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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 梯級(jí)演練 強(qiáng)技提能 3.2放射性元素的衰變核能 滬科版選修3-5 1.(2011浙江高考)關(guān)于天然放射現(xiàn)象,下列說法正確的是(　　) A.α射線是由氦原子核衰變產(chǎn)生 B.β射線是由原子核外電子電離產(chǎn)生 C.γ射線是由原子核外的內(nèi)層電子躍遷產(chǎn)生 D.通過化學(xué)反應(yīng)不能改變物質(zhì)的放射性 2.(xx重慶高考)鈾是常用的一種核燃料,若它的原子核發(fā)生了如下的裂變反應(yīng):Una+b+n,則a+b可能是(　　) A.XeKr　　　　　　　 B.BaKr C.BaSr D.XeSr 3.下列核反應(yīng)方程中,X代表質(zhì)子的是(　　) AAlHeP+X B.NHeO+X C.U→Th+X DH+XHen 4.(多選)(xx廣東高考)鈾核裂變是核電站核能的重要來源,其一種裂變反應(yīng)式是Un→BaKr+n。下列說法正確的有(　　) A.上述裂變反應(yīng)中伴隨著中子放出 B.鈾塊體積對(duì)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)生無影響 C.鈾核的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可人工控制 D.鈾核的半衰期會(huì)受到環(huán)境溫度的影響 5.(多選)一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子聚變結(jié)合成一個(gè)氘核,同時(shí)輻射一個(gè)γ光子。已知質(zhì)子、中子、氘核的質(zhì)量分別為m1、m2、m3,普朗克常量為h,真空中的光速為c。下列說法正確的是(　　) A.核反應(yīng)方程是HnH+γ B.聚變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損Δm=m1+m2-m3 C.輻射出的γ光子的能量E=(m3-m1-m2)c2 D.γ光子的波長λ= 6.(多選)(xx銀川模擬)下列說法正確的是　(　　) A.玻爾原子理論第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域,提出了定態(tài)和躍遷的概念,成功地解釋了氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律 B.原子核內(nèi)部某個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子和電子,產(chǎn)生的電子從原子核中發(fā)射出來,這就是β衰變 C.鈾核裂變的核反應(yīng)為 D.紫外線照射到金屬鋅板表面時(shí)能夠發(fā)生光電效應(yīng),則當(dāng)增大紫外線的照射強(qiáng)度時(shí),從鋅板表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能也隨之增大 E.質(zhì)子、中子、α粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3。質(zhì)子和中子結(jié)合成一個(gè)α粒子,釋放的能量是(2m1+2m2-m3)c2 7.(xx濰坊模擬)核動(dòng)力航母利用可控核裂變釋放核能獲得動(dòng)力。核反應(yīng)Un→Ba+Kr+yX是若干核反應(yīng)的一種,其中X為待求粒子,y為X的個(gè)數(shù),則X是　　　　　(選填“質(zhì)子”“中子”或“電子”),y=　　　　　。若反應(yīng)過程中釋放的核能為E,光在真空中的傳播速度為c,則核反應(yīng)的質(zhì)量虧損表達(dá)式為　　　　　。 8.(xx山東高考)恒星向外輻射的能量來自于其內(nèi)部發(fā)生的各種熱核反應(yīng),當(dāng)溫度達(dá)到108K時(shí),可以發(fā)生“氦燃燒”。 (1)完成“氦燃燒”的核反應(yīng)方程He+　　　Be+γ。 (2Be是一種不穩(wěn)定的粒子,其半衰期為2.610-16s。一定質(zhì)量的Be,經(jīng)7.810-16s后所剩Be占開始時(shí)的　。 9.(xx海南高考)一靜止的U核經(jīng)α衰變成為Th核,釋放出的總動(dòng)能為4.27MeV。問此衰變后Th核的動(dòng)能為多少M(fèi)eV?(保留1位有效數(shù)字) 10.(xx濰坊模擬)用速度大小為v的中子轟擊靜止的鋰核Li),發(fā)生核反應(yīng)后生成氚核和α粒子。生成的氚核速度方向與中子的初速度方向相反,氚核與α粒子的速度之比為7∶8,中子的質(zhì)量為m,質(zhì)子的質(zhì)量可近似看作m,光速為c。 (1)寫出核反應(yīng)方程; (2)求氚核和α粒子的速度大小; (3)若核反應(yīng)過程中放出的核能全部轉(zhuǎn)化為α粒子和氚核的動(dòng)能,求質(zhì)量虧損。 答案解析 1.【解析】選D。α射線是在α衰變中產(chǎn)生的,本質(zhì)是氦核,A錯(cuò)誤;β射線是在β衰變中產(chǎn)生的,本質(zhì)是高速電子束,B錯(cuò)誤;γ射線是發(fā)生α衰變和β衰變時(shí)原子核發(fā)生能級(jí)躍遷而產(chǎn)生的電磁波,C錯(cuò)誤;物質(zhì)的放射性由原子核內(nèi)部自身的因素決定,與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān),D正確。 2.【解析】選D。根據(jù)題中所給裂變反應(yīng)方程,質(zhì)量數(shù)守恒,電荷數(shù)守恒,故a+b的質(zhì)量數(shù)應(yīng)為235+1-2=234,電荷數(shù)應(yīng)為92,故只有D選項(xiàng)正確。 3.【解題指南】解答本題的關(guān)鍵是弄清質(zhì)子的特點(diǎn)及核反應(yīng)中的守恒規(guī)律。