高考物理一轮基础复习 放射性元素的衰变、核能1

放射性元素的衰变、核能一、选择题(每小题5分，共30分)1关于天然放射现象，下列说法正确的是()A射线是由氦原子核衰变产生的B射线是由原子核外电子电离产生的C射线是由原子核外的内层电子跃迁产生的D通过化学反应不能改变物质的放射性解析D射线是原子核衰变中放出的氦核组成的粒子流，A项错误；射线是原子核衰变中核内放出的高速电子流，它是由核内一个中子转化成一个质子时放出的，B项错误；射线是原子核衰变过程中，产生的新核具有过多的能量，这些能量以光子的形式释放出来，C项错误；化学反应只是原子间核外电子的转移，不改变原子核的结构，所以不能改变物质的放射性，D项正确2目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如有些含有铀、钍的花岗岩等会释放出放射性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放射出、射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病根据有关放射性知识可知，下列说法正确是()A氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下一个原子核了B衰变所释放的电子是核内的中子衰变成质子所产生的C射线一般伴随着和射线产生的，在这3种射线中，射线的穿透能力最强，电离能力最弱D发生衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4解析BC由于半衰期是统计规律，A项错误；发生衰变时中子数减少2，D项错误，正确答案为B、C.3下面是一核反应方程HHHeX.用c表示光速，则()AX是质子，核反应放出的能量等于质子质量乘c2BX是中子，核反应放出的能量等于中子质量乘c2CX是质子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与质子的质量和，再乘c2DX是中子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与中子的质量和，再乘c2解析D由质量数守恒及核电荷数守恒可得X为n(中子)，再根据质能方程可得反应放出的能量为反应前后质量亏损与c2的乘积，故D项正确4表示放射性元素碘131(I)衰变的方程是()A.ISbHeB.IXeeC.IInD.ITeH解析B原子核发生衰变时，从原子核内部释放出一个电子，同时生成一个新核，选项B正确5浙江秦山核电站第3期工程两个60万千瓦发电机组已并网发电发电站的核能来源于U的裂变，下面说法正确的是()A.U裂变时释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小B.U的一种可能的裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程式为：UnBaKr2nC.U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短D一个U裂变能放出约200 MeV的能量，相当于3.21011 J解析DU裂变时，核子数、质子数守恒，只是重核的核子平均质量大于中等质量的核子平均质量，产生质量亏损，释放核能，故A项错B项的反应方程式应为UnBaKr3n.故B项错.U的半衰期不会随环境温度的变化而改变，它是由核内部自身的因素决定的，故C项错.1 MeV11061.61019 J1.61013 J，故D正确6关于放射性元素，下列说法正确的是()A利用放射性同位素可作为示踪原子B利用放射性同位素放出的射线可以进行金属探伤C放射性元素发生一次衰变，质子数减少1D放射性元素的半衰期随环境温度的升高而缩短解析A放射性同位素可作为示踪原子，A对；射线贯穿本领弱，不能用于金属探伤，B错；放射性元素发生一次衰变，由衰变规律知质子数增加1，C错；元素的半衰期只由核本身的因素决定，而与原子所处的物理状态或化学状态无关，D错，故选A.二、非选择题(共70分)7 (8分)2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站的核泄漏事故在泄漏的污染物中含有131I和137Cs两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射在下列四个式子中，有两个能分别反映131I和137Cs衰变过程，它们分别是_和_(填入正确选项前的字母).131I和137Cs原子核中的中子数分别是_和_AX1Ban BX2XeeCX3Bae DX4Xep解析根据质量数守恒可判断，131I和137Cs的衰变方程分别为B和C.再根据核电荷数守恒，131I和137Cs的质子数分别为53和55，则中子数分别为78和82.