高考物理一輪復習 第17章 原子核練習 人教大綱版

第十七章原子核1.以下是兩個核反應方程:其中a、b各為一個或多個粒子．關于上述兩個方程，下列說法正確的是()A．a(chǎn)為10eq\o\al(1,0)n，反應①不是裂變B．a(chǎn)為11eq\o\al(1,0)n，反應①是裂變C．b為eq\o\al(3,1)H，反應②不是聚變D．b為eq\o\al(4,2)He，反應②是聚變解析：根據(jù)核反應過程中質(zhì)量數(shù)守恒可知，a為11eq\o\al(1,0)n，核反應是中子轟擊鈾核產(chǎn)生更多中子的鏈式反應，屬于裂變，B項正確；由核反應過程的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，b為eq\o\al(4,2)He，屬于人工核反應過程，不屬于裂變和聚變，C、D兩項錯誤．答案：B2．如圖17－3甲是α、β、γ三種射線穿透能力的示意圖，圖17－3乙是工業(yè)上利用射線的穿透性來檢查金屬內(nèi)部的傷痕的示意圖，請問圖17－3乙中的檢查是利用了哪種射線()A．α射線B．β射線C．γ射線D．三種射線都可以解析：由圖甲可知γ射線的穿透力最強，可用來檢查金屬內(nèi)部的傷痕．答案為C.答案：C3．美國有線電視新聞網(wǎng)年8月31日報道，一架運送4位美國議員的美軍用飛機在離開伊拉克首都巴格達前往約旦首都安曼時遭到火箭彈攻擊．機組人員發(fā)射了照明彈作為防御措施，照明彈成功地引開了火箭彈，飛機最終安全抵達目的地．火箭彈上裝有熱制導系統(tǒng)，它能夠自動跟蹤高溫物體．照明彈的溫度比飛機的發(fā)動機、尾氣溫度高得多，因此，火箭彈在照明彈的引導下，朝著照明彈飛去如圖17－4所示．照明彈能夠引導火箭彈的主要原因是()A．照明彈發(fā)出了強烈的紅外線B．照明彈發(fā)出了強烈的紫外線C．照明彈發(fā)出了強烈的X射線D．照明彈發(fā)出了強烈的γ射線解析：照明彈是高溫物體，應該是發(fā)出了強烈的紅外線．答案：A4．新中國成立后，為了打破西方霸權主義的核威脅，鞏固我們來之不易的獨立自主，無數(shù)科技工作者以全世界獨一無二的熱情及艱苦奮斗的精神投入核武器的研制工作之中．終于在1964年、1967年分別成功爆炸我國第一顆原子彈(atombomb)和第一顆氫彈(hydrogenbomb)．如17－5所示，下列核反應方程可表示兩彈的爆炸原理的是()A.eq\o\al(14,)7N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,)8O＋eq\o\al(1,1)HB.eq\o\al(235,)92U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(90,38)Sr＋eq\o\al(136,)54Xe＋10eq\o\al(1,0)nC.eq\o\al(238,)92U→eq\o\al(234,)90Th＋eq\o\al(4,2)HeD.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n解析：原子彈利用核裂變反應而氫彈利用核聚變反應而獲得巨大核能，故B項對應原子彈而D項對應氫彈，C項為核衰變反應，不合要求．答案：BD5.如圖17－6所示，印度第一艘自主研發(fā)的核潛艇于年7月26日正式下水，成為世界第六個擁有核潛艇的國家．核動力潛艇是潛艇中的一種類型，指以核反應堆為動力來源設計的潛艇．在核反應中有一種是一個eq\o\al(235,92)U原子核在中子的轟擊下發(fā)生的一種可能的裂變反應，其裂變方程為eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→X＋eq\o\al(94,38)Sr＋10eq\o\al(1,0)n，則下列敘述正確的是()A．X原子核中含有54個質(zhì)子B．X原子核中含有53個中子C．裂變時釋放能量是因為虧損的質(zhì)量變成了能量D．裂變時釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，質(zhì)量數(shù)不守恒解析：由核反應方程的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知：X原子核中含有54個質(zhì)子，78個中子，故A正確，B、D錯，釋放能量不是質(zhì)量變成了能量，而是虧損的質(zhì)量以能量的形式釋放，C錯．