第五章原子核第1-5節(jié)綜合拔高練

第五章原子核第1~5節(jié)綜合拔高練五年選考練考點(diǎn)1衰變及半衰期1.(2020山東,2,3分,)氚核

13H發(fā)生β衰變成為氦核

23He。假設(shè)含氚材料中

13H發(fā)生β衰變產(chǎn)生的電子可以全部定向移動(dòng),在3.2×104s時(shí)間內(nèi)形成的平均電流為5.0×10-8A。已知電子電荷量為1.6×10-19C,在這段時(shí)間內(nèi)發(fā)生β衰變的氚核

A.5.0×1014B.1.0×1016C.2.0×1016D.1.0×10182.[2018江蘇單科,12C(1),]已知A和B兩種放射性元素的半衰期分別為T和2T,則相同質(zhì)量的A和B經(jīng)過(guò)2T后,剩有的A和B質(zhì)量之比為()A.1∶4B.1∶2C.2∶1D.4∶13.(2017課標(biāo)Ⅱ,15,6分,)一靜止的鈾核放出一個(gè)α粒子衰變成釷核,衰變方程為

92238U→90234Th+24A.衰變后釷核的動(dòng)能等于α粒子的動(dòng)能B.衰變后釷核的動(dòng)量大小等于α粒子的動(dòng)量大小C.鈾核的半衰期等于其放出一個(gè)α粒子所經(jīng)歷的時(shí)間D.衰變后α粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量4.(2017北京理綜,23,18分,)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,一個(gè)靜止的放射性原子核發(fā)生了一次α衰變。放射出的α粒子(24He)在與磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),其軌道半徑為R。以m、q分別表示α(1)放射性原子核用

ZAX表示,新核的元素符號(hào)用Y表示,寫(xiě)出該(2)α粒子的圓周運(yùn)動(dòng)可以等效成一個(gè)環(huán)形電流,求圓周運(yùn)動(dòng)的周期和環(huán)形電流大小。(3)設(shè)該衰變過(guò)程釋放的核能都轉(zhuǎn)化為α粒子和新核的動(dòng)能,新核的質(zhì)量為M,求衰變過(guò)程的質(zhì)量虧損Δm。考點(diǎn)2核反應(yīng)方程5.(2020課標(biāo)Ⅰ,19,6分,)(多選)下列核反應(yīng)方程中,X1、X2、X3、X4代表α粒子的有()A.12H+12B.12H+13C.92235U+01n→D.01n+366.(2020課標(biāo)Ⅲ,19,6分,)(多選)1934年,約里奧-居里夫婦用α粒子轟擊鋁箔,首次產(chǎn)生了人工放射性同位素X,反應(yīng)方程為

24He+1327Al→X+01n。X會(huì)衰變成原子核Y,衰變方程為X→Y+A.X的質(zhì)量數(shù)與Y的質(zhì)量數(shù)相等B.X的電荷數(shù)比Y的電荷數(shù)少1C.X的電荷數(shù)比

1327AlD.X的質(zhì)量數(shù)與

13277.(2018北京理綜,13,6分,)在核反應(yīng)方程

24He+

714N→817O+XA.質(zhì)子B.中子C.電子D.α粒子8.(2018天津理綜,1,6分,)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.714N俘獲一個(gè)α粒子,產(chǎn)生

B.1327Al俘獲一個(gè)α粒子,產(chǎn)生

C.511B俘獲一個(gè)質(zhì)子,產(chǎn)生

D.36Li俘獲一個(gè)質(zhì)子,產(chǎn)生

考點(diǎn)3核聚變9.(2019天津理綜,6,6分,)(多選)我國(guó)核聚變反應(yīng)研究大科學(xué)裝置“人造太陽(yáng)”2018年獲得重大突破,等離子體中心電子溫度首次達(dá)到1億攝氏度,為人類開(kāi)發(fā)利用核聚變能源奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。下列關(guān)于聚變的說(shuō)法正確的是()A.核聚變比核裂變更為安全、清潔B.任何兩個(gè)原子核都可以發(fā)生聚變C.兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核,總質(zhì)量較聚變前增加D.兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核,核子的比結(jié)合能增加10.(2017天津理綜,1,6分,)我國(guó)自主研發(fā)制造的國(guó)際熱核聚變核心部件在國(guó)際上率先通過(guò)權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證,這是我國(guó)對(duì)國(guó)際熱核聚變項(xiàng)目的重大貢獻(xiàn)。下列核反應(yīng)方程中屬于聚變反應(yīng)的是()A.12H+13HB.714N+24HeC.24He+1327AlD.92235U+01n→5611.[2019江蘇單科,12(2),]100多年前,盧瑟福用α粒子轟擊氮核打出了質(zhì)子。后來(lái),人們用α粒子轟擊

