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2019-2020年高考物理一輪復習 梯級演練 強技提能 3.2放射性元素的衰變核能 滬科版選修3-5 1.(2011浙江高考)關于天然放射現(xiàn)象,下列說法正確的是(　　) A.α射線是由氦原子核衰變產生 B.β射線是由原子核外電子電離產生 C.γ射線是由原子核外的內層電子躍遷產生 D.通過化學反應不能改變物質的放射性 2.(xx重慶高考)鈾是常用的一種核燃料,若它的原子核發(fā)生了如下的裂變反應:Una+b+n,則a+b可能是(　　) A.XeKr　　　　　　　 B.BaKr C.BaSr D.XeSr 3.下列核反應方程中,X代表質子的是(　　) AAlHeP+X B.NHeO+X C.U→Th+X DH+XHen 4.(多選)(xx廣東高考)鈾核裂變是核電站核能的重要來源,其一種裂變反應式是Un→BaKr+n。下列說法正確的有(　　) A.上述裂變反應中伴隨著中子放出 B.鈾塊體積對鏈式反應的發(fā)生無影響 C.鈾核的鏈式反應可人工控制 D.鈾核的半衰期會受到環(huán)境溫度的影響 5.(多選)一個質子和一個中子聚變結合成一個氘核,同時輻射一個γ光子。已知質子、中子、氘核的質量分別為m1、m2、m3,普朗克常量為h,真空中的光速為c。下列說法正確的是(　　) A.核反應方程是HnH+γ B.聚變反應中的質量虧損Δm=m1+m2-m3 C.輻射出的γ光子的能量E=(m3-m1-m2)c2 D.γ光子的波長λ= 6.(多選)(xx銀川模擬)下列說法正確的是　(　　) A.玻爾原子理論第一次將量子觀念引入原子領域,提出了定態(tài)和躍遷的概念,成功地解釋了氫原子光譜實驗規(guī)律 B.原子核內部某個中子轉變?yōu)橘|子和電子,產生的電子從原子核中發(fā)射出來,這就是β衰變 C.鈾核裂變的核反應為 D.紫外線照射到金屬鋅板表面時能夠發(fā)生光電效應,則當增大紫外線的照射強度時,從鋅板表面逸出的光電子的最大初動能也隨之增大 E.質子、中子、α粒子的質量分別為m1、m2、m3。質子和中子結合成一個α粒子,釋放的能量是(2m1+2m2-m3)c2 7.(xx濰坊模擬)核動力航母利用可控核裂變釋放核能獲得動力。核反應Un→Ba+Kr+yX是若干核反應的一種,其中X為待求粒子,y為X的個數(shù),則X是　　　　　(選填“質子”“中子”或“電子”),y=　　　　　。若反應過程中釋放的核能為E,光在真空中的傳播速度為c,則核反應的質量虧損表達式為　　　　　。 8.(xx山東高考)恒星向外輻射的能量來自于其內部發(fā)生的各種熱核反應,當溫度達到108K時,可以發(fā)生“氦燃燒”。 (1)完成“氦燃燒”的核反應方程He+　　　Be+γ。 (2Be是一種不穩(wěn)定的粒子,其半衰期為2.610-16s。一定質量的Be,經7.810-16s后所剩Be占開始時的　。 9.(xx海南高考)一靜止的U核經α衰變成為Th核,釋放出的總動能為4.27MeV。問此衰變后Th核的動能為多少MeV?(保留1位有效數(shù)字) 10.(xx濰坊模擬)用速度大小為v的中子轟擊靜止的鋰核Li),發(fā)生核反應后生成氚核和α粒子。生成的氚核速度方向與中子的初速度方向相反,氚核與α粒子的速度之比為7∶8,中子的質量為m,質子的質量可近似看作m,光速為c。 (1)寫出核反應方程; (2)求氚核和α粒子的速度大小; (3)若核反應過程中放出的核能全部轉化為α粒子和氚核的動能,求質量虧損。 答案解析 1.【解析】選D。α射線是在α衰變中產生的,本質是氦核,A錯誤;β射線是在β衰變中產生的,本質是高速電子束,B錯誤;γ射線是發(fā)生α衰變和β衰變時原子核發(fā)生能級躍遷而產生的電磁波,C錯誤;物質的放射性由原子核內部自身的因素決定,與原子所處的化學狀態(tài)和外部條件無關,D正確。 2.【解析】選D。根據(jù)題中所給裂變反應方程,質量數(shù)守恒,電荷數(shù)守恒,故a+b的質量數(shù)應為235+1-2=234,電荷數(shù)應為92,故只有D選項正確。 3.【解題指南】解答本題的關鍵是弄清質子的特點及核反應中的守恒規(guī)律。