2019年高考物理一轮复习精品押题专练：专题13.4 原子核核反应与核能(原卷版)

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高三物理一轮复习第13章动量光电效应核能第3节核反应和核能

第3节核反应和核能知识点1 原子核的组成放射性及放射性同位素 1．原子核的组成(1)原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子．质子带正电，中子不带电． (2)基本关系①核电荷数＝质子数(Z )＝元素的原子序数＝核外电子数． ②质量数(A )＝核子数＝质子数＋中子数．(3)X 元素的原子核的符号为AZ X ，其中A 表示质量数，Z 表示核电荷数． 2．天然放射现象(1)天然放射现象：元素自发地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构．(2)放射性和放射性元素：物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性．具有放射性的元素叫放射性元素．(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线． 3．放射性同位素的应用与防护(1)同位素：具有相同质子数和不同中子数的原子核．(2)放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同．(3)应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等． (4)防护：防止放射性对人体组织的伤害．知识点2 原子核的衰变、半衰期 1．原子核的衰变(1)定义：原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化． (2)分类：α衰变：A Z X→A －4Z －2Y ＋42He β衰变：A Z X→ A Z ＋1Y ＋ 0－1eγ辐射：当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ辐射．(3)两个典型的衰变方程： ①α衰变：23892U→23490Th ＋42He ； ②β衰变：23490Th→23491Pa ＋0－1e.2．半衰期(1)定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．(2)影响因素：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没有关系．知识点3 核反应和核能 1．核反应在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程．在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒．2．重核裂变(1)定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程．(2)特点：①裂变过程中能够放出巨大的能量；②裂变的同时能够放出2～3(或更多)个中子；③裂变的产物不是唯一的．对于铀核裂变有二分裂、三分裂和四分裂形式，但三分裂和四分裂概率比较小．(3)典型的裂变反应方程：235 92U ＋10n ―→8936Kr ＋144 56Ba ＋310n.(4)链式反应：由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程． (5)临界体积和临界质量：裂变物质能够发生链式反应的最小体积及其相应的质量． (6)裂变的应用：原子弹、核反应堆．(7)反应堆构造：核燃料、减速剂、镉棒、防护层． 3．轻核聚变(1)定义：两轻核结合成质量较大的核的反应过程．轻核聚变反应必须在高温下进行，因此又叫热核反应．(2)特点：①聚变过程放出大量的能量，平均每个核子放出的能量，比裂变反应中每个核子放出的能量大3至4倍．②聚变反应比裂变反应更剧烈． ③对环境污染较少．④自然界中聚变反应原料丰富． (3)典型的聚变反应方程：21H ＋31H ―→42He ＋10n ＋17.6 MeV4．核能核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能．5．质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E ＝mc 2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm ，这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放的核能ΔE ＝Δmc 2.[核心精讲]1．α衰变、β衰变的比较2.衰变次数的确定方法方法一：确定衰变次数的方法是依据两个守恒规律，设放射性元素AZ X 经过n 次α衰变和m 次β衰变后，变成稳定的新元素A ′Z ′Y ，则表示该核反应的方程为AZ X→A ′Z ′Y ＋n 42He ＋m 根据质量数守恒和电荷数守恒可列方程A ＝A ′＋4n Z ＝Z ′＋2n －m由以上两式联立解得n ＝A －A ′4，m ＝A －A ′2＋Z ′－Z由此可见确定衰变次数可归结为求解一个二元一次方程组．方法二：因为β衰变对质量数无影响，可先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后根据衰变规律确定β衰变的次数．3．对半衰期的理解(1)半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或少数原子核，无半衰期可言．(2)根据半衰期的概率，可总结出公式N 余＝N 原⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ，m 余＝m 原⎝ ⎛⎭⎪⎫12tτ.式中N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N 余、m 余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t 表示衰变时间，τ表示半衰期．(3)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关．[题组通关]1．(多选)(2014·全国卷Ⅰ)关于天然放射性，下列说法正确的是( ) 【导学号：96622228】A ．所有元素都可能发生衰变B ．放射性元素的半衰期与外界的温度无关C ．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D ．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强E ．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线BCD 自然界中绝大部分元素没有放射现象，选项A 错误；放射性元素的半衰期只与原子核结构有关，与其他因素无关，选项B 、C 正确；α、β和γ三种射线电离能力依次减弱，穿透能力依次增强，选项D 正确；原子核发生衰变时，不能同时发生α和β衰变，γ射线伴随这两种衰变产生，故选项E 错误．2．(2015·北京高考)实验观察到，静止在匀强磁场中A 点的原子核发生β衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意图如图1331所示，则( )图1331A ．轨迹1是电子的，磁场方向垂直纸面向外B ．轨迹2是电子的，磁场方向垂直纸面向外C ．轨迹1是新核的，磁场方向垂直纸面向里D ．轨迹2是新核的，磁场方向垂直纸面向里D 根据动量守恒定律，原子核发生β衰变后产生的新核与电子的动量大小相等，设为p .根据qvB ＝mv 2r ，得轨道半径r ＝mv qB ＝pqB，故电子的轨迹半径较大，即轨迹1是电子的，轨迹2是新核的．根据左手定则，可知磁场方向垂直纸面向里．选项D 正确．3．(1)(多选)232 90Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变，变成20882Pb(铅)．以下说法中正确的是( )A ．铅核比钍核少8个质子B ．铅核比钍核少16个中子C ．共经过4次α衰变和6次β衰变D ．共经过6次α衰变和4次β衰变(2)约里奥·居里夫妇因发现人工放射性元素而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素3015P 衰变成3014Si 的同时放出另一种粒子，这种粒子是________.3215P 是3015P 的同位素，被广泛应用于生物示踪技术，1 mg 3215P 随时间衰变的关系如图1332所示，请估算4 mg 的3215P 经多少天的衰变后还剩0.25 mg?图1332【解析】 (1)设α衰变次数为x ，β衰变次数为y ，由质量数守恒和电荷数守恒得 232＝208＋4x 90＝82＋2x －y解得x ＝6，y ＝4，C 错、D 对．铅核、钍核的质子数分别为82、90，故A 对．铅核、钍核的中子数分别为126、142，故B 对．(2)写出衰变方程3015P→3014Si ＋0＋1e ，故这种粒子为0＋1e(正电子)，由m t 图知3215P 的半衰期为14天，由m 余＝m 原⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ得0．25 mg ＝4 mg×⎝ ⎛⎭⎪⎫12t14，故t ＝56天．【答案】 (1)ABD (2)正电子 56天 [名师微博] 1．一个区别：静止的原子核在磁场中发生α衰变和β衰变时的轨迹不同，分别为相外切圆和相内切圆．2．两个结论：(1)原子核发生衰变时遵循电荷数守恒和质量数守恒．(2)每发生一次α衰变，原子核的质量数减小“4”，每发生一次β衰变，原子核的质子数增大“1”．[核心精讲]1．核反应的四种类型类型可控性核反应方程典例衰变α衰变自发238 92U→234 90Th＋42He β衰变自发234 90Th→234 91Pa＋0－1e人工转变人工控制147N＋42He→178O＋11H(卢瑟福发现质子)42He＋94Be→126C＋10n(查德威克发现中子)2713Al＋42He→3015P＋10n(约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子)3015P→3014Si＋0＋1e重核裂变比较容易进行人工控制23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n23592U＋10n→13654Xe＋9038Sr＋1010n轻核聚变很难控制21H＋31H→42He＋10n(1)熟记常见基本粒子的符号，是正确书写核反应方程的基础．如质子(11H)、中子(10n)，α粒子(42He)、β粒子(0－1e)、正电子(0＋1e)、氘核(21H)、氚核(31H)等．(2)掌握核反应方程遵守的规律，是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据，由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“―→”表示反应方向．[题组通关]4．(2015·北京高考)下列核反应方程中，属于α衰变的是( ) 【导学号：96622229】A.14 7N＋42He→17 8O＋11HB.238 92U→234 90Th＋42HeC.21H＋31H→42He＋10nD.234 90Th→234 91Pa＋0－1eB α衰变是放射性元素的原子核放出α粒子(42He)的核反应，选项B正确．5．(2016·全国丙卷)一静止的铝原子核2713Al俘获一速度为1.0×107 m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核2814Si*.下列说法正确的是( )A．核反应方程为p＋2713Al→2814Si*B．核反应过程中系统动量守恒C．核反应过程中系统能量不守恒D．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和E．硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向与质子初速度的方向一致ABE 核反应过程中遵循质量数守恒和电荷数守恒，核反应方程为p＋2713Al→2814Si*，说法A正确．核反应过程中遵从动量守恒和能量守恒，说法B正确，说法C错误．核反应中发生质量亏损，生成物的质量小于反应物的质量之和，说法D错误．根据动量守恒定律有m p v p ＝m Si v Si，碰撞后硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向与质子初速度方向一致，说法E正确．6．(1)(多选)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有( )A.238 92U→234 90Th＋42He 是α衰变B.14 7N＋42He→17 8O＋11H 是β衰变C.21H＋31H→42He＋10n 是轻核聚变D.8234Se→8236Kr＋2 0－1e 是重核裂变(2)现有四个核反应：A.21H＋31H→42He＋10nB.235 92U＋10n→X＋8936Kr＋310nC.2411Na→2412Mg＋ 0－1eD.42He＋94Be→12 6C＋10n①________是发现中子的核反应方程，________是研究原子弹的基本核反应方程，________是研究氢弹的基本核反应方程．②求B中X的质量数和中子数．【解析】(1)A为α衰变，B为原子核的人工转变，C为轻核聚变，D为β衰变，故A、C正确．(2)①D为查德威克发现中子的核反应方程；B是研究原子弹的基本核反应方程；A是研究氢弹的基本核反应方程．②X的质量数为：(235＋1)－(89＋3)＝144X的质子数为：92－36＝56X的中子数为：144－56＝88.【答案】(1)AC (2)①D B A ②144 88[名师微博]两点提醒：1．核反应方程一定满足质量数守恒和核电荷数守恒．2．在确定生成物是哪种元素时应先由核电荷数守恒确定生成物的核电荷数．[核心精讲]1．对质能方程的理解(1)一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比，即E＝mc2.方程的含义：物体具有的能量与它的质量之间存在简单的正比关系，物体的能量增大，质量也增大；物体的能量减少，质量也减少．(2)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其能量也要相应减少，即ΔE＝Δmc2.(3)原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE ＝Δmc2.2．核能的计算方法(1)根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”．(2)根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV 的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”．(3)根据核子比结合能来计算核能：原子核的结合能＝核子比结合能×核子数．[师生共研]●考向1 对原子核的结合能的理解(多选)关于原子核的结合能，下列说法正确的是( )A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C．铯原子核(133 55Cs)的结合能小于铅原子核(208 82Pb)的结合能D．比结合能越大，原子核越不稳定E．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能ABC 原子核分解成自由核子时，需要的最小能量就是原子核的结合能，选项A正确；重核衰变时释放能量，衰变产物更稳定，即衰变产物的比结合能更大，衰变前后核子数不变，所以衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，选项B正确；铯核的核子数比铅核的核子数少，其结合能也小，选项C正确；比结合能越大，原子核越稳定，选项D错误；自由核子组成原子核时，需放出能量，因此质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，选项E 错误．●考向2 核能的计算钚的放射性同位素23994Pu 静止时衰变为铀核激发态235 92U *和α粒子，而铀核激发态235 92U *立即衰变为铀核235 92U ，并放出能量为0.097 MeV 的γ光子．已知：239 94Pu 、23592U 和α粒子的质量分别为m Pu ＝239.052 1 u 、m U ＝235.043 9 u 和m α＝4.002 6 u,1 u c 2＝931.5 MeV .(1)写出衰变方程；(2)已知衰变放出的光子的动量可忽略，求α粒子的动能．【规范解答】 (1)衰变方程为234 94Pu ―→235 92U *＋42He ，235 92U *―→23592U ＋γ.或两式合并为239 94Pu ―→235 92U ＋42He ＋γ.(2)上述衰变过程的质量亏损为Δm ＝m Pu －m U －m α，由质能方程得ΔE ＝Δmc 2由能量守恒得ΔE ＝E kU ＋E kα＋E γ设衰变后的铀核和α粒子的速度分别为v U 和v α，则由动量守恒定律得m U v U ＝m αv α 又E kU ＝12m U v 2U ，E kα＝12m αv 2α联立解得E α＝m Um U ＋m α[(m Pu －m U ＋m α)c 2－E γ]，代入题给数据得E α＝5.034 MeV. 【答案】 (1)23994Pu ―→23592U ＋42He ＋γ (2)5.034 MeV核能求解的思路方法1．应用质能方程解题的流程图：书写核反应方程→计算质量亏损Δm →利用ΔE ＝Δmc 2计算释放的核能2．在动量守恒方程中，各质量都可用质量数表示．3．核反应遵守动量守恒和能量守恒定律，因此我们可以结合动量守恒和能量守恒定律来计算核能．[题组通关]7．恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，核反应方程为42He＋42He→84Be ＋γ.以下说法正确的是( )A．该核反应为裂变反应B．热核反应中有质量亏损，会放出巨大能量C．由于核反应中质量数守恒，所以质量也是守恒的D．任意原子核内的质子数和中子数总是相等的B 该核反应为聚变反应，故A错误；核反应中的裂变和聚变，都会有质量亏损，都会放出巨大的能量，故B正确；核反应中质量数守恒，质量不守恒，故C错误；原子中原子核内的质子数和中子数不一定相等，有的原子中相等，有的原子中不相等，有的原子没有中子，例如氢原子核内有一个质子，没有中子，故D错误．8．(2014·北京高考)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)c B．(m1－m2－m3)cC．(m1＋m2－m3)c2D．(m1－m2－m3)c2C 由质能方程ΔE＝Δmc2，其中Δm＝m1＋m2－m3可得ΔE＝(m1＋m2－m3)c2，选项C正确．。

