2016物理大一轮复习第十五章近代物理初步第2讲天然放射现象核反应核能2年模拟

第2讲天然放射现象核反应核能A组2014—2015年模拟·基础题组时间:25分钟分值:40分一、选择题(每题6分,共30分)1.(2015山东德州模拟)(多选)由于放射性元素Np的半衰期很短,所以在自然界一直未被发现,只是在使用人工的方法制造后才被发现。已知Np经过一系列α衰变和β衰变后变成Bi,下列论断中正确的是()ABi的原子核比Np的原子核少28个中子BBi的原子核比Np的原子核少18个中子C.衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变D.衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变2.(2015天津六校联考)(多选)下列说法正确的是()A.发现中子的核反应方程是BeHeCnB.20个U的原子核经过两个半衰期后剩下5个UCU在中子轰击下生成Sr和Xe的过程中,原子核中的平均核子质量变小D.原子从一种定态跃迁到另一种定态时,一定要辐射出一定频率的光子3.(2014重庆杨家坪中学质检)在匀强磁场中有一个静止的氡原子核Rn),由于衰变它放出一个粒子,此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个互相外切的圆,大圆与小圆的直径之比为42∶1,如图所示,那么氡核的衰变方程应是下列方程中的哪一个()ARnFreBRnPoHeCRnAteDRnAte4.(2014天津十二区县重点中学联考)下列说法正确的是()A.根据天然放射现象,卢瑟福提出了原子的核式结构B.一个氢原子从n=3的能级跃迁到n=2的能级,该氢原子吸收光子,能量增加C.铀U)核经过多次α、β衰变形成稳定的铅Pb)核的过程中,有6个中子转变成质子D.机场、车站等地进行安全检查时,能轻而易举地窥见箱内物品,利用了γ射线较强的穿透能力5.(2014江西景德镇第一次质检)(多选)下列说法中正确的是()A.卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为He+N→OHB.铀核裂变的核反应是UBaKr+nC.质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3,质子和中子结合成一个α粒子,释放的能量是(2m1+2m2-m3)c2D.原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子;原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为λ2的光子,已知λ1λ2,那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要吸收波长为的光子二、非选择题(共10分)6.(2015福建上杭一中检测)1919年,卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子。科学研究表明其核反应过程是:α粒子轰击静止的氮核后形成了不稳定的复核,复核发生衰变放出质子,变成氧核。设α粒子质量为m1,初速度为v0,氮核质量为m2,质子质量为m0,氧核的质量为m3,不考虑相对论效应。①α粒子轰击氮核形成不稳定复核的瞬间,复核的速度为多大?②求此过程中释放的核能。B组2014—2015年模拟·提升题组时间:35分钟分值:60分一、选择题(每题6分,共30分)1.(2015广东韶关联考)下列说法正确的是()AC经一次α衰变后成为NBHe核由两个中子和两个质子组成C.温度升高能改变放射性元素的半衰期D.平衡核反应方程应遵循质子数和中子数守恒2.(2015江苏苏北四市二次调研)(多选)下列说法中正确的是()A.电子的衍射现象说明实物粒子也具有波动性B.裂变物质体积小于临界体积时,链式反应不能进行C.原子核内部一个质子转化成一个中子时,会同时释放出一个电子D.235U的半衰期约为7亿年,随地球环境的变化,半衰期可能变短3.(2015福建福州八县联考)关于近代物理的内容,下列说法正确的是()A.α射线的穿透力比γ射线强B.铀核裂变的核反应方程是UnBaKr+nC.将有放射性元素组成的化合物进行高温分解,不会改变放射性元素的半衰期D.若紫光和紫外线都能使同一金属产生光电效应,用紫光照射时光电子最大初动能较大4.(2015广东十校第一次联考)(多选)如图所示,是国家国防科技工业局首次发布的“嫦娥二号”月面虹湾局部影像图,科学家发现在月球上含有丰富的He(氦3)。