2019-2020年高考物理总复习 3.2放射性元素的衰变 核能考题演练（含解析）（选修3-5）.doc

2019-2020年高考物理总复习 3.2放射性元素的衰变 核能考题演练（含解析）（选修3-5）1.(xx福建高考)如图,放射性元素镭衰变过程中释放出、三种射线,分别进入匀强电场和匀强磁场中,下列说法正确的是()A.表示射线,表示射线B.表示射线,表示射线C.表示射线,表示射线D.表示射线,表示射线【解题指南】解答本题时应注意以下两点：(1)三种射线的带电特点。(2)带电粒子在磁场或电场中的偏转情况。【解析】选C。由放射现象中射线带正电,射线带负电,射线不带电,结合在电场与磁场中的偏转可知是射线,是射线,故选C。2.(xx重庆高考)碘131的半衰期约为8天,若某药物含有质量为m的碘131,经过32天后,该药物中碘131的含量大约还有()A.B.C.D.【解题指南】解答本题时应注意以下两点：(1)正确书写原子核的衰变公式。(2)准确求解原子核衰变的次数。【解析】选C。由原子核的衰变公式m余=m()n,其中n=4,为衰变的次数,解得m余=,故选C。3.(xx北京高考)质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3。当一个质子和一个中子结合成氘核时,释放的能量是(c表示真空中的光速)()A.(m1+m2-m3)cB.(m1-m2-m3)cC.(m1+m2-m3)c2D.(m1-m2-m3)c2【解题指南】解答本题可按以下思路进行：(1)确定质量的变化量m。(2)根据质能方程E=mc2计算释放的能量。【解析】选C。由题意可知,质量的变化量m=m1+m2-m3;根据质能方程E=mc2计算释放的能量为E=(m1+m2-m3)c2。4.(xx上海高考)核反应方程BeHeC+X中的X表示()A.质子B.电子C.光子D.中子【解题指南】解答本题注意以下两点：(1)核反应方程的书写满足电荷数守恒。(2)核反应方程的书写满足质量数守恒。【解析】选D。根据质量数守恒可知X的质量数为1;根据电荷数守恒可知X的电荷数为0,所以X表示中子。5.(xx西工大附中模拟)美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器,通过Ca(钙48)轰击Cf(锎249)发生核反应,成功合成了第118号元素,这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素。实验表明,该元素的原子核先放出3个相同的粒子x,再连续经过3次衰变后,变成质量数为282的第112号元素的原子核,则上述过程中的粒子x是()A.中子B.质子C.电子D.粒子【解析】选A。第118号元素的原子核,三次衰变后核电荷数变为112,说明先前放出的3个相同的粒子x是不带电的中子,故A正确。6.(xx安溪模拟)下面关于结合能和平均结合能的说法中,正确的有()A.核子结合成原子核吸收的能量或原子核分解成核子放出的能量称为结合能B.平均结合能越大的原子核越稳定,因此它的结合能也一定越大C.重核与中等质量原子核相比较,重核的结合能和平均结合能都大D.中等质量原子核的结合能和平均结合能均比轻核的要大【解析】选D。核子结合成原子核放出的能量或原子核分解成核子吸收的能量称为结合能,故A错误;平均结合能越大的原子核越稳定,它的结合能还和核子的数量有关,故B错误;重核与中等质量原子核相比较,重核的结合能大,重核的核子平均结合能比中等核的小,故C错误;与轻核相比,中等质量原子核中一个核子受到更多其他粒子的强作用力,所以平均结合能大,结合能就更大,故D正确。7.(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B.射线是由原子核外电子电离产生C.射线是由原子核外的内层电子跃迁产生D.通过化学反应不能改变物质的放射性(2)恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应,当温度达到108K时,可以发生“氦燃烧”。完成“氦燃烧”的核反应方程He+ Be+。Be是一种不稳定的粒子,其半衰期为2.610-16s。一定质量的Be,经7.810-16s后所剩Be占开始时的。【解析】(1)选D。射线是在衰变中产生的,本质是氦核,A错误;射线是在衰变中产生的,本质是高速电子束,B错误;射线是发生衰变和衰变时原子核发生能级跃迁而产生的电磁波,C错误;物质的放射性由原子核内部自身的因素决定,与原子所处的化学状态和外部条件无关,D正确。(2)根据核反应方程和电荷守恒定律可知,HeHeBe+。Be的半衰期为2.610-16s,经过7.810-16s后,也就是经过3个半衰期后剩余的质量为m=()nm=()3m,所剩Be占开始时的。答案：(1)D(2)He或12.5%8.(1)(xx重庆高考)铀是常用的一种核燃料,若它的原子核发生了如下的裂变反应:Una+b+n,则a+b可能是()(2)已知氘核的质量为2.013 6 u,中子质量为1.008 7 u,氦3He)的质量为3.015 0 u。写出两个氘核聚变生成氦3的核反应方程。计算两个氘核聚变所释放出的核能。若两个氘核以相同的动能Ek=0.35 MeV正碰而发生核聚变,同时释放出一对向相反方向运动的光子,每个光子的能量为0.5 MeV,试求生成的氦核的动能。【解析】(1)选D。根据题中所给裂变反应方程,质量数守恒,电荷数守恒,故a+b的质量数应为235+1-2=234,电荷数应为92,故只有D选项正确。(2)HHHenE=mc2=0.0035uc2=3.26 MeV0=mv-mnvnEk=2Ek+E-2hEk=Ek+EknEk=0.74 MeVEkn=2.22 MeV答案：(1)D(2)见解析3.26 MeV0.74 MeV9.