高考物理一轮复习名师预测：专题原子核核反应与核能(含解析)

专题13.4 原子核核反应与核能（名师预测）-2015年高考物理一轮复习精品资料1．氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则()A．吸收光子的能量为hν1＋hν2B．辐射光子的能量为hν1＋hν2C．吸收光子的能量为hν2－hν1D．辐射光子的能量为hν2－hν12．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型．如图1-3-9所示为原子核式结构模型的α粒子散射图景．图中实线表示α粒子的运动轨迹．其中一个α粒子在从a运动到b、再运动到c的过程中(α粒子在b点时距原子核最近)，下列判断正确的是()．图13-3-1A．α粒子的动能先增大后减小B．α粒子的电势能先增大后减小C．α粒子的加速度先变小后变大D．电场力对α粒子先做正功后做负功3．氦原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的氦离子已知基态的氦离子能量为E1＝－54.4 eV，氦离子的能级示意图如图13-3-3所示，在具有下列能量的光子或者电子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是()．图13-3-2A ．42.8 eV(光子)B ．43.2 eV(电子)C ．41.0 eV(电子)D ．54.4 eV(光子)4．如图13-3-3为氢原子的能级图，已知处于较高能级的氢原子能自发地向较低能级跃迁，则：图13-3-3(1)一群氢原子由n ＝4能级向n ＝1能级跃迁时最多可辐射出________种不同频率的光． (2)要想使处在n ＝2激发态的氢原子电离至少吸收________eV 的能量．答案 (1)6 (2)3.405．光子不仅具有能量E ＝hν，而且像实物粒子一样具有大小为p ＝hνc ＝hλ的动量．如果氢原子能级可用如下公式来描述：E n ＝－(2.18×10－18J)Z 2n2，n ＝1,2,3…，其中Z 为原子序数．已知电子电荷量取1.60×10－19C.则氢原子第一激发态的能量为________，为使处于基态的氢原子进入激发态，入射光子所需的最小能量为________．氢原子从第一激发态跃迁回基态时，如果考虑到原子的反冲，辐射光子的频率________(选填“小于”或“大于”)不考虑原子的反冲时辐射光子的频率．解析第一激发态E2＝－(2.18×10－1822)J ＝－3.4 eV .由能级跃迁公式：hν＝Em －En ，从基态跃迁至第一激发态，所需光子的最小能量为E 最小＝E2－E1＝10.2 eV.不考虑氢原子反冲时，辐射光子的频率为：hν0＝E 最小＝E2－E1.考虑氢原子反冲时，设反冲的动能为12mν2，辐射的光子能量为hν.由能量守恒：hν0＝hν＋12mν2，可见辐射光子的频率降低了．答案－3.4 eV 10.2 eV 小于6．一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子．已知质子、中子、氘核的质量分别为m 1、m 2、m 3，普朗克常量为h ，真空中的光速为c .下列说法正确的是( )．A ．核反应方程是11H ＋10n ―→31H ＋γB ．聚变反应中的质量亏损Δm ＝m 1＋m 2－m 3C ．辐射出的γ光子的能量E ＝(m 3－m 1－m 2)cD ．γ光子的波长λ＝h m 1＋m 2－m 3c 27．太阳内部持续不断地发生着4个质子(11H)聚变为1个氦核(42He)的热核反应，核反应方程是411H→42He ＋2X ，这个核反应释放出大量核能．已知质子、氦核、X 的质量分别为m 1、m 2、m 3，真空中的光速为c .下列说法中正确的是( )． A ．方程中的X 表示中子(10n) B ．方程中的X 表示电子(0－1e)C ．这个核反应中质量亏损Δm ＝4m 1－m 2D ．这个核反应中释放的核能ΔE ＝(4m 1－m 2－2m 3)c 28．我国科学家研制“两弹”所涉及的基本核反应方程有：(1)235 92U ＋10n→9038Sr ＋136 54Xe ＋k 10n (2)21H ＋31H→42He ＋d 10n关于这两个方程的下列说法，正确的是( )． A ．方程(1)属于α衰变 B ．方程(2)属于轻核聚变C ．方程(1)中k ＝10，方程(2)中d ＝1D ．方程(1)中k ＝6，方程(2)中d ＝1解析本题考查核反应方程．(1)为典型的裂变方程，故A 选项错误．(2)为聚变反应，故B 项正确．根据质量数守恒和电荷数守恒定律可得k＝10，d＝1，故C选项正确．答案BC9．放射性同位素电池是一种新型电池，它是利用放射性同位素衰变放出的高速带电粒子(α射线、β射线)与物质相互作用，射线的动能被吸收后转变为热能，再通过换能器转化为电能的一种装置．其构造大致是：最外层是由合金制成的保护层，次外层是防止射线泄漏的辐射屏蔽层，第三层是把热能转化成电能的换能器，最里层是放射性同位素．电池使用的三种放射性同位素的半衰期和发出的射线如下表：同位素90Sr210Po238Pu射线βαα半衰期28年138天89.6年航天任务的核电池，则下列论述正确的是()．A．90Sr的半衰期较长，使用寿命较长，放出的β射线比α射线的贯穿本领弱，所需的屏蔽材料较薄B．210Po的半衰期最短，使用寿命最长，放出的α射线比β射线的贯穿本领弱，所需的屏蔽材料较薄C．238Pu的半衰期最长，使用寿命最长，放出的α射线比β射线的贯穿本领弱，所需的屏蔽材料较薄D．放射性同位素在发生衰变时，出现质量亏损，但衰变前后的总质量数不变10．2010年上海世博会太阳能应用技术引领了世界．太阳能屋顶、太阳能幕墙、太阳能汽车、太阳能动态景观……科学研究发现太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应，即在太阳内部4个氢核(11H)转化成一个氦核(42He)和两个正电子(01e)并放出能量．已知质子质量m p＝1.007 3 u，α粒子的质量mα＝4.001 5 u，电子的质量m e＝0.000 5 u，1 u的质量相当于931 MeV的能量．(1)热核反应方程为________；(2)一次这样的热核反应过程中释放出多少MeV的能量？(结果保留四位有效数字)11．(1)在核反应堆中，铀核吸收中子会发生裂变，裂变的产物是多样的，所生成的核往往还I―→131 54Xe＋________＋ΔE.试问式中空格应为何种粒子？会衰变，其中一个衰变过程可表述为13153(2)131 53I的半衰期为8天．开始时核废料中有N0个131 53I核，经过16天，还有________个131 53I核．(3)核电站的固体废料放射性比较强，要在核电站内的专用废物库放置5年，且在放置的初始阶段要对固体废料进行冷却处理．请简述需要进行冷却处理的理由．12．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2.013 6 u，氦核质量为3.015 0 u，中子质量为1.008 7 u，1 u的质量相当于931.5 MeV的能量则：(1)完成核反应方程：21H＋21H→________＋10n.(2)求核反应中释放的核能．(3)在两氘核以相等的动能0.35 MeV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．13．(1)234 90Th是不稳定的，能自发的发生衰变．①完成234 90Th衰变反应方程234 90Th→234 91Pa＋________.②234 90Th衰变为222 86Rn，经过________次α衰变，________次β衰变．(2)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．解析(1)①根据核电荷数守恒和质量数守恒，粒子为0－1e.②设发生n次α衰变，m次β衰变，则有234＝222＋4n，90＝86＋2n－m，解得n＝3，m＝2.(2)①设复核的速度为v，由动量守恒定律得m1v0＝(m1＋m2)v解得v＝m1v0m1＋m2.。