質子的質量數(shù)和核電荷數(shù)均為1,核反應中質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒。 【解析】選B。根據(jù)核反應中質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知,四個選項中的X分別代表nHHe和H。選項B正確。 4.【解題指南】解答本題應注意以下兩點： (1)裂變反應方程的特點及應用。 (2)原子核的半衰期的決定因素。 【解析】選A、C。核裂變反應是重核被中子轟擊后分裂成兩個中等質量的原子核并放出若干個中子的反應,A選項正確;鈾塊要發(fā)生鏈式反應需達到一定的體積,B選項錯誤;鏈式反應可人工控制用以建立核電站,C選項正確;原子核的半衰期由原子核本身的性質決定,與其所處的環(huán)境或狀態(tài)無關,D選項錯誤。 5.【解析】選B、D。由核反應遵循的質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知,核反應方程是HnH+γ,選項A錯誤;聚變反應中的質量虧損Δm=m1+m2-m3,選項B正確;輻射出的γ光子的能量E=Δmc2=(m1+m2-m3)c2,選項C錯誤;輻射出的γ光子的能量E=,解得γ光子的波長λ=,選項D正確。 【加固訓練】 太陽內部持續(xù)不斷地發(fā)生著4個質子H)聚變?yōu)?個氦核He)的熱核反應。核反應方程是HHe+2X,這個核反應釋放出大量核能。已知質子、氦核、X的質量分別為m1、m2、m3,真空中的光速為c。下列說法中正確的是(　　) A.方程中的X表示中子n) B.方程中的X表示電子e) C.這個核反應中質量虧損Δm=4m1-m2 D.這個核反應中釋放的核能ΔE=(4m1-m2-2m3)c2 【解析】選D。由質量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒知：X為,A、B均錯。該反應中質量虧損Δm=4m1-m2-2m3,C錯。ΔE=Δmc2=(4m1-m2-2m3)c2,D對。 6.【解析】選A、B、E。根據(jù)玻爾理論的實際內容,A正確;β衰變的實質是nH+,B正確;鈾核在中子的轟擊下才能發(fā)生裂變,C錯誤;光電子最大初動能與入射光的強度無關,D錯誤;根據(jù)核反應方程可得質量虧損和質能方程,E正確。 7.【解析】根據(jù)核反應遵循的規(guī)律,X是中子,y=3。由愛因斯坦質能方程E=Δmc2,核反應的質量虧損表達式為Δm=。 答案：中子　3　 8.【解題指南】解答本題時應從以下兩點進行分析： (1)核反應方程與電荷守恒定律; (2)半衰期及剩余質量的計算方法。 【解析】(1)根據(jù)核反應方程和電荷守恒定律可知, HeHeBe+γ。 (2Be的半衰期為2.610-16s,經過7.810-16s后,也就是經過3個半衰期后剩余的質量為m′=()nm=()3m, 所剩Be占開始時的。 答案：(1He　(2)或12.5% 9.【解析】據(jù)題意知,此α衰變的衰變方程為 UThHe 根據(jù)動量守恒定律得 mαvα=mThvTh　 ① 式中,mα和mTh分別為α粒子和Th核的質量,vα和vTh分別為α粒子和Th核的速度的大小,由題設條件知 mα+mTh=Ek ② =　 ③ 式中Ek=4.27MeV是α粒子與Th核的總動能。 由①②③式得mTh=Ek ④ 代入數(shù)據(jù)得,衰變后Th核的動能 mTh=0.07MeV 答案：0.07MeV 【總結提升】求解核能問題的三種技巧 (1)根據(jù)質量虧損計算：ΔE=Δmc2及1u相當于931.5MeV。 (2)根據(jù)能量守恒和動量守恒計算。 (3)在計算具有宏觀質量的物質中所有原子核發(fā)生核反應所釋放能量時常用到阿伏加德羅常數(shù)。 10.【解析】(1)由題意可得,核反應方程為nLiHHe (2)由動量守恒定律得mv=-3mv1+4mv2 由題意得v1∶v2=7∶8,解得v1=v,v2=v (3)氚核和α粒子的動能之和為 Ek=3m+4m=mv2 釋放的核能為 ΔE=Ek-Ekn=mv2-mv2=mv2 由愛因斯坦質能方程得,質量虧損為 Δm== 答案：(1nLiHHe (2)v　v　(3)