2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十三章 原子結(jié)構(gòu) 原子核 第2講 放射性元素的衰變、核能練習(xí).doc
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第2講放射性元素的衰變、核能板塊三限時(shí)規(guī)范特訓(xùn)時(shí)間:45分鐘滿分:100分一、選擇題(本題共10小題,每小題6分,共60分。其中16為單選,710為多選)1關(guān)于原子核中質(zhì)子和中子的說法,正確的是()A原子核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)一定相等B穩(wěn)定的重原子核里,質(zhì)子數(shù)比中子數(shù)多C原子核都是非常穩(wěn)定的D由于核力的作用范圍是有限的,以及核力的飽和性,如果不斷地增大原子核,形成的核也一定是不穩(wěn)定的答案D解析自然界中較輕的原子核,質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等,但對于較重的原子核,中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù),越重的元素,兩者相差越多,A、B錯(cuò)誤;天然放射性元素的原子核會衰變,并不穩(wěn)定,C錯(cuò)誤;核子間核力與電磁力都會隨核子間距離的增大而減小,但核力減小得更快,由于核力作用范圍有限,以及核力的飽和性,如果不斷地增大原子核,大到一定程度時(shí),相距較遠(yuǎn)的質(zhì)子受到的核力不足以平衡它們之間的庫侖力,原子核就不穩(wěn)定了,D正確。2.如圖所示,x為未知的放射源,L為薄鋁片,計(jì)數(shù)器對粒子、粒子、光子均能計(jì)數(shù)。若在放射源和計(jì)數(shù)器之間加上L后,計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率大幅度減小,在L和計(jì)數(shù)器之間再加豎直向下的勻強(qiáng)磁場,計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率不變,則,x可能是()A、和的混合放射源B純放射源C和的放射源D純放射源答案C解析在放射源和計(jì)數(shù)器之間加上薄鋁片后,計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率大幅度減小,說明射線中有穿透力很弱的粒子,即粒子;在鋁片和計(jì)數(shù)器之間再加豎直向下的勻強(qiáng)磁場,計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率不變,說明穿過鋁片的粒子中無帶電粒子,即只有射線;綜合可知放射源可能是和的放射源,故選C。32017山東濰坊二模下列說法正確的是()A粒子散射實(shí)驗(yàn)說明原子的能量是量子化的B玻爾的氫原子軌道理論認(rèn)為電子運(yùn)動(dòng)的軌道是連續(xù)的C放射性元素的原子核能夠發(fā)出射線,說明原子核內(nèi)有電子D兩輕核發(fā)生聚變釋放能量,生成核的比結(jié)合能增加答案D解析粒子散射實(shí)驗(yàn)說明原子的中央有一個(gè)原子核,集中了原子幾乎所有的質(zhì)量和全部的正電荷,不能說明原子的能量是量子化的,A錯(cuò)誤;玻爾的氫原子軌道理論認(rèn)為電子運(yùn)動(dòng)的軌道是量子化的,即不連續(xù)的,B錯(cuò)誤;放射性元素的原子核發(fā)出的射線是中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子時(shí)產(chǎn)生的,C錯(cuò)誤,D正確。4某核反應(yīng)方程HHHeX。已知H的質(zhì)量為2.0136 u,H的質(zhì)量為3.0180 u,He的質(zhì)量為4.0026 u,X的質(zhì)量為1.0087 u。則下列說法中正確的是()AX是質(zhì)子,該反應(yīng)釋放能量BX是中子,該反應(yīng)釋放能量CX是質(zhì)子,該反應(yīng)吸收能量DX是中子,該反應(yīng)吸收能量答案B解析由電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒分別得X的電荷數(shù)Z0,質(zhì)量數(shù)A2341,故X為n,即中子;由于反應(yīng)前的總質(zhì)量2.0136 u3.0180 u5.0316 u4.0026 u1.0087 u,因此,此反應(yīng)中會釋放能量。52017安徽十校聯(lián)考鈾核(U)經(jīng)過m次衰變和n次衰變變成鉛核(Pb),關(guān)于該過程,下列說法正確的是()Am5,n4B鈾核(U)的比結(jié)合能比鉛核(Pb)的比結(jié)合能小C衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和小于鈾核(U)的結(jié)合能D鈾核(U)衰變過程的半衰期與溫度和壓強(qiáng)有關(guān)答案B解析此衰變方程可寫為UPbmn,根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒有2352074m,得m7,以及928272n,得n4,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;衰變后的產(chǎn)物相對于衰變前要穩(wěn)定,所以鈾核(U)的比結(jié)合能比鉛核(Pb)的比結(jié)合能小,B正確;穩(wěn)定性更高,比結(jié)合能更大,核子總數(shù)不變,故衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于鈾核的結(jié)合能,C錯(cuò)誤;原子核的半衰期與環(huán)境的溫度、壓強(qiáng)等無關(guān),故D錯(cuò)誤。