2019年高考物理一轮复习课时分层集训34核反应和核能新人教版

课时分层集训(三十四) 核反响与核能(限时：40分钟)[根底对点练]原子核衰变及半衰期1．以下说法中正确是( )A．质子与中子结合成氘核过程中需要吸收能量B.22688Ra(镭)衰变为22286Rn(氡)要经过1次α衰变与1次β衰变C．β射线是原子核外电子挣脱原子核束缚后而形成电子流D．放射性元素半衰期是指大量该元素原子核中有半数发生衰变所需要时间D[质子与中子结合成氘核，需放出能量，A错误．根据质量数、电荷数守恒判断，只发生一次α衰变，B错误；β射线是原子核发生β衰变形成，是原子核中放出电子，C错误；根据半衰期概念，D正确．]2．(2021·吉林模拟)以下说法正确是( )A．原子核结合能是组成原子核所有核子能量总与B．在所有核反响中，都遵从“质量数守恒，电荷数守恒〞规律C．在天然放射现象中放出β射线就是电子流，该电子是原子内层电子受激发后辐射出来D．镭226衰变为氡222半衰期为1 620年，也就是说，100个镭226核经过1 620年后一定还剩下50个镭226没有发生衰变B[原子核结合能是组成原子核所有核子结合成原子核时释放出来能量，选项A错误；在所有核反响中，都遵从“质量数守恒，电荷数守恒〞规律，选项B正确；在天然放射现象中放出β射线就是电子流，该电子是原子核内中子转化成质子与电子，从原子核中辐射出来，选项C错误；半衰期是对大量原子核衰变统计规律，少量原子核衰变不能运用半衰期统计规律，所以选项D错误．]3. (2021·济南模拟)自然界存在放射性元素原子核并非只发生一次衰变就到达稳定状态，而是要发生一系列连续衰变，最终到达稳定状态．某些原子核衰变情况如图1224所示(N表示中子数，Z表示质子数)，那么以下说法正确是( )图1224A．由228 88Ra到228 89Ac衰变是α衰变B．228 88Ra半衰期是T，那么8个228 88Ra原子核经过2T时间后还剩2个C．从228 90Th到208 82Pb共发生5次α衰变与2次β衰变D．图中发生α衰变与β衰变分别只能产生α与β射线C[由题图可知，228 88Ra衰变后新原子核为228 89Ac，新原子核质子数比Ra多1个，所以是β衰变，选项A错误；原子核半衰期是对大量原子核行为做出统计预测，对于单个微观事件是不可预测，选项B 错误；由质量数与电荷数守恒知，从228 90Th 到208 82Pb 共发生5次α衰变与2次β衰变，选项C 正确；γ射线经常是伴随α射线与β射线产生，选项D 错误．]4.研究放射性元素射线性质实验装置如图1225所示．两块平行放置金属板A 、B 分别与电源两极a 、b 连接，放射源发出射线从其上方小孔向外射出．那么( )图1225A ．a 为电源正极，到达A 板为α射线B ．a 为电源正极，到达A 板为β射线C ．a 为电源负极，到达A 板为α射线D ．a 为电源负极，到达A 板为β射线B [从题图可以看出，到达两极板粒子做类平抛运动，到达A 极板粒子在初速度方向位移小于到达B 极板粒子在初速度方向位移，粒子在初速度方向做匀速直线运动，那么根据公式x ＝v 0t ＝v 0md 2qU，两个粒子初速度v 0相差不大，两极板间电压U 一样，放射源与两极板距离d 2也一样，而电子m q小得多，所以电子在初速度方向位移小，故到达A 极板是β射线，A 极板带正电，a 为电源正极，应选项B 正确．](多项选择)(2021·南通模拟)钍234 90Th 具有放射性，它能放出一个新粒子而变为镤234 91Pa ，同时伴随有γ射线产生，其方程为234 90Th→234 91Pa ＋X ，钍半衰期为24天．那么以下说法中正确是( )A．X为质子B．X是钍核中一个中子转化成一个质子时产生C．γ射线是镤原子核放出D．1 g钍234 90Th经过120天后还剩0.312 5 gBC[根据电荷数与质量数守恒知，钍核衰变过程中放出了一个电子，即X为电子，故A错误；发生β衰变时释放电子是由核内一个中子转化成一个质子同时产生，故B正确；γ射线是镤原子核放出，故C正确；钍半衰期为24天，1 g钍234 90Th经过120天即经过5个半衰期，故经过120天后还剩0.031 25 g，故D错误．]核反响方程5．如图1226所示为查德威克发现中子实验示意图，利用钋(210 84Po)衰变放出α粒子轰击铍(94Be)，产生粒子P能将石蜡中质子打出来．以下说法正确是( )图1226A．α粒子是氦原子B．粒子Q穿透能力比粒子P强C．钋α衰变方程为210 84Po→208 82Pb＋42HeD．α粒子轰击铍核反响方程为42He＋94Be→12 6C＋10nD[α粒子是氦原子核，选项A错误；粒子P是中子，粒子Q 是质子，由于质子带正电，当质子射入物体时，受到库仑力作用会阻碍质子运动，而中子不带电，不受库仑力作用，所以选项B错误；在钋衰变中，根据质量数守恒知产生是206 82Pb，并非208 82Pb，选项C错误；42He＋94Be→126C＋10n是查德威克发现中子核反响方程，选项D正确．]6．(2021·淮北模拟)铀是常用一种核燃料，假设它原子核发生了如下裂变反响：23592U＋10n→a＋b＋210n，那么a＋b可能是( )A.14156Ba＋9236KrB.14054Xe＋9438SrC.14156Ba＋9338SrD.14054Xe＋9336KrB[核反响过程中遵循质量数守恒与电荷数都守恒，A质量数不守恒，B质量数与电荷数都守恒，C电荷数不守恒，D质量数与电荷数都不守恒，故B正确．]7．原子核聚变可望给人类未来提供丰富干净能源．当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与几种聚变反响可能发生，放出能量．这几种反响总效果可以表示为621H―→k42He＋d11H＋210n＋43.15 MeV由平衡条件可知( )【导学号：84370497】A．k＝1，d＝4 B．k＝2，d＝2C．k＝1，d＝6 D．k＝2，d＝3B[核反响根本规律是质量数与电荷数守恒，所以6×2＝4k ＋d＋2,6×1＝2k＋d，解得k＝2，d＝2，因此B选项正确．] 8．(2021·江苏高考)贝可勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核放射性在众多领域中有着广泛应用．以下属于放射性衰变是( )A.146C→147N＋0－1eB.235 92U＋10n→139 53I＋9539Y＋210nC.21H＋31H→42He＋10nD.42He＋2713Al→3015P＋10nA[放射性元素自发地放出射线现象叫天然放射现象．A选项为β衰变方程，B选项为重核裂变方程，C选项为轻核聚变方程，D选项为原子核人工转变方程，应选A.]核能理解与计算9．(2021·太原模拟)以下说法正确是( )A．组成原子核核子越多，它结合能越高，比结合能越大B．核子结合成原子核时核力做正功，将放出能量，这局部能量就是原子核结合能C．原子核比结合能越大，原子核中核子结合得越结实，原子核越稳定D．原子核质量大于组成它核子质量之与C[组成原子核核子越多，它结合能越高，但是结合能与核子数比值即原子核比结合能不一定越大，但比结合能越大，原子核中核子结合得越结实，原子核越稳定，A错误，C正确；自由核子结合成原子核时核力做正功，将放出能量，而原子核结合能是指把核子分开所需要能量，故B错误；发生核反响时，存在质量亏损，原子核质量小于组成它核子质量之与，D错误．] 10．“超导托卡马克〞(英名称：EAST，俗称“人造太阳〞)是我国自行研制可控热核反响实验装置．设该实验反响前氘核(21H)质量为m1，氚核(31H)质量为m2，反响后氦核(42He)质量为m3，中子(10 n)质量为m4，光速为c.以下说法中不正确是( )A．这种装置中发生核反响方程式是21H＋31H→42He＋10nB．由核反响过程质量守恒可知m1＋m2＝m3＋m4C．核反响放出能量等于(m1＋m2－m3－m4)c2D．这种装置与我国大亚湾核电站所使用核装置核反响原理不一样B[可控热核反响装置中发生核反响方程式是21H＋31H→42He＋n，故A 正确；核反响过程中质量数守恒，但质量不守恒，核1反响过程中存在质量亏损，因此m1＋m2≠m3＋m4，故B错误；核反响过程中质量亏损Δm＝m1＋m2－m3－m4，释放核能ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3－m4)c2，故C正确；这种装置核反响是核聚变，我国大亚湾核电站所使用核装置是核裂变，它们核反响原理不一样，故D正确．]11．氦原子质量为M He u，电子质量为m e u，质子质量为m p u，中子质量为m n u，u为原子质量单位，且由爱因斯坦质能方程E＝mc2可知：1 u对应于931.5 MeV能量，假设取光速c＝3×108 m/s，那么两个质子与两个中子聚变成一个氦核，释放能量为( )A ．[2×(m p ＋m n )－M He ]×931.5 MeVB ．[2×(m p ＋m n ＋m e )－M He ]×931.5 MeVC ．[2×(m p ＋m n ＋m e )－M He ]×c 2 JD ．[2×(m p ＋m n )－M He ]×c 2 JB [核反响方程为211H ＋210n→42He ，质量亏损Δm ＝2×(m p＋m n )－(M He －2m e )＝2×(m p ＋m n ＋m e )－M He ，所以释放能量为ΔE ＝Δm ×931.5 MeV ＝[2×(m p ＋m n ＋m e )－M He ]×931.5 MeV，选项B 正确．][考点综合练]12．现代科学开展极大地促进了人们对原子、原子核认识，以下有关原子、原子核表达正确是( )【导学号：84370498】A ．卢瑟福α粒子散射实验说明原子核内部具有复杂构造B ．天然放射现象说明原子核内部有电子C ．轻核聚变反响方程有：21H ＋31H→42He ＋10nD ．氢原子从n ＝3能级跃迁到n ＝1能级与从n ＝2能级跃迁到n ＝1能级，前者跃迁辐射出光子波长比后者长C [卢瑟福通过α粒子散射实验提出原子核式构造模型，天然放射现象说明原子核内部具有复杂构造，A 、B 错误；轻核聚变方程电荷数守恒、质量数守恒，C 正确；氢原子从n ＝3能级跃迁到n ＝1能级放出光子能量比从n ＝2能级跃迁到n ＝1能级大，由公式E ＝hc λ，可知前者跃迁辐射出光子波长比后者短，D错误．]13．(多项选择)(2021·扬州模拟)科学家使用核反响获取氚，再利用氘与氚核反响获得能量．核反响方程分别为：X＋Y→42He＋31H＋4.9 MeV与21H＋31H→42He＋X＋17.6 MeV.以下表述正确有( )A．X是中子B．Y质子数是3，中子数是6C．两个核反响都没有质量亏损D．氘与氚核反响是核聚变反响AD[在该核反响中，21H＋31H→42He＋X＋17.6 MeV，根据电荷数守恒、质量数守恒，那么X电荷数为0，质量数为1，可知X是中子，故A正确．在X＋Y→42He＋31H＋4.9 MeV中，根据电荷数守恒、质量数守恒，Y电荷数为3，质量数为6，那么Y质子数为3，中子数为3，故B错误．两个核反响都释放能量，都有质量亏损，故C错误．两核反响均为核聚变反响，故D正确．]14．钚放射性同位素239 94Pu静止时衰变为铀核激发态235 92U*与α粒子，而铀核激发态235 92U*立即衰变为铀核235 92U，并放出能量为0.097 MeV γ光子．：239 94Pu、235 92U与α粒子质量分别为m Pu＝239.0521 u、m U＝235.043 9 u与mα＝4.002 6 u,1 u c2＝931.5 MeV .(1)写出衰变方程；(2)衰变放出光子动量可忽略，求α粒子动能.【导学号：84370499】[解析](1)衰变方程为23994Pu―→235 92U*＋42He，235 92U*―→235 92U＋γ.或两式合并为23994Pu―→235 92U＋42He＋γ.(2)上述衰变过程质量亏损为Δm＝m Pu－m U－mα，由质能方程得ΔE＝Δmc2由能量守恒得ΔE＝E kU＋E kα＋Eγ设衰变后铀核与α粒子速度分别为v U与vα，那么由动量守恒定律得m U v U＝mαvα又E kU＝12m U v2U，E kα＝12mαv2α联立解得E kα＝m Um U＋mα[(m Pu－m U－mα)c2－Eγ]，代入题给数据得E kα＝5.034 MeV.[答案](1)239 94Pu―→235 92U＋42He＋γ(2)5.034 MeV15．在匀强磁场中，一个原来静止原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆径迹照片，如图1227所示，今测得两个相切圆半径之比r1∶r2＝44∶1，求：图1227(1)这个原子核原来所含质子数是多少？(2)图中哪一个是α粒子径迹？第 11 页 [解析](1)设衰变后新核带电荷量为q x ，α粒子带电荷量为q α＝2e ，它们质量分别为m x 与m α，衰变后速度分别为v x 与v α，所以原来原子核带电荷量(即质子数)q ＝q x ＋q α(或Z ＝Z x ＋Z α) ①根据轨道半径公式r ＝mv qB 可知，在同一磁场中γ∝mv q，所以q x ∶q α＝(m x v x r x )∶(m αv αr α) ②又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，即m x v x ＝m αv α ③解②与③式，得：q x ∶q α＝r α∶r xq x ＝(r α∶r x )×q α＝88e ，(只能是r α∶r x ＝44∶1，否那么q x ＝e 22无意义)．代入①式得：q ＝90e ，Z ＝90. (2)由于轨道半径与粒子带电量(在此题中)成反比，所以圆轨道1是α粒子径迹，圆轨道2是新核径迹，两者电性一样，运动方向相反．[答案](1)90 (2)1。

