2014年高考物理一轮复习 章节训练 核反应　核能

1 20142014 年高考一轮复习章节训练之核反应年高考一轮复习章节训练之核反应 核能核能 时间 45 分钟 满分 100 分 一 选择题 8 8 64 1 2012 天津理综 下列说法正确的是 A 采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期 B 由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子 C 从高空对地面进行遥感摄影是利用紫外线良好的穿透能力 D 原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量 解析 半衰期由原子核内部因素决定 不受原子所处物理 化学条件的影响 选项 A 错 误 氢原子从高能级跃迁到低能级时 要放出光子 选项 B 正确 从高空对地面进行遥感摄 影是利用的红外线的穿透能力 选项 C 错误 由于轻核聚变要释放能量 根据质能方程可知 选项 D 说法错误 答案 B 2 激光中子是由一重原子核吸收一光子后发射一中子而产生的 光子的极限能量大约 是 10 MeV 假定中子从原子核上向外移开距离 10 13 cm 所受的力保持不变 则中子与原子核 间的作用力的数量级是 A 10 3N B 10 N C 103N D 无法计算 解析 10 MeV 1 6 10 12J 而根据功的知识 f N 1 6 103N 比 1 6 10 12 10 15 较接近 C 项 答案 C 3 轨道电子俘获 也是放射性同位素衰变的一种形式 它是指原 2013 广东模拟 子核 称为母核 俘获一个核外电子 其内部一个质子变为中子 从而变成一个新核 称为子 核 并且放出一个中微子的过程 中微子的质量极小 不带电 很难被探测到 人们最早 是通过子核的反冲而间接证明中微子的存在的 关于一个静止的母核发生 轨道电子俘获 衰变为子核并放出中微子 下面的说法中不正确的是 A 子核的动量与中微子的动量相同 B 母核的电荷数大于子核的电荷数 C 母核的质量数等于子核的质量数 D 子核的动能大于中微子的动能 解析 子核的动量与中微子的动量大小相等 方向相反 由p 可知 子核的动能 2mEk 小于中微子的动能 母核的电荷数等于子核的电荷数 中微子的质量极小 质量数为零 答案 ABD 2 4 静止在匀强磁场中的U 核 发生 衰变后生成 Th 核 衰变后的 粒子速度方 23892 向垂直于磁场方向 则以下结论中正确的是 衰变方程可表示为 U Th He 23892234904 2 衰变后的 Th 核和 粒子的轨迹是两个内切圆 轨道半径之比为 1 45 Th 核和 粒子的动能之比为 2 117 若 粒子转了 117 圈 则 Th 核转了 90 圈 A B C D 解析 衰变过程不可逆 不能用等号 衰变后的 Th 核和 粒子的轨迹是两个外切圆 由于 Th 核和 粒子的动量大小相等 因此动能之比等于质量比的倒数为 2 117 周期之比 等于比荷比的倒数为 117 90 故 粒子转了 117 圈 则 Th 核转了 90 圈 答案 D 5 原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源 当氘等离子体被加热到适当高温 时 氘核参与的几种聚变反应可能发生 放出能量 这几种反应的总效果可以表示为 6 H k He d H 2 n 43 15 MeV 2 14 21 11 0 由平衡条件可知 A k 1 d 4 B k 2 d 2 C k 1 d 6 D k 2 d 3 解析 本题考查的是原子核反应方程的有关知识 意在考查考生对核反应过程中质量数 和电荷数守恒这一知识点的理解和应用能力 根据质量数和电荷数守恒可知 Error 解得 k 2 d 2 故选 B 答案 B 6 某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论 其中的两个核反应方程为 H C N Q1 H N C X Q2 1 112 613 71 115 712 6 方程中Q1 Q2表示释放的能量 相关的原子核质量见下表 原子核 H 1 1 He 3 2 He 4 2 C 12 6 N 13 7 N 15 7 质量 u 1 00783 01604 002612 000013 005715 0001 以下推断正确的是 A X 是 He Q2 Q1 B X 是 He Q2 Q1 3 24 2 C X 是 He Q2 Q1 D X 是 He Q2Q1 答案 B 7 一个U 原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应 其裂变方程为 