2860Ni核也打出了質(zhì)子:24He+2860Ni→2962Cu+11H+X,該反應(yīng)中的X是(選填“電子”“正電子”或“中子”)。此后,對(duì)原子核反應(yīng)的持續(xù)研究為核能利用提供了可能。目前人類獲得核能的主要方式是(選填“核衰變”“考點(diǎn)4核能的計(jì)算12.(2020課標(biāo)Ⅱ,18,6分,)氘核

12H可通過(guò)一系列聚變反應(yīng)釋放能量,612H→224He+21表示。海水中富含氘,已知1kg海水中含有的氘核約為1.0×1022個(gè),若全都發(fā)生聚變反應(yīng),其釋放的能量與質(zhì)量為M的標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒時(shí)釋放的熱量相等;已知1kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒釋放的熱量約為2.9×107J,1MeV=1.6×10-13J,則M約為(深度解析)A.40kgB.100kgC.400kgD.1000kg13.(2019課標(biāo)Ⅱ,15,6分,)太陽(yáng)內(nèi)部核反應(yīng)的主要模式之一是質(zhì)子—質(zhì)子循環(huán),循環(huán)的結(jié)果可表示為411H→2已知

11H和

24He的質(zhì)量分別為mp=1.0078u和mα=4.0026u,1u=931MeV/c2,c為光速。在4個(gè)

11H轉(zhuǎn)變成1個(gè)A.8MeVB.16MeVC.26MeVD.52MeV14.(2020浙江7月選考,14,2分,)(多選)太陽(yáng)輻射的總功率約為4×1026W,其輻射的能量來(lái)自聚變反應(yīng)。在聚變反應(yīng)中,一個(gè)質(zhì)量為1876.1MeV/c2(c為真空中的光速)的氘核(12H)和一個(gè)質(zhì)量為2809.5MeV/c2的氚核(13H)結(jié)合為一個(gè)質(zhì)量為3728.4MeV/c2的氦核(24He),并放出一個(gè)X粒子,同時(shí)釋放大約17.6A.X粒子是質(zhì)子B.X粒子的質(zhì)量為939.6MeV/c2C.太陽(yáng)每秒因?yàn)檩椛鋼p失的質(zhì)量約為4.4×109kgD.太陽(yáng)每秒因?yàn)檩椛鋼p失的質(zhì)量約為17.6MeV/c2三年模擬練應(yīng)用實(shí)踐1.(2020河北邢臺(tái)高二下期中,)下列說(shuō)法正確的是()A.玻爾通過(guò)對(duì)氫原子光譜的研究提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型B.核反應(yīng)完成后產(chǎn)生的核廢料是綠色無(wú)污染的C.天然放射現(xiàn)象中產(chǎn)生的射線都能在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)D.92235U+01n→2.(2020遼寧沈陽(yáng)實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二下期中,)下面列出的是一些核反應(yīng)方程,針對(duì)核反應(yīng)方程下列說(shuō)法正確的是()①92238U②92235U+01n③49Be+1④714N+2A.核反應(yīng)方程①是重核裂變,X是α粒子B.核反應(yīng)方程②是重核裂變,M是中子C.核反應(yīng)方程③是太陽(yáng)內(nèi)部發(fā)生的核聚變,K是電子D.核反應(yīng)方程④是人工核轉(zhuǎn)變方程,Y是中子3.(2020山東泰安高考一模,)下列關(guān)于核反應(yīng)的說(shuō)法,正確的是()A.90234Th→91234Pa+-10e是B.92235U+01n→56144C.90234Th衰變?yōu)?/p>