(1)放射性元素在衰变过程中,有些放出射线,有些放出射线,有些在放出射线或射线的同时,还以射线的形式释放能量。例如Th核的衰变过程可表示为ThPa+e+,这个衰变()A.是衰变,产生的Pa核从高能级向低能级跃迁,以射线的形式释放能量B.是衰变,产生的Pa核从低能级向高能级跃迁,以射线的形式释放能量C.是衰变,产生的Pa核从高能级向低能级跃迁,以射线的形式释放能量D.是衰变,产生的Pa核从低能级向高能级跃迁,以射线的形式释放能量(2)完成下列核反应方程：A.卢瑟福用粒子轰击氮核(N)发现质子He+N B.查德威克用粒子轰击铍核Be)发现中子HeBe C.约里奥居里夫妇用粒子轰击铝核Al)发现放射性磷PHeAl D.哈恩和他的助手发现铀核(U)裂变生成钡(Ba)和氪Kr)： 【解析】(1)选A。衰变过程为ThPa+e+,知该反应为衰变,由于放出能量,知产生的Pa核从高能级向低能级跃迁,故A正确。(2)AHe+NHOBHeBen+CCHeAlPnD.铀核(U)裂变生成钡(Ba)和氪Kr):UnBaKr+n答案：(1)A(2)见解析10.(1)目前,在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装修材料,这些岩石都不同程度地含有放射性元素,比如,有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡,而氡会发生放射性衰变,放出、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,下列说法正确的是()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原子核内的中子转化成质子和电子所产生的C.射线一般伴随或射线产生,三种射线中,射线的穿透能力最强,电离能力也最强D.发生衰变时,生成核与原来的原子核相比,核子数减少了2(2)如图,R为一含有U的放射源,它能放出、三种射线变为Rn。LL为一张厚报纸;MN为一光屏,虚线框内存在着匀强磁场。在屏上只有O、P两个亮点。则打在P点的是射线；U衰变为Rn要经过多次衰变和衰变,其中要经过的衰变次数为。【解析】(1)选B。半衰期是对大量原子核的统计规律,对少数的原子核是不适用的,A错误;原子核内没有电子,发生衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的,B正确;三种射线中,穿透能力和电离能力强弱是相反的;射线一般伴随着或射线产生,射线的穿透能力最强,电离能力最弱,故C错误;发生衰变时,生成核与原来的原子核相比,质子数和中子数各减少了2,质量数减少4,故D错误。(2)由射线的特点知,一张薄纸就能挡住射线,而射线和射线穿透能力都比射线大,射线不带电,磁场不会使射线偏转,而射线带负电,磁场对它有洛伦兹力,故打在P点的是射线，URn+He+e,由质量数守恒得238=222+4m,m=4。答案：(1)B(2)411.(1)(多选)卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变,其核反应方程为：He+NOH,下列说法正确的是()A.卢瑟福通过该实验提出了原子的核式结构模型B.实验中是用粒子轰击氮核的C.卢瑟福通过该实验发现了质子D.原子核在人工转变的过程中,电荷数一定守恒E.原子核在人工转变的过程中,产生质量亏损,能量不守恒(2)为确定爱因斯坦的质能方程E=mc2的正确性,设计了如下实验：用动能为E1=0.60 MeV的质子轰击静止的锂核Li,生成两个粒子,测得两个粒子的动能之和为E2=19.9 MeV,已知质子、粒子、锂粒子的质量分别取mp=1.007 3 u、m=4.001 5 u、mLi=7.016 0 u,求：写出该反应方程。通过计算说明E=mc2正确。(1 u=1.660 610-27kg)【解析】(1)选B、C、D。原子的核式结构模型是卢瑟福在粒子的散射实验的基础上提出的,A错。1919年卢瑟福做了用粒子轰击氮原子核的实验,用人工的方法使原子核发生变化从而发现了质子,原子核在人工转变过程中,电荷数一定守恒,选项B、C、D正确。原子核在人工转变的过程中,虽产生质量亏损,但能量仍守恒,选项E错误。(2)核反应方程为LiHHe。核反应的质量亏损：m=mLi+mp-2m=7.016 0 u+1.007 3 u-24.001 5 u=0.020 3 u由质能方程可得与质量亏损相当的能量：E=mc2=0.020 3931.5 MeV=18.9 MeV而系统增加的能量：E=E2-E1=19.3 MeV这些能量来自核反应中,在误差允许的范围内可认为相等,所以E=mc2正确。答案：(1)B、C、D(2)LiHHe见解析12.一静止的U核经衰变成为Th核,释放出的总动能为4.27MeV。问此衰变后Th核的动能为多少MeV?(保留1位有效数字)【解析】据题意知,此衰变的衰变方程为UThHe根据动量守恒定律得mv=mThvTh式中,m和mTh分别为粒子和Th核的质量,v和vTh分别为粒子和Th核的速度的大小,由题设条件知m+mTh=Ek=式中Ek=4.27MeV是粒子与Th核的总动能。由式得mTh=Ek代入数据得,衰变后Th核的动能mTh=0.07MeV答案：0.07MeV【总结提升】求解核能问题的三种技巧(1)根据质量亏损计算：E=mc2及1u相当于931.5MeV。(2)根据能量守恒和动量守恒计算。(3)在计算具有宏观质量的物质中所有原子核发生核反应所释放能量时常用到阿伏加德罗常数。