2019高三物理人教版一輪課時(shí)分層集訓(xùn)34　核反應(yīng)和核能

課時(shí)分層集訓(xùn)(三十四)核反應(yīng)和核能(限時(shí)：40分鐘)(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)第337頁(yè))[基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練]原子核的衰變及半衰期1．下列說(shuō)法中正確的是()A．質(zhì)子與中子結(jié)合成氘核的過(guò)程中需要吸收能量B.eq\o\al(226,)88Ra(鐳)衰變?yōu)閑q\o\al(222,)86Rn(氡)要經(jīng)過(guò)1次α衰變和1次β衰變C．β射線(xiàn)是原子核外電子掙脫原子核的束縛后而形成的電子流D．放射性元素的半衰期是指大量該元素的原子核中有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間D[質(zhì)子與中子結(jié)合成氘核，需放出能量，A錯(cuò)誤．根據(jù)質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒判斷，只發(fā)生一次α衰變，B錯(cuò)誤；β射線(xiàn)是原子核發(fā)生β衰變形成的，是原子核中放出的電子，C錯(cuò)誤；根據(jù)半衰期的概念，D正確．]2．(2018·吉林模擬)下列說(shuō)法正確的是()A．原子核的結(jié)合能是組成原子核的所有核子的能量總和B．在所有核反應(yīng)中，都遵從“質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒”的規(guī)律C．在天然放射現(xiàn)象中放出的β射線(xiàn)就是電子流，該電子是原子的內(nèi)層電子受激發(fā)后輻射出來(lái)的D．鐳226衰變?yōu)殡?22的半衰期為1620年，也就是說(shuō)，100個(gè)鐳226核經(jīng)過(guò)1620年后一定還剩下50個(gè)鐳226沒(méi)有發(fā)生衰變B[原子核的結(jié)合能是組成原子核的所有核子結(jié)合成原子核時(shí)釋放出來(lái)的能量，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在所有核反應(yīng)中，都遵從“質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒”的規(guī)律，選項(xiàng)B正確；在天然放射現(xiàn)象中放出的β射線(xiàn)就是電子流，該電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子，從原子核中輻射出來(lái)的，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；半衰期是對(duì)大量原子核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，少量原子核衰變不能運(yùn)用半衰期的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤．]3.(2018·濟(jì)南模擬)自然界存在的放射性元素的原子核并非只發(fā)生一次衰變就達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，而是要發(fā)生一系列連續(xù)的衰變，最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)．某些原子核的衰變情況如圖12-2-4所示(N表示中子數(shù)，Z表示質(zhì)子數(shù))，則下列說(shuō)法正確的是()圖12-2-4A．由eq\o\al(228,88)Ra到eq\o\al(228,89)Ac的衰變是α衰變B．已知eq\o\al(228,88)Ra的半衰期是T，則8個(gè)eq\o\al(228,88)Ra原子核經(jīng)過(guò)2T時(shí)間后還剩2個(gè)C．從eq\o\al(228,90)Th到eq\o\al(208,82)Pb共發(fā)生5次α衰變和2次β衰變D．圖中發(fā)生的α衰變和β衰變分別只能產(chǎn)生α和β射線(xiàn)C[由題圖可知，eq\o\al(228,88)Ra衰變后的新原子核為eq\o\al(228,89)Ac，新原子核的質(zhì)子數(shù)比Ra的多1個(gè)，所以是β衰變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；原子核的半衰期是對(duì)大量原子核的行為做出的統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)，對(duì)于單個(gè)的微觀(guān)事件是不可預(yù)測(cè)的，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒知，從eq\o\al(228,90)Th到eq\o\al(208,82)Pb共發(fā)生5次α衰變和2次β衰變，選項(xiàng)C正確；γ射線(xiàn)經(jīng)常是伴隨α射線(xiàn)和β射線(xiàn)產(chǎn)生的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．]4.研究放射性元素射線(xiàn)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖12-2-5所示．兩塊平行放置的金屬板A、B分別與電源的兩極a、b連接，放射源發(fā)出的射線(xiàn)從其上方小孔向外射出．