高考物理總復(fù)習(xí)一輪強(qiáng)化提能作業(yè)12 習(xí)題答案解析

高考綜合復(fù)習(xí)課后跟蹤訓(xùn)練強(qiáng)化提能作業(yè)(十二)一、選擇題1．(多選)一靜止的原子核eq\o\al(238,92)U發(fā)生了某種衰變，衰變方程為eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋X，其中X是未知粒子，下列說法正確的是()A.eq\o\al(238,92)U發(fā)生的是α衰變B.eq\o\al(238,92)U發(fā)生的是β衰變C．衰變后新核eq\o\al(234,90)Th和粒子X的動(dòng)能相等D．衰變后新核eq\o\al(234,90)Th和粒子X的動(dòng)量大小相等[解析]根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，未知粒子X的質(zhì)量數(shù)為4，電荷數(shù)為2，即未知粒子X是eq\o\al(4,2)He，因此發(fā)生的是α衰變，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；衰變前后動(dòng)量守恒，即：0＝pTh－pX，即pTh＝pX，選項(xiàng)D正確；根據(jù)動(dòng)量與動(dòng)能的關(guān)系p＝eq\r(2mEk)，由于eq\o\al(234,90)Th和X的質(zhì)量數(shù)不同，因此衰變后新核eq\o\al(234,90)Th和粒子X的動(dòng)能不同，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．[答案]AD2．現(xiàn)有兩動(dòng)能均為E0＝0.35MeV的eq\o\al(2,1)H在一條直線上相向運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)eq\o\al(2,1)H發(fā)生對(duì)撞后能發(fā)生核反應(yīng)，得到eq\o\al(3,2)He和新粒子，且在核反應(yīng)過程中釋放的能量完全轉(zhuǎn)化為eq\o\al(3,2)He和新粒子的動(dòng)能．已知eq\o\al(2,1)H的質(zhì)量為2.0141u，eq\o\al(3,2)He的質(zhì)量為3.0160u，新粒子的質(zhì)量為1.0087u，核反應(yīng)時(shí)質(zhì)量虧損1u釋放的核能約為931MeV(如果涉及計(jì)算，結(jié)果保留整數(shù))．則下列說法正確的是()A．核反應(yīng)方程為eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,1)HB．核反應(yīng)前后不滿足能量守恒定律C．新粒子的動(dòng)能約為3MeVD.eq\o\al(3,2)He的動(dòng)能約為4MeV[解析]由核反應(yīng)過程中的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n，則新粒子為中子eq\o\al(1,0)n，所以A錯(cuò)誤；核反應(yīng)過程中質(zhì)量虧損，釋放能量，虧損的質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰?，仍然滿足能量守恒定律，B錯(cuò)誤；由題意可知ΔE＝(2.0141u×2－3.0160u－1.0087u)×931MeV/u＝3.3MeV，根據(jù)核反應(yīng)中系統(tǒng)的能量守恒有EkHe＋Ekn＝2E0＋ΔE，根據(jù)核反應(yīng)中系統(tǒng)的動(dòng)量守恒有pHe－pn＝0，由Ek＝eq\f(p2,2m)，可知eq\f(EkHe,Ekn)＝eq\f(mn,mHe)，解得EkHe＝eq\f(mn,mn＋mHe)(2E0＋ΔE)＝1MeV，Ekn＝eq\f(mHe,mn＋mHe)(2E0＋ΔE)＝3MeV，所以C正確，D錯(cuò)誤．[答案]C3．(2020·廣東佛山四模)一靜止的原子核eq\o\al(a,n)X發(fā)生α衰變，變成另一個(gè)新的原子核Y，衰變后測得α粒子的速率為v，已知α粒子的質(zhì)量為m0，原子核Y的質(zhì)量為M，下列說法正確的是()A．原子核Y的符號(hào)表示為a－m0n－2YB.eq\o\al(a,n)X的比結(jié)合能一定大于Y核的比結(jié)合能C．原子核Y的速率為eq\f(m0v,M)D．原子衰變過程中釋放的核能為eq\f(1,2)m0v2[解析]本題考查比結(jié)合能、動(dòng)量守恒定律、核能．質(zhì)量數(shù)和質(zhì)量不能混淆，原子核Y的符號(hào)應(yīng)表示為eq\o\al(a－4,n－2)Y，故A錯(cuò)誤；因該核反應(yīng)放出核能，則eq\o\al(a,n)X的比結(jié)合能小于Y核的比結(jié)合能，故B錯(cuò)誤；根據(jù)動(dòng)量守恒定律可得m0v＝Mv′得v′＝eq\f(m0v,M)，故C正確；因原子核Y也有動(dòng)能，則原子衰變過程中釋放的核能肯定大于eq\f(1,2)m0v2，故D錯(cuò)誤．[答案]C4．(2020·長沙模擬)運(yùn)動(dòng)的原子核X放出α粒子后變成靜止的原子核Y.