人教版高中物理选择性必修第三册精品课件 第5章 原子核 第五章章末综合训练(五)

(3)第一次碰撞后 E1=
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ11 2
E0
13
那么设经过 2、3、4…n 次碰撞后,中子的能量依次为 E2、E3、E4…En,则有
E2=
11 2
E1=
13
E3=
11 6
- 13 E0
11 4
E0
13
……
En=
11 2
- 13 E0

lg
0
11
2lg
13
所以 n=
=
lg
0.025
1.75×10 6
6.(2023安徽高二阶段练习)镅是一种人工获得的放射性元素,符号Am,原子
序数95,具有强放射性,化学性质活泼,是同位素测厚仪和同位素X荧光仪等
的放射源,常用于薄板测厚仪、温度计、火灾自动报警仪及医学上。其衰
241
变方程为 95 Am
241
Np+X+γ,已知 95 Am 核的质量为 m1,237
C.78
解析
D.131
131
53 I
131
发生 β 衰变的方程为 53 I
131-54=77,故选 B。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
X+-1 0 e,则 X 原子核内中子数为
,
3.(2023四川德阳五中阶段练习)下列核反应方程正确的是( B )
238
A.铀核发生 α 衰变的核反应方程是 92 U
2.66 MeV
(3)1.92×1021 Hz
1
解析 (1)一个质子和两个中子结合成氚核的核反应方程是 1 H+210 n
H
反应前各核子总质量为mp+2mn=1.007 277 u+2×1.008 665 u=3.024 607 u
反应后新核的质量为mH=3.016 050 u
质量亏损为Δm=3.024 607 u-3.016 050 u=0.008 557 u
14
发生 β 衰变的核反应方程为 6 C
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
N+-1 0 e,故 D 错误。
4.(2023贵州毕节高二期中)如图所示,一个原子核X经图中所示的14次衰变,
其中有m次α衰变、n次β衰变,生成稳定的原子核Y,则( A )
A.m=8,n=6
B.m=6,n=8
C.m=4,n=10
的裂变。为了能使裂变反应继续下去,需要将反应中放出的快中子减速,从
而使生成的中子继续撞击其他铀235。有一种减速的方法是用石墨(碳12)
作减速剂,设中子与碳原子的碰撞是对心弹性碰撞。已知lg 7=0.845,
log
11
=-0.072
13
6。
铀235的链式反应
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
可得 Δ
=
Δ
2 Δ
=
1048
(3×108 )2 ×60
kg/s=5×1029
二、计算题
10.(2023山东济宁高二阶段练习) 13 H 的质量是3.016 050 u,质子的质量是
1.007 277 u,中子的质量是1.008 665 u,已知1 u相当于931.5 MeV的能量,普
朗克常量h=6.63×10-34 J·s,元电荷e=1.6×10-19 C。(计算结果保留三位有
效数字)
(1)一个质子和两个中子结合为氚核,是吸收能量还是释放能量?该能量为
多少MeV?
(2)氚核的结合能和比结合能各是多少?
(3)如果(1)中的能量以光子的形式放出,则光子的频率是多少Hz?(用科学记
数法表示)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
答案 (1)释放能量
7.97 MeV
(2)7.97 MeV
2
B.氘氚核聚变的核反应方程为 1 H+13 H
C.核聚变的核反应燃料主要是铀235
D.核聚变反应过程中没有质量亏损
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He+-1 0 e
解析 核聚变是轻核的聚变,相同质量的核燃料,轻核聚变比重核裂变释放
的核能更多,A正确,C错误;氘氚核聚变反应遵守电荷数守恒和质量数守
一、选择题
210
1.(2023北京海淀高二阶段练习)关于原子核 83 Bi ,下列说法正确的是( D )
A.核外有83个电子,核内有127个质子
B.核外有83个电子,核内有83个质子
C.核内有83个质子,210个中子
D.核内有210个核子
解析 根据质量数=质子数+中子数,可知该原子核的质量数为210,质子数为
11
2lg
13
=
1
7×10 7
11
2lg
13
lg
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
=
-7-0.845
=54。
2×(-0.072 6)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
7.97×106 ×1.6×10-19
6.63×10-34
Hz=1.92×1021 Hz。
11.(2023江苏连云港高二阶段练习)某核反应堆采用的燃料是铀235,用一个
动能约为0.025 eV的热中子(慢中子)轰击铀235,生成不稳定的铀236,从而
再裂变为钡144和氪89,同时放出能量和3个快中子,而快中子不利于铀235
(1)写出核反应方程。
(2)一个动能为E0=1.75 MeV的快中子与静止的碳原子碰撞一次后损失的
动能为原来动能的多少?
(3) 一个动能为E0=1.75 MeV的快中子需要与静止的碳原子碰撞多少次,才
能减速成为慢中子?
1
答案 (1)235
U+
0n
92
1
Ba+89
Kr+3
0n
36
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
237
越大原子核越稳定,所以 95 Am 的比结合能小于 93 Np 的比结合能,C 正确;
237
衰变后 93 Np 核处于高能级,向低能级跃迁发出 γ 射线,D 错误。
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7.(2023全国甲卷)在下列两个核反应方程中
X+14
7 N
Y+17
8 O
Y+73 Li
93 Np 核的质
量为m2,X的质量为m3,真空中的光速为c,下列说法正确的是( C )
A.该衰变为β衰变
2
B.241
Am
的结合能为(m
-m
-m
)c
1
2
3
95
C.241
95 Am
237
的比结合能小于 93 Np 的比结合能
237
D.衰变后 93 Np 核核外电子处于高能级,向低能级跃迁发出 γ 射线
2X
X和Y代表两种不同的原子核,以Z和A分别表示X的电荷数和质量数,则
( D )
A.Z=1,A=1
B.Z=1,A=2
C.Z=2,A=3
D.Z=2,A=4
解析 设Y的电荷数为Z1,质量数为A1,由质量数守恒和电荷数守恒得
A+14=A1+17,Z+7=Z1+8,A1+7=2A,Z1+3=2Z,解得Z=2,A=4,选项D正确。
(2)0.286 (3)54
解析 (1)根据质量数守恒和电荷数守恒可知核反应方程为
235
92
U+10 n
1
Ba+89
Kr+3
0 n。
36
(2)设中子和碳核的质量分别为m和m',碰撞前中子的速度为v0,碰撞后中子
和碳核的速度分别为v和v',因为碰撞是弹性碰撞,所以在碰撞前后,动量和
机械能均守恒,又因v0、v和v'沿同一直线,故有mv0=mv+m'v'
Th+
4
2 He,故 A 错误;根据质
量数守恒和电荷数守恒可知 X 的核电荷数和质量数分别为 Z=0,A=1,所以 X
235
表示中子,故 B 正确;铀核裂变的一种核反应方程为 92 U+10 n
Ba
1
+89
Kr+3
0 n,反应前后的中子数不可以约掉,表示是中子轰击引起的反应,故 C
36
错误;14
6 C
2
B.轻核聚变反应方程 1 H+13 H
He+X 中,X 表示中子
235
C.铀核裂变的一种核反应方程为 92 U
D.14
6 C
14
发生 β 衰变的核反应方程为 6 C
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Th+-1 0 e
1
Kr+2
Ba+89
0n
36
B+-1 0 e
238
解析 铀核发生 α 衰变的核反应方程是 92 U
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8.(2023湖南卷)2023年4月13日,中国“人造太阳”反应堆中科院环流器装置
(EAST)创下新纪录,实现403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行,为可控
核聚变的最终实现又向前迈出了重要的一步,下列关于核反应的说法正确
的是( A )
A.相同质量的核燃料,轻核聚变比重核裂变释放的核能更多
D.m=2,n=12
解析 衰变过程满足质量数守恒和电荷数守恒,则有
238=206+4m,92=82+2m-n,联立解得m=8,n=6,故选A。
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5.(2023江苏南通中学阶段练习)药物浓度的衰减与原子核衰变的规律相似。
服用某药物后血浆中药物浓度的最大值为20 μg/mL,药物浓度低于3
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解析 根据核反应的质量数守恒和电荷数守恒可知,衰变方程为
241
95
Np+42 He+γ,所以该衰变为 α 衰变,A 错误;根据质能方程可知
Am
241
ΔE=(m1-m2-m3)c ,为衰变释放的能量,不是 95 Am 的结合能,B 错误;比结合能
2
241
μg/mL就要补充用药,若6 h要服用一次药物,由此可推断服用药物后血浆中
药物浓度下降的半衰期约为( B )
A.1 h
B.2 h
C.3 h
解析 根据
D.4 h
1
m=m0
2
6

