2020年高考物理一輪復習 第十五單元 近代物理 第3講 天然放射現(xiàn)象 核反應 核能練習（含解析）新人教版

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1、第3講　天然放射現(xiàn)象　核反應　核能 1 放射性元素的衰變 　　(1)原子核的組成 ①原子核的組成:原子核由質(zhì)子和中子組成,質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子。 ②原子核的符號 ③同位素:具有相同的質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子核,在元素周期表中處于同一位置,它們互稱為同位素。例如,氫有三種同位素?11H、12H、13H。 (2)天然放射現(xiàn)象 ①天然放射現(xiàn)象 元素自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象,首先由貝克勒爾發(fā)現(xiàn)。天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),說明原子核具有復雜的結構。 ②三種射線:放射性元素放射出的射線共有三種,分別是α射線、β射線、γ射線。 (3)原子核的衰變 ①衰變:原子核自發(fā)放出

2、α粒子或β粒子,變成另一種原子核的變化稱為原子核的衰變。兩類衰變的核反應方程分別為: α衰變:ZAX→Z-2A-4Y+24He β衰變:ZAX→Z+1AY+-10e ②半衰期:放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間。半衰期由原子核內(nèi)部的因素決定,跟原子所處的物理、化學狀態(tài)無關。 1.1 (2019江西臨川一中月考)(多選)關于天然放射性,下列說法正確的是(　　)。 A.放射性元素的半衰期與外界的溫度無關 B.放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性 C.α、β和γ三種射線中,γ射線的穿透能力最強 D.一個原子核在一次衰變中可同時放出α、β和γ三種射線 【答案】ABC

3、 1.2 (2019四川廣安市考試)2011年3月11日,日本發(fā)生九級大地震,造成福島核電站嚴重的核泄漏事故。在泄漏的污染物中含有131I和137Cs兩種放射性核素,它們通過一系列衰變產(chǎn)生對人體有危害的輻射。在下列四個式子中,有兩個能分別反映131I和137Cs的衰變過程,它們分別是　　　　和　　　　(填入正確選項前的字母)。131I和137Cs原子核中的中子數(shù)分別是　　　　和　　　　。? A.X1?56137Ba+01n　　　　　B.X2?54131Xe+-10e C.X3?56137Ba+-10e D.X4?54131Xe+11p 【答案】B　C　78　82 2 核力與結合能

4、 　　(1)核力 ①定義:原子核內(nèi)部,核子間所特有的相互作用力。 ②特點:a.核力是強相互作用的一種表現(xiàn)。 b.核力是短程力,作用范圍在1.5×10-15 m之內(nèi)。 c.每個核子只跟它的相鄰核子間才有核力作用。 (2)結合能 核子結合為原子核時釋放的能量或原子核分解為核子時吸收的能量,叫作原子核的結合能,亦稱核能。 (3)比結合能 ①定義:原子核的結合能與核子數(shù)之比,稱作比結合能,也叫平均結合能。 ②意義:不同原子核的比結合能不同,某種原子核的比結合能越大,說明核子結合成該種原子核時平均釋放的能量越多,核子結合得越牢固,該種原子核越穩(wěn)定。 (4)質(zhì)能方程、質(zhì)量虧損

5、愛因斯坦質(zhì)能方程E=mc2,原子核的質(zhì)量必然比組成它的核子的質(zhì)量和要小Δm,這就是質(zhì)量虧損。由質(zhì)量虧損可求出釋放的核能ΔE=Δmc2。 2.1 (2019杭州質(zhì)檢)(多選)下列對結合能、比結合能的認識中正確的是(　　)。 A.一切原子核均具有結合能 B.自由核子結合為原子核時,可能吸收能量 C.結合能越大的原子核越穩(wěn)定 D.比結合能越大的原子核越穩(wěn)定 【答案】AD 2.2 (2018福建四校聯(lián)考)已知氦原子的質(zhì)量為MHeu,電子的質(zhì)量為meu,質(zhì)子的質(zhì)量為mpu,中子的質(zhì)量為mnu,u為原子質(zhì)量單位,且由愛因斯坦質(zhì)能方程E=mc2可知1 u對應931.5 MeV的能量,若取光速c

