第十五章第三讲创新演练大冲关

1．如图1所示是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图，在α、β、γ、X四种射线中，对铝板的厚度控制起主要作用的是()A．α射线B．β射线C．γ射线D．X射线图1解析：由α、β、γ射线的穿透性能知对铝板的厚度控制起主要作用的是β射线，选项B正确．答案：B2．如果原子X是原子P的同位素，而且它们分别发生了如下的衰变：X――→αY――→βZ，P――→βQ――→αR，则下列说法正确的是()A．X的质量数和P的相同B．Y的质子数比Q的质子数多C．X的中子数和P的相同D．Z和R是同位素解析：同位素是质子数相同中子数不同的原子，D正确、AC错误；Y的质子数比Q的质子数少3，B错误．答案：D3．如图2所示是查德威克实验示意图，在这个实验中发现了一种不可见的贯穿能力很强的粒子，这种粒子是()A．正电子B．中子图2C．光子D．电子解析：查德威克发现中子的核反应方程式：42He＋94Be→126C＋10n，是用钋(Po)放出的α粒子轰击铍(Be)，选项B正确．答案：B4．(2011·石家庄模拟)正电子发射型计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位素158O注入人体，158O在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇湮灭转化为一对γ光子，被探测器采集后，经计算机处理生成清晰图像．则根据PET原理判断下列表述正确的是()A.158O在人体内衰变方程是158O―→157N＋01eB．正、负电子湮灭方程是01e＋0－1e―→2γC．在PET中，158O的主要用途是作为示踪原子D．在PET中，158O的主要用途是参与人体的新陈代谢解析：放射性元素氧15释放出正电子，根据核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒可知另一生成物为氮15，A项正确；正负电子湮灭产生两个光子，B项正确；氧15的主要用途是显示放射性元素所在位置，最终形成图像，C项正确．答案：ABC5．(2010·福建高考)14C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年代测定的方法．若以横坐标t表示时间，纵坐标m表示任意时刻14C的质量，m0为t＝0时14C的质量．下面四幅图中能正确反映14C衰变规律的是()图3解析：14C衰变过程中每经过一个半衰期，质量减少为原来的一半，故其质量减少得越来越慢，C项正确．答案：C6．如图4所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图象，下列说法中正确的是()图4A．若D和E结合成F，则有一部分质量转化为能量B．若A能分裂成B和C，分裂过程一定要释放能量C．在太阳内的核反应为A分裂成B和C的反应D．若A能分裂成B和C，一个可能的方程为23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋210n解析：质能方程表示具有一定质量的物体拥有能量，核反应过程中并非是质量转化为能量，A项错；A分裂成B和C的过程中有质量亏损，故一定有能量释放，B项正确；太阳内的核反应为轻核聚变反应，C项错；若A能分裂成B和C，一个可能的方程为23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n，故D项错．答案：B7．关于轻核聚变与重核裂变，下列说法正确的是()A．太阳内部发生着剧烈的链式反应，放出巨大的核能B．核子结合成原子核时，一定会释放核能C．原子核的比结合能越大，表示原子核能量越大，越容易发生裂变反应D．目前我国已投入使用的核电站有两种，一种利用轻核聚变，一种利用重核裂变解析：太阳内部发生着聚变反应，核子结合成原子核时，质量要发生亏损，故放出核能；原子核比结合能越大，发生裂变的难度越大，目前我国投入使用的核电站都是利用的裂变．综上所述，本题选择B.答案：B8．“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，即原子核俘获一个核外电子，核内一个质子变为中子，原子核衰变成一个新核，并且放出一个中微子(其质量小于电子质量且不带电)．