【立体设计】2012高考物理第16章第2讲放射性元素的衰变核能(精)

1、【立体设计】2012 高考物理 第 16 章 第 2 讲 放射性元素的衰变核能课后限时作业新人教版一、选择题（每小题 5 分，共 20 分）1.太阳每年辐射到地球上的能量相当于1813 亿吨标准煤，是全世界年需能量总和的5000 倍，是地球上最大的能源太阳内部有多种热核反应， 其中的一个反应方程是:二 He+0n.若已知2H的质量为m，3H的质量为吨：He的质量为0n的质量为m,则下列说法中正确的是（）A.1是中子0nB.2 .和3 .是两种不冋兀素的原子核1H1HC.2i和3i在常温下就能够发生聚变1H1HD.这个反应释放的核能为2HE=(m1+m-m3-mdcI 解析】0n是中子 A 正确

2、;2和3是同位素，1H1H它们是同种元素,B 错误；2在1H常温下是不可能发生聚变的，C 错误；根据质能方程，可以得到 D 正确【答案】A、D2.目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料， 这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如有些含有铀、钍的花岗岩等会释放出放射性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放射出a、B、丫射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病根据有关放射性知识可知，下列说法正确是（）A. 氡的半衰期为 3.8 天，若取 4 个氡原子核，经 7.6 天后就一定剩下一个原子核了B.3衰变所释放的电子是核内的中子衰变成质子所产生的C. 丫射线一般伴随着a和3射线产生的

3、，在这 3 种射线中，丫射线的穿透能力最强，电 离能力最弱D.发生a衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4【解析】由于半衰期是统计规律，A 项错误；发生a衰变时.中子数减少 2, D 项错误，正确答案 B C.【答案】B、C3浙江秦山核电站第 3 期工程两个 60 万千瓦发电机组已并网发电. 于29!U的裂变，下面说法正确的是（）A. 雰 U 裂变时释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小B.2SU的一种可能的裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程式为：面是面是天然啟天然啟身屮住元盍身屮住元盍 常温下它的半衰期常温下它的半衰期釣为转釣为转 年，升高温度半衰期缩短年，升高

4、温度半衰期缩短D.一一个知裂个知裂变能敢出约变能敢出约200 MeV的能翼的能翼 相当于相当于3.2X1O-11J【解析】预裂变时，核子躲质子数守恒，貝是重核的核子平均质童大于中尊盾量【解析】预裂变时，核子躲质子数守恒，貝是重核的核子平均质童大于中尊盾量 的核子的核子平均质量平均质量* *产生质量亏损，释战核能，故产生质量亏损，释战核能，故A错错+ +E项的反应方程式应为项的反应方程式应为: :注注+ +并曲盘并曲盘 +!+!鉅鉅+3如如故故B措措 勺的半衰期不会随环境濕度的变化而改变勺的半衰期不会随环境濕度的变化而改变， 它是由核内部自身的因素它是由核内部自身的因素 决定的决定的， 故故C错

5、错. .1Ia=lXU0*X1.5X10_l* J=1.6X10 J,故故D时时. .【答案】【答案】D4 关于枚射性元素，下列说法正确的是关于枚射性元素，下列说法正确的是( () )A. 利用飯射性同位臺可作为示踪原子利用飯射性同位臺可作为示踪原子B. 利用旗射性同位童啟出的利用旗射性同位童啟出的a射线可以逬行金属採伤射线可以逬行金属採伤C険射性元素发生一权険射性元素发生一权f農变，质子魏减少農变，质子魏减少1D 啟射性元養的半衰期随环境温度的升高而縮短啟射性元養的半衰期随环境温度的升高而縮短【解析】放射性同位素可作为示踪原子，A 对；a射线贯穿本领弱，不能用于金属探伤，B错；放射性元素发生