86222Rh,經(jīng)過(guò)3次α衰變D.鋁核

1327Al被α粒子擊中后產(chǎn)生的反應(yīng)生成物是磷

4.(2020江西南昌實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二下測(cè)試,)一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子聚變?yōu)橐粋€(gè)氚核,已知質(zhì)子質(zhì)量mH=1.0073u,中子質(zhì)量mn=1.0087u,氚核質(zhì)量m=3.0180u。1u相當(dāng)于931.5MeV的能量。(1)寫(xiě)出聚變方程(2)釋放出的核能多大?(3)平均每個(gè)核子釋放的能量是多大?5.(2020江蘇啟東高二下測(cè)試,)一個(gè)靜止的鈾核(92238U)衰變成釷核(90234Th)時(shí),(1)寫(xiě)出鈾核發(fā)生衰變的核反應(yīng)方程。(2)假設(shè)反應(yīng)中釋放出的核能E全部轉(zhuǎn)化為釷核和α粒子的動(dòng)能,釷核的質(zhì)量為M,α粒子的質(zhì)量為m,則釷核和α粒子的動(dòng)能各為多大?(3)衰變過(guò)程一般都有γ光子放出。一個(gè)高能γ光子經(jīng)過(guò)重核附近時(shí),在原子核場(chǎng)的作用下,能產(chǎn)生一對(duì)正負(fù)電子,已知電子質(zhì)量me=9.1×10-31kg,光在真空中的傳播速度c=3×108m/s,請(qǐng)寫(xiě)出相應(yīng)的核反應(yīng)方程,并計(jì)算一個(gè)高能γ光子的能量至少多大。遷移創(chuàng)新6.(原創(chuàng)題,)熱核反應(yīng)在宇宙中時(shí)時(shí)刻刻地進(jìn)行著。太陽(yáng)就是一個(gè)巨大的熱核反應(yīng)堆,太陽(yáng)的主要成分是氫,太陽(yáng)的中心溫度使氫核聚變成氦核的反應(yīng)不停地進(jìn)行著,不斷地放出能量。太陽(yáng)在“核燃燒”的過(guò)程中“體重”不斷減輕。(1)太陽(yáng)內(nèi)部的熱核反應(yīng)中4個(gè)質(zhì)子聚變?yōu)?個(gè)氦核(24(2)若質(zhì)子、氦核、正電子的靜止質(zhì)量分別為mp=1.6726×10-27kg,mα=6.6425×10-27kg,me=0.0009×10-27kg,則4個(gè)質(zhì)子發(fā)生上述熱核反應(yīng)所釋放的能量是多少?(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(3)已知太陽(yáng)每秒釋放的能量為3.8×1026J,則太陽(yáng)每秒減少的質(zhì)量為多少千克?(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)(4)太陽(yáng)現(xiàn)在的質(zhì)量約為2×1030kg,科學(xué)家預(yù)測(cè)太陽(yáng)質(zhì)量減少萬(wàn)分之三,熱核反應(yīng)不能繼續(xù)進(jìn)行。請(qǐng)你計(jì)算推導(dǎo)太陽(yáng)還能存在多少年?(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)

答案全解全析五年選考練1.B設(shè)在這段時(shí)間內(nèi),產(chǎn)生的電子的個(gè)數(shù)為n,由電流的定義,有I=net,即n=Ite=1.0×1016;由β衰變規(guī)律可知該核反應(yīng)方程為

13H→

23He+-10e,即產(chǎn)生一個(gè)電子(-10e)需要發(fā)生β衰變的氚核

13H的個(gè)數(shù)也為一個(gè),故在這段時(shí)間內(nèi)需要發(fā)生2.B經(jīng)過(guò)2T后,A剩余的質(zhì)量mA=m×122=m4,B剩余的質(zhì)量mB=m×121=m2,m3.B靜止的原子核在衰變前后動(dòng)量守恒,由動(dòng)量守恒定律得0=m1v1+m2v2,可知m1v1=-m2v2,故衰變后釷核的動(dòng)量大小等于α粒子的動(dòng)量大小,選項(xiàng)B正確;動(dòng)能Ek=p22m,由于釷核的質(zhì)量(m1)大于α粒子的質(zhì)量(m2),故動(dòng)能不等,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;鈾核的半衰期是指大量的鈾核半數(shù)發(fā)生衰變所用的時(shí)間,而不是放出一個(gè)α粒子所經(jīng)歷的時(shí)間,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;原子核衰變前后質(zhì)量數(shù)守恒,衰變時(shí)放出核能,質(zhì)量虧損,4.答案見(jiàn)解析解析(1)ZAX→Z(2)設(shè)α粒子的速度大小為v,由qvB=mv2R、T=α粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)周期T=2π環(huán)形電流大小I=qT=(3)由qvB=mv2R,得設(shè)衰變后新核Y的速度大小為v',系統(tǒng)動(dòng)量守恒Mv'-mv=0v'=mvM=由Δmc2=12Mv'2+12得Δm=(說(shuō)明:若利用M=A-44m解答5.BD核反應(yīng)方程中,反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)守恒,電荷數(shù)守恒,則A項(xiàng)中X1應(yīng)為

23He;B項(xiàng)中X2為

24He;C項(xiàng)中X3應(yīng)為

01n;D項(xiàng)中X4應(yīng)為

6.AC由核反應(yīng)過(guò)程遵循質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知X為

1530P(磷核),用α粒子轟擊鋁箔的核反應(yīng)方程為

24He+1327Al→

1530P+01n,而

1530P不穩(wěn)定,會(huì)衰變成

1430Si,其衰變方程為

1530P→

1430Si+10e,則X與Y的質(zhì)量數(shù)相等,而X的質(zhì)量數(shù)比

137.A由核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)均守恒,可判斷X為質(zhì)子

11H,故選項(xiàng)8.B由核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)均守恒,可寫(xiě)出選項(xiàng)中的四個(gè)核反應(yīng)方程。714N+