6、=3×108 m/s,則兩個質(zhì)子和兩個中子聚變成一個氦核,釋放的能量為(　　)。 A.[2(mp+mn)-MHe]×931.5 MeV B.[2(mp+mn+me)-MHe]×931.5 MeV C.[2(mp+mn+me)-MHe]·c2 J D.[2(mp+mn)-MHe]·c2 J 【答案】B 3 核裂變、核聚變 　　(1)重核裂變 ①定義:質(zhì)量數(shù)較大的原子核受到高能粒子的轟擊而分裂成幾個質(zhì)量數(shù)較小的原子核的過程。 ②典型的裂變反應方程: ?92235U+01n→3689Kr+56144Ba+301n。 ③鏈式反應:由重核裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應一代接一代

7、繼續(xù)下去的過程。 (2)輕核聚變 ①定義:兩輕核結合成質(zhì)量較大的核的反應過程。輕核聚變反應必須在高溫下進行,因此又叫熱核反應。 ②典型的聚變反應方程: ?12H+13H→24He+01n+17.6 MeV。 3.1 (2019云南昆明質(zhì)量檢測)(多選)鈾核裂變是核電站核能的重要來源,其一種裂變反應式是?92235U+01n→56144Ba+?3689Kr+301n。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 【答案】AC 3.2 (2018?？谄谀?/p>

8、考試)氘和氚發(fā)生聚變反應的方程式是?12H+13H→24He+01n+17.6 MeV,若有2 g氘和3 g氚全部發(fā)生聚變,NA為阿伏加德羅常數(shù),則釋放的能量是(　　)。 A.NA×17.6 MeV　　B.5NA×17.6 MeV C.2NA×17.6 MeV D.3NA×17.6 MeV 【答案】A 題型一 原子核的衰變問題 　　1.α衰變、β衰變的比較 衰變類型 α衰變 β衰變 衰變方程 ?ZAX→Z-2A-4Y+24He ?ZAX→Z+1AY+-10e 衰變實質(zhì) 2個質(zhì)子和2個中子結合成氦核211H+201n→24He 1個中子轉化為1個質(zhì)子

9、和1個電子?01n→11H+-1　0e 勻強磁場中 軌跡形狀　 衰變規(guī)律 電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、動量守恒 　　2.三種射線的比較 　　　射線名稱 比較項目　　　 α射線 β射線 γ射線 組成 高速氦核流 高速電子流 光子流(高頻電磁波) 帶電荷量 2e -e 0 質(zhì)量 4mp mp1836 靜止質(zhì)量為零 符號 ?24He ?-1　0e γ 速度 0.1c 0.99c c 垂直進入電場或 磁場的偏轉情況 偏轉 偏轉 不偏轉 貫穿本領 最弱 較強 最強 對空氣的電離作用 很強 較弱 很弱

10、　　3.對半衰期的理解 (1)半衰期公式:N余=N原12tτ,m余=m原12tτ。 (2)半衰期的物理意義:半衰期是表示放射性元素衰變快慢的物理量,同一放射性元素的衰變速率一定,不同的放射性元素半衰期不同,有的差別很大。 (3)影響因素:放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身的因素決定的,跟原子所處的化學狀態(tài)和外部條件沒有關系。 (4)半衰期的適用條件:半衰期是一個統(tǒng)計規(guī)律,是對大量的原子核衰變規(guī)律的總結,對于一個特定的原子核,無法確定何時發(fā)生衰變。 【例1】(1)原子核?92238U經(jīng)放射性衰變①變?yōu)樵雍?90234Th,繼而經(jīng)放射性衰變②變?yōu)樵雍?91234Pa,再經(jīng)放射性衰變③

