2011年高考物理 原子核练习

20112011 年高考物理年高考物理 原子核练习原子核练习 一 选择题 共 10 小题 每小题 6 分 共 60 分 在每小题给出的四个选项中至少有一 项符合题意 全部选对的得 6 分 漏选的得 3 分 错选的得 0 分 1 2009 高考广东卷 科学家发现在月球上含有丰富的 He 氦 3 它是一种高效 清 3 2 洁 安全的核聚变燃料 其参与的一种核聚变反应的方程式为 He He 2 H He 关于 3 23 21 14 2 He 聚变下列表述正确的是 3 2 A 聚变反应不会释放能量 B 聚变反应产生了新的原子核 C 聚变反应没有质量亏损 D 目前核电站都采用 He 聚变反应发电 3 2 解析 本题考查核聚变的知识 意在考查考生对聚变特点的掌握程度 核聚变过 程中会发生质量亏损 同时伴有巨大的核能放出 故 A C 都是错误的 聚变反应中会产 生新的原子核 如本题中生成了 He 故 B 正确 目前核电站的核燃料一般还是铀 235 4 2 故 D 错误 答案 B 2 2009 高考上海卷 放射性元素衰变时放出的三种射线 按穿透能力由强到弱的排列 顺序是 A 射线 射线 射线 B 射线 射线 射线 C 射线 射线 射线 D 射线 射线 射线 解析 本题考查对 三种射线的特性的认识 考查对基本知识的识记能 力 射线的穿透能力最强 电离本领最弱 射线穿透本领最弱 电离本领最强 射线 介于二者之间 B 正确 答案 B 3 2009 高考天津理综 下列说法正确的是 A N H C He 是 衰变方程 15 71 112 64 2 B H H He 是核聚变反应方程 1 12 13 2 C U Th He 是核裂变反应方程 23892234904 2 D He Al P n 是原子核的人工转变方程 4 2271330151 0 解析 本题考查了核反应的相关知识 意在考查考生对天然放射现象 重核裂变 轻核聚变 原子核的人工转变等相关知识的记忆及分析判断能力 A D 为原子核的人工 转变 B 为轻核聚变 C 为原子核的衰变 故 BD 正确 答案 BD 4 2009 高考重庆理综 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 u1 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 5 在匀强磁场中有一个原来静止的碳 14 原子核 它放射出的 粒子与反冲核的轨迹是两个内切圆 圆直径比为 7 1 如图所示 则碳 14 的衰变方程为 A C e B 14 60 114 5 B C He Be 14 64 210 4 C C H B 14 62 212 5 D C e N 14 60 114 7 解析 根据动量守恒定律 碳 14 放射粒子后的反冲核的速度方向与放射方向相反 且动量的大小相同 这两个速度方向相反的带电粒子 在同一方向的磁场中所受的洛伦兹 力方向相同 根据左手定则知两个粒子的电性相反 又因为反冲的原子核是带正电的 可 知放射的粒子是带负电的 另外带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径公式 R 反 mv Bq 冲核的动量与粒子的动量相等 B 相等 R 之比为 1 7 则它们的电荷量之比为 7 1 所 以正确选项为 D 答案 D 6 2010 湖北重点中学联考 北京奥运会的相关场馆建设大量采用对环境有益的新技术 如奥运会场馆周围 80 的路灯利用了太阳能发电技术 奥运会 90 的洗浴热水采用了全玻 真空太阳能集热技术 太阳能的产生是太阳内部高温高压条件下的核反应形成的 下列说 法正确的是 A 该核反应的方程可能是 4 H He 2 e 1 14 20 1 B 该核反应的方程可能是92U n 54Xe Sr 10 n 2351 013690381 0 C 4 H He 2 e 反应之所以释放出能量 是因为 H 核子的平均质量较 He 的大 1 14 20 11 14 2 D 4 H H 2 e 反应之所以释放出能量 是因为 H 核子的平均质量较 He 的小 1 14 20 11 14 2 解析 太阳能是由太阳内部核聚变反应产生的 反应中释放出能量是因为 H 核 1 1 子的平均质量较 He 的大 故 AC 正确 4 2 答案 AC 7 2009 保定联考 太阳内部发生的核反应主要是轻核的聚变 太阳中存在的主要元素 是氢 氢核的聚变反应可以看作是 4 个氢核 H 结合成 1 个氦核 He 下表中列出了部分 1 14 2 粒子的质量 1u 相当于 931 5MeV 的能量 粒子名称质子 p 粒子电子 e中子 n 质量 u1 00734 00150 000551 0087 以下说法中正确的是 A 核反应方程式为 4 H He 2 e 1 14 20 1 B 核反应方程式为 4 H He 2e 1 14 20 1 C 4 个氢核结合成 1 个氦核时的质量亏损约为 0 0266u D 聚变反应过程中释放的能量约为 24 8MeV 解析 