【师说】2017届高三物理一轮总复习(选修3-5)32放射性元素的衰变核能课时作业新人教版

1放射性元素的衰变核能一、选择题1．下列与α粒子相关的说法中正确的是()A．天然放射现象中产生的α射线速度与光速相当，穿透能力很强B.23892U(铀238)核放出一个α粒子后就变为23492Th(钍234)C．高速α粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，核反应方程为42He＋147N→168O＋10nD．丹麦物理学家玻尔进行了α粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型【解析】α射线是速度为0.1c的氦核流，穿透能力最弱，A错误．由核反应过程中质量数、核电荷数守恒可知B项正确．C项中核电荷数和质量数都不守恒，C错误．D项中的物理学家不是玻尔而是卢瑟福所以D错误．【答案】B2．在存放放射性元素时，若把放射性元素①置于大量水中；②密封于铅盒中；③与轻核元素结合成化合物．则()A．措施①可减缓放射性元素衰变B．措施②可减缓放射性元素衰变C．措施③可减缓放射性元素衰变D．上述措施均无法减缓放射性元素衰变【解析】放射性元素的衰变快慢由其原子核内部结构决定，与外界因素无关，所以A、B、C错误，D正确．【答案】D3．表示放射性元素碘131(13153I)β衰变的方程是()A.13153I→12751Sb＋42HeB.13153I→13154Xe＋0－1eC.13153I→13053I＋10nD.13153I→13052Te＋11H【解析】β衰变的实质是放射出电子(0－1e)，由核反应过程中的质量数和电荷数守恒可知B正确．【答案】B4．某科学家提出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＋Q111H＋157N→126C＋X＋Q2方程中Q1、Q2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以下推断正确的是()A．X是32He，Q2Q1B．X是42He，Q2Q1C．X是32He，Q2Q1D．X是42He，Q2Q1【解析】由核反应过程中必须遵守的质量数守恒和核电荷数守恒知X是42He，放出热量分别为Q1和Q2的两个核反应中的质量亏损分别为0.0021u和0.0053u，故Q2Q1.【答案】B5．(多选)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而湮灭转化为一对γ光子，被探测器采集后，经计算机处理生成清晰图象，则根据PET原理判断下列表述正确的是()A.158O在人体内衰变的方程是158O→157N＋01eB．正、负电子湮灭的方程是01e＋0－1e→2γC．在PET中，158O主要用途是穿透作用2D．在PET中，158O主要用途是参与人体的新陈代谢【解析】由题意知A、B正确，显像的原理是采集γ光子，即注入人体内的158O衰变放出正电子和人体内的负电子湮灭转化为γ光子，因此158O主要用途是作为示踪原子，故C、D错．【答案】AB6．(多选)目前，在居家装修中，经常用到花岗岩、大理石等装修材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如有些含有铀、钍的花岗岩等岩石都会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是()A．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时产生并发射出来的B．β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力C．已知氡的半衰期为3.8天，若取1g氡放在天平左盘上，砝码放于右盘，左右两边恰好平衡，则7.6天后，需取走0.75砝码天平才能再次平衡D．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了2【解析】β衰变是原子核内的中子转化成质子同时释放一个电子，A正确，B错误．半衰期是指原子核有半数发生衰变所需的时间，而不是原子核的质量减少一半，C错误．α粒子为氦原子核，根据质量数守恒和电荷数守恒可知，发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了2，D正确．【答案】AD7．(多选)(2016·茂名模拟)从一个小孔射出的α、β、γ三种射线沿同一直线进入同一匀强磁场或匀强电场，这三种射线在场内的径迹情况有可能是()A．三条重合B．两条重合C．三条分开D．