2019-2020版高考物理一轮复习课后限时集训33核反应和核能含解析新人教版

PAGE课后限时集训(三十三)核反应和核能(建议用时：40分钟)[基础对点练]题组一：原子核的组成放射性同位素1．在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度，其检测装置由放射源、探测器等构成，如图所示。该装置中探测器接收到的是()A．X射线 B．α射线C．β射线 D．γ射线D[放射源发出的只有α、β、γ三种射线，故选项A错误。在α、β、γ三种射线中，只有γ射线能穿透钢板，故选项B、C错误，D正确。]2．(多选)(2019·常州检测)放射性同位素被广泛应用，下列说法正确的是()A．放射性同位素的半衰期都比较短，对环境的危害较小B．放射性同位素能够消除静电是因为其发出的γ射线C．用放射性同位素参与化学反应可以起到示踪的作用D．放射性同位素可以作为核燃料进行发电AC[放射性同位素的半衰期都比较短，衰变得快，对环境的危害较小，A正确。α射线能使空气分子电离成导体，所以能够消除静电。γ射线的电离本领较小，B错误。根据放射性同位素的应用可知，用放射性同位素参与化学反应可以起到示踪的作用，C正确。放射性同位素大多是人工合成的同位素，成本高，存在量较少，不能作为核燃料进行发电，D错误。]题组二：原子核的衰变、半衰期3．放射性元素A经过2次α衰变和1次β衰变后生成一新元素B，则元素B在元素周期表中的位置较元素A的位置向前移动了()A．1位 B．2位C．3位 D．4位C[原子核经过一次α衰变，电荷数减小2，质量数减小4；经过一次β衰变，电荷数增加1，质量数不变。所以经过2次α衰变和1次β衰变，A元素电荷数减少2×2－1×1＝3，则生成的新元素B在元素周期表中的位置向前移3位，C正确。]4．(多选)(2019·莆田检测)14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5700年。已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减少。现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的eq\f(1,A．该古木的年代距今约5700年B．12C、13C、C．14C衰变为14D．增加样品测量环境的压强将加速14CAC[古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的eq\f(1,2)，可知时间正好是5700年，A正确。12C中子数为6,13C中子数为7,14C中子数为8，B错误。14C与5．原子核eq\o\al(238,92)U经放射性衰变①变为原子核eq\o\al(234,90)Th，继而经放射性衰变②变为原子核eq\o\al(234,91)Pa，再经放射性衰变③变为原子核eq\o\al(234,92)U。放射性衰变①、②和③依次为()A．α衰变、β衰变和β衰变B．β衰变、α衰变和β衰变C．β衰变、β衰变和α衰变D．α衰变、β衰变和α衰变A[eq\o\al(238,92)Ueq\o(→,\s\up7(①))eq\o\al(234,90)Th，质量数少4，电荷数少2，说明①为α衰变。eq\o\al(234,90)Theq\o(→,\s\up7(②))eq\o\al(234,91)Pa，质子数加1，质量数不变，说明②为β衰变，中子转化成质子。eq\o\al(234,91)Paeq\o(→,\s\up7(③))eq\o\al(234,92)U，质子数加1，质量数不变，说明③为β衰变，中子转化成质子。选项A正确。]6．(2019·茂名检测)铝核eq\o\al(27,13)Al被α粒子击中后产生的反应生成物是磷eq\o\al(30,15)P，同时放出一种粒子，关于这种粒子，下列说法中正确的是()A．这种粒子在电场中可以被加速或发生偏转B．这种粒子在磁场中一定不受磁场力作用C．这种粒子在真空中的速度等于3×108D．在碳14核内有6个这种粒子B[根据质量数和电荷数守恒可知放出的粒子质量数为1，电荷数为0，故该粒子为中子，中子不带电，不会在电场中加速或偏转，也不会受到磁场力作用，A错误，B正确。中子的速度小于光速，C错误。碳14核的电荷数为6，则质子数是6，中子数为14－6＝8，D错误。]题组三：核反应与核能7．(2019·唐山调研)在匀强磁场中，有一个原来静止的eq\o\al(14,)6C原子核，它放出的粒子与反冲核的径迹是两个相内切的圆，圆的直径之比为7∶1，那么碳14的衰变方程应为()A．eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,1)e＋eq\o\al(14,5)B B．eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(10,4)BeC.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(12,5)B D.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)ND[静止的放射性原子核发生了衰变放出粒子后，新核的速度与粒子速度方向相反，放出的粒子与新核所受的洛伦兹力方向相同，根据左手定则判断出粒子与新核的电性相反，根据r＝eq\f(mv,Bq)，因粒子和新核的动量大小相等，可由半径之比7∶1确定电荷量之比为1∶7，即可根据电荷数守恒及质量数守恒得出核反应方程式为D。]8.(2018·天津高考)国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台。下列核反应中放出的粒子为中子的是()A．eq\o\al(14,7)N俘获一个α粒子，产生eq\o\al(17,8)O并放出一个粒子B．eq\o\al(27,13)Al俘获一个α粒子，产生eq\o\al(30,15)P并放出一个粒子C.eq\o\al(11,5)B俘获一个质子，产生eq\o\al(8,4)Be并放出一个粒子D.eq\o\al(6,3)Li俘获一个质子，产生eq\o\al(3,2)He并放出一个粒子B[本题考查核反应方程。由核反应过程中遵循质量数、电荷数均守恒的原则，可写出选项中的四个核反应方程。eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H，选项A错误。eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n，选项B正确。eq\o\al(11,5)B＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(8,4)Be＋eq\o\al(4,2)He，选项C错误。