，m0为t＝0时14C的质量．图中能正确反映14C衰变规律的是( )【解析】设半衰期为τ，则剩余质量m＝m02tτ，故m－t图象是曲线．C正确．【答案】C二、非选择题12．(2016·咸阳联考)核能是一种高效的能源．(1)在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳，压力壳和安全壳(见图甲)．结合图乙可知，安全壳应当选用的材料是________．(2)图丙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射．当胸章上1 mm铝片和3 mm铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，结合图乙分析工作人员受到了________射线的辐射；当所有照相底片被感光时，工作人员受到了________射线的辐射．【答案】(1)混凝土(2)βγ或β和γ13．(2015·江苏卷)取质子的质量m p＝1.672 6×10－27kg，中子的质量m n＝1.674 9×10－27kg，α粒子的质量mα＝6.646 7×10－27kg，光速c＝3.0×108m/s.请计算α粒子的结合能．(计算结果保留2位有效数字)【解析】组成α粒子的核子与α粒子的质量差Δm＝(2m p＋2m n)－mα结合能ΔE ＝Δmc 2代入数据得ΔE≈4.3×10－12J【答案】 4.3×10－12J14．如图所示，静止在匀强磁场中的63Li 核俘获一个速度为v 0＝7.7×104m /s 的中子而发生核反应，63Li ＋10n →31H ＋42He ，若已知42He 的速度为v 2＝2.0×104m /s ，其方向跟中子反应前的速度方向相同(已知m n ＝1 u ，m He ＝4 u ，m H ＝3 u )．求：(1)31H 的速度是多大？(2)在图中画出粒子31H 和42He 的运动轨迹，并求它们的轨道半径之比．(3)当粒子42He 旋转了3周时，粒子31H 旋转几周？【解析】 (1)63Li 俘获10n 的过程，系统动量守恒， 则m n v 0＝m H v 1＋m He v 2，即v 1＝m n v 0－m He v 2m H.代入数据得v 1＝－1.0×103m /s ，负号表示跟v 0的方向相反． (2)运动轨迹如图所示．31H 和42He 在磁场中半径之比为 r H：r He ＝m H v 1Bq 1：m He v 2Bq 2＝3：40.(3)31H 和42He 的周期之比为T H ：T He ＝2πm H Bq 1：2πm HeBq 2＝3：2，所以它们的转速之比为n H ：n He ＝T He ：T H ＝2：3. 当α粒子转3周时，氚核转动2周．【答案】 (1)1.0×103m /s ，跟v 0的方向相反 (2)3：40 (3)2。

第3讲放射性元素的衰变核能【必备知识·自主排查】一、放射现象、原子核的组成、衰变1．天然放射现象：(1)天然放射现象：放射性元素________地发出射线的现象，首先由________发现．天然放射现象的发现，说明________具有复杂的结构．放出的射线有α射线、β射线、γ射线三种．(2)放射性同位素的应用与防护①放射性同位素：有________放射性同位素和________放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同．②应用：工业测厚、放射治疗、作为________等．③防护：防止放射性物质对环境的污染和对人体组织的伤害．2．三种射线的比较：名称构成符号电荷量质量电离能力穿透能力α射线氦核________4u________β射线________u____较强γ射线光子γ____0最弱____3.原子核的组成：(1)原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为________．质子带正电，中子不带电．(2)基本关系①核电荷数(Z)＝质子数＝元素的原子序数＝________．②质量数(A)＝________＝质子数＋中子数．(3)X元素的原子核的符号为，其中A表示________，Z表示核电荷数．4．放射性元素的衰变、半衰期：(1)原子核的衰变：①原子核放出________或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变．②规律：________和________都守恒．③分类α衰变：Y＋________，例：β衰变：Y＋________，例：+(2)半衰期①定义：放射性元素的原子核有________发生衰变所需的时间．②影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核________自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件________关系．③公式：N＝，m余＝二、核力和核能1．核力(1)概念：原子核内部，________所特有的相互作用力．(2)特点：核力是强相互作用力、短程力，只发生在相邻的核子间．2．