答案：A6．钚的放射性同位素eq\o\al(239,)94Pu靜止時衰變?yōu)殁櫤思ぐl(fā)態(tài)eq\o\al(235,)92U*和α粒子，而鈾核激發(fā)態(tài)eq\o\al(235,)92U*立即衰變?yōu)殁櫤薳q\o\al(235,)92U，并放出能量為0.097MeV的γ光子．已知：eq\o\al(239,)94Pu、eq\o\al(235,)92U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.(1)寫出衰變方程；(2)已知衰變放出的光子的動量可忽略，求α粒子的動能．解析：(1)衰變方程為eq\o\al(239,)94Pu→eq\o\al(235,)92U*＋eq\o\al(4,2)He①eq\o\al(235,)92U*→eq\o\al(235,)92U＋γ②eq\o\al(239,)94Pu→eq\o\al(235,)92U＋eq\o\al(4,2)He＋γ③(2)上述衰變過程的質(zhì)量虧損為Δm＝mPu－mU－mα④放出的能量為ΔE＝c2·Δm⑤此能量是鈾核eq\o\al(235,)92U的動能EU、α粒子的動能Eα和γ光子的能量Er之和ΔE＝EU＋Eα＋Eγ⑥由④⑤⑥式得EU＋Eα＝(mPu－mU－mα)c2－Eγ⑦設衰變后的鈾核和α粒子的速度分別為vU和vα，則由動量守恒有mUvU＝mαvα⑧由動能的定義知EU＝eq\f(1,2)mUveq\o\al(2,U)，Eα＝eq\f(1,2)mαveq\o\al(2,α)⑨由⑧⑨式得eq\f(EU,Eα)＝eq\f(mα,mU)⑩由⑦⑩式得Eα＝eq\f(mU,mU＋mα)[(mPu－mU－mα)c2－Eγ]?代入題給數(shù)據(jù)得Eα＝5.034MeV.?答案：(1)eq\o\al(239,)94Pu→eq\o\al(235,)92U*＋eq\o\al(4,2)Heeq\o\al(235,)92U*→eq\o\al(235,)92U＋γeq\o\al(239,)94Pu→eq\o\al(235,)92U＋eq\o\al(4,2)He＋γ(2)5.034MeV1．(·浙江，15)氦原子核由兩個質(zhì)子與兩個中子組成，這兩個質(zhì)子之間存在著萬有引力、庫侖力和核力，則3種力從大到小的排列順序是()A．核力、萬有引力、庫侖力B．萬有引力、庫侖力、核力C．庫侖力、核力、萬有引力D．核力、庫侖力、萬有引力解析：在原子核大小范圍內(nèi)，有強相互作用存在即核力是最大的，由于質(zhì)子的質(zhì)量比較小，由萬有引力定律和庫侖定律可知，庫侖力比萬有引力大，所以選D.答案：D2．為紀念愛因斯坦對物理學的巨大貢獻，聯(lián)合國將年定為“國際物理年”．對于愛因斯坦提出的質(zhì)能方程E＝mc2，下列說法中不正確的是()A．E＝mc2表明物體具有的能量與其質(zhì)量成正比B．根據(jù)ΔE＝Δmc2可以計算核反應中釋放的核能C．一個中子和一個質(zhì)子結合成氘核時，釋放出核能，表明此過程中出現(xiàn)了質(zhì)量虧損D．E＝mc2中的E是發(fā)生核反應中釋放的核能解析：E＝mc2中E為質(zhì)量為m的物質(zhì)所對應具有的能量，不是核反應中釋放的能量，所以D選項錯誤．答案：D3．據(jù)新華社報道，由我國自行設計、研制的世界第一套全超導核聚變實驗裝置(又稱“人造太陽”)已完成了首次工程調(diào)試．下列關于“人造太陽”的說法中正確的是()A．“人造太陽”的核反應方程是eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nB．“人造太陽”的核反應方程是eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)nC．根據(jù)公式ΔE＝Δmc2可知，核燃料的質(zhì)量相同時，聚變反應釋放的能量比裂變反應大得多D．根據(jù)公式E＝mc2可知，核燃料的質(zhì)量相同時，聚變反應釋放的能量與裂變反應釋放的能量相同解析：“人造太陽”是核聚變裝置，故A項正確，B項錯誤．