高考物理一轮复习第13章第3讲核反应和核能固考基教

第3讲核反应和核能关于天然放射现象的理解三种射线的基本特征α衰变和β衰变的规律半衰期的相关计算基本公式应用核反应方程的书写质量数守恒、电荷数守恒核能核能的理解核能的相关计算天然放射现象和衰变1．天然放射现象(1)天然放射现象元素自发地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构．(2)放射性和放射性元素物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性．具有放射性的元素叫放射性元素．(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线．2．原子核的衰变(1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变．(2)分类Z－2Y＋42Heα衰变：A Z X→A4－1eZ＋1Y＋0β衰变：A Z X→A(3)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关．核反应和核能1．核反应在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程．在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒．2．核能核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能．3．质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E＝mc2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝Δmc2.1．(多选)(2014·甘肃省五市联考)关于核电站和核辐射，下列说法中正确的是( )A．核反应堆发生的是轻核聚变反应B．核反应堆发生的是重核裂变反应C ．放射性同位素的半衰期长短是由核内部本身决定，与外部条件无关D ．放射性同位素的半衰期长短与地震、风力等外部环境有关【解析】核反应堆发生的是重核裂变反应，选项A 错误，B 正确；放射性同位素的半衰期长短是由核内部本身决定，与外部条件无关，选项C 正确，D 错误．【答案】 BC2．(多选)“两弹一星”可以说长了中国人的志气，助了中国人的威风，下列有关原子弹和氢弹的说法正确的是( )A ．原子弹是根据轻核聚变原理，基本核反应方程式 21H ＋31H→42He ＋10nB ．原子弹是根据重核的裂变原理，基本核反应方程式235 92U ＋10n→9038Sr ＋136 54Xe ＋1010nC ．氢弹是根据轻核聚变原理，基本核反应方程式21H ＋31H→42He ＋10nD ．氢弹是根据重核的裂变原理，基本核反应方程式235 92 U ＋10n→9038Sr ＋135 54Xe ＋1010n【解析】本题考查的是对原子弹和氢弹的原理的认识，原子弹是根据重核的裂变原理，基本核反应方程式235 92U ＋10n→9038Sr ＋136 54Xe ＋1010n ；氢弹是根据轻核聚变原理，基本核反应方程式21H ＋31H→42He ＋10n ；B 、C 正确，A 、D 错误．【答案】 BC3．(2013·江苏四校联考)238 92U 发生衰变有多种可能性．其中的一种可能是238 92U 先衰变成210 83Bi ，再经一次衰变变成210 aX(X 代表某种元素)，或再经一次衰变变成b 81Ti ，210 aX 和b 81Ti 最后都衰变成206 82Pb ，衰变路径如图所示，则由图可知：①②③④四个过程中________是α衰变；________是β衰变．238 92U210 83Bi ――→① 210 aX ――→ ③206 82Pb ――→② b 81Ti ――→ ④【解析】 ②③放出的粒子质量数减少4，是α衰变；①④放出的粒子质量数不变，是β衰变．【答案】 ②③ ①④4．放射性同位素C 被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物体的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖．(1)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成很不稳定的14 6C ，它很容易发生衰变，放出β射线变成一个新核，其半衰期为5 730年．试写出此核反应方程．(2)若测得一古生物遗骸中的14 6C 含量只有活体中的25%，则此遗骸距今约有多少年？【解析】 (1)核反应方程： 14 7N ＋10n→14 6C ＋1H 14 6C→14 7N ＋01e(2)活体中的14 6C 含量不变，生物死亡后，遗骸中的14 6C 按其半衰期变化，设活体中14 6C 的含量为N0，遗骸中的14 6C 含量为N ，由半衰期的定义得：N ＝(12)t τN0即(0.2512)t τ所以t τ＝“2”t＝2T ＝11 460年．【答案】 (1)见解析 (2)11 460年衰变和半衰期衰变类型α衰变 β衰变衰变方程A Z X→A 4Z －2Y ＋42He AZX→ A Z ＋1Y ＋ 0－1e 衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体抛射出中子转化为质子和电子 211H ＋210n→42He 10n→1H ＋ 0－1e 衰变规律电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒(1)根据半衰期的概念，可总结出公式N 余＝N 原(12)t/τ，m 余＝m 原(12)t/τ 式中N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量，N 余、m 余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子核数和质量，t 表示衰变时间，τ表示半衰期．(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关．(2013·上海高考)在一个238 92U 原子核衰变为一个206 82Pb 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【审题指导】在发生核反应时，质量数守恒，电荷数守恒．【解析】一个238 92U 原子核衰变为一个206 82Pb 原子核的过程中，发生α衰变的次数为(238－206)÷4＝8次，发生β衰变的次数为2×8－(92－82)＝6次，选项A 正确．【答案】 A【迁移应用】1．(多选)关于天然放射现象，以下叙述正确的是( )A ．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小B. β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的C ．在 α、β、 γ这三种射线中， γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强D ．铀核( 238 92U)衰变为铅核(206 82Pb)的过程中，要经过8次α衰变和10次β衰变【答案】 BC核反应方程的书写类型可控性核反应方程典例衰变α衰变自发 238 92U→234 90Th ＋42He β衰变自发 234 90Th→234 91Pa ＋ 0－1e人工控制 14 7N ＋42He→17 8O ＋1H (卢瑟福发现质子)人工转变42He＋94Be→126C＋10n(查德威克发现中子)2713Al＋42He→3015P＋10n 约里奥—居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子3015P→3014Si＋0＋1e重核裂变比较容易进行人工控制23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n轻核聚变23592U＋10n→13654Xe＋9038Sr＋1010n目前无法控制21H＋31H→42He＋10n(2013·新课标全国卷Ⅰ)一质子束入射到静止靶核2713Al上，产生如下核反应：p＋2713Al→X＋n式中p代表质子，n代表中子，X代表核反应产生的新核．由反应式可知，新核X的质子数为__________，中子数为________．【审题指导】根据核反应前后电荷数和质量数守恒确定新核X的质子数和中子数．【解析】p为1H，n为10n，则Z A X中A＝1＋13－0＝14，Z＝27＋1－1＝27，则中子数为Z－A＝27－14＝13.【答案】14 13错误!1核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接.,2核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程.,3核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒.【迁移应用】2．现有四个核反应：A.21H＋31H→42He＋10nB.23592U＋10n→X＋8936Kr＋310nC.2411Na→2412Mg＋0－1eD.42He＋94Be→126C＋10n(1)________是发现中子的核反应方程，________是研究原子弹的基本核反应方程，________是研究氢弹的基本核反应方程．(2)求B中X的质量数和中子数．【解析】 (1)人工转变方程的特点是箭头的左边是氦核与常见元素的原子核．箭头的右边也是常见元素的原子核．D 是查德威克发现中子的核反应方程，B 是裂变反应，是研究原子弹的核反应方程．A 是聚变反应，是研究氢弹的核反应方程．(2)由电荷数守恒和质量数守恒可以判定，X 质量数为144，电荷数为56，所以中子数为144－56＝88.【答案】 (1)D B A(2)质量数为144，中子数为88 核能的产生和计算1.获得核能的途径(1)重核裂变：重核俘获一个中子后分裂成为两个中等质量的核的反应过程．重核裂变的同时放出几个中子，并释放出大量核能．为了使铀235裂变时发生链式反应，铀块的体积应大于它的临界体积．(2)轻核聚变：某些轻核结合成质量较大的核的反应过程，同时释放出大量的核能，要想使氘核和氚核合成氦核，必须达到几百万度以上的高温，因此聚变反应又叫热核反应．2．核能的计算方法(1)应用ΔE＝Δmc2：先计算质量亏损Δm，注意Δm 的单位1 u ＝1.66×10－27 kg,1 u 相当于931.5 MeV 的能量，u 是原子质量单位．(2)核反应遵守动量守恒和能量守恒定律，因此我们可以结合动量守恒和能量守恒定律来计算核能．(2013·济南外国语学校模拟)太阳内部持续不断地发生着4个质子聚变为1个氦核的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源．(1)写出这个核反应方程；(2)这一核反应能释放多少能量？(3)已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026 J，则太阳每秒减少的质量为多少？(4)若太阳质量减少万分之三，热核反应不能继续进行，计算太阳能存在多少年．(太阳质量M ＝2×1030 kg，mp ＝1.007 3 u ，mHe ＝4.001 5 u ，me ＝0.000 55 u)【解析】 (1) 411H→42He ＋201e.(2)Δm＝4×1.007 3 u－(4.001 5＋2×0.000 55) u＝0.026 6 uΔE＝Δmc2＝0.026 6×931.5 MeV＝24.78 MeV ＝4×10－12 J.(3)太阳每秒钟释放的能量为3.8×1026 J，则太阳每秒钟减少的质量为Δm＝ΔE c2＝3.8×10263×1082kg ＝0.4×1010 kg. (4)太阳的质量为2×1030 kg，太阳还能存在的时间为t ＝ΔM Δm ＝2×1030×3×10－40.4×1010s ＝15×1016 s＝5×109(年) 【答案】 (1)见解析 (2)4×10－12 J (3)0.4×1010 kg(4)5×109年【迁移应用】3．为确定爱因斯坦的质能方程ΔE＝Δmc2的正确性，设计了如下实验：用动能为E1＝0.60 MeV 的质子轰击静止的锂核73Li ，生成两个α粒子，测得两个α粒子的动能之和为E2＝19.9MeV，已知质子、α粒子、锂粒子的质量分别取mp＝1.007 3u、mα＝4.001 5u、mLi＝7.016 0u，求：(1)写出该反应方程．(2)通过计算说明ΔE＝Δmc2正确．(1u＝1.660 6×10－27 kg)【解析】(1)核反应方程为：73Li＋1H→242He.(2)核反应的质量亏损：Δm＝mLi＋mp－2mα＝7.016 0u＋1.007 3u－2×4.001 5u＝0.020 3u 由质能方程可得与质量亏损相当的能量：ΔE＝Δmc2＝0.020 3×931 MeV＝18.9 MeV而系统增加的能量：ΔE′＝E2－E1＝19.3 MeV这些能量来自核反应中，在误差允许的范围内可认为相等，所以ΔE＝Δmc2正确．【答案】(1)73Li＋1H→242He (2)见解析。

