【高效課堂】2011高考物理總復(fù)習(xí) 課堂45分鐘精練 第二章 第2節(jié)放射性元素的衰變核能（含詳細(xì)答案）新人教版選修3-5

1、第二章第2節(jié) 放射性元素的衰變 核能1. （2009·上海）放射性元素衰變時(shí)放出三種射線，按穿透能力由強(qiáng)到弱的排列順序是 ( )A. 射線，射線，射線B. 射線，射線，射線C. 射線，射線，射線D. 射線，射線，射線2. （2009·天津）下列說(shuō)法正確的是()A. 157N+11H126C+42He是衰變方程B. 11H+21H32He+是核聚變反應(yīng)方程C. 23892U23490Th+42He是核裂變反應(yīng)方程D. 42He+2713Al3015P+10n是原子核的人工轉(zhuǎn)變方程3. （2009·廣東）科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在月球上含有豐富的32He（氦3）.它是一種高效、清潔

2、、安全的核聚變?nèi)剂?其參與的一種核聚變反應(yīng)的方程式為32He+32He211H+42He.關(guān)于32He聚變下列表述正確的是( )A. 聚變反應(yīng)不會(huì)釋放能量B. 聚變反應(yīng)產(chǎn)生了新的原子核C. 聚變反應(yīng)沒有質(zhì)量虧損D.目前核電站都采用聚變反應(yīng)發(fā)電4. （2010·舟山高三月考）下列現(xiàn)象中，與原子核內(nèi)部變化有關(guān)的是（ ）A. 粒子散射現(xiàn)象B. 天然放射現(xiàn)象C. 電離 D. 原子發(fā)光現(xiàn)象5. 已知鐳的原子序數(shù)是88，原子核質(zhì)量數(shù)是226.試問(wèn)：（1）鐳核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)分別是多少？（2）鐳核的核電荷數(shù)和所帶電荷量是多少？（3）若鐳原子呈中性，它核外有多少電子？（4）22888Ra是鐳的一種同

3、位素，讓22688Ra和22888Ra以相同速度垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它們運(yùn)動(dòng)的軌道半徑之比是多少？6. (1) 關(guān)于放射性元素的半衰期，下列說(shuō)法正確的有( )A. 是原子核質(zhì)量減少一半所需的時(shí)間B. 是原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間C. 把放射性元素放在密封的容器中，可以減慢放射性元素的半衰期D. 可以用來(lái)測(cè)定地質(zhì)年代、生物年代等（2）（2008·海南）某考古隊(duì)發(fā)現(xiàn)一古生物骸骨.考古專家根據(jù)骸骨中146C的含量推斷出了該生物死亡的年代.已知此骸骨中146C的含量為活著的生物體中146C的1/4，146C的半衰期為5 730 年，該生物死亡時(shí)距今約年.7. （2009&

4、#183;山東）歷史上第一次利用加速器實(shí)現(xiàn)的核反應(yīng)，是用加速后動(dòng)能為0.5 MeV的質(zhì)子11H轟擊靜止的AZX，生成兩個(gè)動(dòng)能均為8.9 MeV的42He.（1 MeV=1.6×10-13 J）（1）上述核反應(yīng)方程為 .（2）質(zhì)量虧損為kg .8. 已知兩個(gè)中子和兩個(gè)質(zhì)子結(jié)合成一個(gè)粒子時(shí)，可放出28.30 MeV的能量；三個(gè)粒子結(jié)合成一個(gè)碳核時(shí)，可放出7.26 MeV的能量.由此可知6個(gè)中子和6個(gè)質(zhì)子結(jié)合成一個(gè)碳核時(shí)，可釋放的能量為多少？9. 人類認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)和開發(fā)利用原子能經(jīng)歷了十分曲折的過(guò)程.請(qǐng)按要求回答下列問(wèn)題.(1)盧瑟福、玻爾、查德威克等科學(xué)家在原子結(jié)構(gòu)或原子核的研究方面做出

5、了卓越的貢獻(xiàn).請(qǐng)選擇其中的兩位，指出他們的主要成績(jī). . .在貝可勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象后，人們對(duì)放射線的性質(zhì)進(jìn)行了深入研究，如圖為三種射線在同一磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，請(qǐng)從三種射線中任選一種，寫出它的名稱和一種用途. ， .(2)在可控核反應(yīng)堆中需要給快中子減速，輕水、重水和石墨等常用作減速劑.中子在重水中可與21H核碰撞減速，在石墨中與126C核碰撞減速.上述碰撞可簡(jiǎn)化為彈性碰撞模型.某反應(yīng)堆中快中子與靜止的靶核發(fā)生對(duì)心正碰，通過(guò)計(jì)算說(shuō)明，僅從一次碰撞考慮，用重水和石墨作減速劑，哪種減速效果更好？10. （2009·江蘇）在衰變中常伴有一種稱為“中微子”的粒子放出.中微子的性質(zhì)十分特別，