由于聚變的燃料是輕核，裂變?nèi)剂鲜侵睾耍鶕?jù)原子量知同等質(zhì)量的聚變?nèi)剂媳攘炎內(nèi)剂习脑雍藬?shù)目多，故能產(chǎn)生更多能量，C項正確，選A、C兩項．答案：AC4．一原子質(zhì)量單位為u，且已知1u＝931.5MeV，c為真空中的光速，當質(zhì)量分別為m1、m2千克的兩種原子核結合成質(zhì)量為MA．(M－m1－m2)c2JB．(m1＋m2－M)×931.5JC．(m1＋m2－M)c2JD．(m1＋m2－M)×931.5MeV解析：由愛因斯坦質(zhì)能方程，質(zhì)量虧損伴隨著能量的釋放，ΔE＝Δm·c2＝(m1＋m2－M)c2，所以C正確．答案：C5．從有關媒體上傳出消息：四川首家核電站項目順利通過初步科研評審．該項目建成后，對四川乃至中國西部地區(qū)GDP增長和第一、二、三產(chǎn)業(yè)的拉動將起到巨大作用．關于核電站獲取核能的基本核反應方程可能是()A.eq\o\al(238,)92U→eq\o\al(234,)90Th＋eq\o\al(4,2)HeB.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nC.eq\o\al(14,)7N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,)8O＋eq\o\al(1,1)HD.eq\o\al(235,)92U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(90,38)Sr＋eq\o\al(136,)54Xe＋10eq\o\al(1,0)n解析：A為α衰變方程，B為聚變方程，C為發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的人工核反應方程，D為裂變方程，現(xiàn)在核電站獲取核能的方式為裂變，D項正確．答案：D6．如圖17－7所示，R是一種放射性物質(zhì)，虛線框內(nèi)是勻強磁場B，LL′是一厚紙板，MN是熒光屏．實驗時，發(fā)現(xiàn)在熒光屏O、P兩處有亮斑，則下列關于磁場方向、到達O點的射線、到達P點的射線的判斷，與實驗相符的是()磁場方向到達O點射線到達P點射線A豎直向上β射線α射線B豎直向下α射線β射線C垂直紙面向內(nèi)γ射線β射線D垂直紙面向外β射線γ射線解析：O處亮斑為γ射線；能穿過厚紙板且在磁場中發(fā)生偏轉的射線為β射線；再根據(jù)偏轉方向，結合左手定則可判知磁場方向．答案：C7．質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)互換的核互為鏡像核，例如eq\o\al(3,2)He是eq\o\al(3,1)H的鏡像核，同樣eq\o\al(3,1)H也是eq\o\al(3,2)He的鏡像核．下列說法正確的是()A.eq\o\al(13,)7N和eq\o\al(13,)6C互為鏡像核B.eq\o\al(15,)7N和eq\o\al(16,)8O互為鏡像核C．核反應eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是α衰變D．一個質(zhì)子和兩個中子結合成氚核(eq\o\al(3,1)H)時一定放出能量解析：A項中eq\o\al(13,)7N的質(zhì)子數(shù)為7，中子數(shù)為6，而eq\o\al(13,)6C的質(zhì)子數(shù)為6，中子數(shù)為7，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)剛好互換，A項正確；D項屬于聚變反應，一定放出能量．答案：AD8．中子n、質(zhì)子p、氘核D的質(zhì)量分別為mn、mp、mD.現(xiàn)用光子能量為E的γ射線照射靜止氘核使之分解，反應方程為γ＋D→p＋n.若分解后的中子、質(zhì)子的動能可視為相等，則中子的動能是()A.eq\f(1,2)[(mD－mp－mn)c2－E]B.eq\f(1,2)[(mp＋mn－mD)c2＋E]C.eq\f(1,2)[(mD－mp－mn)c2＋E]D.eq\f(1,2)[(mp＋mn－mD)c2－E]解析：核反應過程中的質(zhì)量虧損：Δm＝mp＋mn－mD.