11、變?yōu)樵雍?92234U。則放射性衰變①、②和③依次為(　　)。 A.α衰變、β衰變和β衰變 B.β衰變、α衰變和β衰變 C.β衰變、β衰變和α衰變 D.α衰變、β衰變和α衰變 (2)法國科學家貝可勒爾在1896年發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象。如圖反映的是放射性元素鈾核衰變的特性曲線。由圖可知,鈾的半衰期為　　　　年;請在下式的括號中,填入鈾在衰變過程中原子核放出的粒子的符號。? ?92238U→90234Th+(　　)。 【解析】(1)衰變過程中電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)守恒,由題意可得衰變方程分別為: ?92238U→90234Th+24He,90234Th→91234Pa+-1　0e,

12、91234Pa→91234U+-1　0e,所以A項正確。 (2)根據(jù)半衰期的定義,由題圖坐標軸數(shù)據(jù)可知,鈾的半衰期為1620年;由核反應所遵循的電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可知,衰變過程中放出的粒子的電荷數(shù)為Z=92-90=2,質(zhì)量數(shù)為A=238-234=4,符號為?24He。 【答案】(1)A　(2)1620　24He 　　衰變次數(shù)的確定方法 方法一:確定衰變次數(shù)的方法是依據(jù)兩個守恒規(guī)律,設放射性元素?ZAX經(jīng)過n次α衰變和m次β衰變后,變成穩(wěn)定的新元素?Z'A'Y,則表示該核反應的方程為?ZAX→Z'A'Y+n24He+m-1　0e。根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可列方程 A=A'+4

13、n,Z=Z'+2n-m 由以上兩式聯(lián)立解得n=A-A'4,m=A-A'2+Z'-Z 由此可見確定衰變次數(shù)可歸結為求解一個二元一次方程組。 方法二:因為β衰變對質(zhì)量數(shù)無影響,可先由質(zhì)量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù),然后根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù)。 【變式訓練1】(2019湖南長沙模擬)(多選)由于放射性元素?93237Np的半衰期很短,所以在自然界一直未被發(fā)現(xiàn),只是在使用人工的方法制造后才被發(fā)現(xiàn)。已知?93237Np經(jīng)過一系列α衰變和β衰變后變成?83209Bi,下列判斷中正確的是(　　)。 A.83209Bi的原子核比?93237Np的原子核少28個中子 B.83209Bi的原子

14、核比?93237Np的原子核少18個中子 C.衰變過程中共發(fā)生了7次α衰變和4次β衰變 D.衰變過程中共發(fā)生了4次α衰變和7次β衰變 【解析】83209Bi的中子數(shù)為209-83=126,93237Np的中子數(shù)為237-93=144,83209Bi的原子核比?93237Np的原子核少18個中子,A項錯誤,B項正確;衰變過程中共發(fā)生了237-2094=7次α衰變,2×7-(93-83)=4次β衰變,C項正確,D項錯誤。 【答案】BC 題型二 核反應方程問題 　　1.核反應的四種類型 類型 可控性 核反應方程典例 衰變 α衰變 自發(fā) ?92238U→9023

15、4Th+24He β衰變 自發(fā) ?90234Th→91234Pa+-10e 人工轉變 人工控制 ?714N+24He→817O+11H(盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子) ?24He+49Be→612C+01n(查德威克發(fā)現(xiàn)中子) ?1327Al+24He→1530P+01n 約里奧—居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素及正電子 1530P→1430Si+10e 重核裂變 比較容易進 行人工控制 ?92235U+01n→56144Ba+3689Kr+301n ?92235U+01n→54136Xe+3890Sr+1001n 輕核聚變 除氫彈外 無法控制 ?12H+13H→24He+01

16、n 　　2.核反應方程式的書寫 (1)熟記常見基本粒子的符號,是正確書寫核反應方程的基礎。如質(zhì)子(11H)、中子(01n)、α粒子(24He)、β粒子(-10e)、正電子(10e)、氘核(12H)、氚核(13H)等。 (2)掌握核反應方程遵守的規(guī)律,是正確書寫核反應方程或判斷某個核反應方程是否正確的依據(jù),因為核反應不可逆,所以書寫核反應方程式時只能用“→”表示反應方向。 (3)核反應過程中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)均守恒。 【例2】(多選)能源是社會發(fā)展的基礎,發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一。下列釋放核能的反應方程,表述正確的有(　　)。 A.?13H+12H→24He+01n是