則()圖12-2-5A．a(chǎn)為電源正極，到達(dá)A板的為α射線(xiàn)B．a(chǎn)為電源正極，到達(dá)A板的為β射線(xiàn)C．a(chǎn)為電源負(fù)極，到達(dá)A板的為α射線(xiàn)D．a(chǎn)為電源負(fù)極，到達(dá)A板的為β射線(xiàn)B[從題圖可以看出，到達(dá)兩極板的粒子做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，到達(dá)A極板的粒子在初速度方向的位移小于到達(dá)B極板的粒子在初速度方向的位移，粒子在初速度方向做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，則根據(jù)公式x＝v0t＝v0eq\r(\f(md2,qU))，兩個(gè)粒子初速度v0相差不大，兩極板間電壓U相同，放射源與兩極板的距離eq\f(d,2)也相同，而電子的eq\f(m,q)小得多，所以電子在初速度方向的位移小，故達(dá)到A極板的是β射線(xiàn)，A極板帶正電，a為電源的正極，故選項(xiàng)B正確．](多選)(2017·南通模擬)釷eq\o\al(234,90)Th具有放射性，它能放出一個(gè)新的粒子而變?yōu)殓heq\o\al(234,91)Pa，同時(shí)伴隨有γ射線(xiàn)產(chǎn)生，其方程為eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋X，釷的半衰期為24天．則下列說(shuō)法中正確的是()A．X為質(zhì)子B．X是釷核中的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的C．γ射線(xiàn)是鏷原子核放出的D．1g釷eq\o\al(234,90)Th經(jīng)過(guò)120天后還剩0.3125gBC[根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒知，釷核衰變過(guò)程中放出了一個(gè)電子，即X為電子，故A錯(cuò)誤；發(fā)生β衰變時(shí)釋放的電子是由核內(nèi)一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子同時(shí)產(chǎn)生的，故B正確；γ射線(xiàn)是鏷原子核放出的，故C正確；釷的半衰期為24天，1g釷eq\o\al(234,90)Th經(jīng)過(guò)120天即經(jīng)過(guò)5個(gè)半衰期，故經(jīng)過(guò)120天后還剩0.03125g，故D錯(cuò)誤．]核反應(yīng)方程5．如圖12-2-6所示為查德威克發(fā)現(xiàn)中子的實(shí)驗(yàn)示意圖，利用釙(eq\o\al(210,84)Po)衰變放出的α粒子轟擊鈹(eq\o\al(9,4)Be)，產(chǎn)生的粒子P能將石蠟中的質(zhì)子打出來(lái)．下列說(shuō)法正確的是()圖12-2-6A．α粒子是氦原子B．粒子Q的穿透能力比粒子P的強(qiáng)C．釙的α衰變方程為eq\o\al(210,84)Po→eq\o\al(208,82)Pb＋eq\o\al(4,2)HeD．α粒子轟擊鈹?shù)暮朔磻?yīng)方程為eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)nD[α粒子是氦原子核，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；粒子P是中子，粒子Q是質(zhì)子，由于質(zhì)子帶正電，當(dāng)質(zhì)子射入物體時(shí)，受到的庫(kù)侖力作用會(huì)阻礙質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)，而中子不帶電，不受庫(kù)侖力作用，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在釙衰變中，根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒知產(chǎn)生的是eq\o\al(206,82)Pb，并非eq\o\al(208,82)Pb，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→eq\o\al(12,)6C＋eq\o\al(1,0)n是查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程，選項(xiàng)D正確．]6．(2018·淮北模擬)鈾是常用的一種核燃料，若它的原子核發(fā)生了如下的裂變反應(yīng)：eq\o\al(235,)92U＋eq\o\al(1,0)n→a＋b＋2eq\o\al(1,0)n，則a＋b可能是()A.eq\o\al(141,)56Ba＋eq\o\al(92,36)Kr B.eq\o\al(140,)54Xe＋eq\o\al(94,38)SrC.eq\o\al(141,)56Ba＋eq\o\al(93,38)Sr D.eq\o\al(140,)54Xe＋eq\o\al(93,36)KrB[核反應(yīng)過(guò)程中遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)都守恒，A質(zhì)量數(shù)不守恒，B質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒，C電荷數(shù)不守恒，D質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都不守恒，故B正確．]