2019年高考物理一輪復習 第十三章 原子結構 原子核 第2講 放射性元素的衰變、核能練習.doc
《2019年高考物理一輪復習 第十三章 原子結構 原子核 第2講 放射性元素的衰變、核能練習.doc》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《2019年高考物理一輪復習 第十三章 原子結構 原子核 第2講 放射性元素的衰變、核能練習.doc(6頁珍藏版)》請在裝配圖網上搜索。
第2講 放射性元素的衰變、核能 板塊三限時規(guī)范特訓 時間: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1~6為單選,7~10為多選) 1.關于原子核中質子和中子的說法,正確的是( ) A.原子核中質子數(shù)和中子數(shù)一定相等 B.穩(wěn)定的重原子核里,質子數(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)大于質子數(shù),越重的元素,兩者相差越多,A、B錯誤;天然放射性元素的原子核會衰變,并不穩(wěn)定,C錯誤;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,相距較遠的質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,計數(shù)器對α粒子、β粒子、γ光子均能計數(shù)。若在放射源和計數(shù)器之間加上L后,計數(shù)器的計數(shù)率大幅度減小,在L和計數(shù)器之間再加豎直向下的勻強磁場,計數(shù)器的計數(shù)率不變,則,x可能是( ) A.α、β和γ的混合放射源 B.純α放射源 C.α和γ的放射源 D.純γ放射源 答案 C 解析 在放射源和計數(shù)器之間加上薄鋁片后,計數(shù)器的計數(shù)率大幅度減小,說明射線中有穿透力很弱的粒子,即α粒子;在鋁片和計數(shù)器之間再加豎直向下的勻強磁場,計數(shù)器的計數(shù)率不變,說明穿過鋁片的粒子中無帶電粒子,即只有γ射線;綜合可知放射源可能是α和γ的放射源,故選C。 3.[2017山東濰坊二模]下列說法正確的是( ) A.α粒子散射實驗說明原子的能量是量子化的 B.玻爾的氫原子軌道理論認為電子運動的軌道是連續(xù)的 C.放射性元素的原子核能夠發(fā)出β射線,說明原子核內有電子 D.兩輕核發(fā)生聚變釋放能量,生成核的比結合能增加 答案 D 解析 α粒子散射實驗說明原子的中央有一個原子核,集中了原子幾乎所有的質量和全部的正電荷,不能說明原子的能量是量子化的,A錯誤;玻爾的氫原子軌道理論認為電子運動的軌道是量子化的,即不連續(xù)的,B錯誤;放射性元素的原子核發(fā)出的β射線是中子轉化為質子和電子時產生的,C錯誤,D正確。 4.某核反應方程H+H→He+X。已知H的質量為2.0136 u,H的質量為3.0180 u,He的質量為4.0026 u,X的質量為1.0087 u。則下列說法中正確的是( ) A.X是質子,該反應釋放能量 B.X是中子,該反應釋放能量 C.X是質子,該反應吸收能量 D.X是中子,該反應吸收能量 答案 B 解析 由電荷數(shù)守恒和質量數(shù)守恒分別得X的電荷數(shù)Z=0,質量數(shù)A=2+3-4=1,故X為n,即中子;由于反應前的總質量2.0136 u+3.0180 u=5.0316 u>4.0026 u+1.0087 u,因此,此反應中會釋放能量。 5.[2017安徽十校聯(lián)考]鈾核(U)經過m次α衰變和n次β衰變變成鉛核(Pb),關于該過程,下列說法正確的是( ) A.m=5,n=4 B.鈾核(U)的比結合能比鉛核(Pb)的比結合能小 C.衰變產物的結合能之和小于鈾核(U)的結合能 D.鈾核(U)衰變過程的半衰期與溫度和壓強有關 答案 B 解析 此衰變方程可寫為U→Pb+mα+nβ,根據電荷數(shù)守恒和質量數(shù)守恒有235=207+4m,得m=7,以及92=82+72-n,得n=4,故選項A錯誤;衰變后的產物相對于衰變前要穩(wěn)定,所以鈾核(U)的比結合能比鉛核(Pb)的比結合能小,B正確;穩(wěn)定性更高,比結合能更大,核子總數(shù)不變,故衰變產物的結合能之和一定大于鈾核的結合能,C錯誤;原子核的半衰期與環(huán)境的溫度、壓強等無關,故D錯誤。 6.如圖所示是原子核的平均核子質量A與原子序數(shù)Z的關系圖象,下列說法正確的是( ) A.