17、核聚變反應 B.13H+12H→24He+01n是β衰變 C.92235U+01n→56144Ba+3689Kr+301n是核裂變反應 D.92235U+01n→54140Xe+3894Sr+201n是α衰變 【解析】β衰變時釋放出電子(-10e),α衰變時釋放出氦原子核(24He),可知B、D兩項錯誤;A項中一個氚核和一個氘核結合成一個氦核并釋放出一個中子是典型的核聚變反應;C項中一個?92235U原子核吸收一個中子,生成一個?56144Ba原子核和一個?3689Kr原子核并釋放出三個中子是核裂變反應,A、C兩項正確。 【答案】AC 　　核反應方程式的書寫應注意的三點要求

18、(1)核反應的生成物一定要以實驗為基礎,不能憑空只依據(jù)兩個守恒規(guī)律杜撰出生成物來寫核反應方程。 (2)核反應過程一般都是不可逆的,所以核反應方程只能用單向箭頭表示反應方向,不能用等號連接。 (3)核反應遵循電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒(而不是質(zhì)量守恒),核反應過程中反應前后的總質(zhì)量一般會發(fā)生變化(質(zhì)量虧損)且釋放出核能。 【變式訓練2】(2019江蘇常州階段模擬)(多選)三個原子核X、Y、Z,X核放出一個正電子后變?yōu)閅核,Y核與質(zhì)子發(fā)生核反應后生成Z核并放出一個氦核(24He),則下面說法正確的是(　　)。 A.X核比Z核多一個質(zhì)子 B.X核比Z核少一個中子 C.X核的質(zhì)量數(shù)比Z核的

19、質(zhì)量數(shù)大3 D.X核與Z核的總電荷數(shù)是Y核電荷數(shù)的2倍 【解析】設原子核X的符號為?baX,則原子核Y為?b-1aY,baX→+10e+b-1aY,11H+b-1aY→24He+b-2a-3Z,故原子核Z為?b-2a-3Z,可見X核比Z核質(zhì)量數(shù)多3個,質(zhì)子數(shù)多2個,A項錯誤,C項正確;X核的中子數(shù)為(a-b),Z核的中子數(shù)為(a-3)-(b-2)=a-b-1,可見X核比Z核多一個中子,B項錯誤;X核與Z核的總電荷數(shù)為2(b-1),恰好是Y核的電荷數(shù)的2倍,D項正確。 【答案】CD 題型三 質(zhì)能方程的理解與核能的計算問題 　　1.對質(zhì)能方程的理解 (1)一定的能量和一定的質(zhì)

20、量相聯(lián)系,物體的總能量和它的質(zhì)量成正比,即E=mc2。 方程的含義:物體具有的能量與它的質(zhì)量之間存在簡單的正比關系,物體的能量增大,質(zhì)量也增大;物體的能量減少,質(zhì)量也減少;質(zhì)量和能量不能互相轉化。 (2)核子在結合成原子核時出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm,其能量也要相應減少,即ΔE=Δmc2。 (3)原子核分解成核子時要吸收一定的能量,相應的質(zhì)量增加Δm,吸收的能量ΔE=Δmc2。 2.核能的計算方法 (1)根據(jù)ΔE=Δmc2計算時,Δm的單位是“kg”,c的單位是“m/s”,ΔE的單位是“J”。 (2)根據(jù)ΔE=Δm×931.5 MeV計算時,Δm的單位是“u”,ΔE的單位是“MeV”。 (

21、3)根據(jù)核子比結合能來計算核能:原子核的結合能=核子比結合能×核子數(shù)。 (4)結合動量守恒定律和能量守恒定律進行分析計算,此時要注意動量、動能關系式p2=2mEk的應用。 【例3】(多選)太陽內(nèi)部持續(xù)不斷地發(fā)生著4個質(zhì)子聚變?yōu)橐粋€氦核的熱核反應,這個核反應釋放出的大量能量就是太陽能的來源。已知mp=1.0073 u,mα=4.0015 u,me=0.00055 u,1 u 相當于931.5 MeV,太陽的質(zhì)量為2×1030 kg,則下列說法中正確的是(　　)。 A.太陽內(nèi)部的核反應方程為411H→24He+210e B.太陽內(nèi)4個質(zhì)子核反應能釋放出的能量約為24.78 MeV C.若