核反應過程中吸收的能量：ΔE＝Δmc2＝(mp＋mn－mD)c2，質(zhì)子和中子的總動能為Ek＝E－ΔEk中子的動能是總動能的一半，故選項C是正確的．答案：C9．(·鄭州調(diào)研)年10月24日18時05分，在西昌這個被稱為“月亮女兒的故鄉(xiāng)”的地方、“長征三號甲”運載火箭托舉著“嫦娥一號”衛(wèi)星順利升空．“嫦娥一號”探月衛(wèi)星執(zhí)行的一項重要任務就是評估月壤中氦－3的分布和儲量、利用氦－3(eq\o\al(3,2)He)和氘進行的核反應安全無污染，容易控制．月球上有大量的氦－3，每個航天大國都將獲取氦－3作為開發(fā)月球的重要目標之一，已知兩個氘核發(fā)生反應的方程是：2eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋X.關于這個反應的論述正確的是()A．方程中X代表的是質(zhì)子B．反應前氘核必須具有很大的動能C．方程中X是質(zhì)子的同位素D．此反應是“兩彈”所用核反應之一解析：核反應過程遵循核電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒規(guī)律、由此知X代表的是中子，同位素有相同的核電荷數(shù)不同的質(zhì)量數(shù)，AC錯．“兩彈”中所用核反應分別是eq\o\al(235,92)U的裂變和氫的同位素氘、氚的聚變反應；輕核聚變反應，反應前原子核必須具有很大的動能，足以克服巨大的庫侖斥力做功，使它們的距離十分接近，所以B對D錯．答案：B10．(·保定聯(lián)考)太陽內(nèi)部發(fā)生的核反應主要是輕核的聚變，太陽中存在的主要元素是氫，氫核的聚變反應可以看作是4個氫核(eq\o\al(1,1)H)結合成1個氦核(eq\o\al(4,2)He)．下表中列出了部分粒子的質(zhì)量(1u相當于931.5MeV的能量)粒子名稱質(zhì)子pα粒子電子e中子n質(zhì)量/u1.00734.00150.000551.0087以下說法中正確的是()A．核反應方程為4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,1)eB．核反應方程為4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,－1)eC．4個氫核結合成1個氦核時的質(zhì)量虧損約為0.0266uD．聚變反應過程中釋放的能量約為24.8MeV解析：根據(jù)核反應過程中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒關系可判斷A項正確，B項錯誤；根據(jù)質(zhì)能方程可知D項正確．答案：ACD11．如下一系列核反應是在恒星內(nèi)部發(fā)生的，p＋eq\o\al(12,6)C→eq\o\al(13,7)Neq\o\al(13,)7N→eq\o\al(13,)6C＋e＋＋νp＋eq\o\al(13,)6C→eq\o\al(14,)7Np＋eq\o\al(14,)7N→eq\o\al(15,)8Oeq\o\al(15,)8O→eq\o\al(15,)7N＋e＋＋νp＋eq\o\al(15,)7N→eq\o\al(12,)6C＋α其中p為質(zhì)子，α為α粒子，e＋為正電子，ν為一種中微子．已知質(zhì)子的質(zhì)量為mp＝1.672648×10－27kg.α粒子的質(zhì)量為mα＝6.644929×10－27kg，正電子的質(zhì)量為me＋＝9.11×10－31kg，中微子的質(zhì)量可忽略不計，真空中的光速c解析：系列反應最終等效為4p→α＋2e＋＋2ν設反應后釋放的能量為Q，根據(jù)質(zhì)能關系和能量守恒得4mpc2＝mαc2＋2mec2＋Q可得Q＝3.95×10－12J.答案：3.95×10－12J12．“嫦娥一號”探月衛(wèi)星執(zhí)行的一項重要任務就是評估月壤中eq\o\al(3,2)He的分布和儲量.eq\o\al(3,2)He是兩個氘核發(fā)生聚變形成的．已知氘核質(zhì)量為2.0136u，中子質(zhì)量為1.0087u，eq\o\al(3,2)He的質(zhì)量為3.0150u.(1)寫出兩個氘核聚變成eq\o\al(3,2)He的核反應方程；(2)計算上述核反應中釋放的核能；