高考物理总复习第13章原子结构原子核第2讲放射性元素的衰变核能.docx

第2讲 放射性元素的衰变、核能时间：45分钟满分：100分一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分。其中16为单选，710为多选)12015北京高考下列核反应方程中，属于衰变的是()A.NHeOH B.UThHeC.HHHen D.90ThPae答案B解析A项是人工核转变；B项是衰变；C项是轻核聚变；D项是衰变。22015重庆高考图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里。以下判断可能正确的是()Aa、b为粒子的径迹Ba、b为粒子的径迹Cc、d为粒子的径迹Dc、d为粒子的径迹答案D解析粒子不带电，不会发生偏转，故B错误。由左手定则可判定，a、b粒子带正电，c、d粒子带负电，又知粒子带正电，粒子带负电，故A、C均错误，D正确。3一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116，则以下说法正确的是()A该原子核发生了衰变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答案B解析在发生衰变前原子核处于静止状态，发生衰变时由于动量守恒，两个新原子核的动量大小相等、方向相反，根据r可知大圆为电荷较小的新核轨迹，且向下运动，沿顺时针方向，可判断是衰变；小圆为电荷较大的反冲核轨迹，且向上运动，沿逆时针方向，根据反应前后电荷数守恒，可以确定原静止的原子核的原子序数为15；根据T可知，由于两个粒子的荷质比不同，所以周期不相同，故B正确。4如图所示是原子核的平均核子质量A与原子序数Z的关系图象，下列说法正确的是()A若D、E能结合成F，结合过程一定要释放能量B若D、E能结合成F，结合过程一定要吸收能量C若C、B能结合成A，结合过程一定要释放能量D若F、C能结合成B，结合过程一定要释放能量答案A解析由AZ图象看出，D、E的平均核子质量均大于F的平均核子质量，反应中有质量亏损，因此，D、E结合成F时，要释放能量，选项A正确、B错误；C、B的平均核子质量均小于A的平均核子质量，核反应中质量增加，因此，C、B结合成A时要吸收能量，选项C错误；F、C的平均核子质量均小于B的平均核子质量，因此，F、C结合成B时要吸收能量，选项D错误。5下面关于结合能和比结合能的说法中，正确的有()A原子核拆解成核子放出的能量称为结合能B比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大C重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和比结合能都大D中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大答案D解析核子结合成原子核时放出能量，原子核拆解成核子时吸收能量，A选项错误。比结合能越大的原子核越稳定，但比结合能越大的原子核，其结合能不一定大，例如中等质量原子核的比结合能比重核大，但由于核子数比重核少，其结合能比重核反而小，B、C选项错误。中等质量原子核的比结合能比轻核的大，它的原子核内核子数又比轻核多，因此它的结合能也比轻核大，D选项正确。6关于核反应堆中用镉棒控制反应速度的原理，下列说法正确的是()A镉棒能释放中子，依靠释放的多少控制反应速度B用镉棒插入的多少控制快中子变为慢中子的数量C利用镉棒对中子吸收能力强的特点，依靠插入的多少控制中子数量D镉棒对铀核裂变有一种阻碍作用，利用其与铀的接触面积的大小控制反应速度答案C解析镉棒并不能释放中子，也不能使中子减速，对铀核裂变也没有阻碍作用，而是利用对中子的吸收能力强的特点，控制中子数量的多少而控制核反应速度，故选项C正确。7一个质子和一个中子结合成氘核，同时放出光子，核反应方程是HnH，以下说法中正确的是()A反应中氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和B反应前后的质量数不变，因而质量不变C光子的能量为mc2，m为反应中的质量亏损，c为光在真空中的速度D因存在质量亏损m，所以“物质不灭”的说法不正确答案AC解析核反应中质量数与电荷数及能量均守恒，由于反应中释放核能，会出现质量亏损，反应中氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和，所以质量不守恒，但质量数不变，且能量守恒，释放的能量会以光子的形式向外释放。