6如圖所示是原子核的平均核子質(zhì)量A與原子序數(shù)Z的關(guān)系圖象,下列說法正確的是()A若D、E能結(jié)合成F,結(jié)合過程一定要釋放能量B若D、E能結(jié)合成F,結(jié)合過程一定要吸收能量C若C、B能結(jié)合成A,結(jié)合過程一定要釋放能量D若F、C能結(jié)合成B,結(jié)合過程一定要釋放能量答案A解析由AZ圖象看出,D、E的平均核子質(zhì)量均大于F的平均核子質(zhì)量,結(jié)合會有質(zhì)量虧損,因此,D、E結(jié)合成F時(shí),要釋放能量,選項(xiàng)A正確、B錯(cuò)誤;C、B的平均核子質(zhì)量均小于A的平均核子質(zhì)量,結(jié)合會質(zhì)量增加,因此,C、B結(jié)合成A時(shí)要吸收能量,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;F、C的平均核子質(zhì)量均小于B的平均核子質(zhì)量,因此,F(xiàn)、C結(jié)合成B時(shí)要吸收能量,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。7用蓋革米勒計(jì)數(shù)器測定放射源的放射強(qiáng)度為每分鐘405次,若將一張厚紙板放在計(jì)數(shù)器與放射源之間,計(jì)數(shù)器幾乎測不到射線。10天后再次測量,測得該放射源的放射強(qiáng)度為每分鐘101次,則下列關(guān)于射線性質(zhì)及它的半衰期的說法正確的是()A放射源射出的是射線B放射源射出的是射線C這種放射性元素的半衰期是5天D這種放射性元素的半衰期是2.5天答案AC解析因厚紙板能擋住這種射線,可知這種射線是穿透能力最差的射線,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;10天后測出放射強(qiáng)度為原來的四分之一,說明10天后放射性元素的原子核個(gè)數(shù)只有原來的四分之一,由半衰期公式知,已經(jīng)過了兩個(gè)半衰期,故半衰期是5天。8.2017福建廈門質(zhì)檢靜止的Bi原子核在磁場中發(fā)生衰變后運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,大小圓半徑分別為R1、R2。則下列關(guān)于此原子核衰變方程和兩圓軌跡半徑比值判斷正確的是()A.BiTlHe B.BiPoeCR1R2841 DR1R22074答案BC解析原子核發(fā)生衰變時(shí),根據(jù)動(dòng)量守恒可知兩粒子的速度方向相反,由題圖知粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡在同一側(cè),根據(jù)左手定則可以得知,衰變后的粒子所帶的電性相反,所以放射的粒子應(yīng)該是電子,原子核發(fā)生的應(yīng)該是衰變,衰變方程為BiPoe,故A錯(cuò)誤,B正確;根據(jù)qvBm得R,兩粒子動(dòng)量等大,故R1R2q2q1841,故C正確,D錯(cuò)誤。92017河南安陽一模根據(jù)下面所給圖片及課本中有關(guān)歷史事實(shí),結(jié)合有關(guān)物理知識,判斷下列說法正確的是()A圖甲是研究光電效應(yīng)的示意圖,發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的波長大于金屬的“極限波長”B圖乙是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的示意圖,發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件之一是裂變物質(zhì)的體積大于或等于臨界體積C圖丙是氫原子的能級圖,一個(gè)處于n4能級的氫原子,躍遷時(shí)可以產(chǎn)生6種光子D圖丁是衰變規(guī)律的示意圖,原子序數(shù)大于83的元素都具有放射性,小于83的個(gè)別元素,也具有放射性答案BD解析根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekhh,入射光的波長必須小于金屬的極限波長才能發(fā)生光電效應(yīng),故A錯(cuò)誤;當(dāng)裂變物質(zhì)的體積小于臨界體積時(shí),不會發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng),有利于裂變物質(zhì)的貯存,當(dāng)大于或等于臨界體積時(shí),則可發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng),故B正確;處于n4能級的氫原子向較低能級躍遷,最終躍遷到基態(tài),躍遷情況可能是41,釋放1種頻率的光子,431,421,釋放2種頻率的光子,4321,釋放3種頻率的光子,故C錯(cuò)誤;原子序數(shù)大于83的元素都具有放射性,小于83的個(gè)別元素,也具有放射性,故D正確。