高中物理一輪復習課時提升作業(yè)(四十) 第十五章 第2講 天然放射現(xiàn)象衰變核能

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1、 課時提升作業(yè)(四十) (40?分鐘 100?分) 一、選擇題(本大題共?10?小題,每小題?7?分,共?70?分。每小題至少一個答案正確, 選不全得?3?分) 1.(2012·東城區(qū)模擬)同位素是指 ( ) A.核子數(shù)相同而質(zhì)子數(shù)不同的原子 B.核子數(shù)相同而中子數(shù)不同的原子 C.質(zhì)子數(shù)相同而核子數(shù)不同的原子 D.中子數(shù)相同而核子數(shù)不同的原子 2.(2012·黃浦區(qū)模擬)一個放射性原子核發(fā)生一次β衰變,它的 ( ) A.質(zhì)子數(shù)減少一個,中子數(shù)不變 B.質(zhì)子數(shù)增加一個,中子數(shù)不變

2、 C.質(zhì)子數(shù)減少一個,中子數(shù)增加一個 D.質(zhì)子數(shù)增加一個,中子數(shù)減少一個 3.(2013·湛江模擬 P?具有放射性,發(fā)生衰變的核反應方程為 P Si+X,則 ( ) A B P?核內(nèi)有?30?個中子 Si?核內(nèi)有?14?個質(zhì)子 C.X?粒子是質(zhì)子 D.X?粒子是正電子 4.(2013·武漢模擬)2011?年?3?月?11?日,日本東部海域發(fā)生里氏?9.0?級地震。地 震所引發(fā)的福島核電站泄漏事故讓全世界都陷入了恐慌。下面有關(guān)核輻射的知 識,說法正確的是 (

3、) A.核泄漏中放射性物質(zhì)放射出α、β、γ三種射線,其中α射線的穿透能力最強 B.β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子時所產(chǎn)生的 C.若使放射性物質(zhì)的溫度降低,其半衰期將減小 D.鈾核(?238?U?)衰變?yōu)殂U核(?206?Pb?)的過程中,要經(jīng)過?8?次α衰變和?6?次β衰變 92 82 5.放射性同位素 Na?的半衰期是?2?小時。400?g?的 Na?樣品經(jīng)過?4?小時,還沒有 發(fā)生衰變的樣品有 ( ) A.400?g B.300?g C.200?g D.100?g 6.(2013·寶雞模擬)2

4、006?年美國和俄羅斯的科學家利用回旋加速器,通過(鈣?48) 轟擊(锎?249)發(fā)生核反應,成功合成了第?118?號元素,這是迄今為止門捷列夫元素 周期表中原子序數(shù)最大的元素,實驗表明,該元素的原子核先放出?3?個相同的粒 子?X,再連續(xù)經(jīng)過?3?次α衰變后,變成質(zhì)量為?282?的第?112?號元素的原子核,則上 述過程中的粒子?X?是 ( ) A.中子 B.質(zhì)子 C.電子 D.α粒子 7.對核反應方程 Na A.該反應屬于β衰變 B.產(chǎn)物中的電子來源于 Mg+?0?e?,下列說法正確的是?(???)

5、 1 Na?的核外電子 C D Na?原子核的質(zhì)量比 Na?原子核的質(zhì)量與 Mg?原子核的質(zhì)量大 Mg?原子核的質(zhì)量相等 8.(2013·天水模擬)下列說法正確的是 ( ) A.?232?Th?經(jīng)過?8?次α衰變和?6?次β衰變后成為穩(wěn)定的原子核?208?Pb 90 92 B.發(fā)現(xiàn)中子的核反應方程是?Be He→?12?C+1?n 6?0 C.200?個?238?U?的原子核經(jīng)過兩個半衰期后剩下?50?個 92 D.?235?U?在中子轟擊下生成

6、Sr?和?140?Xe?的過程中,原子核中的平均核子質(zhì)量變小 92 54 9.中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核時,質(zhì)量虧損為Δm,相應的能量ΔE=Δmc2=2.2?MeV,是 氘核的結(jié)合能,下列說法正確的是 ( ) A.用能量等于?2.0?MeV?的光子照射靜止的氘核時,氘核可能分解為一個中子和一 個質(zhì)子 B.用能量等于?2.2?MeV?的光子照射靜止的氘核時,氘核可能分解為一個中子和一 個質(zhì)子,它們的動能之和不為零 C.用能量等于?2.4?MeV?的光子照射靜止的氘核時,氘核不可能分解為一個中子和 一個質(zhì)子