故正确答案为A、C。82016江西萍乡二模下列说法正确的是()A原子的核式结构模型是汤姆孙最早提出的B铀核(U)衰变为铅核(Pb)的过程中，要经过8次衰变和6次衰变C一个氢原子从量子数n3的激发态跃迁到基态时最多可辐射3种不同频率的光子D氡核(Rn)发生衰变时伴随着射线放出，衰变产物的结合能之和一定大于氡核的结合能E考古专家发现某一骸骨中C的含量为活着的生物体中 C的1/4，已知C的半衰期为5730年，则确定该生物死亡时距今约11460年答案BDE解析原子的核式结构模型是卢瑟福提出的，所以A错误；铀核U衰变为铅核Pb的过程中，衰变次数为8，衰变次数为6，所以B正确；一个氢原子从量子数n3的激发态跃迁到基态时最多可以辐射2种不同频率的光子，所以C错误；根据结合能和比结合能的定义可判断D正确；利用衰变中半衰期的计算式m余m原，代入数据可知t2T11460年，则E正确。92017河南六市一联下列说法正确的是()A放射性元素的半衰期是针对大量原子核的统计规律B比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定C太阳辐射的能量主要来自太阳内部的裂变反应D按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，但原子的能量增大E天然放射现象的发现揭示了原子有复杂的结构答案ABD解析放射性元素的半衰期是针对大量原子核的统计规律，A正确；比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，B正确；太阳辐射的能量来源于其内部热核反应，即聚变反应，C错误；根据玻尔理论，氢原子核外电子由半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子电势能增大，电子动能减小，但整个原子的能量增大，D正确；天然放射现象的发现揭示了原子核具有复杂的结构，E错误。102016广东佛山二模关于核反应方程ThPaXE(E为释放的核能，X为新生成的粒子)，已知Th的半衰期为1.2 min，则下列说法正确的是()A此反应为衰变B.Pa核和Th核具有相同的质量C.Pa具有放射性D64 g的Th经过6 min还有1 g Th尚未衰变E.Th的平均结合能比Pa小答案ACE解析根据核反应方程质量数和电荷数守恒可判断出X为e，所以此反应为衰变，A正确；Pa核与Th核质量并不同，B错误；根据化学元素周期表及化学知识知，Pa为放射性元素，C正确；利用半衰期公式m余m原，可判断m余2 g，则D错误；根据平均结合能知识可判断E正确。二、非选择题(本题共3小题，共40分)112015海南高考(12分)运动的原子核X放出粒子后变成静止的原子核Y。已知X、Y和粒子的质量分别是M、m1和m2，真空中的光速为c，粒子的速度远小于光速。求反应后与反应前的总动能之差以及粒子的动能。答案E(Mm1m2)c2Ek2解析设衰变前原子核X的速度为v0，衰变后放出的粒子的速度为v，由动量守恒有：Mv0m2v，再由反应中能量守恒有：Mvm2v2E。由爱因斯坦质能方程有：Emc2，而mM(m1m2)，解之有：Em2v2MvM(m1m2)c2(Mm1m2)c2，Ekm2v2c2。122017南通模拟(14分)真空中静止的某元素的原子核，发生衰变反应时放出一个质量为m，速度大小为v的粒子，已知剩余核的质量为M。求：(1)剩余核的速度大小；(2)如果在衰变过程中释放的核能全部转化为动能，求核反应过程中的质量亏损(真空中光速为c)。答案(1)(2)解析(1)衰变过程中动量守恒，以衰变释放出的粒子速度方向为正方向，由动量守恒定律得：mvMv0，解得：v。(2)由能量守恒定律得：Emv2Mv2，由Emc2，亏损的质量为：m。132016武汉模拟(14分)用质子流轰击固态的重水D2O，当质子和重水中的氘核发生碰撞时，系统损失的动能如果达到核反应所需要的能量，将发生生成He核的反应。(1)写出质子流轰击固态的重水D2O的核反应方程；(2)当质子具有最小动能E11.4 MeV时，用质子流轰击固态的重水D2O(认为氘核是静止的)可发生核反应；若用氘核轰击普通水的固态冰(认为质子是静止的)时，也能发生同样的核反应，求氘核的最小动能E2。已知氘核质量等于质子质量的2倍。答案(1)HDHe(2)2.8 MeV解析(1)质子流轰击固态的重水D2O的核反应方程为：HDHe