高考物理一轮复习练习及解析第15单元近代物理初步第74讲天然放射现象衰变核反应核能

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高考物理复习考题精选天然放射现象衰变

拾躲市安息阳光实验学校高中物理考题精选（126）——天然放射现象衰变1、约里奥－居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素P 衰变成Si的同时放出另一种粒子，这种粒子是________________，P 是P的同位素，被广泛应用于生物示踪技术，1 mg P随时间衰变的关系如图46－3所示，请估算4 mg 的P经多少天的衰变后还剩0.25 mg.答案解析：P 衰变的方程：P→Si ＋e，即这种粒子为正电子．题图中纵坐标表示剩余P的质量，经过t天4 mg 的P还剩0.25 mg，也就是1 mg 中还剩mg＝0.062 5 mg，由题图估读出此时对应天数为56天．答案：正电子56天(54～58天都算对)2、在匀强磁场里有一个原来静止的放射性元素碳14，它所放射的粒子与反冲核的径迹在磁场中是两个相切的圆，圆的直径之比为7∶1，如图46－2所示，那么，碳14的衰变方程是( )图46－2A.C―→He ＋BeB.C―→＋1e ＋BC.C―→－1e ＋ND.C―→H ＋B答案解析：因r＝mv/qB，由动量守恒可知，放出的粒子和反冲核满足m1v1＝m2v2，所以＝/，得＝.答案：C3、放射性同位素Na的样品经过6 h还剩下1/8没有衰变，它的半衰期是( )A．2 h B．1.5 hC．1.17 h D．0.75 h答案解析：本题考查考生对半衰期的理解，我们知道，放射性元素衰变一半所用时间是一个半衰期，剩下的元素再经一个半衰期只剩下1/4，再经一个半衰期这1/4又会衰变一半只剩1/8，所以题中所给的6 h为三个半衰期的时间，因而该放射性同位素的半衰期应是2 h，也可根据m余＝m 原·得＝，T＝2 h.答案：A4、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46－1所示，由此可推知( )图46－1A．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答案解析：本题考查学生对天然放射现象中三种射线的认知能力．由图可知：射线①贯穿能力最弱，为α射线，本质是氦核(He)，其电离能力最强；射线③贯穿能力最强，为γ射线，本质是电磁波(光子流)，其电离能力最弱；射线②为β射线，本质是电子流，综上所述，只有D正确．答案：D5、具有天然放射性的90号元素钍的同位素钍232经过一系列α衰变和β衰变之后，变成稳定的82号元素铅208。

高三物理原子核的天然衰变试题答案及解析

高三物理原子核的天然衰变试题答案及解析1.（5分）以下关于天然放射现象，叙述正确的是（填正确答案标号。

选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分）A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减少B．β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的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．铀核衰变为铅核的b过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变E．α衰变的实质是原子核内个质子和两个中子结合成一个α粒子的【答案】CDE【解析】半衰期是放射性元素有半数发生衰变的时间，由原子核的种类决定，与温度等外界因数无关，故A错误；β衰变的实质是原子核中的中子转变成质子和电子，即电子来源于原子核，故B错误；在α．β．γ这三种射线中，γ射线是波长很短的电磁波．其穿透能力最强，α射线是He 原子核，带正电，故其电离能力最强，故C正确；铀核（）衰变为铅核（）的过程的方程为：，即每次α衰变放出一个α粒子，每次β衰变放出一个电子，故D正确；α衰变的实质是原子核内个质子和两个中子结合成一个α粒子的，E正确；【考点】半衰期、α衰变、β衰变、天然放射现象、核反应方程式2.碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有A．B．C．D．【答案】C【解析】放射性物质发生衰变时，由原子核的衰变公式，其中为半衰期的次数，解得，故选C.【考点】本题考查了原子核的衰变规律、半衰期的计算.3.发生衰变有多种可能性。

