2023版高考物理一輪復(fù)習(xí)第13章原子結(jié)構(gòu)原子核第2講放射性元素的衰變核能模擬新人教版選修3-5

PAGEPAGE2放射性元素的衰變核能1．(多項(xiàng)選擇)(2022·全國卷Ⅲ)一靜止的鋁原子核eq\o\al(27,13)Al俘獲一速度為1.0×107m/s的質(zhì)子p后，變?yōu)樘幱诩ぐl(fā)態(tài)的硅原子核eq\o\al(28,14)Si。以下說法正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號51343311)(ABE)A．核反響方程為p＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(28,14)SiB．核反響方程過程中系統(tǒng)動量守恒C．核反響過程中系統(tǒng)能量不守恒D．核反響前后核子數(shù)相等，所以生成物的質(zhì)量等于反響物的質(zhì)量之和E．硅原子核速度的數(shù)量級為105[解析]核反響方程滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，A項(xiàng)正確；微觀粒子相互作用過程中，滿足動量守恒定律，B項(xiàng)正確；題述核反響過程屬于“二合一〞形式的完全非彈性碰撞，機(jī)械能有損失，但對于封閉的系統(tǒng)，能量仍然守恒，C項(xiàng)錯誤；核反響過程中的機(jī)械能有損失，故存在質(zhì)量虧損現(xiàn)象，D項(xiàng)錯誤；硅原子質(zhì)量約是質(zhì)子質(zhì)量的28倍，由動量守恒定律知，m0v0＝28m0v，所以硅原子核速度數(shù)量級為1052．(多項(xiàng)選擇)(2022·甘肅蘭州一中模擬)以下說法正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號51343312)(ACE)A．天然放射性現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)B．α粒子散射實(shí)驗(yàn)說明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)C．原子核發(fā)生β衰變生成的新核原子序數(shù)增加D．氫原子從能級3躍遷到能級2輻射出的光子的波長小于從能級2躍遷到能級1輻射出的光子的波長E．γ射線是原子核內(nèi)部發(fā)生核反響而釋放出的多余的能量[解析]天然放射性現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)A正確；α粒子散射實(shí)驗(yàn)說明原子具有核式結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)B錯誤；根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒知，β衰變放出一個電子，新核的電荷數(shù)增加1，即原子序數(shù)增加，故C正確；氫原子從能級3躍遷到能級2輻射出的光子的能量小于從能級2躍遷到能級1輻射出的光子的能量，故從能級3躍遷到能級2輻射出的光子的波長大于從能級2躍遷到能級1輻射出的光子的波長，選項(xiàng)D錯誤；γ射線是伴隨著α或β衰變而釋放出的多余的能量，故E正確。3．(多項(xiàng)選擇)(2022·重慶一中模擬)以下說法正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號51343313)(BCD)A．方程式eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He是重核裂變反響方程B．銫原子核(eq\o\al(133,55)Cs)的結(jié)合能小于鉛原子核(eq\o\al(208,82)Pb)的結(jié)合能C．β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子時所產(chǎn)生的D．核力是短程力，與核子間的距離有關(guān)，有時表現(xiàn)為引力，有時表現(xiàn)為斥力E．原子核所含核子單獨(dú)存在時的總質(zhì)量等于該原子核的質(zhì)量[解析]方程式eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He的反響物只有一個，生成物eq\o\al(4,2)He，屬于α衰變，選項(xiàng)A錯誤；由原子核的平均結(jié)合能的曲線可知，銫原子核的比結(jié)合能與鉛原子核的比結(jié)合能差不多，而銫原子核的核子數(shù)少得多，所以銫原子核的結(jié)合能小于鉛原子核的結(jié)合能，選項(xiàng)B正確；β衰變所釋放的電子不是來源于原子核外面的電子，而是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子時所產(chǎn)生的(eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(0,－1)e)，選項(xiàng)C正確；相鄰的質(zhì)子與質(zhì)子、中子與質(zhì)子、中子與中子既不會融合在一起(斥力)，又相距一定距離組成原子核(引力)，選項(xiàng)D正確；由于質(zhì)量虧損，原子核所含核子單獨(dú)存在時的總質(zhì)量大于該原子核的質(zhì)量，故E錯誤。4．(2022·全國卷Ⅱ)在以下描述核過程的方程中，屬于α衰變的是__C__，屬于β衰變的是__AB__，屬于裂變的是__E__，屬于聚變的是__F__。(填正確答案標(biāo)號)eq\x(導(dǎo)學(xué)號51343580)A.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)eB.eq\o\al(32,15)P→eq\o\al(32,16)S＋eq\o\al(0,－1)eC.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeD.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HE.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(140,54)Xe＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)nF.eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n[解析]一個原子核自發(fā)地放出一個α粒子，生成一個新核的過程是α衰變，因此C項(xiàng)是α衰變；一個重核在一個粒子的轟擊下，分裂成幾個中等質(zhì)量原子核的過程是重核的裂變，因此E項(xiàng)是重核的裂變；兩個較輕的原子核聚合成一個較大的原子核，并放出粒子的過程是輕核的聚變，因此F項(xiàng)是輕核的聚變；另外，A、B項(xiàng)是β衰變，D項(xiàng)是原子核的人工轉(zhuǎn)變。5．(2022·湖北黃石聯(lián)考)用速度大小為v的中子轟擊靜止的鋰核(eq\o\al(6,3)Li)，發(fā)生核反響后生成氚核和α粒子。生成的氚核速度方向與中子的速度方向相反，氚核與α粒子的速度之比為7∶8，中子的質(zhì)量為m，質(zhì)子的質(zhì)量可近似看成m，光速為c。eq\x(導(dǎo)學(xué)號51343314)(1)寫出核反響方程；(2)求氚核和α粒子的速度大??；(3)假設(shè)核反響過程中放出的核能全部轉(zhuǎn)化為α粒子和氚核的動能，求出質(zhì)量虧損。[答案](1)eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(6,3)Li→eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(4,2)He(2)eq\f(7v,11)eq\f(8v,11)(3)eq\f(141mv2,121c2)[解析](2)由動量守恒定律得mnv＝－mHv1＋mHev2。由題意得v1∶v2＝7∶8，解得v1＝eq\f(7v,11)，v2＝eq\f(8v,11)。(3)氚核和α粒子的動能之和為Ek＝eq\f(1,2)·3mveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)·4mveq\o\al(2