核能(1)质能关系：E＝________(2)核能的释放：核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其释放的能量ΔE＝________．(3)核能的吸收：原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE＝________．三、重核裂变和轻核聚变1．重核裂变：(1)定义：质量数较________的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较________的原子核的过程．(2)特点①裂变过程中________巨大能量．②裂变的同时能够释放出2～3(或更多)个________．③裂变的产物不是唯一的．对于铀核裂变有二分裂、三分裂和四分裂形式，但三分裂和四分裂概率比较小．(3)典型的裂变反应方程235U＋10n―→14456Ba＋8936Kr＋3____．92(4)链式反应：由重核裂变产生的________使裂变反应一代接一代继续下去的过程．(5)临界体积和临界质量：裂变物质能够发生________的最小体积及其相应的质量．(6)裂变的应用：________、核反应堆．(7)反应堆构造：核燃料、慢化剂、________、防护层．2．轻核聚变(1)定义：两个轻核结合成质量________的核的反应过程．轻核聚变反应必须在高温下进行，因此又叫________反应．(2)特点①产能效率高；②燃料的储量丰富；③安全、清洁．(3)典型的聚变反应方程n＋17.6 MeV.【教材拓展】1.[人教版选择性必修第三册P109图5.2－2](1)β衰变中的电子来源于原子核外电子．()(2)天然放射现象的发现揭示了原子核还可再分. ()(3)原子核是由质子和电子组成的. ()(4)人工放射性同位素被广泛地应用．()(5)发生β衰变时，新核的电荷数不变. ()(6)半衰期是一个统计规律．对少数原子核不适用. ()(7)三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是γ射线、β射线、α射线. ()(8)目前核电站多数是采用核聚变反应发电. ()(9)轻核聚变比重核裂变的产能效率更高. ()2．(多选)钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素．已知钚的一种同位素23994Pu的半衰期为24100年，其衰变方程为23994Pu→X＋42He＋γ，下列有关说法正确的是() A．X原子核中含有143个中子B．80个23994Pu经过24100年后一定还剩余40个C．衰变发出的γ射线是频率很高的电磁波，具有很强的穿透能力D．由于衰变时释放出巨大能量，根据E＝mc2可知，衰变过程总质量增加3．(多选)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表述正确的有()A.n是核聚变反应B n是β衰变C n是核裂变反应D＋4．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n，已知的质量为2.0136u，的质量为3.0150u，的质量为1.0087u，1u＝931.5MeV/c2.氘核聚变反应中释放的核能约为()A．3.7MeVB．3.3MeVC．2.7MeVD．0.93MeV【关键能力·分层突破】考点一原子核的衰变、半衰期1．确定衰变次数的方法：(1)设放射性元素A Z X经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素A′Z′Y，则表示该核反应的方程为→＋He＋m.根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程.(2)因为β衰变对质量数无影响，先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数．2．对半衰期的理解：(1)半衰期是统计规律，描述的是大量原子核衰变的规律．(2)放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关．3．α衰变、β衰变的比较衰变类型α衰变β衰变衰变过程Y＋→＋衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体射出1个中子转化为1个质子和1个电子＋2→→＋匀强磁场中的轨迹形状衰变规律电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒例1[2021·河北卷，1]银河系中存在大量的铝同位素26Al.26Al核β＋衰变的衰变方程为2613Al→＋，测得26Al核的半衰期为72万年．下列说法正确的是()A．26Al核的质量等于26Mg核的质量B．26Al核的中子数大于26Mg核的中子数C．将铝同位素26Al放置在低温低压的环境中，其半衰期不变D．银河系中现有的铝同位素26Al将在144万年以后全部衰变为26Mg[解题心得]命题分析试题情境属于基础性题目，以放射性同位素铝26衰变为素材创设学习探索问题情境必备知识考查衰变方程、半衰期等知识关键能力考查理解能力、推理能力．理解放射性元素的衰变规律和半衰期知识学科素养考查物理观念中的物质观、科学思维．