已知原子核X、α粒子的質(zhì)量分別是M、m，α粒子的動(dòng)能為E，真空中的光速為c，α粒子的速度遠(yuǎn)小于光速．則在上述核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損是()A.eq\f(M－m,mc2)E B.eq\f(M－m,Mc2)EC.eq\f(m,M－mc2)E D.eq\f(M,M－mc2)E[解析]核反應(yīng)中動(dòng)量守恒，有：mvα＝MvX，α粒子的動(dòng)能為E＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,α)，根據(jù)能量守恒得，ΔE＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,α)－eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,X)，由愛因斯坦質(zhì)能方程得，ΔE＝Δmc2，聯(lián)立解得Δm＝eq\f(M－m,Mc2)E，故B項(xiàng)正確，A、C、D三項(xiàng)錯(cuò)誤．[答案]B5．(2020·南京模擬)勻強(qiáng)磁場中有一個(gè)靜止的氮核eq\o\al(14,7)N，被與磁場方向垂直、速度為v的α粒子擊中形成復(fù)合核，然后沿相反方向釋放出一個(gè)速度也為v的質(zhì)子，則以下說法正確的是()①質(zhì)子與反沖核的動(dòng)能之比為17∶25②質(zhì)子與反沖核的動(dòng)量大小之比為1∶5③質(zhì)子與反沖核的動(dòng)量大小之比為8∶17④質(zhì)子與反沖核在磁場中旋轉(zhuǎn)頻率之比為8∶17A．①② B．③④C．①③ D．②④[解析]該過程的核反應(yīng)方程為：eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(17,8)Oα粒子撞擊eq\o\al(14,7)N核形成復(fù)合核過程，遵循動(dòng)量守恒定律，規(guī)定α粒子速度方向?yàn)檎较?，有：mav＝－mHv＋mOv′解得：反沖核速度v′＝eq\f(5v,17)，質(zhì)子與反沖核的動(dòng)能之比為eq\f(1,2)×1×v2：eq\f(1,2)×17×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5v,17)))2＝17∶25，故①正確；質(zhì)子與反沖核的動(dòng)量大小之比為eq\f(1×v,17×\f(5v,17))＝1∶5，故②正確，③錯(cuò)誤；質(zhì)子與反沖核在磁場中旋轉(zhuǎn)周期T＝eq\f(2πm,Bq)，頻率f＝eq\f(1,T)，頻率之比為eq\f(\f(1,1),\f(8,17))＝17∶8，故④錯(cuò)誤．[答案]A6．(多選)(2020·南京六校聯(lián)考)中微子是一種不帶電、質(zhì)量很小的粒子．早在1942年我國物理學(xué)家王淦昌首先提出證實(shí)中微子存在的實(shí)驗(yàn)方案．靜止的鈹核(eq\o\al(7,4)Be)可以從很靠近它的核外電子中俘獲一個(gè)電子(動(dòng)能忽略不計(jì))形成一個(gè)新核并放出中微子，新核處于激發(fā)態(tài)，放出γ光子后回到基態(tài)．通過測量新核和γ光子的能量，可間接證明中微子的存在．則()A．產(chǎn)生的新核是鋰核(eq\o\al(7,3)Li)B．反應(yīng)過程吸收能量C．中微子的動(dòng)量與處于激發(fā)態(tài)新核的動(dòng)量大小相等D．中微子的動(dòng)能與處于激發(fā)態(tài)新核的動(dòng)能相等[解析]根據(jù)題意可知發(fā)生的核反應(yīng)方程為eq\o\al(7,4)Be＋eq\o\al(0,－1)e→eq\o\al(7,3)Li＋νe，所以產(chǎn)生的新核是鋰核，反應(yīng)過程放出能量，故A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)動(dòng)量守恒可知中微子的動(dòng)量與處于激發(fā)態(tài)新核的動(dòng)量大小相等、方向相反，故C正確；因?yàn)橹形⒆拥膭?dòng)量與處于激發(fā)態(tài)新核的動(dòng)量大小相等，質(zhì)量不等，根據(jù)Ek＝eq\f(p2,2m)，可知中微子的動(dòng)能與處于激發(fā)態(tài)新核的動(dòng)能不相等，故D錯(cuò)誤．[答案]AC7．(2020·山東淄博模擬)靜止在勻強(qiáng)電場中的碳14原子核，某時(shí)刻放射的某種粒子與反沖核的初速度方向均與電場方向垂直，且經(jīng)過相等的時(shí)間后形成的軌跡如圖所示(a、b表示長度)，不計(jì)所有粒子的重力及粒子間的相互作用力．那么碳14的核反應(yīng)方程可能是()A.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(10,4)Be B.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,1)e＋eq\o\al(14,5)BC.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)N D.