若D、E能結合成F,結合過程一定要釋放能量 B.若D、E能結合成F,結合過程一定要吸收能量 C.若C、B能結合成A,結合過程一定要釋放能量 D.若F、C能結合成B,結合過程一定要釋放能量 答案 A 解析 由AZ圖象看出,D、E的平均核子質量均大于F的平均核子質量,結合會有質量虧損,因此,D、E結合成F時,要釋放能量,選項A正確、B錯誤;C、B的平均核子質量均小于A的平均核子質量,結合會質量增加,因此,C、B結合成A時要吸收能量,選項C錯誤;F、C的平均核子質量均小于B的平均核子質量,因此,F(xiàn)、C結合成B時要吸收能量,選項D錯誤。 7.用蓋革-米勒計數(shù)器測定放射源的放射強度為每分鐘405次,若將一張厚紙板放在計數(shù)器與放射源之間,計數(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度為每分鐘101次,則下列關于射線性質及它的半衰期的說法正確的是( ) A.放射源射出的是α射線 B.放射源射出的是β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α射線,選項A正確,B錯誤;10天后測出放射強度為原來的四分之一,說明10天后放射性元素的原子核個數(shù)只有原來的四分之一,由半衰期公式知,已經過了兩個半衰期,故半衰期是5天。 8.[2017福建廈門質檢]靜止的Bi原子核在磁場中發(fā)生衰變后運動軌跡如圖所示,大小圓半徑分別為R1、R2。則下列關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.Bi→Tl+He B.Bi→Po+e C.R1∶R2=84∶1 D.R1∶R2=207∶4 答案 BC 解析 原子核發(fā)生衰變時,根據動量守恒可知兩粒子的速度方向相反,由題圖知粒子的運動軌跡在同一側,根據左手定則可以得知,衰變后的粒子所帶的電性相反,所以放射的粒子應該是電子,原子核發(fā)生的應該是β衰變,衰變方程為Bi→Po+e,故A錯誤,B正確;根據qvB=m得R=,兩粒子動量等大,故R1∶R2=q2∶q1=84∶1,故C正確,D錯誤。 9.[2017河南安陽一模]根據下面所給圖片及課本中有關歷史事實,結合有關物理知識,判斷下列說法正確的是( ) A.圖甲是研究光電效應的示意圖,發(fā)生光電效應的條件是入射光的波長大于金屬的“極限波長” B.圖乙是鏈式反應的示意圖,發(fā)生鏈式反應的條件之一是裂變物質的體積大于或等于臨界體積 C.圖丙是氫原子的能級圖,一個處于n=4能級的氫原子,躍遷時可以產生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的個別元素,也具有放射性 答案 BD 解析 根據光電效應方程Ek=h-h(huán),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,故A錯誤;當裂變物質的體積小于臨界體積時,不會發(fā)生鏈式反應,有利于裂變物質的貯存,當大于或等于臨界體積時,則可發(fā)生鏈式反應,故B正確;處于n=4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4→1,釋放1種頻率的光子,4→3→1,4→2→1,釋放2種頻率的光子,4→3→2→1,釋放3種頻率的光子,故C錯誤;原子序數(shù)大于83的元素都具有放射性,小于83的個別元素,也具有放射性,故D正確。 10.一個質子和一個中子結合成氘核,同時放出γ光子,核反應方程是 H+n→H+γ,以下說法中正確的是( ) A.反應后氘核的質量一定小于反應前質子和中子的質量之和 B.反應前后的質量數(shù)不變,因而質量不變 C.γ光子的能量為Δmc2,Δm為反應中的質量虧損,c為光在真空中的速度 D.因存在質量虧損Δm,所以“物質不滅”的說法不正確 答案 AC 解析 核反應中質量數(shù)與電荷數(shù)及能量均守恒。由于反應中要釋放核能,會出現(xiàn)質量虧損,反應中氘核的質量一定小于反應前質子和中子的質量之和,A正確;反應前后質量不守恒,但質量數(shù)不變,B錯誤;反應中釋放的能量會以γ光子的形式向外釋放,質量虧損和釋放的能量滿足愛因斯坦質能方程,C正確;質量虧損以能量的形式繼續(xù)存在,D錯誤。 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α衰變成為234 90Th核,釋放出的總動能為4.27 MeV。