要求考生利用电荷数守恒和质量数守恒、半衰期分析判断【跟进训练】1.[2021·湖南卷，1]核废料具有很强的放射性，需要妥善处理．下列说法正确的是()A．放射性元素经过两个完整的半衰期后，将完全衰变殆尽B．原子核衰变时电荷数守恒，质量数不守恒C．改变压力、温度或浓度，将改变放射性元素的半衰期D．过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害2．[2021·广东卷，1]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→＋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．[2021·全国甲卷，17]如图，一个原子核X经图中所示的一系列α、β衰变后，生成稳定的原子核Y，在此过程中放射出电子的总个数为()A．6B．8C．10 D．14考点二核反应类型与核反应方程核反应的四种类型类型可控性核反应方程典例衰变α衰变自发→＋β衰变自发→＋人工转变人工控制＋→＋(卢瑟福发现质子)＋→＋(查德威克发现中子)＋→＋(约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时探测到正电子) →＋重核裂变比较容易进行人工控制＋→＋＋3＋→＋＋10轻核聚变很难控制＋→＋【跟进训练】4.[2021·浙江6月，14](多选)对四个核反应方程(1)→＋；(2)→＋；(3)＋→＋；(4)＋→＋＋17.6MeV.下列说法正确的是()A．(1)(2)式核反应没有释放能量B．(1)(2)(3)式均是原子核衰变方程C．(3)式是人类第一次实现原子核转变的方程D．利用激光引发可控的(4)式核聚变是正在尝试的技术之一5．(多选)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的是()A．→＋是α衰变B．＋→＋是β衰变C．＋→＋是轻核聚变D．→＋2是重核裂变6．(多选)新冠病毒是一种传染病毒，传染病的传播过程十分复杂，但是可以构建最简单的传播模型来描述，这个最简模型可称为链式模型，类似于核裂变链式反应模型．铀裂变核反应方程为＋→＋＋R，其中n表示中子．裂变后产生的中子能继续发生反应的次数称为链式反应的“传染系数”．下列说法正确的有()A．从铀裂变核反应方程看，“传染系数”R＝2B．核反应堆中通过镉板吸收中子降低“传染系数”C．链式反应的临界值对应的实际“传染系数”为1D．核反应堆中的实际“传染系数”与铀浓度无关考点三核能及其计算1．核能的计算方法：―→(1)根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”．(2)根据ΔE＝Δm×931.5MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”．2．应用规律：例2[2022·苏州一模]一个静止的铀核(质量为232.037 2 u)放出一个α粒子(质量为4.002 6 u)后衰变成钍核(质量为228.028 7 u)，已知1 u相当于931 MeV的能量．下列说法正确的是()A．该核衰变反应方程为B．该核衰变反应中释放出的核能为0.059 MeVC．该反应产生的钍核和α粒子的动量相同D．假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和α粒子的动能，则钍核获得的动能约为0.017 MeV【跟进训练】7.(多选)2021年1月30日，“华龙一号”全球首堆福建福清核电5号机组投入商业运行．这是中国核电发展的重大跨越，标志着我国在三代核电技术领域跻身世界前列，成为继美国、法国、俄罗斯等国家之后真正掌握自主三代核电技术的国家．“华龙一号”运用了先进的百万千瓦级压水堆核电技术，设某核反应方程为23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n，其中235U、14456Ba、8936Kr、10n的质量分别为m1、m2、m3、m4，光速为c.下列说法正确的是() 92A．此核反应为核聚变反应B．14456Ba及8936Kr的比结合能小于23592U的比结合能C．一次核反应释放的核能为E＝(m1－m2－m3－2m4)c2D．核燃料需达到临界体积才能发生链式反应8．[2022·山东荷泽模拟]2019年8月我国已经建成了新托卡马克(EAST)装置——中国环流器二号M装置(HL-2M)，为“人造太阳”创造了条件，其等离子温度有望超过2亿摄氏度，将中国的聚变堆技术提升到了新的高度．设该热核实验反应前氘核(21H)的质量为m1，氚核(31 H)的质量为m2，反应后氦核(42He)的质量为m3，中子()的质量为m4.关于聚变的说法正确的是()A．核裂变比核聚变更为安全、清洁B．由核反应过程质量守恒可知m1＋m2＝m3＋m4C．两个轻核结合成质量较大的核，比结合能较聚变前减少D．HL-2M中发生的核反应方程式是第3讲放射性元素的衰变核能必备知识·自主排查一、1．(1)自发贝可勒尔原子核(2)天然人工示踪原子He2e最强较差电子－e较弱0最强3．(1)核子(2)中性原子的核外电子数核子数(3)质量数4．