7．原子核聚變可望給人類(lèi)未來(lái)提供豐富的潔凈能源．當(dāng)氘等離子體被加熱到適當(dāng)高溫時(shí)，氘核參與的幾種聚變反應(yīng)可能發(fā)生，放出能量．這幾種反應(yīng)的總效果可以表示為6eq\o\al(2,1)H→keq\o\al(4,2)He＋deq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n＋43.15MeV由平衡條件可知()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：84370497】A．k＝1，d＝4 B．k＝2，d＝2C．k＝1，d＝6 D．k＝2，d＝3B[核反應(yīng)的基本規(guī)律是質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，所以6×2＝4k＋d＋2,6×1＝2k＋d，解得k＝2，d＝2，因此B選項(xiàng)正確．]8．(2016·江蘇高考)貝可勒爾在120年前首先發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，如今原子核的放射性在眾多領(lǐng)域中有著廣泛應(yīng)用．下列屬于放射性衰變的是()A.eq\o\al(14,)6C→eq\o\al(14,)7N＋eq\o\al(0,－1)eB.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(139,53)I＋eq\o\al(95,39)Y＋2eq\o\al(1,0)nC.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nD.eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)nA[放射性元素自發(fā)地放出射線(xiàn)的現(xiàn)象叫天然放射現(xiàn)象．A選項(xiàng)為β衰變方程，B選項(xiàng)為重核裂變方程，C選項(xiàng)為輕核聚變方程，D選項(xiàng)為原子核的人工轉(zhuǎn)變方程，故選A.]核能的理解和計(jì)算9．(2018·太原模擬)下列說(shuō)法正確的是()A．組成原子核的核子越多，它的結(jié)合能越高，比結(jié)合能越大B．核子結(jié)合成原子核時(shí)核力做正功，將放出能量，這部分能量就是原子核的結(jié)合能C．原子核的比結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定D．原子核的質(zhì)量大于組成它的核子的質(zhì)量之和C[組成原子核的核子越多，它的結(jié)合能越高，但是結(jié)合能與核子數(shù)的比值即原子核的比結(jié)合能不一定越大，但比結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定，A錯(cuò)誤，C正確；自由核子結(jié)合成原子核時(shí)核力做正功，將放出能量，而原子核的結(jié)合能是指把核子分開(kāi)所需要的能量，故B錯(cuò)誤；發(fā)生核反應(yīng)時(shí)，存在質(zhì)量虧損，原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和，D錯(cuò)誤．]10．“超導(dǎo)托卡馬克”(英名稱(chēng)：EAST，俗稱(chēng)“人造太陽(yáng)”)是我國(guó)自行研制的可控?zé)岷朔磻?yīng)實(shí)驗(yàn)裝置．設(shè)該實(shí)驗(yàn)反應(yīng)前氘核(eq\o\al(2,1)H)的質(zhì)量為m1，氚核(eq\o\al(3,1)H)的質(zhì)量為m2，反應(yīng)后氦核(eq\o\al(4,2)He)的質(zhì)量為m3，中子(eq\o\al(1,0)n)的質(zhì)量為m4，光速為c.下列說(shuō)法中不正確的是()A．這種裝置中發(fā)生的核反應(yīng)方程式是eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nB．由核反應(yīng)過(guò)程質(zhì)量守恒可知m1＋m2＝m3＋m4C．核反應(yīng)放出的能量等于(m1＋m2－m3－m4)c2D．這種裝置與我國(guó)大亞灣核電站所使用核裝置的核反應(yīng)原理不相同B[可控?zé)岷朔磻?yīng)裝置中發(fā)生的核反應(yīng)方程式是eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n，故A正確；核反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量數(shù)守恒，但質(zhì)量不守恒，核反應(yīng)過(guò)程中存在質(zhì)量虧損，因此m1＋m2≠m3＋m4，故B錯(cuò)誤；核反應(yīng)過(guò)程中的質(zhì)量虧損Δm＝m1＋m2－m3－m4，釋放的核能ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3－m4)c2，故C正確；這種裝置的核反應(yīng)是核聚變，我國(guó)大亞灣核電站所使用核裝置是核裂變，它們的核反應(yīng)原理不相同，故D正確．]11．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(ài)因斯坦質(zhì)能方程E＝mc2可知：1u對(duì)應(yīng)于931.5MeV的能量，若取光速c＝3×108m/s，則兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子聚變成一個(gè)氦核，釋放的能量為()A．