問此衰變后234 90Th核的動能為多少MeV(保留一位有效數(shù)字)? 答案 0.07 MeV 解析 據題意知,此α衰變的衰變方程為: U→234 90Th+He 根據動量守恒定律得 mαvα=mThvTh① 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,由題設條件知: mαv+mThv=Ek② =③ 式中Ek=4.27 MeV是α粒子與Th核的總動能。 由①②③式得 mThv=Ek④ 代入數(shù)據得,衰變后234 90Th核的動能 mThv=0.07 MeV。 12.(15分)在所有能源中核能具有能量密度大、區(qū)域適應性強的優(yōu)勢,在核電站中,核反應堆釋放的核能被轉化為電能。核反應堆的工作原理是利用中子轟擊重核發(fā)生裂變反應,釋放出大量核能。 (1)核反應方程式235 92U+n→141 56Ba+Kr+aX是反應堆中發(fā)生的許多核反應中的一種,n為中子,X為待求粒子,a為X的個數(shù),則X為________,a=________。以mU、mBa、mKr分別表示235 92U、141 56Ba、Kr的質量,mn、mp分別表示中子、質子的質量,c為光在真空中傳播的速度,則在上述核反應過程中放出的核能ΔE=________。 (2)有一座發(fā)電功率為P=1.00106 kW的核電站,核能轉化為電能的效率η=40%。假定反應堆中發(fā)生的裂變反應全是本題(1)中的核反應,已知每次核反應過程中放出的核能ΔE=2.7810-11 J,鈾核的質量mU=39010-27 kg,求每年(1年=3.15107 s)消耗的235 92U的質量。 答案 (1)n 3 (mU-mBa-mKr-2mn)c2 (2)1104 kg 解析 (1)由反應方程可知:X為n,a為3,釋放的能量為ΔE=(mU-mBa-mKr-2mn)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′== kW=2.5106 kW。 核電站每年消耗235 92U的能量為 W=P′t=2.51093.15107 J=7.8751016 J 產生這些能量消耗的鈾核的數(shù)目: n===2.831027(個) 每年消耗235 92U的質量為 M=nmU=2.83102739010-27 kg=1104 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堆,用的重水就是氘水,其中兩個氘核可以聚變,其核反應方程為:H+H→He+n,已知氘核的質量mH=2.013 u,氦核(He)的質量mHe=3.0150 u,中子的質量mn=1.0087 u。 (1)求該核反應中釋放的核能; (2)若兩個氘核以相等的動能0.35 MeV發(fā)生正碰,核反應中釋放的核能完全轉化為氦核與中子的動能,則產生的中子和氦核的動能分別為多少? 答案 (1)2.14 MeV (2)2.13 MeV 0.71 MeV 解析 (1)核反應中的質量虧損為 Δm=2mH-mHe-mn=0.0023 u 由ΔE=Δmc2可知釋放的核能: ΔE=0.0023931.5 MeV=2.14 MeV。 (2)把兩個氘核作為一個系統(tǒng),碰撞過程系統(tǒng)的動量守恒,由于碰撞前兩氘核的動能相等,其動量等大反向,因此反應前后系統(tǒng)的總動量都為零,即 mHevHe+mnvn=0 反應前后系統(tǒng)的總能量守恒,即 mHev+mnv=ΔE+EkH 又因為mHe∶mn=3∶1,所以vHe∶vn=1∶3 由以上各式代入已知數(shù)據得: EkHe=0.71 MeV,Ekn=2.13 MeV。- 配套講稿:
如PPT文件的首頁顯示word圖標,表示該PPT已包含配套word講稿。雙擊word圖標可打開word文檔。
- 特殊限制:
部分文檔作品中含有的國旗、國徽等圖片,僅作為作品整體效果示例展示,禁止商用。設計者僅對作品中獨創(chuàng)性部分享有著作權。
- 關 鍵 詞:
- 2019年高考物理一輪復習 第十三章 原子結構 原子核 第2講 放射性元素的衰變、核能練習 2019 年高 物理 一輪 復習 第十三 放射性元素 衰變 核能 練習
裝配圖網所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網友學習交流,未經上傳用戶書面授權,請勿作他用。
鏈接地址:http://m.jqnhouse.com/p-4594287.html