2019-2020版高考物理一輪復(fù)習(xí)課后限時(shí)集訓(xùn)33核反應(yīng)和核能含解析新人教版

PAGE課后限時(shí)集訓(xùn)(三十三)核反應(yīng)和核能(建議用時(shí)：40分鐘)[基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練]題組一：原子核的組成放射性同位素1．在軋制鋼板時(shí)需要?jiǎng)討B(tài)地監(jiān)測(cè)鋼板厚度，其檢測(cè)裝置由放射源、探測(cè)器等構(gòu)成，如圖所示。該裝置中探測(cè)器接收到的是()A．X射線 B．α射線C．β射線 D．γ射線D[放射源發(fā)出的只有α、β、γ三種射線，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤。在α、β、γ三種射線中，只有γ射線能穿透鋼板，故選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤，D正確。]2．(多選)(2019·常州檢測(cè))放射性同位素被廣泛應(yīng)用，下列說(shuō)法正確的是()A．放射性同位素的半衰期都比較短，對(duì)環(huán)境的危害較小B．放射性同位素能夠消除靜電是因?yàn)槠浒l(fā)出的γ射線C．用放射性同位素參與化學(xué)反應(yīng)可以起到示蹤的作用D．放射性同位素可以作為核燃料進(jìn)行發(fā)電AC[放射性同位素的半衰期都比較短，衰變得快，對(duì)環(huán)境的危害較小，A正確。α射線能使空氣分子電離成導(dǎo)體，所以能夠消除靜電。γ射線的電離本領(lǐng)較小，B錯(cuò)誤。根據(jù)放射性同位素的應(yīng)用可知，用放射性同位素參與化學(xué)反應(yīng)可以起到示蹤的作用，C正確。放射性同位素大多是人工合成的同位素，成本高，存在量較少，不能作為核燃料進(jìn)行發(fā)電，D錯(cuò)誤。]題組二：原子核的衰變、半衰期3．放射性元素A經(jīng)過(guò)2次α衰變和1次β衰變后生成一新元素B，則元素B在元素周期表中的位置較元素A的位置向前移動(dòng)了()A．1位 B．2位C．3位 D．4位C[原子核經(jīng)過(guò)一次α衰變，電荷數(shù)減小2，質(zhì)量數(shù)減小4；經(jīng)過(guò)一次β衰變，電荷數(shù)增加1，質(zhì)量數(shù)不變。所以經(jīng)過(guò)2次α衰變和1次β衰變，A元素電荷數(shù)減少2×2－1×1＝3，則生成的新元素B在元素周期表中的位置向前移3位，C正確。]4．(多選)(2019·莆田檢測(cè))14C發(fā)生放射性衰變成為14N，半衰期約5700年。已知植物存活期間，其體內(nèi)14C與12C的比例不變；生命活動(dòng)結(jié)束后，14C的比例持續(xù)減少。現(xiàn)通過(guò)測(cè)量得知，某古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的eq\f(1,A．該古木的年代距今約5700年B．12C、13C、C．14C衰變?yōu)?4D．增加樣品測(cè)量環(huán)境的壓強(qiáng)將加速14CAC[古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的eq\f(1,2)，可知時(shí)間正好是5700年，A正確。12C中子數(shù)為6,13C中子數(shù)為7,14C中子數(shù)為8，B錯(cuò)誤。14C與5．原子核eq\o\al(238,92)U經(jīng)放射性衰變①變?yōu)樵雍薳q\o\al(234,90)Th，繼而經(jīng)放射性衰變②變?yōu)樵雍薳q\o\al(234,91)Pa，再經(jīng)放射性衰變③變?yōu)樵雍薳q\o\al(234,92)U。放射性衰變①、②和③依次為()A．α衰變、β衰變和β衰變B．β衰變、α衰變和β衰變C．β衰變、β衰變和α衰變D．α衰變、β衰變和α衰變A[eq\o\al(238,92)Ueq\o(→,\s\up7(①))eq\o\al(234,90)Th，質(zhì)量數(shù)少4，電荷數(shù)少2，說(shuō)明①為α衰變。eq\o\al(234,90)Theq\o(→,\s\up7(②))eq\o\al(234,91)Pa，質(zhì)子數(shù)加1，質(zhì)量數(shù)不變，說(shuō)明②為β衰變，中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子。eq\o\al(234,91)Paeq\o(→,\s\up7(③))eq\o\al(234,92)U，質(zhì)子數(shù)加1，質(zhì)量數(shù)不變，說(shuō)明③為β衰變，中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子。選項(xiàng)A正確。]6．(2019·茂名檢測(cè))鋁核eq\o\al(27,13)Al被α粒子擊中后產(chǎn)生的反應(yīng)生成物是磷eq\o\al(30,15)P，同時(shí)放出一種粒子，關(guān)于這種粒子，下列說(shuō)法中正確的是()A．這種粒子在電場(chǎng)中可以被加速或發(fā)生偏轉(zhuǎn)B．這種粒子在磁場(chǎng)中一定不受磁場(chǎng)力作用C．這種粒子在真空中的速度等于3×108D．在碳14核內(nèi)有6個(gè)這種粒子B[根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知放出的粒子質(zhì)量數(shù)為1，電荷數(shù)為0，故該粒子為中子，中子不帶電，不會(huì)在電場(chǎng)中加速或偏轉(zhuǎn)，也不會(huì)受到磁場(chǎng)力作用，A錯(cuò)誤，B正確。中子的速度小于光速，C錯(cuò)誤。碳14核的電荷數(shù)為6，則質(zhì)子數(shù)是6，中子數(shù)為14－6＝8，D錯(cuò)誤。]題組三：核反應(yīng)與核能7．(2019·唐山調(diào)研)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)原來(lái)靜止的eq\o\al(14,)6C原子核，它放出的粒子與反沖核的徑跡是兩個(gè)相內(nèi)切的圓，圓的直徑之比為7∶1，那么碳14的衰變方程應(yīng)為()A．eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,1)e＋eq\o\al(14,5)B B．eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(10,4)BeC.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(12,5)B D.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)ND[靜止的放射性原子核發(fā)生了衰變放出粒子后，新核的速度與粒子速度方向相反，放出的粒子與新核所受的洛倫茲力方向相同，根據(jù)左手定則判斷出粒子與新核的電性相反，根據(jù)r＝eq\f(mv,Bq)，因粒子和新核的動(dòng)量大小相等，可由半徑之比7∶1確定電荷量之比為1∶7，即可根據(jù)電荷數(shù)守恒及質(zhì)量數(shù)守恒得出核反應(yīng)方程式為D。]8.(2018·天津高考)國(guó)家大科學(xué)工程——中國(guó)散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，獲得中子束流，可以為諸多領(lǐng)域的研究和工業(yè)應(yīng)用提供先進(jìn)的研究平臺(tái)。下列核反應(yīng)中放出的粒子為中子的是()A．eq\o\al(14,7)N俘獲一個(gè)α粒子，產(chǎn)生eq\o\al(17,8)O并放出一個(gè)粒子B．eq\o\al(27,13)Al俘獲一個(gè)α粒子，產(chǎn)生eq\o\al(30,15)P并放出一個(gè)粒子C.eq\o\al(11,5)B俘獲一個(gè)質(zhì)子，產(chǎn)生eq\o\al(8,4)Be并放出一個(gè)粒子D.eq\o\al(6,3)Li俘獲一個(gè)質(zhì)子，產(chǎn)生eq\o\al(3,2)He并放出一個(gè)粒子B[本題考查核反應(yīng)方程。由核反應(yīng)過(guò)程中遵循質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)均守恒的原則，可寫(xiě)出選項(xiàng)中的四個(gè)核反應(yīng)方程。eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n，選項(xiàng)B正確。eq\o\al(11,5)B＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(8,4)Be＋eq\o\al(4,2)He，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。eq\o\al(6,3)Li＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(4,2)He，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]9．(2019·咸陽(yáng)檢測(cè))首次用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證“愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程”的核反應(yīng)方程是eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(1,1)H→Keq\o\al(4,2)He，已知mLi＝7.0160u，mH＝1.0078u，mHe＝4.0026u，則該核反應(yīng)方程中的K值和質(zhì)量虧損分別是()A．1和4.0212uB．1和2.0056uC．2和0.0186uD．2和1.9970uC[根據(jù)核反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得7＋1＝K×4,3＋1＝K×2，可得K＝2；反應(yīng)前的總質(zhì)量m1＝mLi＋mH＝7.0160u＋1.0078u＝8.0238u，反應(yīng)后的總質(zhì)量m2＝2mHe＝2×4.0026u＝8.0052u，反應(yīng)前后質(zhì)量虧損Δm＝m1－m2＝8.0238u－8.0052u＝0.0186u，C正確。][考點(diǎn)綜合練]10.(多選)(2019·大連模擬)在足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，靜止的鈉的同位素eq\o\al(24,11)Na發(fā)生衰變，沿與磁場(chǎng)垂直的方向釋放出一個(gè)粒子后，變?yōu)橐粋€(gè)新核，新核與放出粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡均為圓，如圖所示，下列說(shuō)法正確的是()A．新核為eq\o\al(24,12)MgB．軌跡2是新核的徑跡C.eq\o\al(24,11)Na發(fā)生的是α衰變D．新核沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)AB[根據(jù)動(dòng)量守恒得知，放出的粒子與新核的速度方向相反，由左手定則判斷得知，放出的粒子應(yīng)帶負(fù)電，是β粒子，所以發(fā)生的是β衰變，根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知，衰變方程為eq\o\al(24,11)Na→eq\o\al(24,12)Mg＋eq\o\al(0,－1)e，可知新核為eq\o\al(24,12)Mg，故A正確，C錯(cuò)誤。由題意，靜止的鈉核eq\o\al(24,11)Na發(fā)生衰變時(shí)動(dòng)量守恒，釋放出的粒子與新核的動(dòng)量大小相等，兩個(gè)粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中都做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樾潞说碾姾闪看笥谒尫懦龅牧Ｗ与姾闪浚砂霃焦絩＝eq\f(mv,qB)得知，新核的半徑小于粒子的半徑，所以軌跡2是新核的軌跡，故B正確。