質(zhì)子的質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)均為1,核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒。 【解析】選B。根據(jù)核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知,四個(gè)選項(xiàng)中的X分別代表nHHe和H。選項(xiàng)B正確。 4.【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： (1)裂變反應(yīng)方程的特點(diǎn)及應(yīng)用。 (2)原子核的半衰期的決定因素。 【解析】選A、C。核裂變反應(yīng)是重核被中子轟擊后分裂成兩個(gè)中等質(zhì)量的原子核并放出若干個(gè)中子的反應(yīng),A選項(xiàng)正確;鈾塊要發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)需達(dá)到一定的體積,B選項(xiàng)錯(cuò)誤;鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可人工控制用以建立核電站,C選項(xiàng)正確;原子核的半衰期由原子核本身的性質(zhì)決定,與其所處的環(huán)境或狀態(tài)無關(guān),D選項(xiàng)錯(cuò)誤。 5.【解析】選B、D。由核反應(yīng)遵循的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知,核反應(yīng)方程是HnH+γ,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;聚變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損Δm=m1+m2-m3,選項(xiàng)B正確;輻射出的γ光子的能量E=Δmc2=(m1+m2-m3)c2,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;輻射出的γ光子的能量E=,解得γ光子的波長λ=,選項(xiàng)D正確。 【加固訓(xùn)練】 太陽內(nèi)部持續(xù)不斷地發(fā)生著4個(gè)質(zhì)子H)聚變?yōu)?個(gè)氦核He)的熱核反應(yīng)。核反應(yīng)方程是HHe+2X,這個(gè)核反應(yīng)釋放出大量核能。已知質(zhì)子、氦核、X的質(zhì)量分別為m1、m2、m3,真空中的光速為c。下列說法中正確的是(　　) A.方程中的X表示中子n) B.方程中的X表示電子e) C.這個(gè)核反應(yīng)中質(zhì)量虧損Δm=4m1-m2 D.這個(gè)核反應(yīng)中釋放的核能ΔE=(4m1-m2-2m3)c2 【解析】選D。由質(zhì)量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒知：X為,A、B均錯(cuò)。該反應(yīng)中質(zhì)量虧損Δm=4m1-m2-2m3,C錯(cuò)。ΔE=Δmc2=(4m1-m2-2m3)c2,D對(duì)。 6.【解析】選A、B、E。根據(jù)玻爾理論的實(shí)際內(nèi)容,A正確;β衰變的實(shí)質(zhì)是nH+,B正確;鈾核在中子的轟擊下才能發(fā)生裂變,C錯(cuò)誤;光電子最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān),D錯(cuò)誤;根據(jù)核反應(yīng)方程可得質(zhì)量虧損和質(zhì)能方程,E正確。 7.【解析】根據(jù)核反應(yīng)遵循的規(guī)律,X是中子,y=3。由愛因斯坦質(zhì)能方程E=Δmc2,核反應(yīng)的質(zhì)量虧損表達(dá)式為Δm=。 答案：中子　3　 8.【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)從以下兩點(diǎn)進(jìn)行分析： (1)核反應(yīng)方程與電荷守恒定律; (2)半衰期及剩余質(zhì)量的計(jì)算方法。 【解析】(1)根據(jù)核反應(yīng)方程和電荷守恒定律可知, HeHeBe+γ。 (2Be的半衰期為2.610-16s,經(jīng)過7.810-16s后,也就是經(jīng)過3個(gè)半衰期后剩余的質(zhì)量為m′=()nm=()3m, 所剩Be占開始時(shí)的。 答案：(1He　(2)或12.5% 9.【解析】據(jù)題意知,此α衰變的衰變方程為 UThHe 根據(jù)動(dòng)量守恒定律得 mαvα=mThvTh　 ① 式中,mα和mTh分別為α粒子和Th核的質(zhì)量,vα和vTh分別為α粒子和Th核的速度的大小,由題設(shè)條件知 mα+mTh=Ek ② =　 ③ 式中Ek=4.27MeV是α粒子與Th核的總動(dòng)能。 由①②③式得mTh=Ek ④ 代入數(shù)據(jù)得,衰變后Th核的動(dòng)能 mTh=0.07MeV 答案：0.07MeV 【總結(jié)提升】求解核能問題的三種技巧 (1)根據(jù)質(zhì)量虧損計(jì)算：ΔE=Δmc2及1u相當(dāng)于931.5MeV。 (2)根據(jù)能量守恒和動(dòng)量守恒計(jì)算。 (3)在計(jì)算具有宏觀質(zhì)量的物質(zhì)中所有原子核發(fā)生核反應(yīng)所釋放能量時(shí)常用到阿伏加德羅常數(shù)。 10.【解析】(1)由題意可得,核反應(yīng)方程為nLiHHe (2)由動(dòng)量守恒定律得mv=-3mv1+4mv2 由題意得v1∶v2=7∶8,解得v1=v,v2=v (3)氚核和α粒子的動(dòng)能之和為 Ek=3m+4m=mv2 釋放的核能為 ΔE=Ek-Ekn=mv2-mv2=mv2 由愛因斯坦質(zhì)能方程得,質(zhì)量虧損為 Δm== 答案：(1nLiHHe (2)v　v　(3)