7、 D.用能量等于?2.6?MeV?的光子照射靜止的氘核時,氘核可能分解為一個中子和一 個質(zhì)子,它們的動能之和不為零 10.(2013·浦東模擬)在β衰變中常伴有一種稱為“中微子”的粒子放出,1953 年物理學家建造了一個由大水槽和探測器組成的實驗系統(tǒng),利用中微子與水中 的?H?進行核反應,間接地證實了中微子(ν)的存在。中微子與水中的?H?發(fā)生核 反應,產(chǎn)生中子?n)和正電子(?0?e?),核反應方程為ν H +1 n+?0?e?。由此可以判定 +1 中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別是 ( ) A.0、0 B.0

8、、1 C.1、0 D.1、1 二、計算題(本大題共?2?小題,共?30?分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù) 值計算的要注明單位) 11.(2013·南通模擬)(12?分)真空中靜止的某元素的原子核,發(fā)生衰變反應時放 出一個質(zhì)量為?m,速度大小為?v?的粒子,已知剩余核的質(zhì)量為?M。求: (1)剩余核的速度大小; (2)如果在衰變過程中釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為動能,求核反應過程中的質(zhì)量虧損 (真空中光速為?c)。 12.(能力挑戰(zhàn)題)(18?分)钚的放射性同位素?239?Pu?靜止時衰變?yōu)殁櫤思ぐl(fā)態(tài)

9、?235?U?* 94 92 和α粒子,而鈾核激發(fā)態(tài)?235?U?*立即衰變?yōu)殁櫤?235?U?,并放出能量為?0.097?MeV?的γ 92 92 光子。已知: 239 94 92 Pu?、?235?U?和α粒子的質(zhì)量分別為?mPu=239.052?1?u、mU=235.043?9?u?和?mα= 4.002?6?u、1?u=931.5?MeV/c2。 (1)寫出衰變方程; (2)已知衰變放出的光子的動量可忽略,求α粒子的動能。

10、 答案解析 1.【解析】選?C。具有相同的質(zhì)子數(shù)和不同的中子數(shù)的原子互稱同位素,A、B、 D?錯,C?正確。 2.【解析】選?D。β射線為原子核受激發(fā)射出的高速電子流,是由中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子 時放射出來的,轉(zhuǎn)化方程為?1?n 0 H+?0?e?,故?A、B、C?錯,D?正確。 1 3.【解析】選?B、D。?30?P?核的中子數(shù)為?30-15=15?個,故?A?錯。?30?Si?核內(nèi)有?14?個 15 14 質(zhì)子,故?B?對。由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知?X?為?0?e,

11、即為正電子,故?C?錯,D?對。 1 4.【解析】選?B、D。α射線的電離作用強而穿透能力最弱,故?A?錯。發(fā)生β衰變 時,有?1?n 0 H+?0?e?,即β衰變所釋放的電子是由原子核內(nèi)部的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子而產(chǎn) 1 生的,故?B?對。半衰期不隨外部條件而發(fā)生變化,故?C?錯。設該過程有?x?次α衰變 和?y?次β衰變,由衰變過程中的質(zhì)量數(shù)守恒,238=206+4x,由電荷數(shù)守恒, 92=82+2x-y,可解得?x=8,y=6,故?D?正確。 5.【解析】選?D。根據(jù)半衰期公式?m?余=m?原( =400?

12、g×(??=100?g,故?A、B、C 錯,D?正確。 【變式備選】地表處?12?C?和?14?C?存在一定的比例,植物吸收后體內(nèi)?12?C?和?14?C?也含有一 6 6 6 6 定的比例,植物死后,不再吸收碳。已知?14?C?具有放射性,放出β粒子,若其半衰期為?5 6 600?年,現(xiàn)測得某被伐古樹所含14?C?的比例是活樹的?倍,則 ( ) 6 A.該β粒子是?14C?原子的最外層電子獲得高能量后放出來的 B.該古樹是?2?800?年前被伐的 C.?14?C?核經(jīng)過衰變生成新核,新核的質(zhì)量等于原核的質(zhì)量 6 D.

13、地球氣候變暖將改變地表處14?C?衰變的快慢 6 【解析】選?B。由半衰期的公式得:?=( ,解得?t=2?800,故?B?正確。β粒子 是從原子核內(nèi)部釋放出來的,故?A?錯。?14?C?核經(jīng)過衰變生成新核,新核的質(zhì)量數(shù)沒 6 有改變,但新核的質(zhì)量發(fā)生了改變,故?C?錯。?14?C?衰變的快慢與外界無關(guān),故?D?錯。 6 6.【解析】選?A。根據(jù)題意寫出該元素的衰變反應方程式 Y Z+ X+ He, 由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒得,A=1,B=0,即?X?粒子是中子,故?B、C、D?錯,A?正確。 7.【解析】選?A、C。該核反應放出?0?