根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒关系可判断 A 正确 B 错误 根据质能方程可知 D 正确 答案 ACD 8 2009 大庆模拟 下列说法中错误的是 A 天然放射现象说明原子核内部具有复杂结构 B 粒子散射实验说明原子核内部具有复杂结构 C 发现质子的核反应方程是N He O H 14 74 217 81 1 D 玻尔的原子结构理论是在卢瑟福核式结构学说上引进了量子理论 解析 天然放射现象是原子核内部发生变化放出射线 粒子散射实验说明了原 子的核式结构 故 A 正确 B 错误 C 选项是人工核反应发现质子的核反应方程 故 C 正 确 由玻尔理论的意义知 D 正确 答案 B 9 14C 是一种半衰期为 5730 年的放射性同位素 若考古工作者探测到某古木中 14C 的 含量为原来的 则该古树死亡的时间距今大约 1 4 A 22920 年 B 11460 年 C 5730 年 D 2865 年 解析 放射性元素的原子核有半数发生衰变所需时间为一个半衰期 14C 的含量 为原来的 经过了两个半衰期 t 2 5730 11460 年 故选项 B 正确 1 4 答案 B 10 轨道电子俘获 是放射性同位素衰变的一种形式 即原子核俘获一个核外电子 核内一个质子变为中子 原子核衰变成一个新核 并且放出一个中微子 其质量小于电子质 量且不带电 若一个静止的原子核发生 轨道电子俘获 电子的初动量可不计 则 A 生成的新核与衰变前的原子核质量数相同 B 生成新核的核电荷数增加 C 生成的新核与衰变前的原子核互为同位素 D 生成的新核与中微子的动量大小相等 解析 质子与中子的质量数相同 所以发生 轨道电子俘获 后新核与原核质量 数相同 A 正确 新核质子数减少 故该电荷数减少 B 错 新核与原核质子数不同 不 能称它们互为同位素 C 错 以静止原子核及被俘获电子为系统 系统动量守恒 系统初 动量为零 所以生成的新核与中微子的动量大小相等 方向相反 D 正确 答案 AD 二 论述 计算题 本题共 3 小题 共 40 分 解答时应写出必要的文字说明 计算公 式和重要的演算步骤 只写出最后答案不得分 有数值计算的题 答案中必须明确数值和 单位 11 为了捍卫我国的领海主权 随着我国综合国力的不断增强 相信在不远的将来 我国会拥有自己的航空母舰 假设航空母舰的动力来自核反应堆 其中主要的核反应方程 式是U n Ba Kr n 235921 01415692361 0 1 在括号内填写 n 前的系数 1 0 2 用 m1 m2 m3分别表示U Ba Kr 核的质量 m 表示中子的质量 则上 23592141569236 述反应过程中一个铀 235 核发生裂变产生的核能 E 是多少 3 假设核反应堆的功率 P 6 0 105kW 若一个铀 235 核裂变产生的能量为 2 8 10 11J 则该航空母舰在海上航行一个月需要消耗多少 kg 铀 235 铀 235 的摩尔质 量 M 0 235kg mol 一个月约为 t 2 6 106s 阿伏加德罗常数 NA 6 0 1023mol 1 计算 结果保留两位有效数字 解析 1 由电荷数守恒和质量守恒可知系数为 3 2 E mc2 m1 m2 m3 2m c2 3 一个月内核反应产生的总能量为 E Pt 同时 E NA E 所以 Pt NA E 解得 m 22kg m M m M PtM NA E 答案 1 3 2 m1 m2 m3 2m c2 3 22kg 12 在真空中 原来静止的原子核 X 在进行 衰变时 放出 粒子的动能为 E0 假设 a b 衰变后产生的新核用字母 Y 表示 衰变时产生的能量全部以动能形式释放出来 真空中的 光速为 c 原子核的质量之比等于其质量数之比 原子核的重力不计 1 写出衰变的核反应方程 2 求衰变过程中总的质量亏损 解析 1 衰变的核反应方程为 X Y He a ba 4b 24 2 2 根据动量守恒定律 反冲核 Y 的动量与 粒子的动量大小相等 根据公式 Ek p2 2m 可知 反冲核 Y 的动能为 Ek1 E0 4 a 4 衰变时释放出的总能量为 Ek E0 Ek1 E0 a a 4 根据爱因斯坦的质能方程 Ek mc2 此衰变过程中总的质量亏损是 m aE0 a 4 c2 答案 1 X Y He 2 a ba 4b 24 2 aE0 a 4 c2 13 如图甲所示 MN 为竖直放置 彼此平行的两块平板 两板间距为 d 两板中央有 一个小孔 O O 正对 在两板间有垂直于纸面方向的磁场 磁感应强度随时间变化如图 乙所示 有一放射源内装镭核 Ra 放在平行板电容器的左侧 镭核 Ra 沿着 OO 2268822688 方向释放一个 粒子后衰变成氡 Rn 设 粒子的质量为 m 电荷量为 q 该粒子在匀强 磁场中运动的周期与磁场变化的周期都为 T0 不考虑由于磁场变化而产生的电场的影响 不计粒子受的重力 1 写出镭核的衰变方程 2 求磁感应强度 B0的大小 3 要使 粒子从 O 孔垂直于 N 板射出磁场 求射入磁场的速度 解析 1 Ra Rn He 22688222864 2