α与β的径迹一定分开【解析】当三种射线沿磁场方向运动时，三种射线中粒子均不受洛伦兹力作用，保持匀速直线运动状态，三条径迹重合，A项正确；当三种射线入射方向与电场或磁场方向不同时，γ射线不偏转，α、β粒子电性相反，向相反方向偏转，三条径迹是分开的，C项正确．【答案】AC8．(多选)(2016·汕头模拟)热核反应方程：21H＋31H→42He＋X＋17.6MeV，其中X表示某种粒子，则下列表述正确的是()A．X是质子B．该反应需要吸收17.6MeV的能量才能发生C．平均每个核子能释放3MeV以上能量D．(m21H＋m31H)(m42He＋mX)【解析】由核反应中的质量数守恒和电荷数守恒可知X为中子，则选项A错误；该反应为轻核聚变，反应过程中应释放能量，则选项B错误；该反应共有5个核子，平均每个核子释放的能量为17.6MeV/5＝3.52MeV，则选项C正确；由于该反应释放能量，则反应前后存在质量亏损，反应前的质量应大于反应后的质量，则选项D正确．【答案】CD9．如图，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是()A．①表示γ射线，③表示α射线B．②表示β射线，③表示α射线3C．④表示α射线，⑤表示γ射线D．⑤表示β射线，⑥表示α射线【解析】α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电，在如题图所示的电场中，α射线向右偏，β射线向左偏，γ射线不偏转；在如题图所示的磁场中，α射线向左偏，β射线向右偏，γ射线不偏转，选项C正确．【答案】C10．质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3.当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)()A．(m1＋m2－m3)cB．(m1－m2－m3)cC．(m1＋m2－m3)c2D．(m1－m2－m3)c2【解析】根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，此核反应放出的能量ΔE＝(m1＋m2－m3)c2，故C正确．【答案】C11．14C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．图中能正确反映14C衰变规律的是()【解析】设半衰期为τ，则剩余质量m＝m02tτ，故m－t图象是曲线．C正确．【答案】C二、非选择题12．(2016·咸阳联考)核能是一种高效的能源．(1)在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳，压力壳和安全壳(见图甲)．结合图乙可知，安全壳应当选用的材料是________．(2)图丙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射．当胸章上1mm铝片和3mm铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，结合图乙分析工作人员受到了________射线的辐射；当所有照相底片被感光时，工作人员受到了________射线的辐射．【答案】(1)混凝土(2)βγ或β和γ13．(2015·江苏卷)取质子的质量mp＝1.6726×10－27kg，中子的质量mn＝1.6749×10－27kg，α粒子的质量mα＝6.6467×10－27kg，光速c＝3.0×108m/s.请计算α粒子的结合能．(计算结果保留2位有效数字)【解析】组成α粒子的核子与α粒子的质量差Δm＝(2mp＋2mn)－mα4结合能ΔE＝Δmc2代入数据得ΔE≈4.3×10－12J【答案】4.3×10－12J14．如图所示，静止在匀强磁场中的63Li核俘获一个速度为v0＝7.7×104m/s的中子而发生核反应，63Li＋10n→31H＋42He，若已知42He的速度为v2＝2.0×104m/s，其方向跟中子反应前的速度方向相同(已知mn＝1u，mHe＝4u，mH＝3u)．求：(1)31H的速度是多大？(2)在图中画出粒子31H和42He的运动轨迹，并求它们的轨道半径之比．(3)当粒子42He旋转了3周时，粒子31H旋转几周？【解析】(1)63Li俘获10n的过程，系统动量守恒，则mnv0＝mHv1＋mHev2，即v1＝mnv0－mHev2mH.代入数据得v1＝－1.0×103m/s，负号表示跟v0的方向相反．(2)运动轨迹如图所示．31H和42He在磁场中半径之比为rH：rHe＝mHv1Bq1：mHev2Bq2＝：40.(3)31H和42He的周期之比为TH：THe＝2πmHBq1：2πmHeBq2＝：2，所以它们的转速之比为nH：nHe＝THe：TH＝：3.当α粒子转3周时，氚核转动2周．【答案】(1)1.0×103m/s，跟v0的方向相反：40(3)2