14、e?,屬于β衰變,故?A?正確。產(chǎn)物中的電子來 -1 24 源于?24?Na?原子核內(nèi)部,故?B?錯。從核子的平均質(zhì)量與原子序數(shù)關(guān)系曲線可知，?Na 11 11 原子核核子平均質(zhì)量比?24?Mg?原子核核子平均質(zhì)量大,而它們的核子數(shù)相同,因 12 此，?24?Na?原子核的質(zhì)量比?24?Mg?原子核的質(zhì)量大,故?D?錯,C?正確。 11 12 8.【解析】選?B、D。根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒寫出?232?Th?衰變的方程式：?232?Th 90 90 ?208?Pb?+ 82 He+4e?0?e?,故?A?錯。查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應方程式

15、為?9?Be??He -1?4 C n,故?B?正確。半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計值,不適用于?200?個這么 少的原子核,故?C?錯。在?235?U?的裂變核反應生成?94?Sr?和?140?Xe?的過程中,放出巨大的 92 38 54 核能,原子核質(zhì)量出現(xiàn)虧損,說明原子核中的平均核子質(zhì)量變小,故?D?正確。 9.【解析】選?D。由于中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核時放出?2.2?MeV?的能量,如果用小 于?2.2?MeV?的光子照射靜止的氘核,使氘核分解成一個中子和一個質(zhì)子,能量不 夠,故?A?錯。如果用能量等于?2.2?MeV?的光子

16、照射靜止的氘核,氘核可能分解為 一個中子和一個質(zhì)子,但根據(jù)能量守恒知,此時它們的動能之和為零,故?B?錯。如 果用能量大于?2.2?MeV?的光子照射靜止的氘核,氘核可能分解為一個中子和一個 質(zhì)子,此時多余的能量轉(zhuǎn)化為所分解核的動能,故?C?錯,D?正確。 【總結(jié)提升】核反應過程中必須遵守的四個守恒 在核反應過程中,除了在書寫核反應方程式時必須遵守質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒 之外,還必須遵守以下兩個守恒: (1)核反應前后的原子核和粒子組成的系統(tǒng)的動量必須守恒; (2)核反應前后的原子核和粒子組成的系統(tǒng)的能量必須守恒。

17、 10.【解析】選?A。由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知,中微子ν的質(zhì)量數(shù)為?0,電荷數(shù)為 0,故?B、C、D?錯,A?正確。 11.【解析】(1)根據(jù)動量守恒定律可得: Mv′=mv 解得?v′= (2)依題意有: Ek=?mv2+?Mv′2 分) 又?Ek=Δmc2 分) 解得 Δm= (2?分) (3?分) (2 (2 (3?分) 答案：(1) (2)

18、 12.【解題指南】本題考查了放射性元素的衰變和愛因斯坦質(zhì)能方程及動量守恒 定律的應用,解答本題時應把握以下兩點: 92 (1)核反應釋放出的核能與鈾核?235?U?的動能?EU、α粒子的動能?Eα和γ光子的能量?E γ?之和守恒。 (2)?235?U?*核衰變?yōu)?235?U?和α粒子組成的系統(tǒng)動量守恒。 92 92 【解析】(1)由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒寫出衰變方程: 239 94 235 92 Pu?→?235?U?* 92 U?*→?235?U?+γ 92 He????????????????

19、???????????????????????????????????(2?分) (2?分) 也可寫為 239 94 Pu?→?235?U??He+γ 92 (2)衰變過程的質(zhì)量虧損為 Δm=mPu-mU-mα 分)  (1 則核反應放出的能量為 ΔE=Δmc2 (1?分) 92 釋放的核能轉(zhuǎn)變?yōu)殁櫤?235?U?的動能?EU、α粒子的動能?Eα和γ光子的能量?Eγ之和 即ΔE=EU+Eα+Eγ 由以上幾個式子得 EU+Eα=(mP

20、u-mU-mα)c2-Eγ 設衰變后的鈾核和α粒子的速度分別為?vU?和?vα,則由動量守恒有 mUvU=mαvα 又由動能的定義得: EU=?mU Eα=?mα 由以上兩方程得: = 由上面幾個方程得: Eα= [(mPu-mU-mα)c2-Eγ] 代入題給數(shù)據(jù)得 Eα=5.034?MeV 答案：(1?239?Pu?→?235?U He+γ 94 92 (2)5.034?MeV (2?分) (2?分) (2?分) (1?分) (1?分) (1?分) (2?分) (1?分)