22、太陽每秒釋放的能量為3.8×1026 J,則太陽每秒減小的質(zhì)量約為4.2×108 kg D.若太陽質(zhì)量減小萬分之三時熱核反應不能繼續(xù)進行,則太陽還能存在約4.4×109年 【解析】太陽內(nèi)部的核反應方程為411H→24He+210e,所以A項正確;這一核反應的質(zhì)量虧損Δm=4mp-mα-2me=0.0266 u,釋放的能量ΔE=Δmc2=0.0266×931.5 MeV≈24.78 MeV,所以B項正確;由ΔE=Δmc2得,太陽每秒減少的質(zhì)量Δm=ΔEc2=3.8×1026(3.0×108)2kg≈4.2×109 kg,所以C項錯誤;太陽的質(zhì)量為2×1030 kg,太陽還能存在的時間t=ΔM

23、Δm=2×1030×3×10-44.2×109 s≈1.4×1017 s=4.4×109年,所以D項正確。 【答案】ABD 　　核能求解的思路方法 (1)應用質(zhì)能方程解題的流程圖: 書寫核反 應方程→計算質(zhì)量 虧損Δm→利用ΔE=Δmc2 計算釋放的核能 (2)在動量守恒方程中,各質(zhì)量都可用質(zhì)量數(shù)表示。 (3)核反應遵守動量守恒和能量守恒定律,因此可以結合動量守恒和能量守恒定律來計算核能。 【變式訓練3】(2018重慶期末)(多選)關于原子核的結合能,下列說法正確的是(　　)。 A.原子核的結合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量 B.一重原子核衰變成α粒子和

24、另一原子核,衰變產(chǎn)物的結合能之和一定大于原來重核的結合能 C.銫原子核(55133Cs)的結合能小于鉛原子核(82208Pb)的結合能 D.比結合能越大,原子核越不穩(wěn)定 【解析】結合能是把核子分開所需的最小能量,A項正確;一重原子核衰變成α粒子和另一原子核,存在質(zhì)量虧損,核子比結合能增大,衰變產(chǎn)物的結合能之和一定大于原來重核的結合能,B項正確;核子數(shù)越多,結合能越大,C項正確;比結合能也叫平均結合能,比結合能越大,分開每個核子所需的能量越大,原子核越穩(wěn)定,D項錯誤。 【答案】ABC 題型四 核反應中的動量守恒問題 　　1.核反應過程遵循能量守恒定律:在無光子輻射的情況下,

25、核反應中釋放的核能將轉化為生成的新核和新粒子的動能;有光子輻射的情況下,核反應中釋放的核能將轉化為生成的新核和新粒子的動能及光子的能量。一般認為核反應放出的能量與反應前原子核的動能之和等于反應后原子核的總動能。 2.核反應過程遵循動量守恒定律:反應前原子核的總動量等于反應后原子核的總動量。 3.解決核反應與動量及能量守恒定律綜合問題時,首先應用質(zhì)能方程求出核反應釋放出的核能,其次根據(jù)動量守恒定律和能量守恒定律列出相應的方程,最后聯(lián)立求解。 【例4】(多選)現(xiàn)有兩動能均為E0=0.35 MeV的?12H在一條直線上相向運動,兩個?12H發(fā)生對撞后能發(fā)生核反應,得到?23He和新粒子,且在核

26、反應過程中釋放的能量完全轉化為?23He和新粒子的動能。已知?12H的質(zhì)量為2.0141 u,23He的質(zhì)量為3.0160 u,新粒子的質(zhì)量為1.0087 u,核反應時質(zhì)量虧損1 u釋放的核能約為931 MeV(如果涉及計算,結果保留整數(shù))。則下列說法正確的是(　　)。 A.核反應方程為?12H+12H→23He+11H B.核反應前后不滿足能量守恒定律 C.新粒子的動能約為3 MeV D.23He的動能約為1 MeV 【解析】由核反應過程中的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知?12H+12H→23He+01n,則新粒子為中子?01n,所以A項錯誤;核反應過程中質(zhì)量虧損,釋放能量,虧損的質(zhì)量轉變