6、一次3衰变，由衰变规律知质子数增加1, C 错；元素的半衰期只由核本身的因素决定，而与原子处的物理状态或化学状态无关，D 错，故选 A.【答案】A二、非选择题(共 80 分)5. (10 分)用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现天然放射性同位素只不过 40 多种，而目前人工制造的同位素已达1 000 多种，每种元素都有放射性同位素放射性同位素在农业、医疗卫生、科研等许多方面得到广泛应用(1) 带电的验电器在放射线照射下电荷会很快消失，其原因是()A.射线的贯穿作用B.射线的电离作用C.射线的物理、化学作用 D.以上 3 个选项都不是(2) 右图是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置

7、示意图，若工厂生产的是厚度1 mm 的铝板，在a、3、丫 3 种射线中，你认为对铝板的厚度控制起主要作用的是 _射线.发电站的核能来源235U+0n(3) 在我国首先用人工方法合成牛胰岛素时，需要证明人工合成的牛胰岛素结晶跟天然牛胰岛结晶是同一物质为此，曾采用放射性同位素14C作为【答案】(1) B(2)3(3)示踪原子6. (12 分)某核反应方程为9+3T4H+X.已知2的质量为 2.013 6 u,3.的1H1H2He1H1H质量为 3.018 0 u,4的质量为 4.002 6 u,X 的质量为 1.008 7 u.2He(1) X 是什么粒子？(2) 该反应释放能量还是吸收能量？【解

8、析】本题考查了核反应方程中质量数、核电荷数守恒及核能的相关知识，同时考查对核反应方程和质能方程的综合应用能力.根据核反应前后质量数及电荷数守恒，可得 x 为0n反应前的总质量为 m=2.013 6 u+3.018 u=5.0316u,反应后的总质量为 mi=4.002 6 u+1.008 7 u=5.011 3 u.由于 mm，反应过程中释放能量且释放的能量可由质能方程求得【答宪】中子(冷)释啟能量7.(辺分)檢能具有能量密度大,地区适应性强朗忧势在核电站中，核反应堆释敢的 核能被转化次电旨邑核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释战出犬量核 能.C1)檢反应方程式卷 U 是反应堆

9、中发圭的讦多核反应中的一 种，口为中十垃沟待求粒子$ a 为X的个数，则只天I_)ar_.职wi；、叭、晦分别表示響 U、器 Kr 核的质羁 嘶札券别表示中子、质子的质氫匚为光在真空中 悔播的連度，测在上述核反应过程中胶出的楼能色 2_.(2)有一座发电能力P=1.00X10；k的檢电站，核能转化为电能的竝率 Q=40%k假 定反应堆牛发生的表 E 土二全昱玄輩 2 二的钱反应已知毎鞭核反应过程敖出的核能丄E=2.7flX10L1JJ核的 ffiS3=390X10ke.#年(1 =3.16X 10s)消耗的辔 U 的质量.【解析】(1)根据电荷数守恒和质量数守恒可判断X 为中子(i)，且 a=

10、3,on根据爱因斯坦质能方程 E=A口&有 E= ( mu-mBa-mkr-2mn) c2.(2)反应堆每年提供的核能：E=PT/n(其中 T 表示一年的时间)以 M 表示每年消耗的1的质量，0n贝 U M：mU=E：AE,解得 M=mPT/n AE. 代入数据得 M=1.10X103kg.23【答案】(1)13 (mU-mBa-mkr-2mn) c (2) 1.10 x10 kg0n8.(12分用速度为v0、 质量为m的：He核轰击质量为m的静止的17N核，发生核反A 和 B.其中 A 为17O核，质量为 R3,速度为 V3； B 的质量为 m.8O(1)写出核反应方程式；(2)计算

11、粒子 B 的速度VB；(3)粒子 A 的速度符合什么条件时，粒子(2)由动量守恒定律：mvo=msV3+mvB,解得 VB=.mw。一吋3m4应，最终产生两种粒子B 的速度方向与 He 核的运动方向相反?【解析】(1)：He+147(3) B 的速度与 He 核的速度方向相反,m3【答案】【答案】（1）扭亡扭亡+ +号号N-+（2）叫.临叫（3）2艶燃燃* *性9,（15分分） 太阳内部的核聚变可以释旅出大量的能重太阳内部的核聚变可以释旅出大量的能重， 这些能壘以这些能壘以电磁辐射的电磁辐射的形式向形式向 四四面儿方辐射面儿方辐射出去，出去，基总基总功率达功率达p-xsxio-也也（1） 估算