(1)α粒子电荷数质量数e(2)半数内部没有二、1．(1)核子2．(1)mc2(2)Δmc2(3)Δmc2三、1．(1)大小(2)释放出中子n(4)中子(5)链式反应(6)原子弹(7)镉棒2．(1)较大热核教材拓展1．答案：(1)×(2)√(3)×(4)√(5)×(6)√(7)√(8)×(9)√2．解析：本题考查元素的衰变和质能方程．根据核反应前后电荷数守恒和质量数守恒得X的电荷数为94－2＝92，质量数为239－4＝235，则中子数为235－92＝143，故A正确；半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，故B错误；衰变发出的γ射线是频率很高的电磁波，具有很强的穿透能力，故C正确；在衰变的过程中，根据质能方程知，有能量放出，则一定有质量亏损，故D错误．答案：AC3．解析：A、B所列反应是核聚变，不是β衰变，β衰变要放出电子，故A对，B错；C、D两种反应都是核裂变，故C对，D错．答案：AC4．解析：本题考查质能方程的计算．氘核聚变反应的质量亏损Δm＝2m氘－m氦－m n＝0.0035u，则该反应释放的核能ΔE＝Δm×931.5MeV≈3.3MeV，故选B.答案：B关键能力·分层突破例1解析：26Al发生衰变的过程中释放正电子的同时还有核能释放，发生质量亏损，所以26Al核的质量大于26Mg核的质量，故A错误；26Al核的中子数n1＝26－13＝13，而26Mg 核的中子数n2＝26－12＝14，所以26Al核的中子数小于26Mg核的中子数，故B错误；半衰期是原子核固有的属性，与物理环境和化学状态无关，故C正确；铝同位素26Al的半衰期为72万年，所以经过144万年也就是两个半衰期后还剩下没有衰变，故D错误．答案：C1．解析：根据半衰期的定义可知，放射性元素经过两个完整的半衰期后，还剩原来的未衰变，A错误；原子核衰变时电荷数和质量数都守恒，B错误；放射性元素的半衰期由原子核内部自身的因素决定，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，因此改变压力、温度或浓度，放射性元素的半衰期不变，C错误；过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，若辐射强度在安全剂量内则不会对人体组织造成伤害，D正确．答案：D2．解析：根据电荷数守恒与质量数守恒可知Y为正电子，A、B错误．经过一个半衰期，铝26衰变一半，经过两个半衰期，铝26还剩下四分之一，C正确，D错误．答案：C3．解析：根据图像可得其原子核分别为、，设经历α衰变x次，β衰变y次，由于β衰变不会改变原子核的质量数，则可根据衰变前后质量数的变化求解α衰变的次数，即x＝＝8，根据电荷数守恒求β衰变的次数，即y＝82＋2x－92＝6，而只有β衰变才放出电子，故β衰变6次，放出6个电子，故选项B、C、D错误，选项A正确．答案：A4．解析：(1)是α衰变，(2)是β衰变，均有能量放出，A错误；(3)是人工核转变，B错误；(3)式是人类第一次实现原子核转变的方程，C正确；利用激光引发可控的(4)式核聚变是正在尝试的技术之一，D正确．答案：CD5．解析：B选项是卢瑟福发现质子的核反应，B选项错误；D选项是β衰变，D选项错误．A、C选项正确．答案：AC6．解析：中子的电荷数Z＝0，质量数A＝1，核反应遵循电荷数守恒及质量数守恒，因此可计算得R＝3，故A错误；核反应堆中通过镉板吸收中子，减少轰击铀核的中子数，最终起到降低实际“传染系数”的作用，所以B正确；在链式反应中，当实际“传染系数”R≥1时，反应才能持续发展下去，当实际“传染系数”R<1时，反应将趋于停滞，即R＝1是链式反应持续下去的临界值，故C正确；核反应堆中还可以通过铀棒来控制核反应的速率，实际上就是通过调整铀浓度来控制实际“传染系数”，所以D错误．答案：BC例2解析：由题意可知，该核衰变反应方程为选项A正确；质量亏损Δm＝0.005 9 u，释放出的核能ΔE＝Δm×931 MeV＝0.005 9×931 MeV≈5.49 MeV，选项B 错误；由该核衰变反应过程中系统动量守恒，可知反应后的钍核和α粒子的动量大小相等、方向相反，即p Th＝－pα，E kTh＝，E kα＝，E kTh＝E kα＝ΔE，所以钍核获得的动能E kTh ＝×ΔE＝×5.49MeV≈0.095MeV，选项C、D错误．答案：A7．解析：“华龙一号”压水堆核电技术利用的是核裂变反应，目前核聚变技术还不成熟，没有投入商用，A错误及是中等质量的核，其比结合能均大于重核的比结合能，B错误．根据爱因斯坦质能方程，可知一次核反应释放的核能为E＝(m1－m2－m3－2m4)c2，C正确．原子核的体积非常小，原子内部的空隙很大，裂变反应时，核燃料需达到临界体积才能使中子有足够大的概率打中某个铀核，才能发生持续的核反应，D正确．答案：CD8．解析：轻核聚变比核裂变更为安全、清洁，选项A错误；棱反应过程中质量数守恒，但质量不守恒，核反应过程中存在质量亏损，因此m1＋m2≠m3＋m4选项B错误；两个轻核结合成质量较大的核，根据质量亏损与质能方程，则有聚变后比结合能将增大，选项C错误；根据质量数和电荷数守恒知HL－2M中发生的核反应方程式是n，选项D正确．故选D.答案：D。