27、為能量,仍然滿足能量守恒定律,B項錯誤;由題意可知ΔE=(2.0141 u×2-3.0160 u-1.0087 u)×931 MeV/u≈3.3 MeV,根據(jù)核反應中系統(tǒng)的能量守恒有EkHe+Ekn=2E0+ΔE,根據(jù)核反應中系統(tǒng)的動量守恒有pHe-pn=0,由Ek=p22m,可知EkHeEkn=mnmHe,解得EkHe=mnmn+mHe·(2E0+ΔE)≈1 MeV,Ekn=mHemn+mHe(2E0+ΔE)≈3 MeV,所以C、D兩項正確。 【答案】CD 【變式訓練4】(2019黑龍江質(zhì)檢)一靜止原子核發(fā)生α衰變,生成一α粒子及一新核,α粒子垂直進入磁感應強度大小為B的勻強磁場,其運動

28、軌跡是半徑為R的圓。已知α粒子的質(zhì)量為m,電荷量為q;新核的質(zhì)量為M;光在真空中的速度大小為c。求衰變前原子核的質(zhì)量。 【解析】設衰變產(chǎn)生的α粒子的速度大小為v,由洛倫茲力公式和牛頓第二定律得 qvB=mv2R 設衰變后新核的速度大小為v',衰變前后動量守恒,有 0=Mv'-mv 設衰變前原子核質(zhì)量為M0,衰變前后能量守恒,有 M0c2=Mc2+12Mv'2+mc2+12mv2 解得M0=(M+m)1+(qBR)22Mmc2。 【答案】(M+m)1+(qBR)22Mmc2 1.(2018齊魯模擬)下列說法正確的是(　　)。 A.在核反應過程的前后,反應體系的質(zhì)量數(shù)守

29、恒,但總質(zhì)量一定減少 B.用加溫、加壓或改變其化學狀態(tài)的方法都不能改變原子核衰變的半衰期 C.18個放射性元素的原子核經(jīng)一個半衰期一定有9個發(fā)生了衰變 D.由兩種元素的原子核結合成一種新元素的原子核時,一定吸收能量 【解析】核反應前后質(zhì)量數(shù)和質(zhì)量都守恒,但質(zhì)量有增加的也有減少的,A項錯誤;半衰期是宏觀統(tǒng)計概念,C項錯誤,核聚變釋放能量,D項錯誤。 【答案】B 2.(2019吉林月考)(多選)據(jù)媒體報道,叛逃英國的俄羅斯前特工利特維年科在倫敦離奇身亡,英國警方調(diào)查認為毒殺利特維年科的是超級毒藥——放射性元素釙(84210Po)。若該元素發(fā)生α衰變,其半衰期是138天,衰變方程為?84

30、210Po→X+24He+γ,則下列說法中正確的是(　　)。 A.X原子核含有124個中子 B.X原子核含有206個核子 C.γ射線具有很強的電離能力 D.100 g的?84210Po經(jīng)276天,已衰變的質(zhì)量為75 g 【解析】X原子核中的核子數(shù)為210-4=206(個),B項正確;中子數(shù)為206-(84-2)=124(個),A項正確;γ射線的電離能力很弱,C項錯誤;經(jīng)過兩個半衰期,剩余的釙的質(zhì)量為原來的四分之一,則已衰變的質(zhì)量為原來的四分之三,D項正確。 【答案】ABD 3.(2018太原模擬)我國科學家為解決“玉兔號”月球車長時間處于黑夜工作的需要,研制了一種小型核能電池,將

