高考物理一轮复习 第十三章 原子结构 原子核 第2讲 放射性元素的衰变、核能练习.doc

第2讲放射性元素的衰变、核能板块三限时规范特训时间：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)1关于原子核中质子和中子的说法，正确的是()a原子核中质子数和中子数一定相等b稳定的重原子核里，质子数比中子数多c原子核都是非常稳定的d由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，如果不断地增大原子核，形成的核也一定是不稳定的答案d解析自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多，a、b错误；天然放射性元素的原子核会衰变，并不稳定，c错误；核子间核力与电磁力都会随核子间距离的增大而减小，但核力减小得更快，由于核力作用范围有限，以及核力的饱和性，如果不断地增大原子核，大到一定程度时，相距较远的质子受到的核力不足以平衡它们之间的库仑力，原子核就不稳定了，d正确。2.如图所示，x为未知的放射源，l为薄铝片，计数器对粒子、粒子、光子均能计数。若在放射源和计数器之间加上l后，计数器的计数率大幅度减小，在l和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则，x可能是()a、和的混合放射源b纯放射源c和的放射源d纯放射源答案c解析在放射源和计数器之间加上薄铝片后，计数器的计数率大幅度减小，说明射线中有穿透力很弱的粒子，即粒子；在铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明穿过铝片的粒子中无带电粒子，即只有射线；综合可知放射源可能是和的放射源，故选c。32017山东潍坊二模下列说法正确的是()a粒子散射实验说明原子的能量是量子化的b玻尔的氢原子轨道理论认为电子运动的轨道是连续的c放射性元素的原子核能够发出射线，说明原子核内有电子d两轻核发生聚变释放能量，生成核的比结合能增加答案d解析粒子散射实验说明原子的中央有一个原子核，集中了原子几乎所有的质量和全部的正电荷，不能说明原子的能量是量子化的，a错误；玻尔的氢原子轨道理论认为电子运动的轨道是量子化的，即不连续的，b错误；放射性元素的原子核发出的射线是中子转化为质子和电子时产生的，c错误，d正确。4某核反应方程hhhex。已知h的质量为2.0136 u，h的质量为3.0180 u，he的质量为4.0026 u，x的质量为1.0087 u。则下列说法中正确的是()ax是质子，该反应释放能量bx是中子，该反应释放能量cx是质子，该反应吸收能量dx是中子，该反应吸收能量答案b解析由电荷数守恒和质量数守恒分别得x的电荷数z0，质量数a2341，故x为n，即中子；由于反应前的总质量2.0136 u3.0180 u5.0316 u4.0026 u1.0087 u，因此，此反应中会释放能量。52017安徽十校联考铀核(u)经过m次衰变和n次衰变变成铅核(pb)，关于该过程，下列说法正确的是()am5，n4b铀核(u)的比结合能比铅核(pb)的比结合能小c衰变产物的结合能之和小于铀核(u)的结合能d铀核(u)衰变过程的半衰期与温度和压强有关答案b解析此衰变方程可写为upbmn，根据电荷数守恒和质量数守恒有2352074m，得m7，以及928272n，得n4，故选项a错误；衰变后的产物相对于衰变前要稳定，所以铀核(u)的比结合能比铅核(pb)的比结合能小，b正确；稳定性更高，比结合能更大，核子总数不变，故衰变产物的结合能之和一定大于铀核的结合能，c错误；原子核的半衰期与环境的温度、压强等无关，故d错误。6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，结合会有质量亏损，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，结合会质量增加，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。7用盖革米勒计数器测定放射源的放射强度为每分钟405次，若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间，计数器几乎测不到射线。10天后再次测量，测得该放射源的放射强度为每分钟101次，则下列关于射线性质及它的半衰期的说法正确的是()a放射源射出的是射线b放射源射出的是射线c这种放射性元素的半衰期是5天d这种放射性元素的半衰期是2.5天答案ac解析因厚纸板能挡住这种射线，可知这种射线是穿透能力最差的射线，选项a正确，b错误；10天后测出放射强度为原来的四分之一，说明10天后放射性元素的原子核个数只有原来的四分之一，由半衰期公式知，已经过了两个半衰期，故半衰期是5天。8.2017福建厦门质检静止的bi原子核在磁场中发生衰变后运动轨迹如图所示，大小圆半径分别为r1、r2。