12、一下估算一下木阳木阳每秒钟每秒钟损失的损失的质量质量. .（2） 设太设太阳上的阳上的核反应都核反应都是是4徂徂- -jHe+2e+2V+2S M前这种形式的反应前这种形式的反应（1/是是中議中議 子子，其质歳远小干电子质蠹是穿透能力极强朗中性粒子），地日距离其质歳远小干电子质蠹是穿透能力极强朗中性粒子），地日距离L.&XIO,试佶试佶 算每秒钟算每秒钟太阳垂直賤肘在地球表面上毎平方米有参少中徴子到达太阳垂直賤肘在地球表面上毎平方米有参少中徴子到达. .【解析【解析】木阳每秒钟抜出的木阳每秒钟抜出的能置能置】iE=Pt=XSX10;；Js由质由质能方程能方程AE=Amc：可可 人曲人曲

13、3-SxK?5，= =猬猬r Am=- =- kg=4.2X10 kg=4k2X10Tt.c（3 x10s）2毎秒钟集变反应的次数：毎秒钟集变反应的次数：S.SxlOxl287W671 6X10-19垣秒钟产生的中徴子数为垣秒钟产生的中徴子数为 Z Z 晒晒n-2n=10.96XlOr个个. .F邑太阳邑太阳L=1.5X10 mS=4x L4X 3.14X (1.5X10)2B3=28.SSXIO13弓？每平林牛中徽子，贻翳篇仆拦汕卜【答案】（1） 4.2X106t（2） 6X1014个10. （17 分）浙江秦山核电站第 3 期工程两个 60 万千瓦发电机组已并网发电A.235裂变时释放出大

14、量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小92UB.235的一种可能的裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程式为：235+192u92unT 141+92+3156Ba36KrnC.2351 是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45 亿年，升高温度半衰期缩短92UD. 一个235u裂变能放出约 200 MeV 的能量，含 3.2X10-11J92U以上说法中正确的是（）（2）已知铀 235 的质量为 235.043 9 u,钡 141 的质量为 140.913 9 u,氟 92 的质量为 91.8973 u,每个中子质量为 1.008 7 u.1 kg 铀 235 发生（1）中的铀核裂变

15、反应所放出的能量相当 于多少优质煤完全燃烧时放出的能量？（ 1 kg 优质煤完全燃烧时能产生 3.36X107J 的热量）即miVom3V3mmJfc=8.4SXWKMt.（1） 发电站的核能来源于292u的裂变，现有 4 种说法:（3） 这座核电站核能转化为电能的效率为n=40%假定反应堆中发生的裂变反应全是（1）中的核反应，则每年需要多少浓缩铀？（浓缩铀中铀235 的含量占 2%【解析】(1 )235|裂变时，核子数、质子数守恒，只是重核的核子平均质量大于中等92U质量的核子平均质量，产生质量亏损，释放核能，故A 错，B 对；235 |的半衰期不会随环92U境温度的变彳匕而改变，它是由樓内部境温度的变彳匕而改变，它是由樓内部自身的因素决自身的因素决定的，故定的，故c错；错；1 IfeWlXlOfXl心计心计J=l,6X10aJf故故D对对* *(2)质量方损为；质量方损为；i(m-j-hiL,)- (iu.4TiUr+3iiu)=236.0526 u-23E.8S7 3LFO.215 3 u.释旅的释旅的能量；能量；AE-Amc201 IffeV.1 kg钿钿235含有的铀原含有的铀原子核数子核数目目丸丸1000 N=-X6.02X 10* 2. 56X10个个. .2351蚯铀完全反应释改的总能量冷蚯铀完全反应释改的总能量冷IE产产MAE=2. 66X1OL1X 201X