31、核反應釋放的核能轉變?yōu)殡娔?需要的功率并不大,但要便于防護其產(chǎn)生的核輻射。請據(jù)此猜測“玉兔號”所用核能電池有可能采納的核反應方程是(　　)。 A.13H+12H→24He+01n B.92235U+01n→56141Ba+3692kr+301n C.94238Pu→95238Am+-10e D.1327Al+24He→1530P+01n 【解析】A是聚變反應,反應劇烈,至今可控聚變反應還處于各種實驗研究階段,B是裂變反應,雖然實現(xiàn)了人工控制,但因反應劇烈,防護要求高還不能小型化,C是人工放射性同位素的衰變反應,是小型核能電池主要采用的反應方式,D是人工核反應,需要高能α粒子,故選C項

32、。 【答案】C 4.(2018銀川高中二模)92238U的衰變有多種途徑,其中一種途徑是先衰變成?　83210Bi,然后可以經(jīng)一次衰變變成?a210X(X代表某種元素),也可以經(jīng)一次衰變變成?81bTi,最后都衰變成?92206Pb,衰變路徑如圖所示,下列說法中正確的是(　　)。 A.過程①是β衰變,過程③是α衰變;過程②是β衰變,過程④是α衰變 B.過程①是β衰變,過程③是α衰變;過程②是α衰變,過程④是β衰變 C.過程①是α衰變,過程③是β衰變;過程②是β衰變,過程④是α衰變 D.過程①是α衰變,過程③是β衰變;過程②是α衰變,過程④是β衰變 【解析】Bi經(jīng)過①變化為X,

33、質(zhì)量數(shù)沒有發(fā)生變化,為β衰變,經(jīng)過③變化為Pb,質(zhì)量數(shù)數(shù)少4,為α衰變,過程②變化為Ti,電荷數(shù)少2,為α衰變,過程④的電荷數(shù)增加1,為β衰變。故A、C、D三項錯誤,B項正確。 【答案】B 5.(2019?？诘谝恢袑W摸底考試)(多選)某實驗室工作人員,用初速度為v0=0.09c(c為真空中的光速)的α粒子,轟擊靜止在勻強磁場中的鈉原子核?1123Na,產(chǎn)生了質(zhì)子。若某次碰撞可看作對心正碰,碰后新核的運動方向與α粒子的初速度方向相同,質(zhì)子的運動方向與新核運動方向相反,它們在垂直于磁場的平面內(nèi)分別做勻速圓周運動。通過分析軌跡半徑,可得出新核與質(zhì)子的速度大小之比為1∶10,已知質(zhì)子質(zhì)量為m,則(

34、　　)。 A.該核反應方程是?24He+1123Na→1226Mg+11H B.該核反應方程是?24He+1123Na→1226Mg+01n C.質(zhì)子的速度約為0.225c D.質(zhì)子的速度為0.25c 【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知,新原子核的質(zhì)量數(shù)m=23+4-1=26,核電荷數(shù)z=11+2-1=12,核反應方程為?24He+1123Na→1226Mg+11H,A項正確,B項錯誤;質(zhì)子質(zhì)量為m,則α粒子、新核的質(zhì)量分別為4m、26m,設質(zhì)子的速度為v,對心正碰,選取α粒子運動的方向為正方向,則由動量守恒得4mv0=26m·v10-mv,解得v=0.225c,C項正確,D項錯誤。

35、 【答案】AC 6.(2019山東煙臺二中月考)一個質(zhì)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(zhì)子、中子、氘核的質(zhì)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?11H+01n→13H+γ B.聚變反應中的質(zhì)量虧損Δm=m1+m2-m3 C.輻射中的γ光子的能量E=(m3-m1-m2)c D.γ光子的波長λ=h(m1+m2-m3)c2 【解析】根據(jù)核反應過程中的質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒可知核反應方程為?11H+01n→12H+γ,A項錯誤;聚變過程中輻射出γ光子,質(zhì)量虧損Δm=m1+m2-m3,B項正確;由質(zhì)