专题13.4 原子核核反应与核能(名师预测)-2019年高考物理一轮复习精品资料(解析版)

专题13.4 原子核核反应与核能（名师预测）-2019年高考物理一轮复习精品资料1．氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则( )A．吸收光子的能量为hν1＋hν2B．辐射光子的能量为hν1＋hν2C．吸收光子的能量为hν2－hν1D．辐射光子的能量为hν2－hν12．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型．如图1-3-9所示为原子核式结构模型的α粒子散射图景．图中实线表示α粒子的运动轨迹．其中一个α粒子在从a运动到b、再运动到c的过程中(α粒子在b点时距原子核最近)，下列判断正确的是( )．图13-3-1A．α粒子的动能先增大后减小B．α粒子的电势能先增大后减小C．α粒子的加速度先变小后变大D．电场力对α粒子先做正功后做负功3．氦原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的氦离子已知基态的氦离子能量为E1＝－54.4 eV，氦离子的能级示意图如图13-3-3所示，在具有下列能量的光子或者电子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是( )．图13-3-2A ．42.8 eV(光子)B ．43.2 eV(电子)C ．41.0 eV(电子)D ．54.4 eV(光子)4．如图13-3-3为氢原子的能级图，已知处于较高能级的氢原子能自发地向较低能级跃迁，则：图13-3-3(1)一群氢原子由n ＝4能级向n ＝1能级跃迁时最多可辐射出________种不同频率的光． (2)要想使处在n ＝2激发态的氢原子电离至少吸收________eV 的能量．答案 (1)6 (2)3.405．光子不仅具有能量E ＝h ν，而且像实物粒子一样具有大小为p ＝h νc ＝hλ的动量．如果氢原子能级可用如下公式来描述：E n ＝－(2.18×10－18J)Z 2n2，n ＝1,2,3…，其中Z 为原子序数．已知电子电荷量取1.60×10－19C.则氢原子第一激发态的能量为________，为使处于基态的氢原子进入激发态，入射光子所需的最小能量为________．氢原子从第一激发态跃迁回基态时，如果考虑到原子的反冲，辐射光子的频率________(选填“小于”或“大于”)不考虑原子的反冲时辐射光子的频率．解析第一激发态E2＝－(2.18×10－1822)J ＝－3.4 eV.由能级跃迁公式：h ν＝Em －En ，从基态跃迁至第一激发态，所需光子的最小能量为E 最小＝E2－E1＝10.2 eV.不考虑氢原子反冲时，辐射光子的频率为：h ν0＝E 最小＝E2－E1.考虑氢原子反冲时，设反冲的动能为12m ν2，辐射的光子能量为h ν.由能量守恒：h ν0＝h ν＋12m ν2，可见辐射光子的频率降低了．答案－3.4 eV 10.2 eV 小于6．一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子．已知质子、中子、氘核的质量分别为m 1、m 2、m 3，普朗克常量为h ，真空中的光速为c.下列说法正确的是( )． A ．核反应方程是11H ＋10n ―→31H ＋γB ．聚变反应中的质量亏损Δm ＝m 1＋m 2－m 3C ．辐射出的γ光子的能量E ＝(m 3－m 1－m 2)cD ．γ光子的波长λ＝h1＋m 2－m 327．太阳内部持续不断地发生着4个质子(11H)聚变为1个氦核(42He)的热核反应，核反应方程是411H→42He ＋2X ，这个核反应释放出大量核能．已知质子、氦核、X 的质量分别为m 1、m 2、m 3，真空中的光速为c.下列说法中正确的是( )．A ．方程中的X 表示中子(10n) B ．方程中的X 表示电子(0－1e)C ．这个核反应中质量亏损Δm ＝4m 1－m 2D ．这个核反应中释放的核能ΔE ＝(4m 1－m 2－2m 3)c 28．我国科学家研制“两弹”所涉及的基本核反应方程有： (1)23592U ＋10n→9038Sr ＋13654Xe ＋k 10n (2)21H ＋31H→42He ＋d 10n关于这两个方程的下列说法，正确的是( )． A ．方程(1)属于α衰变 B ．方程(2)属于轻核聚变C ．方程(1)中k ＝10，方程(2)中d ＝1D ．方程(1)中k ＝6，方程(2)中d ＝1解析本题考查核反应方程．(1)为典型的裂变方程，故A 选项错误．(2)为聚变反应，故B 项正确．根据质量数守恒和电荷数守恒定律可得k ＝10，d ＝1，故C 选项正确．答案 BC9．放射性同位素电池是一种新型电池，它是利用放射性同位素衰变放出的高速带电粒子(α射线、β射线)与物质相互作用，射线的动能被吸收后转变为热能，再通过换能器转化为电能的一种装置．其构造大致是：最外层是由合金制成的保护层，次外层是防止射线泄漏的辐射屏蔽层，第三层是把热能转化成电能的换能器，最里层是放射性同位素．电池使用的三种放射性同位素的半衰期和发出的射线如下表：若选择上述某一种同位素作为放射源，使用相同材料制成的辐射屏蔽层，制造用于执行长期航天任务的核电池，则下列论述正确的是( )．A ．90Sr 的半衰期较长，使用寿命较长，放出的β射线比α射线的贯穿本领弱，所需的屏蔽材料较薄 B ．210Po 的半衰期最短，使用寿命最长，放出的α射线比β射线的贯穿本领弱，所需的屏蔽材料较薄 C ．238Pu 的半衰期最长，使用寿命最长，放出的α射线比β射线的贯穿本领弱，所需的屏蔽材料较薄 D ．放射性同位素在发生衰变时，出现质量亏损，但衰变前后的总质量数不变10．2019年上海世博会太阳能应用技术引领了世界．太阳能屋顶、太阳能幕墙、太阳能汽车、太阳能动态景观……科学研究发现太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应，即在太阳内部4个氢核(11H)转化成一个氦核(42He)和两个正电子(01e)并放出能量．已知质子质量m p ＝1.007 3 u ，α粒子的质量m α＝4.001 5 u ，电子的质量m e ＝0.000 5 u ，1 u 的质量相当于931 MeV 的能量． (1)热核反应方程为________；(2)一次这样的热核反应过程中释放出多少MeV 的能量？(结果保留四位有效数字)11．(1)在核反应堆中，铀核吸收中子会发生裂变，裂变的产物是多样的，所生成的核往往还会衰变，其中一个衰变过程可表述为131 53I ―→13154Xe ＋________＋ΔE.试问式中空格应为何种粒子？(2)13153I 的半衰期为8天．开始时核废料中有N 0个13153I 核，经过16天，还有________个13153I 核．(3)核电站的固体废料放射性比较强，要在核电站内的专用废物库放置5年，且在放置的初始阶段要对固体废料进行冷却处理．请简述需要进行冷却处理的理由．12．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2.013 6 u ，氦核质量为3.015 0 u ，中子质量为1.008 7 u ，1 u 的质量相当于931.5 MeV 的能量则：(1)完成核反应方程：21H＋21H→________＋10n.(2)求核反应中释放的核能．(3)在两氘核以相等的动能0.35 MeV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．13．(1)234 90Th是不稳定的，能自发的发生衰变．①完成234 90Th衰变反应方程234 90Th→234 91Pa＋________.②234 90Th衰变为222 86Rn，经过________次α衰变，________次β衰变．(2)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．解析(1)①根据核电荷数守恒和质量数守恒，粒子为0－1e.②设发生n次α衰变，m次β衰变，则有234＝222＋4n，90＝86＋2n－m，解得n＝3，m＝2.(2)①设复核的速度为v，由动量守恒定律得m1v0＝(m1＋m2)v解得v＝m1v0m1＋m2.。