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(12,5)B[解析]本題考查核反應(yīng)方程、帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)．由軌跡的彎曲方向可以看出，反沖核與放射的粒子所受電場力方向均與電場強(qiáng)度方向相同，均帶正電，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有v1t＝a，eq\f(1,2)·eq\f(Eq1,m1)t2＝2a，v2t＝b，eq\f(1,2)·eq\f(Eq2,m2)t2＝4b，發(fā)生核反應(yīng)前后動(dòng)量守恒，即m1v1＝m2v2解得q1∶q2＝1∶2，則核反應(yīng)方程是eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(10,4)Be，故A正確．[答案]A二、非選擇題8．(2020·山西太原模擬)一個(gè)靜止的鈾核eq\o\al(232,92)U(原子質(zhì)量為232.0372u)放出一個(gè)α粒子(原子質(zhì)量為4.0026u)后衰變成釷核eq\o\al(228,90)Th(原子質(zhì)量為228.0287u)．(已知1u＝1.67×10－27kg,1u相當(dāng)于931MeV)(1)寫出核衰變反應(yīng)方程；(2)算出該核衰變反應(yīng)中釋放出的核能；(3)假設(shè)核反應(yīng)中釋放出的核能全部轉(zhuǎn)化為釷核和α粒子的動(dòng)能，則釷核獲得的動(dòng)能有多大？[解析](1)eq\o\al(232,92)U→eq\o\al(228,90)Th＋eq\o\al(4,2)He.(2)質(zhì)量虧損Δm＝mU－mα－mTh＝0.0059uΔE＝Δmc2＝0.0059×931MeV＝5.49MeV(3)原子核衰變過程中系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，即pTh＋pα＝0又由Ek＝eq\f(p2,2m)可知，EkTh＝eq\f(p\o\al(2,Th),2mTh)，Ekα＝eq\f(p\o\al(2,α),2mα)又由題意可知，EkTh＋Ekα＝ΔE解得釷核獲得的動(dòng)能EkTh＝eq\f(mα,mα＋mTh)×ΔE＝eq\f(4,4＋228)×ΔE＝0.095MeV[答案](1)eq\o\al(232,92)U→eq\o\al(228,90)Th＋eq\o\al(4,2)He(2)5.49MeV(3)0.095MeV9．钚的放射性同位素eq\o\al(239,94)Pu靜止時(shí)衰變?yōu)殁櫤思ぐl(fā)態(tài)eq\o\al(235,92)U*和α粒子，而鈾核激發(fā)態(tài)eq\o\al(235,92)U*立即衰變?yōu)殁櫤薳q\o\al(235,92)U，并放出能量為0.097MeV的γ光子，已知：eq\o\al(239,94)Pu、eq\o\al(235,92)U和α粒子的質(zhì)量分別為mPu＝239.0521u、mU＝235.0439u和mα＝4.0026u,1u＝931.5MeV/c2.衰變放出的γ光子的動(dòng)量可忽略，求α粒子的動(dòng)能．[解析]上述衰變過程的質(zhì)量虧損為Δm＝mPu－mU－mα①放出的能量為ΔE＝Δmc2②ΔE是鈾核的動(dòng)能EU、α粒子的動(dòng)能Eα和γ光子的能量Eγ之和，即ΔE＝EU＋Eα＋Eγ③由①②③式解得EU＋Eα＝(mPu－mU－mα)c2－Eγ④設(shè)衰變后的鈾核和α粒子的速度分別為vU和vα，則由動(dòng)量守恒得mUvU＝mαvα⑤又EU＝eq\f(1,2)mUveq\o\al(2,U)⑥Eα＝eq\f(1,2)mαveq\o\al(2,α)⑦由⑤⑥⑦式解得eq\f(EU,Eα)＝eq\f(mα,mU)⑧由④⑧式解得Eα＝eq\f(mU,mU＋mα)[(mPu－mU－mα)c2－Eγ]代入題給數(shù)據(jù)解得Eα＝5.034MeV.[答案]5.034MeV10．已知氘核質(zhì)量為2.0136u，中子質(zhì)量為1.0087u，eq\o\al(3,2)He核的質(zhì)量為3.0150u．兩個(gè)速率相等的氘核對(duì)心碰撞聚變成eq\o\al(3,2)He并放出一個(gè)中子，釋放的核能也全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．(質(zhì)量虧損為1u時(shí)，釋放的能量為931.5MeV.除了計(jì)算質(zhì)量虧損外，eq\o\al(3,2)He的質(zhì)量可以認(rèn)為是中子的3倍)(1)寫出該核反應(yīng)的反應(yīng)方程式．(2)該核反應(yīng)釋放的核能是多少？(3)若測得反應(yīng)后生成中子的動(dòng)能是3.12MeV，則反應(yīng)前每個(gè)氘核的動(dòng)能是多少M(fèi)eV?[解析](1)核反應(yīng)方程為：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n.(2)質(zhì)量虧損為：Δm＝2.0136×2u－(3.0150u＋1.0087u)＝0.0035u，釋放的核能為：ΔE＝Δmc2＝931.5×0.0035MeV＝3.26MeV.(3)設(shè)中子和eq\o\al(3,