[2×(mp＋mn)－MHe]×931.5MeVB．[2×(mp＋mn＋me)－MHe]×931.5MeVC．[2×(mp＋mn＋me)－MHe]×c2JD．[2×(mp＋mn)－MHe]×c2JB[核反應(yīng)方程為2eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)He，質(zhì)量虧損Δm＝2×(mp＋mn)－(MHe－2me)＝2×(mp＋mn＋me)－MHe，所以釋放的能量為ΔE＝Δm×931.5MeV＝[2×(mp＋mn＋me)－MHe]×931.5MeV，選項(xiàng)B正確．][考點(diǎn)綜合練]12．現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展極大地促進(jìn)了人們對(duì)原子、原子核的認(rèn)識(shí)，下列有關(guān)原子、原子核的敘述正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：84370498】A．盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)說(shuō)明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)B．天然放射現(xiàn)象表明原子核內(nèi)部有電子C．輕核聚變反應(yīng)方程有：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nD．氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)和從n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)，前者躍遷輻射出的光子波長(zhǎng)比后者的長(zhǎng)C[盧瑟福通過(guò)α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出原子的核式結(jié)構(gòu)模型，天然放射現(xiàn)象說(shuō)明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，A、B錯(cuò)誤；輕核聚變方程電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒，C正確；氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)放出的光子能量比從n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)的大，由公式E＝eq\f(hc,λ)，可知前者躍遷輻射出的光子波長(zhǎng)比后者的短，D錯(cuò)誤．]13．(多選)(2018·揚(yáng)州模擬)科學(xué)家使用核反應(yīng)獲取氚，再利用氘和氚的核反應(yīng)獲得能量．核反應(yīng)方程分別為：X＋Y→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(3,1)H＋4.9MeV和eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X＋17.6MeV.下列表述正確的有()A．X是中子B．Y的質(zhì)子數(shù)是3，中子數(shù)是6C．兩個(gè)核反應(yīng)都沒(méi)有質(zhì)量虧損D．氘和氚的核反應(yīng)是核聚變反應(yīng)AD[在該核反應(yīng)中，eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X＋17.6MeV，根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒，則X的電荷數(shù)為0，質(zhì)量數(shù)為1，可知X是中子，故A正確．在X＋Y→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(3,1)H＋4.9MeV中，根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒，Y的電荷數(shù)為3，質(zhì)量數(shù)為6，則Y的質(zhì)子數(shù)為3，中子數(shù)為3，故B錯(cuò)誤．兩個(gè)核反應(yīng)都釋放能量，都有質(zhì)量虧損，故C錯(cuò)誤．兩核反應(yīng)均為核聚變反應(yīng)，故D正確．]14．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,1uc2＝931.5MeV.(1)寫(xiě)出衰變方程；(2)已知衰變放出的光子的動(dòng)量可忽略，求α粒子的動(dòng)能.【導(dǎo)學(xué)號(hào)：84370499】[解析](1)衰變方程為eq\o\al(239,94)Pu→eq\o\al(235,92)U*＋eq\o\al(4,2)He，eq\o\al(235,92)U*→eq\o\al(235,92)U＋γ.或兩式合并為eq\o\al(239,94)Pu→eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(4,2)He＋γ.(2)上述衰變過(guò)程的質(zhì)量虧損為Δm＝mPu－mU－mα，由質(zhì)能方程得ΔE＝Δmc2由能量守恒得ΔE＝EkU＋Ekα＋Eγ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)量守恒定律得mUvU＝mαvα又EkU＝eq\f(1,