2019年高考物理真题同步分类解析专题13 原子和原子核(解析版)

2019年高考物理试题分类解析专题13 原子和原子核1.全国1卷14．氢原子能级示意图如图所示。

光子能量在1.63 eV~3.10 eV 的光为可见光。

要使处于基态（n =1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为（）A ．12.09 eVB ．10.20 eVC ．1.89 eVD ．1.5l eV 【答案】14．A【解析】光子从n=3能级跃迁到n=2能级时产生的光是可见光，因为eV 89.140.3--51.1-=）（。

光子能量在1.63 eV~3.10 eV 之间。

要使处于基态（n =1）的氢原子被激发后跃迁到n=3能级，可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为eV 09.126.13-51.1-=）（，答案为A 。

2.全国2卷15．太阳内部核反应的主要模式之一是质子-质子循坏，循环的结果可表示为1401214H He+2e+2v →，已知11H 和42He 的质量分别为P 1.0078u m =和 4.0026u m α=，1u=931MeV/c 2，c 为光速。

在4个11H 转变成1个42He 的过程中，释放的能量约为（） A ．8 MeVB ．16 MeVC ．26 MeVD ．52 MeV 【答案】15．C【解析】质量亏损u u u m m m p 0286.00026.40078.144=-⨯=-=∆αMeV M E 26eV 0286.0931=⨯=∆,C 正确。

3.北京卷19．光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流。

表中给出了6次实验的结果。

组次入射光子的能量/eV相对光强光电流大小/mA 逸出光电子的最大动能/eV第一组 1 2 3 4.0 4.0 4.0 弱中强 29 43 60 0.9 0.9 0.9 第二组4 5 66.0 6.0 6.0弱中强 27 40 552.9 2.9 2.9由表中数据得出的论断中不正确的是（） A ．两组实验采用了不同频率的入射光 B ．两组实验所用的金属板材质不同C ．若入射光子的能量为5.0 eV ，逸出光电子的最大动能为1.9 eVD ．若入射光子的能量为5.0 eV ，相对光强越强，光电流越大【答案】19．B 【解析】逐项研究A.根据νεh =，因为入射光子的能量（ε）不等，所以频率（ν）不等，A 正确。

高考物理一轮复习考点解析学案：专题原子核核反应与核能

专题13.4 原子核核反应与核能（教学案）-2015年高考物理一轮复习精品资料【2015考纲解读】1.掌握原子核的衰变、半衰期等知识.2.会书写核反应方程，并能根据质能方程求解核能问题．【2014高考在线】1．（2014·北京卷）质子、中子和氘核的质量分别为m 1、m 2和m 3.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 ．(m 1＋m 2－m 3)c B ．(m 1－m 2－m 3)c C ．(m 1＋m 2－m 3)c 2 D ．(m 1－m 2－m 3)c 22．（2014·重庆卷）碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m 的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有( ) A.m 4 B.m 8 C.m 16 D.m 323．（2014·新课标全国卷Ⅰ）关于天然放射性，下列说法正确的是________． A ．所有元素都可能发生衰变B ．放射性元素的半衰期与外界的温度无关C ．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D ．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强E ．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线4. （2014·上海13校联考）下列核反应方程及其表述中错误．．的是( )A.32He＋21H→42He＋11H是原子核的α衰变B. 42He＋2713Al→3015P＋10n 是原子核的人工转变C. 2411Na →2412Mg＋0－1e 是原子核的β衰变D. 235 92U＋10n →9236Kr＋141 56Ba＋310n 是重核的裂变反应5．（2014·福建卷Ⅰ）如图所示，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________．(填选项前的字母)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C．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【重点知识梳理】一、天然放射现象、原子核的组成1．天然放射现象(1)天然放射现象元素自发地放出射线的现象，首先由贝克勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核还具有复杂的结构．(2)放射性和放射性元素物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性．具有放射性的元素叫放射性元素．2．原子核(1)原子核的组成①原子核由中子和质子组成，质子和中子统称为核子．②原子核的核电荷数＝质子数，原子核的质量数＝中子数＋质子数．③X元素原子核的符号为A Z X，其中A表示质量数，Z表示核电荷数．(2)同位素：具有相同质子数、不同中子数的原子，因为在元素周期表中的位置相同，同位素具有相同的化学性质．3．三种射线的比较1．原子核的衰变(1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变．(2)分类α衰变：A Z X→A－4Y＋42HeZ－2β衰变：A Z X→A Z＋1Y＋0－1e2．半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．半衰期由核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理或化学状态无关．【高频考点突破】考点一原子核和原子核的衰变1．衰变规律及实质(1)两种衰变的比较(2)γ射线：γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的．其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变的过程中，产生的新核由于具有过多的能量(核处于激发态)而辐射出光子．2．原子核的人工转变用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程．典型核反应：(1)卢瑟福发现质子的核反应方程为：147N＋42He→178O＋11H.(2)查德威克发现中子的核反应方程为：9Be＋42He→126C＋10n.4(3)居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为：27Al＋42He→3015P＋10n.1330P→3014Si＋0＋1e.153．确定衰变次数的方法(1)设放射性元素A Z X经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素A′Z′Y，则表示该核反应的方程为AX→A′Z′Y＋n42He＋m0－1eZ根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m(2)确定衰变次数，因为β衰变对质量数无影响，先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数．4．半衰期(1)公式：N 余＝N 原(12)t /τ，m 余＝m 原(12)t /τ式中N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N 余、m 余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t 表示衰变时间，τ表示半衰期．(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关．例1、2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站严重的核泄漏事故．在泄漏的污染物中含有131I和137Cs 两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射．在下列四个式子中，有两个能分别反映131I 和137Cs 的衰变过程，它们分别是________和________(填入正确选项前的字母).131I 和137Cs 原子核中的中子数分别是________和________．A ．X 1―→137 56Ba ＋10nB ．X 2―→131 54Xe ＋0－1e C ．X 3―→137 56Ba ＋0－1eD ．X 4―→131 54Xe ＋11p【变式探究】 (1)关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的有 ( ) A ．是原子核质量减少一半所需的时间 B ．是原子核有半数发生衰变所需的时间C ．把放射性元素放在密封的容器中，可以减小放射性元素的半衰期D ．可以用来测定地质年代、生物年代等(2)某考古队发现一古生物骸骨．考古专家根据骸骨中14 6C 的含量推断出了该生物死亡的年代．已知此骸骨中14 6C 的含量为活着的生物体中14 6C 的1/4，14 6C 的半衰期为5 730年．该生物死亡时距今约________年．【变式探究】由于放射性元素237 93Np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237 93Np经过一系列α衰变和β衰变后变成209 83Bi，下列判断中正确的是()A.209 83Bi的原子核比237 93Np的原子核少28个中子B.209 83Bi的原子核比237 93Np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衰变考点二核反应类型及核反应方程的书写类型可控性核反应方程典例衰变α衰变自发23892U→23490Th＋42He β衰变自发23490Th→23491Pa＋0－1e人工转变人工控制147N＋42He→178O＋11H(卢瑟福发现质子)42He＋94Be→126C＋10n(查德威克发现中子)2713Al＋42He→3015P＋10n 约里奥·居里夫例2、(1)现有三个核反应方程：①2411Na→2412Mg＋0－1e；②23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n；③21H＋31H→42He＋10n.下列说法正确的是()A．①是裂变，②是β衰变，③是聚变B．①是聚变，②是裂变，③是β衰变C．①是β衰变，②是裂变，③是聚变D．①是β衰变，②是聚变，③是裂变(2)现有四个核反应：A.21H＋31H→42He＋10nB.235 92U＋10n→X＋8936Kr＋310nC.2411Na→2412Mg＋0－1eD.42He＋94Be→12 6C＋10n①________是发现中子的核反应方程，________是研究原子弹的基本核反应方程，________是研究氢弹的基本核反应方程．②求B中X的质量数和中子数．【变式探究】三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦核(42He)，则下面说法正确的是()A．X核比Z核多一个质子B．X核比Z核少一个中子C．X核的质量数比Z核的质量数大3D．X核与Z核的总电荷数是Y核电荷数的2倍答案CD解析设原子核X的符号为a b X，则原子核Y为a b－1Y，a b X→0＋1e＋a b－1Y，11H＋a b－1Y→42He＋a－3Z，b－2 Z.故原子核Z为a－3b－2考点三关于核能的计算1.应用质能方程解题的流程图（1）根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”．（2）根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”．2. 利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算．例3、裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核23592U为燃料的反应堆中，当23592U 俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为：23592U ＋10n→13954Xe ＋9438Sr＋310n235．043 9 1.008 7 138.917 8 93.915 4反应方程下方的数字是中子及有关原子核的静止质量(以原子质量单位u为单位)．已知1 u的质量对应的能量为9.3×102 MeV，此裂变反应释放出的能量是______ MeV.【变式探究】已知氦原子的质量为M He u，电子的质量为m e u，质子的质量为m p u，中子的质量为m n u，u为原子质量单位，且由爱因斯坦质能方程E＝mc2可知：1 u对应于931.5 MeV的能量，若取光速c＝3×108 m/s，则两个质子和两个中子聚变成一个氦核，释放的能量为()A．[2(m p＋m n)－M He]×931.5 MeVB．[2(m p＋m n＋m e)－M He]×931.5 MeVC．[2(m p＋m n＋m e)－M He]·c2 JD．[2(m p＋m n)－M He]·c2 J【经典考题精析】（2013·天津卷）1、下列说法正确的是（）A.原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律B.射线、射线、射线都是高速运动的带电粒子流C.氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子D.发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关（2013·大纲卷）16．放射性元素氡（22286Rn ）经α衰变成为钋21884Po ，半衰期为3.8天；但勘测表明，经过漫长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素22286Rn 的矿石，其原因是（）A ．目前地壳中的22286Rn 主要来自于其它放射元素的衰变B ．在地球形成的初期，地壳中元素22286Rn 的含量足够高C ．当衰变产物21884Po 积累到一定量以后，21884Po 的增加会减慢22286Rn 的衰变进程D ．22286Rn 主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变了它的半衰期（2013·重庆）2．铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应：n2b a n U 101023592++→+则a+b 可能是A ．Kr Xe 933614054+B ．Kr Ba 923614156+C ．Sr Ba 933814156+D ．Sr Xe 493814054+【答案】D【解析】由核电荷数和质量数守恒可知D 项正确。