23592 U n X Sr 2 n 则下列说法正确的是 235921 094381 0 A X 原子核中含有 86 个中子 B X 原子核中含有 141 个核子 C 因为裂变释放能量 根据E mc2 所以裂变后的总质量数增加 D 因为裂变释放能量 出现质量亏损 所以裂变后的总质量数减少 解析 由质量数守恒和电荷数守恒知 235 1 a 94 2 1 92 b 38 解得 a 140 b 54 其中a是 X 的质量数 b为 X 的电荷数 X 核中的中子数为 a b 140 54 86 由此可知 A 选项对 B 选项错 裂变释放能量 由质能关系可知 其总 质量减小 但质量数守恒 故 C D 均错 答案 A 8 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 2011 重庆高考 为 8 天 会释放 射线 铯 137 是铯 133 的同位素 半衰期约为 30 年 发生衰变时会辐射 射线 下列说法正确的是 A 碘 131 释放的 射线由氦核组成 B 铯 137 衰变时辐射出的 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 解析 射线的本质是电子 并非氦核 A 项错 光子的频率大于可见光光子的频率 由E h 可知 光子的能量大于可见光光子的能量 B 项错误 半衰期越小表示元素衰变 越快 C 项错 同位素含有相同的质子数但中子数不同 故 D 项正确 答案 D 二 计算题 3 12 36 9 某些建筑材料可产生放射性气体 氡 氡可以发生 和 衰变 如果人长期生 活在氡浓度过高的环境中 氡经过人的呼吸道沉积在肺部 并放出大量射线 从而危害人体 健康 原来静止的氡核 86Rn 发生一次 衰变生成新核钋 Po 已知放出的 粒子速 222 度为v 1 写出衰变方程 2 求衰变生成的钋核的速度 解析 1 衰变方程为 Rn Po He 22286218844 2 2 放出的 粒子速度方向为正方向 设钋核和 粒子的质量分别为M m由动量守恒 定律得Mv1 mv 0 4 v1 M m 218 4 2v 109 方向与 粒子速度方向相反 10 云室处在磁感应强度为B的匀强磁场中 一静止的质量为M的原子核在云室中发生 一次 衰变 粒子的质量为m 电量为q 其运动轨迹在与磁场垂直的平面内 现测得 粒子运动的轨道半径R 试求在衰变过程中的质量亏损 注 涉及能量问题时 亏损的 质量可忽略不计 解析 令v表示 粒子的速度 由洛仑兹力和牛顿定律可得 qvB m v2 R 令v 表示衰变后剩余核的速度 在考虑衰变过程中系统的动量守恒时 因为亏损质量 小 可不予考虑 由动量守恒可知 M m v mv 在衰变过程中 粒子和剩余核的动能来自于亏损质量 即 m c2 M m v 2 mv2 1 2 1 2 联立 式解得 m M qBR 2 2c2m M m 解析 要求亏损质量 由 E mc2 可知应先求核反应中释放的能量 E 此问题中 E是以新核和 粒子动能形式释放的 要求新核和 粒子动能 应求出两者速度 由题 意可知利用动量守恒和向心力公式即可求得 答案 M qBR 2 2c2m M m 11 利用反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电 这就是核电 站 核电站消耗的 燃料 很少 但功率却很大 目前 核能发电技术已经成熟 我国已具 备了发展核电的基本条件 1 核反应堆中的 燃料 是U 完成下面的核反应方程式U n Sr 23592235921 090 Xe 10 n 541 0 2 一座 100 万千瓦的核电站 每年需要多少吨浓缩铀 已知铀核的质量为 235 0439 u 中子质量为 1 0087 u 锶 Sr 核的质量为 89 9077 u 氙 Xe 核的质量为 135 9072 u 1 u 1 66 10 27 kg 浓缩铀中铀 235 的含量占 2 3 同样功率 100 万千瓦 的火力发电站 每年要消耗多少吨标准煤 已知标准煤的热 值为 2 93 104 kJ kg 4 为了防止铀核裂变产物放出的各种射线对人体的危害和对环境的污染 需采取哪些 措施 举两种 解析 1 根据电荷数守恒和质量数守恒可得 质量数为 136 电荷数为 38 5 2 该反应的质量亏损是 m 235 0439 u 1 0087 u 89 9077 u 135 9072 u 10 1 0087 u 0 1507 u 根据爱因斯坦质能方程 E mc2 0 1507 1 66 10 27 3 108 2 J 2 3 10 11 J 核电站每年放出的热量 Q P t 1 0 109 3 6 103 24 365 J 3 2 1016J 则由题意知 Q E NA m 2