10一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核,同時(shí)放出光子,核反應(yīng)方程是HnH,以下說法中正確的是()A反應(yīng)后氘核的質(zhì)量一定小于反應(yīng)前質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和B反應(yīng)前后的質(zhì)量數(shù)不變,因而質(zhì)量不變C光子的能量為mc2,m為反應(yīng)中的質(zhì)量虧損,c為光在真空中的速度D因存在質(zhì)量虧損m,所以“物質(zhì)不滅”的說法不正確答案AC解析核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)及能量均守恒。由于反應(yīng)中要釋放核能,會出現(xiàn)質(zhì)量虧損,反應(yīng)中氘核的質(zhì)量一定小于反應(yīng)前質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和,A正確;反應(yīng)前后質(zhì)量不守恒,但質(zhì)量數(shù)不變,B錯(cuò)誤;反應(yīng)中釋放的能量會以光子的形式向外釋放,質(zhì)量虧損和釋放的能量滿足愛因斯坦質(zhì)能方程,C正確;質(zhì)量虧損以能量的形式繼續(xù)存在,D錯(cuò)誤。二、非選擇題(本題共3小題,共40分)11(10分)一靜止的238 92U核經(jīng)衰變成為234 90Th核,釋放出的總動(dòng)能為4.27 MeV。問此衰變后234 90Th核的動(dòng)能為多少M(fèi)eV(保留一位有效數(shù)字)?答案0.07 MeV解析據(jù)題意知,此衰變的衰變方程為:U234 90ThHe根據(jù)動(dòng)量守恒定律得mvmThvTh式中,m和mTh分別為粒子和Th核的質(zhì)量,v和vTh分別為粒子和Th核的速度,由題設(shè)條件知:mvmThvEk式中Ek4.27 MeV是粒子與Th核的總動(dòng)能。由式得mThvEk代入數(shù)據(jù)得,衰變后234 90Th核的動(dòng)能mThv0.07 MeV。12(15分)在所有能源中核能具有能量密度大、區(qū)域適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)勢,在核電站中,核反應(yīng)堆釋放的核能被轉(zhuǎn)化為電能。核反應(yīng)堆的工作原理是利用中子轟擊重核發(fā)生裂變反應(yīng),釋放出大量核能。(1)核反應(yīng)方程式235 92Un141 56BaKraX是反應(yīng)堆中發(fā)生的許多核反應(yīng)中的一種,n為中子,X為待求粒子,a為X的個(gè)數(shù),則X為_,a_。以mU、mBa、mKr分別表示235 92U、141 56Ba、Kr的質(zhì)量,mn、mp分別表示中子、質(zhì)子的質(zhì)量,c為光在真空中傳播的速度,則在上述核反應(yīng)過程中放出的核能E_。(2)有一座發(fā)電功率為P1.00106 kW的核電站,核能轉(zhuǎn)化為電能的效率40%。假定反應(yīng)堆中發(fā)生的裂變反應(yīng)全是本題(1)中的核反應(yīng),已知每次核反應(yīng)過程中放出的核能E2.781011 J,鈾核的質(zhì)量mU3901027 kg,求每年(1年3.15107 s)消耗的235 92U的質(zhì)量。答案(1)n3(mUmBamKr2mn)c2(2)1104 kg解析(1)由反應(yīng)方程可知:X為n,a為3,釋放的能量為E(mUmBamKr2mn)c2。(2)因核電站發(fā)電效率為40%,故核電站消耗235 92U的功率為P kW2.5106 kW。核電站每年消耗235 92U的能量為WPt2.51093.15107 J7.8751016 J產(chǎn)生這些能量消耗的鈾核的數(shù)目:n2.831027(個(gè))每年消耗235 92U的質(zhì)量為MnmU2.8310273901027 kg1104 kg。13(15分)氘對人類有很多用途,其中低氘水對人體健康有諸多好處,更有益于生命體的生存和繁衍。原子能核電站或制造原子彈的所謂重水反應(yīng)堆,用的重水就是氘水,其中兩個(gè)氘核可以聚變,其核反應(yīng)方程為:HHHen,已知氘核的質(zhì)量mH2.013 u,氦核(He)的質(zhì)量mHe3.0150 u,中子的質(zhì)量mn1.0087 u。(1)求該核反應(yīng)中釋放的核能;(2)若兩個(gè)氘核以相等的動(dòng)能0.35 MeV發(fā)生正碰,核反應(yīng)中釋放的核能完全轉(zhuǎn)化為氦核與中子的動(dòng)能,則產(chǎn)生的中子和氦核的動(dòng)能分別為多少?答案(1)2.14 MeV(2)2.13 MeV0.71 MeV解析(1)核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為m2mHmHemn0.0023 u由Emc2可知釋放的核能:E0.0023931.5 MeV2.14 MeV。(2)把兩個(gè)氘核作為一個(gè)系統(tǒng),碰撞過程系統(tǒng)的動(dòng)量守恒,由于碰撞前兩氘核的動(dòng)能相等,其動(dòng)量等大反向,因此反應(yīng)前后系統(tǒng)的總動(dòng)量都為零,即mHevHemnvn0反應(yīng)前后系統(tǒng)的總能量守恒,即mHevmnvEEkH又因?yàn)閙Hemn31,所以vHevn13由以上各式代入已知數(shù)據(jù)得:EkHe0.71 MeV,Ekn2.13 MeV。- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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