2019年高考物理试题模拟押题卷

2019年高考物理试题模拟押题卷1.下列关于核力、原子核的结合能、比结合能的说法正确的是A. 维系原子核稳定的力是核力，核力就是表现为相邻核子间的相互吸引力B. 核力是强相互作用的一种表现，原子核尺度内，核力比库仑力小C. 比结合能小的原子核分解成比结合能大的原子核时会释放核能D. 自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能C【解析】核力与万有引力性质不同．核力只存在于相邻的核子之间；比结合能：原子核结合能对其中所有核子的平均值，亦即若把原子核全部拆成自由核子，平均对每个核子所要添加的能量．用于表示原子核结合松紧程度；结合能：两个或几个自由状态的粒子结合在一起时释放的能量．自由原子结合为分子时放出的能量叫做化学结合能，分散的核子组成原子核时放出的能量叫做原子核结合能。

【解析】A项：维系原子核稳定的力是核力，核力可以是核子间的相互吸引力，也可以是排斥力，故A错误；B项：核力是强相互作用的一种表现，原子核尺度内，核力比库仑力大的多，故B错误；C项：比结合能小的原子核分解成比结合能大的原子核时会亏损质量，放出核能，故C正确；D项：自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等该原子核的结合能，故D错误。

故选：C。

【迁移】本题考查对核力的理解．核力是自然界四种基本作用力之一，与万有引力性质、特点不同，同时考查了结合能和比结合能的区别，注意两个概念的联系和应用，同时掌握质量亏损与质能方程。

2.一辆汽车以20m/s的速度在平直的公路上行驶，当驾驶员发现前方有险情时，立即进行急刹车，刹车后的速度v随刹车位移x的变化关系如图所示，设汽车刹车后做匀减速直线运动，则当汽车刹车后的速度减小为12m/s时，刹车的距离x1为A. 12mB. 12.8mC. 14mD. 14.8mB【解析】由题意可知，汽车做匀减速直线运动，设加速度大小a，由公式，其中，代入解得：，当时，汽车刹车的位移为，故B正确。

故选：B。

[精品]2019高考物理一轮复习原子结构和原子核全章训练(含解析)新人教版

原子结构和原子核李仕才考纲要求：原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期；放射性同位素；核力、核反应方程；结合能、质量亏损；裂变反应和聚变反应、裂变反应堆；放射性的防护；氢原子光谱；氢原子的能级结构、能级公式；（全部要求为Ⅰ级）。

一、原子的核式结构模型1.汤姆生的“枣糕”模型（1）1897年汤姆生发现了电子，使人们认识到原子．．有复杂结构，揭开了研究原子的序幕．(2)“枣糕”模型：原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子像枣糕里的枣子一样镶嵌在原子里．2.卢瑟福的核式结构模型（1）α粒子散射实验的结果：α粒子通过金箔时，绝大多数不发生偏转，仍沿原来的方向前进，但有少数发生大角度偏转，偏转的角度甚至大于900，有的几乎达到1800．（2）核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转．原子核所带的单位正电荷数等于核外的电子数，所以整个原子是呈电中性的．电子绕着核旋转所需的向心力就是核对它的库伦引力．（3）从α粒子散射实验的数据估算出原子核核半径的数量级为10－15 m，而原子半径的数量级为 10—10 m。

【例1】在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其原因是（）A.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上B.正电荷在原子中是均匀分布的C.原子中存在着带负电的电子D.原子只能处于一系列不连续的能量状态中解析：α粒子散射实验中，有少数α粒子发生了较大偏转．这说明了这些α粒子受到很大的库伦力，施力物体应是体积甚小的带电实体。

根据碰撞知识，我们知道只有质量非常小的轻球与质量非常大的物体发生碰撞时，较小的球才被弹回去，这说明被反弹回去的α粒子碰上了质量比它大得多的物质实体，即集中了全部质量和正电荷的原子核．答案：A【练习1】关于α粒子散射实验，下列说法中正确的是（）A．绝大多数α粒子经过重金属箔后，发生了角度不太大的偏转B．α粒子在接近原子核的过程中，动能减少，电势能减少C．α粒子离开原子核的过程中，动能增大，电势能增大D．对α粒子散射实验的数据进行分析，可以估算出原子核的大小解析：“由于原子核很小，α粒子十分接近它的机会很少，所以绝大多数α粒子基本上仍按直线方向前进，只有极少数发生大角度的偏转”。

【原创】2019届高考物理一轮复习真题解析：专题(13)原子结构、原子核、波粒二象性

原子结构、原子核、波粒二象性1．在核反应方程中，X表示的是A. 质子B. 中子C. 电子D. α粒子【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（北京卷）【答案】 A【解析】设X为：，根据核反应的质量数守恒：，则：电荷数守恒：，则，即X为：为质子，故选项A正确，BCD错误。

点睛：本题考查了核反应方程式，要根据电荷数守恒、质量数守恒得出X的电荷数和质量数，从而确定X的种类。

2．用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.2810-19 J。

已知普朗克常量为6.6310-34 J·s，真空中的光速为3.00108 m·s-1，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为（）A. 11014 HzB. 81014 HzC. 21015 HzD. 81015 Hz【来源】2018年普通高等学校招生全国统一考试物理（全国II卷）【答案】 B则代入数据可得：，故B正确；故选B3.下列说法正确的是( )A．光电效应实验中，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多B．氢原子辐射一个光子后，氢原子核外电子动能减小C．大量事实表明，原子核衰变时电荷和质量都守恒D．原子核的半衰期与环境的温度、压强有关解析：选A 光电效应实验中，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多，选项A正确；氢原子辐射一个光子后，电子运转的半径减小，则氢原子核外电子动能增大，选项B 错误；原子核衰变时电荷数和质量数都守恒，但质量不守恒，选项C 错误；原子核的半衰期与环境的温度、压强无关，选项D 错误。

4.根据玻尔理论，氢原子的能级公式为E n ＝A n 2(n 为能级，A 为基态能量)，一个氢原子中的电子从n ＝4的能级直接跃迁到基态，在此过程中( )A ．氢原子辐射一个能量为15A 16的光子 B ．氢原子辐射一个能量为－15A 16的光子 C ．氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为15A 16D ．氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为－15A 16解析：选B 一个氢原子中的电子从n ＝4的能级直接跃迁到基态的过程中，只能向外辐射一个光子；由玻尔理论可知辐射的光子的能量：ΔE ＝E 4－E 1＝A 42－A ＝－15A 16。

高考物理一轮复习名校模拟：专题原子核核反应与核能(解析版)

专题13.4 原子核核反应与核能（名校模拟）-2015年高考物理一轮复习精品资料1．图13－3－1甲是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部伤痕的示意图．图乙中检查所利用的射线是()甲乙图13－3－1A．α射线B．β射线C．γ射线D．三种射线都可以2．表示放射性元素碘131(131 53I)β衰变的方程是()A.131 53I→127 51Sb＋42HeB.131 53I→131 54Xe＋ 0－1eC.131 53I→130 53I＋10nD.131 53I→130 52Te＋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】 B3．某放射性元素经过11.4天有7/8的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为()A．11.4天B．7.6天C．5.7天D．3.8天4．对于下述四个核反应方程的说法中正确的有()①238 92U→234 90Th＋X②31H＋11H→42He＋能量③235U＋10n→9038Sr＋136 54Xe＋x10n④234 90Th→234 91Pa＋Y92A．①中的X是电子B．②是链式反应方程C．③是核裂变方程，其中x＝10D．④是α衰变方程，其中Y是中子5．铀裂变的产物之一氪90(9036Kr)是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90(9040Zr)，这些衰变是()A．1次α衰变，6次β衰变B．4次β衰变C．2次α衰变D．2次α衰变，2次β衰变6．下列说法中正确的是()A．光电效应现象揭示了光具有粒子性B．汤姆生发现了电子，并首先提出原子的核式结构模型C．贝克勒耳发现天然放射现象说明原子核是由质子和中子组成的D．β射线是高速电子流，γ射线是电磁波，且γ射线穿透本领比β射线强7．以下有关近代物理内容的若干叙述正确的是()A．紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大B．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定C．重核的裂变过程质量增大，轻核的聚变过程有质量亏损D．根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小E．自然界中含有少量的14C，14C具有放射性，能够自发地进行β衰变，因此在考古中可利用14C来测定年代8．在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，都不同程度地含有放射性元素，有些含有铀、钍的花岗岩会释放出α、β、γ射线，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是() A．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内质量数减少2B．发生β衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内中子数减少1C．β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流D．在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱9.图中R是一种放射性物质，它能放出α、β、γ三种射线，虚线框内是竖直方向的匀强电场，LL′是纸板，MM′是荧光屏，实验时发现在荧光屏上只有O、P两点处有亮斑．下列说法正确的是()A．电场方向竖直向下，到O点的是γ射线B．电场方向竖直向上，到O点的是γ射线C．电场方向竖直向下，到P点的是β射线D．电场方向竖直向上，到P点的是α射线解析粒子经过虚线框内的电场区域不偏转，且能穿透LL ′而径直打到荧光屏上的O 点，说明该粒子不带电，为γ射线；β射线具有较强的穿透能力，能够穿透纸板LL ′，而α射线则不能，因此打在荧光屏上P 点的必是β粒子，据此分析得出虚线框内电场方向竖直向上．故选项B 正确．答案 B10．科学家发现在月球上含有丰富的32He(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32He ＋32He→211H ＋42He.关于32He 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 ．聚变反应没有质量亏损D ．目前核电站都采用32He 聚变反应发电11．太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少．太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026 J ，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近( )A ．1036 kgB ．1018 kgC ．1013 kgD ．109 kg 【解析】根据爱因斯坦质能方程ΔE ＝Δmc 2，得Δm ＝ΔE c 2＝4×10263×1082kg≈109 kg.【答案】 D12．核潜艇是以核反应堆为动力来源的潜艇．有一种核裂变方程为：235 92U ＋10n→X ＋9438Sr ＋1010n ，下列说法正确的是( )A ．裂变反应中亏损的质量变成了能量B ．裂变反应出现质量亏损导致质量数不守恒C ．X 原子核中有54个质子D ．X 原子核比铀核的平均结合能大13．下列说法正确的是( )A．研制核武器的钚239(239 94Pu)由铀239(239 92U)经过4次β衰变而产生B．发现中子的核反应方程是94Be＋42He→12 6C＋10nC．20 g的238 92U经过两个半衰期后其质量变为15 gD.238 92U在中子轰击下，生成9438Sr和140 54Xe的核反应前后，原子核的核子总数减少14．我国科学家研制世界上第一个全超导核聚变“人造太阳”，用来解决人类的能源之需，代替煤、石油等不可再生资源．“人造太阳”的实验装置模拟太阳产生能量的方式．从海水中提取氘和氚，使其在上亿度的高温下产生聚变反应，反应方程式为：2H＋31H→42He＋20n＋E.设氘(21H)的质量为m1，氚(31H)的质量为m2，氦(42He)的质量为m3，中1子(10n)的质量为m4，c为光在真空中传播的速度．核反应放出的能量E为()A．(m1＋m2)c2B．(m3＋m4)c2C．(m1＋m2－m3－m4)c2D．(m3＋m4－m1－m2)c215.天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知()A．②来自于原子核外的电子B．①的电离作用最强，是一种电磁波C．③的电离作用较强，是一种电磁波D．③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子16．下列说法中正确的是()A．核反应方程：42He＋14 7N→17 8O＋x，其中x一定是质子B ．铀核裂变的核反应是235 92U→141 56Ba ＋9236Kr ＋210n C ．原子核经过一次α衰变，中子减少2个D ．重核裂变过程会发生质量亏损，轻核聚变过程总质量会增加E ．某金属在频率为ν的单色光束照射下发出光电子，其最大初动能可以等于hν 解析根据电荷数、质量数守恒的原则，可判断x 的电荷数、质量数均为1，x 为质子，A对；铀核裂17.下列反应中属于核裂变反应的是( )A ．14 7N ＋42He→17 8H ＋11H B ．235 92U ＋10n→9038Sr ＋136 54Xe ＋1010n C ．238 92U→234 90Th ＋42HeD.21H ＋31H→42He ＋10n解析核裂变反应是重核分裂成两个或两个以上中等质量核的反应，故答案为B. 答案 B18．14C 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，m 0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 ＝m 02t τ，故m －t 图象是曲线．C 正确．答案 C19．静止的63Li 核俘获一个速度v 1＝7.7×104 m/s 的中子而发生核反应，生成两个新核．已知生成物中42He的速度v2＝2.0×104 m/s，其方向与反应前中子速度方向相同．(1)写出上述反应方程．(2)求另一生成物的速度．【解析】(1)63Li＋10n→42He＋21H.(2)设中子、氦核、新核的质量分别为m1、m2、m3，它们的速度分别为v1、v2、v3，根据核反应动量守恒有：m1v1＝m2v2＋m3v3v3＝m1v1－m2v2m3＝－1.5×103 m/s负号说明新核运动方向与氦核相反．【答案】(1)63Li＋10n→42He＋31H(2)速度大小为1.5×103 m/s，方向与氦核方向相反20．已知氘核质量为2.013 6 u，中子质量为1.008 7 u，32He的质量为3.015 0 u.(1)写出两个氘核聚变成32He的核反应方程；(2)计算上述核反应中释放的核能；(3)若两氘核以相等的动能0.35 MeV做对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应中生成的32He和中子的动能各是多少？。