24He→817O+11H,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。1327Al+24He→1530P+01n,選項(xiàng)B正確。

59.AD因?yàn)橹睾肆炎兒?產(chǎn)物中存在不穩(wěn)定的核,而且放射性產(chǎn)物較多,輕核聚變與之相比更安全、清潔,所以A項(xiàng)正確。輕原子核才會(huì)發(fā)生聚變,所以B項(xiàng)錯(cuò)誤。核反應(yīng)過(guò)程中存在質(zhì)量虧損,釋放能量,所以C項(xiàng)錯(cuò)誤。核反應(yīng)后產(chǎn)生的新核相對(duì)穩(wěn)定,比結(jié)合能增加,故D項(xiàng)正確。10.A選項(xiàng)A是質(zhì)量較小的核結(jié)合成質(zhì)量較大的核,屬于核聚變。選項(xiàng)B是盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的人工轉(zhuǎn)變方程。選項(xiàng)C是約里奧-居里夫婦發(fā)現(xiàn)人工放射性同位素的人工轉(zhuǎn)變方程。選項(xiàng)D是鈾核在中子轟擊下分裂為中等質(zhì)量的核的過(guò)程,屬于核裂變。11.答案中子核裂變解析由質(zhì)量數(shù)守恒與電荷數(shù)守恒可確定X應(yīng)是

01n,是中子。目前人類對(duì)和平利用核聚變獲得能量的技術(shù)還不成熟,而衰變中能量釋放速率太緩慢12.C由1kg海水中的氘核聚變釋放的能量與質(zhì)量為M的標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒釋放的熱量相等,有:2.9×107J/kg×M=1.0×10226×43.15×1.6×10-13J,解得M≈400kg,知識(shí)拓展核能的計(jì)算方法及注意事項(xiàng)(1)質(zhì)能方程法:運(yùn)用衰變規(guī)律,根據(jù)原子核衰變前后質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒,從而確定衰變次數(shù)和核反應(yīng)方程;通過(guò)計(jì)算核反應(yīng)前后的質(zhì)量虧損Δm,再由質(zhì)能方程ΔE=Δmc2計(jì)算核能。(2)能量守恒法:通過(guò)計(jì)算核反應(yīng)前后各核的動(dòng)能等其他能量的總和,再根據(jù)能量守恒求出核能,并可由質(zhì)能方程ΔE=Δmc2計(jì)算核反應(yīng)的質(zhì)量虧損。(3)根據(jù)ΔE=Δmc2計(jì)算核能時(shí),質(zhì)量虧損Δm是質(zhì)量而不是質(zhì)量數(shù),其單位是“kg”,c的單位是“m/s”,ΔE的單位是“J”。(4)根據(jù)ΔE=Δm×931.5MeV計(jì)算核能時(shí),1u相當(dāng)于931.5MeV的能量,所以Δm的單位是“u”,ΔE的單位是“MeV”。13.C由核反應(yīng)方程可知,4個(gè)

11H轉(zhuǎn)變成1個(gè)

24He的過(guò)程中的質(zhì)量虧損Δm≈4×1.0078u-4.0026u=0.0286u,釋放的核能ΔE=Δmc2=0.0286×931MeV≈26.614.BC根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知,X粒子是中子,A錯(cuò)誤;根據(jù)能量守恒可知X粒子的質(zhì)量對(duì)應(yīng)的能量為939.6MeV,由E=mc2可知X粒子的質(zhì)量為939.6MeV/c2,B正確;太陽(yáng)每秒輻射的能量約為ΔE=4×1026J,則太陽(yáng)每秒因?yàn)檩椛鋼p失的質(zhì)量約為Δm=ΔEc2=4.4×109kg,遠(yuǎn)大于17.6MeV/c2,C三年模擬練1.D盧瑟福依據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型,故A錯(cuò)誤;核反應(yīng)堆中的核廢料具有很強(qiáng)的放射性,對(duì)環(huán)境危害很大,不能隨意處置,需要裝入特制的容器,深埋地下,故B錯(cuò)誤;天然放射現(xiàn)象中的γ射線是一種電磁波,在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中不發(fā)生偏轉(zhuǎn),故C錯(cuò)誤;92235U+01n→3692Kr+56141Ba+2.B①式代表衰變不是重核裂變,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;②是典型的重核裂變,由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒得出M是中子,選項(xiàng)B正確;③是人工核轉(zhuǎn)變方程,K是中子,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知Y代表質(zhì)子,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3.C核反應(yīng)方程

90234Th→91234Pa+-10e放射出電子,是β衰變方程,

92238U→90234Th+24He是α衰變方程,故A錯(cuò)誤;核反應(yīng)方程

92235U+01n→

56144Ba+3689Kr+301n是核裂變方程,不是氫彈的核反應(yīng)