eq\o\al(6,3)Li＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(4,2)He，选项D错误。]9．(2019·咸阳检测)首次用实验验证“爱因斯坦质能方程”的核反应方程是eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(1,1)H→Keq\o\al(4,2)He，已知mLi＝7.0160u，mH＝1.0078u，mHe＝4.0026u，则该核反应方程中的K值和质量亏损分别是()A．1和4.0212uB．1和2.0056uC．2和0.0186uD．2和1.9970uC[根据核反应前后质量数和电荷数守恒可得7＋1＝K×4,3＋1＝K×2，可得K＝2；反应前的总质量m1＝mLi＋mH＝7.0160u＋1.0078u＝8.0238u，反应后的总质量m2＝2mHe＝2×4.0026u＝8.0052u，反应前后质量亏损Δm＝m1－m2＝8.0238u－8.0052u＝0.0186u，C正确。][考点综合练]10.(多选)(2019·大连模拟)在足够大的匀强磁场中，静止的钠的同位素eq\o\al(24,11)Na发生衰变，沿与磁场垂直的方向释放出一个粒子后，变为一个新核，新核与放出粒子在磁场中运动的轨迹均为圆，如图所示，下列说法正确的是()A．新核为eq\o\al(24,12)MgB．轨迹2是新核的径迹C.eq\o\al(24,11)Na发生的是α衰变D．新核沿顺时针方向旋转AB[根据动量守恒得知，放出的粒子与新核的速度方向相反，由左手定则判断得知，放出的粒子应带负电，是β粒子，所以发生的是β衰变，根据电荷数守恒、质量数守恒知，衰变方程为eq\o\al(24,11)Na→eq\o\al(24,12)Mg＋eq\o\al(0,－1)e，可知新核为eq\o\al(24,12)Mg，故A正确，C错误。由题意，静止的钠核eq\o\al(24,11)Na发生衰变时动量守恒，释放出的粒子与新核的动量大小相等，两个粒子在匀强磁场中都做匀速圆周运动，因为新核的电荷量大于所释放出的粒子电荷量，由半径公式r＝eq\f(mv,qB)得知，新核的半径小于粒子的半径，所以轨迹2是新核的轨迹，故B正确。根据洛伦兹力提供向心力，由左手定则判断得知，新核要沿逆时针方向旋转，故D错误。]11．(2019·宿州模拟)近几年日本、印度等许多国家积极发展“月球探测计划”，该计划中的科研任务之一是探测月球上氦3的含量。氦3是一种清洁、安全和高效的核发电燃料，可以采用在高温高压下用氘和氦3进行核聚变反应发电。若已知氘核的质量为2.0136u，氦3的质量为3.0150u，氦核的质量为4.00151u，质子的质量为1.00783u，中子的质量为1.008665u,1u相当于931.5MeV，则下列说法正确的是()A．一个氘和一个氦3的核聚变反应释放的核能约为17.9MeVB．氘和氦3的核聚变反应方程式：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,2)He→eq\o\al(4,2)He＋X，其中X是中子C．因为聚变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少D．目前我国的秦山、大亚湾等核电站广泛使用氦3进行核聚变反应发电A[根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为1，质量数为1，X为质子，B错误。一个氘和一个氦3发生核聚变，产生一个氦4和一个质子，根据爱因斯坦质能方程得，释放的核能ΔE＝Δmc2＝(2.0136＋3.0150－4.00151－1.00783)×931.5MeV≈17.9MeV，A正确。因为聚变时释放能量，出现质量亏损，所以反应后的总质量小于反应前的总质量，但是质量数守恒，C错误。目前我国的秦山、大亚湾等核电站广泛使用核裂变发电，D错误。]12．(2019·肇庆模拟)2017年1月9日，大亚湾反应堆中微子实验工程获得国家自然科学一等奖。大多数原子核发生核反应的过程中都伴有中微子的产生，例如核裂变、核聚变、β衰变等。下列关于核反应的说法，正确的是()A．eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是α衰变方程，eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e是β衰变方程B．高速运动的α粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，其核反应方程为eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,0)nC.eq\o\al(234,90)Th衰变为eq\o\al(222,86)Rn，经过3次α衰变，2次β衰变D.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n是核裂变方程，也是氢弹的核反应方程C[核反应eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是核聚变方程，eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e是β衰变方程，A错误。高速运动的α粒子轰击氮核可从氮核中打出质子，其核反应方程为eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H，B错误。eq\o\al(234,90)Th衰变为eq\o\al(222,86)Rn，设经过了n次α衰变和m次β衰变，根据质量数守恒和电荷数守恒可得234＝222＋4n,90＝86＋2n－m，联立解得n＝3，m＝2，故经过3次α衰变，2次β衰变，C正确。eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n是核裂变方程，不是氢弹核反应方程，氢弹发生的反应为核聚变，D错误。]13．某些建筑材料可产生放射性气体——氡，氡可以发生α或β衰变，如果人长期生活在氡浓度过高的环境中，那么，氡经过人的呼吸道沉积在肺部，并放出大量的射线，从而危害人体健康。原来静止的氡核(eq\o\al(222,86)Rn)发生一次α衰变生成新核钋(Po)，并放出一个能量为E0＝0.09MeV的光子。已知放出的α粒子动能为Eα＝5.55MeV；忽略放出光子的动量，但考虑其能量：1u＝931.5MeV/c2。(1)写出衰变的核反应方程；(2)衰变过程中总的质量亏损为多少？(结果保留3位有效数字)解析：(1)衰变方程为：eq\o\al(222,86)Rn→eq\o\al