2019高考物理一轮复习课时作业12.3原子核

第十二章第三节原子核[基础落实课][限时45分钟；满分100分]一、选择题(每小题8分，满分64分)1.导学号：82211045(2019·上海模拟)由放射性元素放出的氦核流被称为A．阴极射线B．α射线C．β射线D．γ射线解析在天然放射现象中，放出α、β、γ三种射线，其中α射线属于氦核流，选项B 正确。

答案 B2.导学号：82211046(2019·上海模拟)在同位素氢、氘、氚的核内具有相同的A．核子数B．电子数C．中子数D．质子数解析同位素是指在原子核中的质子数相同而中子数不同的元素，故氢、氘、氚的核内具有相同的质子数，D项正确。

答案 D3．(2018·武昌调研)以下说法正确的是A．放射性元素的半衰期跟原子所处的化学状态无关，但与外部条件有关导学号：82211047B．某种频率的紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，若增大该种紫外线照射的强度，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能并不改变C．根据玻尔的原子理论，氢原子的核外电子由能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会辐射一定频率的光子，同时核外电子的动能变小D．用一光电管进行光电效应实验时，当用某一频率的光入射，有光电流产生，若保持入射光的总能量不变而不断减小入射光的频率，则始终有光电流产生解析放射性元素的半衰期跟原子所处的化学状态无关，与外部条件也无关，选项A 错误；某种频率的紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，若增大该种紫外线照射的强度，根据爱因斯坦光电效应方程，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能并不改变，选项B 正确；根据玻尔的原子理论，氢原子的核外电子由能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会辐射一定频率的光子，同时核外电子的势能减小，动能变大，总能量减小，选项C 错误；用一光电管进行光电效应实验时，当用某一频率的光入射，有光电流产生，若保持入射光的总能量不变而不断减小入射光的频率，当入射光的频率小于金属的极限频率时，则不能发生光电效应，就没有光电流产生，选项D 错误。

专题13.4 原子核核反应与核能(押题专练)-2017年高考物理一轮复习精品资料(原卷版)

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2．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3．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＋11H4．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1H＋126C→137N＋Q111H＋157N→126C＋X＋Q21方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：A．X是32He，Q2>Q1B．X是42He，Q2>Q1C．X是32He，Q2<Q1D．X是42He，Q2<Q15．(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D．在PET中，158O主要用途是参与人体的新陈代谢6．(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1 g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27．(多选)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8．(多选)热核反应方程：21H＋31H→42He＋X＋17.6 MeV，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17.6 MeV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＋m X)9．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C．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10．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)c B．(m1－m2－m3)cC．(m1＋m2－m3)c2D．(m1－m2－m3)c211．14C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()12．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m n＝1 u，m He＝4 u，m H＝3 u)．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？。

高三物理一轮复习选考部分第13章动量光电效应核能第3节核反应和核能练考题随堂自测

第3节核反应和核能1．(多选)(2015·广东高考)科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X ＋Y→42He ＋31H ＋4.9 MeV 和21H ＋31H→42He ＋X ＋17.6 MeV ，下列表述正确的有( )A ．X 是中子B ．Y 的质子数是3，中子数是6C ．两个核反应都没有质量亏损D ．氘和氚的核反应是核聚变反应AD 核反应方程遵守核电荷数守恒和质量数守恒，则由21H ＋31H→42He ＋X ＋17.6 MeV 知X 为10n ，由X ＋Y→42He ＋31H ＋4.9 MeV 知Y 为63Li ，其中Y 的质子数是3，中子数也是3，选项A 正确、选项B 错误；两个核反应都释放出核能，故都有质量亏损，选项C 错误；X ＋Y→42He ＋31H ＋4.9 MeV 是原子核的人工转变，21H ＋31H→42He ＋10n ＋17.6 MeV 为轻核聚变，选项D 正确．2．(多选)(2017·襄阳模拟)下列说法正确的是( )【导学号：96622230】A ．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应B ．用加热、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期C ．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为该束光的波长太短D ．铀核(235 92U)衰变为铅核(207 82Pb)的过程中，要经过7次α衰变和4次β衰变BD 太阳辐射的能量主要来自于太阳内部的核聚变，选项A 错误；加热、加压或改变化学状态均不影响元素的半衰期，选项B 正确；一束光照射到金属上，不能发生光电效应，是由于该光的频率小，即光的波长太长，选项C 错误；根据质量数和电荷数守恒可知235 92U→207 82Pb ＋742He ＋4 0－1e ，选项D 正确．3．(2015·福建高考)下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是( )A ．γ射线是高速运动的电子流B ．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大C ．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变D.210 83Bi 的半衰期是5天，100克210 83Bi 经过10天后还剩下50克B β射线是高速电子流，而γ射线是一种电磁波，选项A 错误；氢原子辐射光子后，绕核运动的电子距核更近，动能增大，选项B 正确；太阳辐射能量的主要来源是太阳内部轻核的聚变，选项C 错误；10天为两个半衰期，剩余的210 83Bi 为100×⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τg ＝100×⎝ ⎛⎭⎪⎫122g ＝25 g ，选项D 错误．4．(2016·全国甲卷)在下列描述核过程的方程中，属于α衰变的是________，属于β衰变的是________，属于裂变的是________，属于聚变的是________．(填正确答案标号)A.146C→147N＋0－1eB.3215P→3216S＋0－1eC.238 92U→234 90Th＋42HeD.147N＋42He→178O＋11HE.235 92U＋10n→140 54Xe＋9438Sr＋210nF.31H＋21H→42He＋10n【解析】α衰变是一种元素衰变成另一种元素过程中释放出α粒子的现象，选项C 为α衰变；β衰变为衰变过程中释放出β粒子的现象，选项A、B均为β衰变；重核裂变是质量较大的核变成质量较小的核的过程，选项E是常见的一种裂变；聚变是两个较轻的核聚合成质量较大的核的过程，选项F是典型的核聚变过程．【答案】 C AB E F5．某些建筑材料可产生放射性气体——氡，氡可以发生α或β衰变，如果人长期生活在氡浓度过高的环境中，那么，氡经过人的呼吸道沉积在肺部，并放出大量的射线，从而危害人体健康．原来静止的氡核(222 86Rn)发生一次α衰变生成新核钋(Po)，并放出一个能量为E0＝0.09 MeV的光子．已知放出的α粒子动能为Eα＝5.55 MeV；忽略放出光子的动量，但考虑其能量；1 u＝931.5 MeV/c2.(1)写出衰变的核反应方程；(2)衰变过程中总的质量亏损为多少？(保留三位有效数字)【解析】(1)衰变方程为：222 86Rn→218 84Po＋42He＋γ.(2)忽略放出光子的动量，根据动量守恒定律，0＝pα＋p Po即新核钋(Po)的动量与α粒子的动量大小相等，又E k＝p22m ，可求出新核钋(Po)的动能为E Po＝4218Eα，由题意，质量亏损对应的能量以光子的能量和新核、α粒子动能形式出现，衰变时释放出的总能量为ΔE＝Eα＋E Po＋E0＝Δmc2故衰变过程中总的质量亏损是Δm＝0.006 16 u.【答案】(1)222 86Rn→218 84Po＋42He＋γ(2)0.006 16 u。