6、因此在實(shí)驗(yàn)中很難探測(cè).1953年，萊尼斯和柯文建造了一個(gè)由大水槽和探測(cè)器組成的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，利用中微子與水中11H的核反應(yīng)，間接地證實(shí)了中微子的存在.（1）中微子與水中的11H發(fā)生核反應(yīng)，產(chǎn)生中子（10n）和正電子（0+1e），即中微子+11H10n+0+1e，可以判定，中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別是.（填寫選項(xiàng)前的字母）A. 0和0 B. 0和1C. 1和 0 D. 1和1（2）上述核反應(yīng)產(chǎn)生的正電子與水中的電子相遇，與電子形成幾乎靜止的整體后，可以轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€(gè)光子（），即0+1e+0-1e2.已知正電子和電子的質(zhì)量都為9.1×10-31kg，反應(yīng)中產(chǎn)生的每個(gè)光子的能量約為J.正電子與電子

7、相遇不可能只轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)光子，原因是.11. （創(chuàng)新題）2009年底的哥本哈根會(huì)議后各國(guó)更加重視新能源的開發(fā)，其中核能具有能量密度大，地區(qū)適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì).在核電站中，核反應(yīng)堆釋放的核能被轉(zhuǎn)化成電能.核反應(yīng)堆的工作原理是利用中子轟擊重核發(fā)生裂變反應(yīng)，釋放出大量的核能.23592U+10n14156Ba+9236Kr+X（1）以上的核反應(yīng)方程是反應(yīng)堆中發(fā)生的許多核反應(yīng)中的一種，10n為中子，X為待求粒子，為X的個(gè)數(shù)，則X為 ，= .以mU、mBa、mKr分別表示U、Ba、Kr核的質(zhì)量，mn、mH分別表示中子、質(zhì)子的質(zhì)量，c為光在真空中傳播的速度，則上述核反應(yīng)過(guò)程中放出的核能E= .(2)有一座發(fā)電能

8、力為P輸出 =1.00×106 kW的核電站，核能轉(zhuǎn)化為電能的效率=40%.假定反應(yīng)堆中發(fā)生的裂變反應(yīng)全是（1）中的核反應(yīng)，已知每次核反應(yīng)過(guò)程放出的核能E=2.78×10-11J，235U核的質(zhì)量mU=390×10-27kg，求每年（1年=3.15×107 s）消耗的235U的質(zhì)量為多少？第二章第2節(jié) 放射性元素的衰變 核能1.解析：由于三種射線的能量不同，所以貫穿能力最強(qiáng)的是射線，射線次之，射線最弱.答案：B2. 解析：A選項(xiàng)中157N在質(zhì)子的轟擊下發(fā)生的核反應(yīng)，屬于人工轉(zhuǎn)變，A錯(cuò)誤；C選項(xiàng)是衰變，不是裂變，C錯(cuò)誤.B、D均正確.答案：BD3. 解析：

9、聚變反應(yīng)時(shí)將質(zhì)量較小的輕核聚變成質(zhì)量較大的核，聚變過(guò)程會(huì)有質(zhì)量虧損，要放出大量的能量.但目前核電站都采用鈾核的裂變反應(yīng).答案：B4. 解析：粒子散射實(shí)驗(yàn)表明了原子內(nèi)部有一個(gè)很小的核，并沒有涉及到核內(nèi)部的變化，故A錯(cuò)誤；天然放射現(xiàn)象是原子核內(nèi)部發(fā)生變化自發(fā)的放射出粒子或電子，從而發(fā)生衰變或衰變，故B正確；電離原子核外層電子脫離原子核的束縛而逸出，沒有涉及到原子核的變化，故C錯(cuò)誤；原子發(fā)光是原子躍遷形成的，也沒有涉及到原子核的變化，故D錯(cuò)誤.答案：B5. 解析：因?yàn)樵有驍?shù)與核內(nèi)質(zhì)子數(shù)、核電荷數(shù)、中性原子的核外電子數(shù)都是相等的.原子核的質(zhì)量數(shù)等于核內(nèi)質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和.由此可得：（1）鐳核中的質(zhì)子

