高考物理总复习鸭部分第5讲原子核核反应与核能课时作业新人教版选修3_5

【与名师对话】高考物理总复习选考部分第5讲原子核核反应与核能课时作业新人教版选修3-5　　　　　　　　　　1．与原子核内部变化有关的现象是(　　)A．电离现象B．光电效应现象C．天然放射现象D．α粒子散射现象解析：电离现象、光电效应现象均发生在原子核外，是电子参与的一种现象，A，B错；天然放射现象是原子核内部的变化，是原子核发生的衰变，C正确；α粒子散射现象中原子核没有发生变化，D错．答案：C2．关于重核的裂变，下列说法正确的是(　　)A．核裂变时释放的能量等于它俘获中子时得到的能量B．重核裂变时释放出大量的能量，产生明显的质量亏损，所以核子数减少C．铀核自发放出α粒子、β粒子时要释放能量，核电站利用的就是这一能量D．重核的比结合能小于中等质量核的比结合能，所以重核裂变成中等质量核时，要放出核能，有质量亏损解析：核电站利用的是裂变链式反应所放出的核能．原子核的衰变以及人工核反应也要释放核能，但天然衰变进行得非常缓慢，放出的能量也很小，人工无法控制，实用价值不大，原子核的人工转变也放出能量，但作为“炮弹”的粒子击中原子核的机会太少，这种做法得不偿失．所以核能的获取都是通过裂变或聚变的途径．比结合能是核子结合成原子核时每个核子平均放出的能量，或原子核拆解成核子时每个核子平均吸收的能量．重核的比结合能小于中等质量核的比结合能，即将重核分成核子时比中等质量核分成核子时每个核子平均吸收的能量小些，可见由重核裂变成两个中等质量的核要放出能量，选项D正确．铀核裂变放出的能量是原子核的核能，而不是中子具有的动能，选项A错误．裂变过程遵守质量数、电荷数守恒规律，B错误．衰变是自发的现象，铀核衰变后的新核仍是重核，而核电站利用的是裂变核能，选项C错误．答案：D3．(2022·柳州市、贵港市、钦州市、河池市高中毕业班一月份模拟考试)铀核裂变产物之一氪90经α、β衰变会生成锆86，其衰变方程为Kr→Zr＋xα＋yβ，其中(　　)A．x＝1，y＝6B．x＝6，y＝1C．x＝2，y＝8D．x＝8，y＝2解析：核反应前后质量数、质子数都守恒，质量数的变化是由α衰变引起的，故x＝＝1，由质子数守恒知：36＝40＋2－y，则y＝6，选项A正确．答案：A4．(2022·北京海淀区高三期中练习)下列关于核反应方程的说法中正确的是(　　)4\nA.N＋H→C＋He是α衰变方程B.H＋H→He＋γ是核裂变方程C.U→Th＋He是核聚变方程D.He＋Al→P＋n是原子核人工转变方程解析：选项A是原子核的人工转变，选项B是轻核聚变；选项C是α衰变，选项D是原子核的人工转变，选项D正确．答案：D5．(2022·茂名市高三模拟)在下列四个核反应方程中，x1、x2、x3和x4各代表某种粒子①H＋x1→He＋n②N＋He→O＋x2③Be＋He→C＋x3④Mg＋He→Al＋x4以下判断中正确的是(　　)A．x1是质子B．x2是质子C．x3是质子D．x4是质子解析：在核反应中，质量数和质子数都守恒，可知x1为H即氘核，x2为H即质子，x3为n即中子，x4为H即质子，选项B、D正确，选项A、C错误．答案：BD6．(2022·上海卷)在一个U原子核衰变为一个Pb原子核的过程中，发生β衰变的次数为(　　)A．6次B．10次C．22次D．32次解析：假设发生x次α衰变y次β衰变，依据质量数平衡和电荷数平衡，则有平衡方程U＝Pb＋xHe＋ye，即238＝206＋4x＋0·y,92＝82＋2x＋(－1)y，解方程得y＝6，因此选项A正确．答案：A7．(2022·河南十校联考)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O注入人体，O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.O在人体内衰变的方程是O→N＋eB．正、负电子湮灭的方程是e＋e→2γC．在PET中，O主要用途是作为示踪原子D．