它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料,其参与的一种核聚变反应的方程式为He→HHe。关于He聚变下列表述正确的是()A.聚变反应不会释放能量B.聚变反应产生了新的原子核C.聚变反应会有质量亏损D.目前核电站都采用He聚变反应发电5.(2015湖北八市联考)(多选)人们发现,不同的原子核,其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图所示的关系。下列关于原子结构和核反应的说法正确的是()A.由图可知,原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损,要吸收能量B.由图可知,原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损,要放出核能C.已知原子核A裂变成原子核B和C时放出的γ射线能使某金属板逸出光电子,若增加γ射线强度,则逸出光电子的最大初动能增大D.在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度E.在核反应堆的外面修建很厚的水泥层能防止放射线和放射性物质的泄漏二、非选择题(共30分)6.(2014江苏淮安楚州中学一模)(6分)在实验室内较精准地测量到的双β衰变事例是在1987年公布的,在进行了7960小时的实验后,以68%的置信度认出Se发生的36个双β衰变事例,已知静止的Se发生双β衰变时,将释放出两个电子和两个中微子(中微子的质量数和电荷数都为零),同时转变成一个新核X,则X核的中子数为;若衰变过程释放的核能是E,真空中的光速为c,则衰变过程的质量亏损是。7.(2014山东临沂二模)(12分)在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出。中微子的性质十分特别,因此在实验中很难探测。1953年,莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统,利用中微子与水中H的核反应,间接地证实了中微子的存在。(1)中微子与水中的H发生核反应,产生中子n)和正电子e),即中微子Hne可以判定,中微子的质量数和电荷数分别是。(填写选项前的字母)A.0和0B.0和1C.1和0D.1和1(2)上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇,与电子形成几乎静止的整体后,可以转变为两个光子(γ),即ee→2γ已知正电子和电子的质量都为9.1×10-31kg,反应中产生的每个光子的能量约为J。正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子,原因是。(3)试通过分析比较,具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小。8.(2015山西忻州质检)(12分)假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应生成氦的同位素和中子,已知氘核的质量是2.0136u,中子的质量是1.0087u,氦核同位素的质量是3.0150u。(1)聚变的核反应方程是,在核聚变反应中释放出的能量为MeV。(保留两位有效数字)(2)若氚核和氦核发生聚变生成锂核,反应方程式为HeLi,已知各核子比结合能分别为EH=1.112MeV、EHe=7.075MeV、ELi=5.603MeV,试求此核反应过程中释放的核能。第2讲天然放射现象核反应核能A组2014—2015年模拟·基础题组一、选择题1.BCBi的中子数为209-83=126Np的中子数为237-93=144Bi的原子核比Np的原子核少18个中子,A错、B对;衰变过程中共发生了α衰变的次数为=7次,β衰变的次数是2×7-(93-83)=4次,C对、D错。2.AC发现中子的核反应方程是BeHeCn,A正确;原子核的半衰期是一个统计规律,只对大量的原子核才适用,所以B错误U在中子轰击下生成Sr和Xe的过程中,原子核中的平均核子质量变小,所以该反应过程会产生质量亏损,从而放出核能,C正确;原子从一种定态跃迁到另一种定态时,可能要辐射出一定频率的光子,也可能会吸收一定频率的光子,所以D错误。3.B氡核的衰变过程满足动量守恒定律,其放出的粒子与反冲核的动量大小相等,方向相反;带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时,洛伦兹力提供向心力,即Bvq=,所以r=,当粒子动量大小相同,磁感应强度恒定时,q∝,再根据题意知,放出的粒子与反冲核的电荷数之比为1∶42,据此推断,选项B正确。