,其中 m0=20 μg/mL,m=3 μg/mL,可得 T≈2 h,故选 B。
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恒,B错误;核聚变反应有质量亏损,D错误。
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9.(2023全国乙卷)2022年10月,全球众多天文设施观测到迄今最亮伽马射
线暴,其中我国的“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中
作出重要贡献。由观测结果推断,该伽马射线暴在1分钟内释放的能量量
级为1048 J。假设释放的能量来自物质质量的减少,则每秒钟平均减少的质
量量级为(光速为3×108 m/s)( C )
A.1019 kg
B.1024 kg
C.1029 kg
D.1034 kg
解析 由爱因斯坦质能方程 E=mc
kg/s,选项 C 正确。
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2
Δ
1
2

0
2
=
联立解得
1
2 1
2
mv
+
m'v'
2
2
-'
v= +'v0
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因 m'=12m
代入上式解得
所以
损
0
=
11
v=-13 v0
1
E1=2mv2=
11 2
- 13 E0=1.25
MeV
0 -1
=0.286。
0
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83,中子数为127,而质子与中子统称为核子,则核子数为210,但由于不知道
该原子的电性,因此不能确定核外电子数,故D正确。
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131
2.(2023海南高二阶段练习)已知碘131发生β衰变的方程为 53 I
X+β
则X原子核内中子数为( B )
A.54
B.77
因反应前的总质量大于反应后的总质量,故此核反应释放能量,释放的核能
为ΔE=0.008 557×931.5 MeV=7.97 MeV。
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(2)氚核的结合能即为ΔE=7.97 MeV
Δ
它的比结合能为 =2.66
3
(3)放出的光子的频率为
MeV。
Δ
ν=
ℎ
=