【答案】BC78828(10分)用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现天然放射性同位素只不过40多种，而目前人工制造的同位素已达1 000多种，每种元素都有放射性同位素放射性同位素在农业、医疗卫生、科研等许多方面得到广泛应用(1)带电的验电器在放射线照射下电荷会很快消失，其原因是()A射线的贯穿作用B射线的电离作用C射线的物理、化学作用D以上3个选项都不是(2)右图是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图，若工厂生产的是厚度1 mm的铝板，在、 3种射线中，你认为对铝板的厚度控制起主要作用的是_射线(3)在我国首先用人工方法合成牛胰岛素时，需要证明人工合成的牛胰岛素结晶跟天然牛胰岛结晶是同一物质为此，曾采用放射性同位素14C作为_【答案】(1)B(2)(3)示踪原子9(12分)核能具有能量密度大，地区适应性强的优势在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能(1)核反应方程式UnBaKraX是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n为中子，X为待求粒子，a为X的个数，则X为_，a_.以mU、mBa、mKr分别表示U、Ba、Kr核的质量，mn、mp分别表示中子、质子的质量，c为光在真空中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能E_.(2)有一座发电能力为P1.00106 kW的核电站，核能转化为电能的效率40%.假定反应堆中发生的裂变反应全是本题(1)中的核反应，已知每次核反应过程放出的核能E2.781011 J, U核的质量mU3901027 kg.求每年(1年3.15107 s)消耗的U的质量解析(1)根据电荷数守恒和质量数守恒可判断X为中子(n)，且a3，根据爱因斯坦质能方程Emc2，有E(mUmBamKr2mn)c2.(2)反应堆每年提供的核能EPT/(其中T表示一年的时间)以M表示每年消耗的n的质量，则MmUEE，解得MmUPT/E.代入数据得M1.10103 kg.【答案】(1)n3(mUmBamKr2mn)c2(2)1.10103 kg10(12分)用速度为v0、质量为m1的He核轰击质量为m2的静止的N核，发生核反应，最终产生两种粒子A和B.其中A为O核，质量为m3，速度为v3；B的质量为m4.(1)写出核反应方程式；(2)计算粒子B的速度vB；(3)粒子A的速度符合什么条件时，粒子B的速度方向与He核的运动方向相反？解析(1)HeNOH.(2)由动量守恒定律：m1v0m3v3m4vB，解得vB.(3)B的速度与He核的速度方向相反，即m1v0m3v3.【答案】(1)HeNOH(2)(3)v311(13分)太阳内部的核聚变可以释放出大量的能量，这些能量以电磁辐射的形式向四面八方辐射出去，其总功率达P03.81026 W.(1)估算一下太阳每秒钟损失的质量(2)设太阳上的核反应都是4HHe2e228 MeV这种形式的反应(是中微子，其质量远小于电子质量，是穿透能力极强的中性粒子)，地日距离L1.51011 m，试估算每秒钟太阳垂直照射在地球表面上每平方米有多少中微子到达解析(1)太阳每秒钟放出的能量：EPt3.81026 J，由质能方程Emc2可得：m kg4.2109 kg4.2106 t.(2)每秒钟聚变反应的次数：n次8.481037次每秒钟产生的中微子数为n1，则n12n16.961037个距太阳L1.51011 m的球面积S4L243.14(1.51011)2 m228.261022 m2.每平方米有n2个中微子，则：n2个61014个【答案】(1)4.2106 t(2)61014个12(15分)已知氘核质量为2.013 6u、中子质量为1.008 7u，He核的质量为3.015 0u.(1)写出两个氘核聚变成He核的反应方程；(2)计算上述核反应中释放的核能(3)若两氘核以相等的动能0.35 MeV作对心碰撞，即可发生上述反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应中生成的He核和中子的动能各是多少？解析(1)由质量数和电荷数守恒可知：HHHen(2)由题设条件可求出质量亏损为：m2.013 6u2(3.015 01.008 7)u0.003 5u所以释放的核能为：Emc2931.50.003 5MeV3.26 MeV(3)因为该反应中释放的核能全部转化为机械能，即转化为He核和中子的动能若设He核和中子的质量分别为m1、m2，速度分别为v1、v2.由动量和能量守恒有m1v1m2v20，Ek1Ek22Ek0E.【答案】(1)HHHen(2)3.26 MeV(3)见解析- 5 -