根據(jù)洛倫茲力提供向心力，由左手定則判斷得知，新核要沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，故D錯(cuò)誤。]11．(2019·宿州模擬)近幾年日本、印度等許多國(guó)家積極發(fā)展“月球探測(cè)計(jì)劃”，該計(jì)劃中的科研任務(wù)之一是探測(cè)月球上氦3的含量。氦3是一種清潔、安全和高效的核發(fā)電燃料，可以采用在高溫高壓下用氘和氦3進(jìn)行核聚變反應(yīng)發(fā)電。若已知氘核的質(zhì)量為2.0136u，氦3的質(zhì)量為3.0150u，氦核的質(zhì)量為4.00151u，質(zhì)子的質(zhì)量為1.00783u，中子的質(zhì)量為1.008665u,1u相當(dāng)于931.5MeV，則下列說(shuō)法正確的是()A．一個(gè)氘和一個(gè)氦3的核聚變反應(yīng)釋放的核能約為17.9MeVB．氘和氦3的核聚變反應(yīng)方程式：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,2)He→eq\o\al(4,2)He＋X，其中X是中子C．因?yàn)榫圩儠r(shí)釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以生成物的總質(zhì)量數(shù)減少D．目前我國(guó)的秦山、大亞灣等核電站廣泛使用氦3進(jìn)行核聚變反應(yīng)發(fā)電A[根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知，X的電荷數(shù)為1，質(zhì)量數(shù)為1，X為質(zhì)子，B錯(cuò)誤。一個(gè)氘和一個(gè)氦3發(fā)生核聚變，產(chǎn)生一個(gè)氦4和一個(gè)質(zhì)子，根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程得，釋放的核能ΔE＝Δmc2＝(2.0136＋3.0150－4.00151－1.00783)×931.5MeV≈17.9MeV，A正確。因?yàn)榫圩儠r(shí)釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以反應(yīng)后的總質(zhì)量小于反應(yīng)前的總質(zhì)量，但是質(zhì)量數(shù)守恒，C錯(cuò)誤。目前我國(guó)的秦山、大亞灣等核電站廣泛使用核裂變發(fā)電，D錯(cuò)誤。]12．(2019·肇慶模擬)2017年1月9日，大亞灣反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)工程獲得國(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)。大多數(shù)原子核發(fā)生核反應(yīng)的過(guò)程中都伴有中微子的產(chǎn)生，例如核裂變、核聚變、β衰變等。下列關(guān)于核反應(yīng)的說(shuō)法，正確的是()A．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衰變方程，eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e是β衰變方程B．高速運(yùn)動(dòng)的α粒子轟擊氮核可從氮核中打出中子，其核反應(yīng)方程為eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,0)nC.eq\o\al(234,90)Th衰變?yōu)閑q\o\al(222,86)Rn，經(jīng)過(guò)3次α衰變，2次β衰變D.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n是核裂變方程，也是氫彈的核反應(yīng)方程C[核反應(yīng)eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是核聚變方程，eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e是β衰變方程，A錯(cuò)誤。高速運(yùn)動(dòng)的α粒子轟擊氮核可從氮核中打出質(zhì)子，其核反應(yīng)方程為eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H，B錯(cuò)誤。eq\o\al(234,90)Th衰變?yōu)閑q\o\al(222,86)Rn，設(shè)經(jīng)過(guò)了n次α衰變和m次β衰變，根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得234＝222＋4n,90＝86＋2n－m，聯(lián)立解得n＝3，m＝2，故經(jīng)過(guò)3次α衰變，2次β衰變，C正確。eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n是核裂變方程，不是氫彈核反應(yīng)方程，氫彈發(fā)生的反應(yīng)為核聚變，D錯(cuò)誤。]13．某些建筑材料可產(chǎn)生放射性氣體——氡，氡可以發(fā)生α或β衰變，如果人長(zhǎng)期生活在氡濃度過(guò)高的環(huán)境中，那么，氡經(jīng)過(guò)人的呼吸道沉積在肺部，并放出大量的射線，從而危害人體健康。原來(lái)靜止的氡核(eq\o\al(222,86)Rn)發(fā)生一次α衰變生成新核釙(Po)，并放出一個(gè)能量為E0＝0.09MeV的光子。已知放出的α粒子動(dòng)能為Eα＝5.55MeV；忽略放出光子的動(dòng)量，但考慮其能量：1u＝931.5MeV/c2。(1)寫(xiě)出衰變的核反應(yīng)方程；(2)衰變過(guò)程中總的質(zhì)量虧損為多少？(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)解析：(1)衰變方程為：eq\o\al(222,86)Rn→eq\o\al