4.C卢瑟福提出原子的核式结构的实验依据是α粒子散射实验,A错误;氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级,氢原子要放出光子,能量减小,B错误;机场、车站等地进行安全检查,利用的是X射线的穿透本领强的性质,D错误。5.ACD发现质子的核反应方程为HeNOH,A正确;用中子轰击铀核才能发生裂变反应,B错误;由质能方程知,质子和中子结合成一个α粒子,质量亏损为(2m1+2m2-m2),释放的能量为(2m1+2m2-m3)c2,C正确;原子从a能级状态跃迁到b能级状态发射波长为λ1的光子,则a能级比b能级能量高hc/λ1,原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为λ2的光子,则c能级比b能级的能量高hc/λ2,则a能级比c能级的能量低-,从a能级跃迁到c能级要吸收的光子波长为λ,能量为=-,吸收光子的波长为,D正确。二、非选择题6.答案①②(m1+m2-m3-m0)c2解析①设复核的速度为v,由动量守恒定律得m1v0=(m1+m2)v解得:v=②核反应过程中的质量亏损Δm=m1+m2-m3-m0反应过程中释放的核能:ΔE=Δmc2=(m1+m2-m3-m0)c2。B组2014—2015年模拟·提升题组一、选择题1.BC经一次α衰变后成为Be,A错误;质量数=质子数+中子数,所以α粒子由两个中子和两个质子组成,B正确;放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的,跟原子所处的化学状态和外部条件都没有关系,C错误;平衡核反应方程应遵循质量数和电荷数守恒,D错误。2.AB电子是实物粒子,其衍射现象说明实物粒子具有波动性,故A正确;要发生链式反应要求反应物的体积达到临界体积,故B正确;原子核内部的一个中子转化成一个质子时,同时释放一个电子,故C错误;放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的,跟原子所处的化学状态和外部条件都没有关系,故D错误。3.Cγ射线穿透能力最强,而α射线的电离能力最强,故A错误;铀核裂变的核反应方程是UnBaKr+n,故B错误;放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的,跟原子所处的化学状态和外部条件都没有关系,故C正确;根据光电效应方程Ek=hν-W0可知,因紫外线的频率高于紫光,则用紫外线照射时光电子最大初动能较大,故D错误。4.BC聚变反应时将质量较小的轻核聚变成质量较大的核,聚变过程会有质量亏损,要放出大量的能量。但目前核电站都采用铀核的裂变反应发电。综上所述,选项B、C正确。5.BDE原子核D和E的核子平均质量大,结合成原子核F时存在质量亏损,要释放能量,A错误;原子核A的核子平均质量大,裂变成原子核B和C时质量亏损,要放出核能,B正确;入射光使某金属发生光电效应,光电子的最大初动能由入射光的频率决定,与其强度无关,C错误;镉棒可以吸收中子,在反应堆中能控制反应速度,D正确;在核反应堆的外面修建很厚的水泥层能防止放射线和放射性物质的泄漏,E正确。二、非选择题6.答案46解析衰变方程为SeX+e,X核的中子数为82-36=46,由质能方程有:Δmc2=E,Δm=。7.答案(1)A(2)8.2×10-14遵循动量守恒(3)λnλe解析(1)由核反应中质量数守恒和电荷数守恒可知A正确。(2)由能量守恒有2E=2mec2,所以E=mec2=9.1×10-31×(3.0×108)2J=8.2×10-14J。反应过程中动量守恒且总动量为零。(3)粒子的动量p=,物质波的波长λ=由mnme,知pnpe,则λnλe。8.答案(1HHHen3.3(2)7.585MeV解析(1)根据题中条件,可知核反应方程式为HHHen。核反应过程中的质量亏损:Δm=2mH-(mHe+mn)=2×2.0136u-(3.0150+1.0087)u=3.5×10-3u。由于1u的质量与931.5MeV的能量相对应,所以氘核聚变时放出的能量:ΔE=3.5×10-3×931.5MeV=3.3MeV。(2H和He分解成7个核子所需的能量为E1=3×1.112MeV+4×7.075MeV=31.636MeV7个核子结合成Li核释放的能量为E2=7×5.603MeV=39.221MeV所以此核反应过程中释放的核能为ΔE