在PET中，O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O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O主要用途是作为示踪原子，故C对，D错．答案：ABC4\n8．回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展．当今医学影像诊断设备PET/CT堪称“现代医学高科技之冠”，它在医疗诊断中，常利用能放射正电子的同位素碳11作示踪原子．碳11可由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氮14获得，同时还会产生另一粒子，试写出核反应方程．若碳11的半衰期τ为20min，经2.0h剩余碳11的质量占原来的百分之几？(结果取2位有效数字)解析：核反应方程为N＋H―→C＋He设碳11原有质量为m0，经过t1＝2.0h，剩余的质量为mr，根据半衰期定义有答案：N＋H→C＋He　1.6%9．一个静止的原子核X经α衰变放出一个α粒子并生成一个新核，α粒子的动能为E0.设衰变时产生的能量全部变成α粒子和新核的动能，则在此衰变过程中的质量亏损为(　　)A.　　B.　　C.　　D.解析：本题考查了动量守恒、衰变方程、质能方程．因为衰变过程动量守恒，所以α粒子和新核的动量大小相等．由Ek＝∝，可得新核与α粒子的动能之比为，因此衰变释放的总能量为，由质能方程E＝Δmc2可得质量亏损Δm＝.答案：D10．(2022·济南模拟)一个电子(质量为m，电量为－e)和一个正电子(质量为m，电量为e)，以相等的初动能Ek相向运动，并撞到了一起，发生“湮灭”，产生两个频率相同的光子，设产生光子的频率为ν；若这两个光子的能量都是hν，动量分别为p和p′，下列关系中正确的是(　　)A．hν＝mc2B．hν＝mc2，p＝p′C．hν＝mc2＋Ek，p＝－p′D．hν＝(mc2＋Ek)，p＝－p′解析：由能量守恒知2mc2＋2Ek＝2hν，故hν＝mc2＋Ek，由动量守恒知0＝p＋p′，故p＝－p′，故选项C正确，选项A、B、D错误．答案：C11．太阳中含有大量的氘核，因氘核不断发生核反应释放大量的核能，以光和热的形式向外辐射．已知氘核质量为2.0136u，氦核质量为3.0150u，中子质量为1.0087u,1u的质量相当于931.5MeV的能量则：(1)完成核反应方程：H＋H→________＋n.4\n(2)求核反应中释放的核能．(3)在两氘核以相等的动能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)He(2)ΔE＝Δmc2＝(2×2.0136u－3.0150u－1.0087u)×931.5MeV＝3.26MeV.(3)两核发生碰撞时：0＝Mv1－mv2由能量守恒可得：ΔE＋2Ek＝Mv＋mv由以上两式解得：EHe＝Mv＝0.99MeV，E中＝mv＝2.97MeV答案：(1)He　(2)3.26MeV　(3)0.99MeV　2.97MeV12．(2022·绍兴检测)如图所示，有界的匀强磁场磁感应强度为B＝0.05T，磁场方向垂直于纸面向里，MN是磁场的左边界．在磁场中A处放一个放射源，内装Ra，Ra放出某种射线后衰变成Rn.(1)写出上述衰变方程．(2)若A处距磁场边界MN的距离OA＝1.0m时，放在MN左侧边缘的粒子接收器收到垂直于边界MN方向射出的质量较小的粒子，此时接收器距过OA的直线1.0m．求一个静止Ra核衰变过程中释放的核能有多少？(取1u＝1.6×10－27kg，e＝1.6×10－19C，结果保留三位有效数字)解析：(1)Ra→Rn＋He(2)衰变过程中释放的α粒子在磁场中做匀速圆周运动，半径R＝1.0m，由2evB＝得α粒子的速度v＝，衰变过程中系统动量守恒，Rn、He质量分别为222u、4u，则222u×v′＝4u×v，得Rn的速度v′＝v，释放的核能E＝×222u×v′2＋×4u×v2＝代入数据解得E＝2.04×10－14J.答案：(1)Ra→Rn＋He(2)2.04×10－14J4