10、數(shù)等于其原子序數(shù)，故質(zhì)子數(shù)為88，中子數(shù)N等于原子核的質(zhì)量數(shù)A與質(zhì)子數(shù)Z之差，即N=A-Z=226-88=138.（2）鐳核的核電荷數(shù)和所帶電量分別是Z=88，Q=Ze=88×1.6×10-19C=1.41×10-17C.(3)核外電子數(shù)等于核電荷數(shù)，故核外電子數(shù)為88.（4）帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力充當(dāng)向心力，故有qvB=mv2/r,r=mv/qB.兩種同位素具有相同的核電荷數(shù)，但質(zhì)量數(shù)不同，故r226/r228=226/228=113/114.6. 解析：（1）原子核衰變后變成新核，新核與未衰變的核在一起，故半衰期并不是原子核的數(shù)量、質(zhì)量減

11、少一半，A錯(cuò)誤B正確；衰變快慢由原子核內(nèi)部因素決定，與原子所處的物理狀態(tài)或化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)，常用其測(cè)定地質(zhì)年代、生物年代等，故C錯(cuò)誤D正確.（2）根據(jù)公式m/m0=(1/2)t/ (其中m、m0分別是現(xiàn)在與原來(lái)的質(zhì)量，t為距今的時(shí)間，為半衰期)得m/m0=(1/2)t/5730=1/4.所以t=11 460年.答案：（1）B（2）11 4607. 解析：（1）根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒和題目給出的粒子可寫出核反應(yīng)方程：11H+73X42He+42He或11H+73Li42He+42He.(2)由質(zhì)能方程得：m=E/c2=（2×8.9×1.6×10-13-0.5

12、5;1.6×10-13）/(3.0×108)2 kg=3.1×10-29 kg.答案：（1）11H+73X42He+42He或11H+73Li42He+42He（2） 3.1×10-298. 解析：可以先寫出相應(yīng)的核反應(yīng)方程：210n+211H42He+28.30 MeV342He126C+7.26 MeV610n+611H126C+E比較這些方程，將第一個(gè)方程改為3·210n+3·211H3·42He+3·28.30MeV將第二個(gè)方程代入得3·210n+3·211H126C+7.26 MeV+

13、3·28.30 MeV所以E=7.26 MeV+3×28.30 MeV=92.16 MeV.9. 解析：(1)盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型；玻爾把量子理論引入原子模型，并成功解釋了氫光譜；查德威克發(fā)現(xiàn)了中子（或其他成就）.題圖中不偏轉(zhuǎn)的射線為射線，用于醫(yī)療放射治腫瘤.(2)設(shè)中子質(zhì)量為Mn靶核質(zhì)量為M，由動(dòng)量守恒定律Mnv0=Mnv1+Mv2由能量守恒1/2Mnv02=1/2Mnv12+1/2Mv22.解得：v1=Mn-M/（Mn+Mv0）在重水中靶核質(zhì)量：MH=2Mn，v1H=-1/3v0；在石墨中靶核質(zhì)量：MC=12Mn,v1C=-11/13v0,與重水靶核碰后中子速

14、度較小，故重水減速效果更好.答案：（1）盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型玻爾把量子理論引入原子模型，并成功解釋了氫光譜查德威克發(fā)現(xiàn)了中子.(任選其二) 2為射線，用于醫(yī)療放射治腫瘤（2）重水減速效果更好10. 解析：（1）發(fā)生核反應(yīng)前后，粒子的質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)均不變，據(jù)此可知中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都是0，A項(xiàng)正確.（2）產(chǎn)生的能量是由于質(zhì)量虧損.兩個(gè)電子轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€(gè)光子之后，質(zhì)量變?yōu)榱?，由E=mc2，故一個(gè)光子的能量為E/2，帶入數(shù)據(jù)得E2=8.2×10-14J.正電子與水中的電子相遇，與電子形成幾乎靜止的整體，故系統(tǒng)總動(dòng)量為零，故只產(chǎn)生一個(gè)光子是不可能的，因?yàn)榇诉^(guò)程遵循動(dòng)量守恒.答案：（1）A (2)遵循動(dòng)量守恒11. 解析：(1)依據(jù)核電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可判斷X為中子，且=3，根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程E=mc2，即E=mU-(mBa+mKr+2mn)c2.（2） 依據(jù)已知，P輸出=1.00×