若一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”(电子的初动量可不计)，则()A．生成的新核与衰变前的原子核质量数相同B．生成新核的核电荷数增加C．生成的新核与衰变前的原子核互为同位素D．生成的新核与中微子的动量大小相等解析：放射性同位素衰变前后的原子核质量数守恒，电荷数守恒，A项正确；核内一个质子变为中子，生成新核的核电荷数减小1，B项错；生成的新核与衰变前的原子核质子数不同，不是同位素，C项错；“轨道电子俘获”过程可以看成不受外力的作用，所以生成的新核与中微子的动量守恒，大小相等，D项正确．答案：AD9．某科学家提出了年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为：11H＋126C―→137N＋ΔE1，11H＋157N―→126C＋X＋ΔE2方程式中ΔE1、ΔE2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：原子核11H32He42He126C137N157N质量/u1.00783.01604.002612.000013.005715.0001以下判断正确的是()A．X是32He，ΔE1ΔE2B．X是42He，ΔE1ΔE2C．X是32He，ΔE1ΔE2D．X是42He，ΔE1ΔE2解析：根据核反应时质量数守恒、电荷数守恒可得X的电荷数应为(7＋1)－6＝2，质量数应为(15＋1)－12＝4，则X为42He，由题意得：Δm1＝1.0078u＋12.0000u－13.0057u＝0.0021u，Δm2＝1.0078u＋15.0001u－12.0000u－4.0026u＝0.0053u，据爱因斯坦的质能方程ΔE＝Δmc2可判断出ΔE2ΔE1，故正确选项为B.答案：B10.一个静止的放射性原子核发生天然衰变时，在匀强磁场中得到内切圆的两条径迹，如图5所示．若两圆半径之比为44∶1，则()①发生的是α衰变②轨迹2是反冲核的径迹③反冲核是逆时针运动，放射出的粒子是顺时针运动图5④该放射性元素的原子序数是90A．①④B．②③C．①③D．②④解析：由动量守恒可知：m1v1＝m2v2，而R＝mvqB，故q1·BR1＝q2·BR2；半径越小，则q越大，故轨迹1是放出粒子的轨迹，轨迹2是反冲核的径迹，故②正确；反冲核带正电，由洛伦兹力充当向心力，根据左手定则可知，反冲核速度向下，则放出的粒子速度向上，由受力方向可知，放出粒子带负电，即发生β衰变，故①错③对；由q1R1＝q2R2及β衰变通式可知，放射性元素的原子序数为43，④错；故②③正确，选B.答案：B二、计算题（本题共2小题，共30分）11．（12分）设镭226的半衰期为1.6×103年，质量为100g的镭226经过4.8×103年后，有多少克镭发生衰变？若衰变后的镭变为铅206，则此时镭铅质量之比为多少？解析：经过三个半衰期，剩余镭的质量为M′＝M(12)tτ＝100×18g＝12.5g.已衰变的镭的质量为(100－12.5)g＝87.5g.设生成铅的质量为m，则226∶206＝87.5∶m，得m＝79.8g.所以镭铅质量之比为125∶798.答案：87.5g125∶79812．（18分）(2011·广元模拟)海水中含有丰富的氘，完全可充当未来的主要能源．两个氘核的核反应为：21H＋21H―→32He＋10n，其中氘核的质量为2.0136u，氦核的质量为3.0150u，中子的质量为1.0087u．求：(1)核反应中释放的核能；(2)在两个氘核以相等的动能0.35MeV进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氦核的动能．解析：(1)由ΔE＝Δmc2可知释放的核能ΔE＝(2mH－mHe－mn)c2＝3.26MeV.(2)把两个氘核作为一个系统，碰撞过程系统的动量守恒，由于碰撞前两氘核的动能相等，其动量等大反向，因此反应前后系统的总动量为零，即mHevHe＋mnvn＝0反应前后系统的总能量守恒，即12mHev2He＋12mnv2n＝ΔE＋2EkH又因为mHe∶mn＝3∶1，所以vHe∶vn＝1∶3由以上各式代入已知数据得：EkHe＝0.99MeV，Ekn＝2.97MeV.答案：(1)3.26MeV(2)2.97MeV0.99MeV