则下列关于此原子核衰变方程和两圆轨迹半径比值判断正确的是()a.bitlhe b.bipoecr1r2841 dr1r22074答案bc解析原子核发生衰变时，根据动量守恒可知两粒子的速度方向相反，由题图知粒子的运动轨迹在同一侧，根据左手定则可以得知，衰变后的粒子所带的电性相反，所以放射的粒子应该是电子，原子核发生的应该是衰变，衰变方程为bipoe，故a错误，b正确；根据qvbm得r，两粒子动量等大，故r1r2q2q1841，故c正确，d错误。92017河南安阳一模根据下面所给图片及课本中有关历史事实，结合有关物理知识，判断下列说法正确的是()a图甲是研究光电效应的示意图，发生光电效应的条件是入射光的波长大于金属的“极限波长”b图乙是链式反应的示意图，发生链式反应的条件之一是裂变物质的体积大于或等于临界体积c图丙是氢原子的能级图，一个处于n4能级的氢原子，跃迁时可以产生6种光子d图丁是衰变规律的示意图，原子序数大于83的元素都具有放射性，小于83的个别元素，也具有放射性答案bd解析根据光电效应方程ekhh，入射光的波长必须小于金属的极限波长才能发生光电效应，故a错误；当裂变物质的体积小于临界体积时，不会发生链式反应，有利于裂变物质的贮存，当大于或等于临界体积时，则可发生链式反应，故b正确；处于n4能级的氢原子向较低能级跃迁，最终跃迁到基态，跃迁情况可能是41，释放1种频率的光子，431,421，释放2种频率的光子，4321，释放3种频率的光子，故c错误；原子序数大于83的元素都具有放射性，小于83的个别元素，也具有放射性，故d正确。10一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反应后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。由于反应中要释放核能，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，a正确；反应前后质量不守恒，但质量数不变，b错误；反应中释放的能量会以光子的形式向外释放，质量亏损和释放的能量满足爱因斯坦质能方程，c正确；质量亏损以能量的形式继续存在，d错误。二、非选择题(本题共3小题，共40分)11(10分)一静止的238 92u核经衰变成为234 90th核，释放出的总动能为4.27 mev。问此衰变后234 90th核的动能为多少mev(保留一位有效数字)?答案0.07 mev解析据题意知，此衰变的衰变方程为：u234 90thhe根据动量守恒定律得mvmthvth式中，m和mth分别为粒子和th核的质量，v和vth分别为粒子和th核的速度，由题设条件知：mvmthvek式中ek4.27 mev是粒子与th核的总动能。由式得mthvek代入数据得，衰变后234 90th核的动能mthv0.07 mev。12(15分)在所有能源中核能具有能量密度大、区域适应性强的优势，在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能。核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能。(1)核反应方程式235 92un141 56bakrax是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n为中子，x为待求粒子，a为x的个数，则x为_，a_。以mu、mba、mkr分别表示235 92u、141 56ba、kr的质量，mn、mp分别表示中子、质子的质量，c为光在真空中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能e_。(2)有一座发电功率为p1.00106 kw的核电站，核能转化为电能的效率40%。假定反应堆中发生的裂变反应全是本题(1)中的核反应，已知每次核反应过程中放出的核能e2.781011 j，铀核的质量mu3901027 kg，求每年(1年3.15107 s)消耗的235 92u的质量。答案(1)n3(mumbamkr2mn)c2(2)1104 kg解析(1)由反应方程可知：x为n，a为3，释放的能量为e(mumbamkr2mn)c2。(2)因核电站发电效率为40%，故核电站消耗235 92u的功率为p kw2.5106 kw。核电站每年消耗235 92u的能量为wpt2.51093.15107 j7.8751016 j产生这些能量消耗的铀核的数目：n2.831027(个)每年消耗235 92u的质量为mnmu2.8310273901027 kg1104 kg。13(15分)氘对人类有很多用途，其中低氘水对人体健康有诸多好处，更有益于生命体的生存和繁衍。原子能核电站或制造原子弹的所谓重水反应堆，用的重水就是氘水，其中两个氘核可以聚变，其核反应方程为：hhhen，已知氘核的质量mh2.013 u，氦核(he)的质量mhe3.0150 u，中子的质量mn1.0087 u。(1)求该核反应中释放的核能；(2)若两个氘核以相等的动能0.35 mev发生正碰，核反应中释放的核能完全转化为氦核与中子的动能，则产生的中子和氦核的动能分别为多少？答案(1)2.14 mev(2)2.13 mev0.71 mev解析(1)核反应