36、能方程可知,輻射出的γ光子的能量E=(m1+m2-m3)c2,C項錯誤;由E=hcλ可知,γ光子的波長λ=h(m1+m2-m3)c,D項錯誤。 【答案】B 1.(2018全國卷Ⅲ,14)1934年,約里奧—居里夫婦用α粒子轟擊鋁核?1327Al,產(chǎn)生了第一個人工放射性核素X:α+1327Al→n+X。X的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別為(　　)。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.15和28 B.15和30 C.16和30 D.17和31 【解析】將核反應方程式改寫成?24He+1327Al→01n+X,由電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒知,X應為?1530X,B項正確。 【答案】B

37、2.(2018北京卷,13)在核反應方程?24He+　714N→　817O+X中,X表示的是(　　)。 A.質(zhì)子 B.中子 C.電子 D.α粒子 【解析】核反應方程中,電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒,X為?11H,A項正確。 【答案】A 3.(2018天津卷,1)國家大科學工程——中國散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功,獲得中子束流,可以為諸多領域的研究和工業(yè)應用提供先進的研究平臺。下列核反應中放出的粒子為中子的是(　　)。 A.714N俘獲一個α粒子,產(chǎn)生?817O并放出一個粒子 B.1327Al俘獲一個α粒子,產(chǎn)生?1530P并放出一個粒子 C.511B俘獲

38、一個質(zhì)子,產(chǎn)生?48Be并放出一個粒子 D.36Li俘獲一個質(zhì)子,產(chǎn)生?23He并放出一個粒子 【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒,各選項核反應方程如下 A項:714N+24HeO+11H B項:1327Al+24HeP+01n C項:511B+11HBe+24He D項:36Li+11HHe+24He 因此上述核反應中的放出的粒子為中子的是B項。 【答案】B 4.(2017全國卷Ⅰ,17)大科學工程“人造太陽”主要是將氘核聚變反應釋放的能量用來發(fā)電。氘核聚變反應方程是:12H+12H→23He+01n。已知?12H的質(zhì)量為2.0136 u,23He的質(zhì)量為3.0150 u,

39、01n的質(zhì)量為1.0087 u,1 u=931 MeV/c2。氘核聚變反應中釋放的核能約為(　　)。 A.3.7 MeV B.3.3 MeV C.2.7 MeV D.0.93 MeV 【解析】氘核聚變反應的質(zhì)量虧損Δm=2.0136 u×2-3.0150 u-1.0087 u=0.0035 u,由愛因斯坦質(zhì)能方程可得釋放的核能E=0.0035×931 MeV≈3.3 MeV,B項正確。 【答案】B 5.(2017全國卷Ⅱ,15)一靜止的鈾核放出一個α粒子衰變成釷核,衰變方程為?92238U→90234Th+24He。下列說法正確的是(　　)。 A.衰變后釷核的動能等于α粒子的動能

40、 B.衰變后釷核的動量大小等于α粒子的動量大小 C.鈾核的半衰期等于其放出一個α粒子所經(jīng)歷的時間 D.衰變后α粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量 【解析】衰變過程動量守恒,生成的釷核的動量與α粒子的動量等大反向,根據(jù)Ek=p22m,可知衰變后釷核的動能小于α粒子的動能,所以B項正確,A項錯誤;半衰期是一半數(shù)量的鈾核衰變所需要的時間,C項錯誤;衰變過程放出能量,質(zhì)量發(fā)生虧損,D項錯誤。 【答案】B 6.(2017天津卷,1)我國自主研發(fā)制造的國際熱核聚變核心部件在國際上率先通過權威機構認證,這是我國對國際熱核聚變項目的重大貢獻。下列核反應方程中屬于聚變反應的是(　　)。 A.12H+13H→24He+01n B.714N+24He→817O+11H C.24He+1327Al→1530P+01n D.92235U+01n→56144Ba+3689Kr+301n 【解析】 ?12H+13H→24He+01n是核聚變反應方程,A項正確;714N+24He→817O+11H是原子核的人工轉變反應方程,B項錯誤;24He+1327Al→1530P+01n是居里夫婦發(fā)現(xiàn)人工放射性的核反應方程,C項錯誤;92235U+01n→56144Ba+3689Kr+301n是鈾核裂變的反應方程,D項錯誤。 【答案】A 12