其中的一种可能是先衰变成，再一次衰变变成（X 代表某种元素），或再经一次衰变变成最后都衰变成，衰变路径如图所示。

则由图可知：①②③④四个过程中，是衰变；是衰变。

【答案】②③；①④【解析】1）衰变有放出，质量数减少数4，而荷电荷数减少2，而衰变有放出，质量数不变，荷电荷数增加1，由质量数和电荷数守恒即可判断，得出正确答案。

【考点】衰变和衰变4.（6分）2011年3月11日本福岛核电站发生核泄漏事故，其中铯137（Cs）对核辐射的影响最大，其半衰期约为30年。

高考物理一轮复习核心素养测评三十五放射性元素的衰变核能(含解析)-人教版高三全册物理试题

放射性元素的衰变核能(45分钟100分)一、选择题(此题共9小题，每一小题6分，共54分，1～6题为单项选择题，7～9题为多项选择题)1.关于原子核的衰变，如下说法正确的答案是( )A.β射线是电子流，是原子核外电子的一种自发的放射现象B.对天然放射性元素加热，其半衰期将变短C.原子核发生衰变时，衰变前后的电荷数和质量数都守恒D.任何元素都有可能发生衰变【解析】选C。

β射线是原子核发生β衰变产生的，是核内中子转化为质子时放出的负电子，不是原子核外电子电离产生的，A错误；半衰期的大小由原子核内部因素决定，与温度、压强等因素无关，B错误；原子核在衰变的过程中电荷数守恒、质量数守恒，C正确；有些原子核不稳定，可以自发地衰变，但不是所有元素都可能发生衰变，D错误。

2.重元素的放射性衰变共有四个系列，分别是U238系列(从U开始到稳定的Pa为止)、Th232系列、U235系列与Np237系列(从Np开始到稳定的Bi为止)，其中，前三个系列都已在自然界找到，而第四个系列在自然界一直没有被发现，只是在人工制造出Np237后才发现的，下面的说法正确的答案是( )A.U的中子数比Bi中子数少20个B.从Np到Bi，共发生7次α衰变和4次β衰变C.Np237系列中所有放射性元素的半衰期随温度的变化而变化D U与U是不同的元素【解析】选B U的中子数为238-92=146个Bi的中子数为209-83=126个，如此U的中子数比Bi的中子数多20个，A错误；根据质量数守恒有：237-209=4×7，知发生了7次α衰变，根据电荷数守恒有：93-83=2×7-4，知发生了4次β衰变，B正确；放射性物质的半衰期不受外界因素的影响，C错误U与U的质子数一样，中子数不同，它们是一样的元素，D错误。

3.(2020·泸州模拟)日本福岛核电站曾因大地震与海啸而产生核灾难，从而凸显出安全使用核能发电的重要性。

高考物理一轮复习第15章第3单元《天然放射现象、核

2014届高考物理一轮复习定时跟踪检测：第15章第3单元《天然放射现象、核反应、核能》（人教版）(时间：45分钟满分：100分)一、选择题(每小题8分，共56分)1．下列关于原子和原子核的说法正确的是( )A. β衰变现象说明电子是原子核的组成部分B ．玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化C ．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短D ．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固解析：β衰变是原子核内一个中子转化为一个质子，同时放出一个电子，核反应方程为10n→11H ＋ 0－1e ，选项A 错误；放射性元素的半衰期不随外界温度、压强等发生改变，选项C 错误；比结合能越大，核子结合的越牢固，选项D 错误．答案：B2．氢原子从n ＝3激发态向低能级状态跃迁可能放出的光子中，只有一种光子不能使金属A 产生光电效应，则下列说法正确的是( )A ．不能使金属A 产生光电效应的光子一定是从n ＝3激发态直接跃迁到基态时放出的B ．不能使金属A 产生光电效应的光子一定是从n ＝3激发态直接跃迁到n ＝2激发态时放出的C ．从n ＝4激发态跃迁到n ＝3激发态，所放出的光子一定不能使金属A 产生光电效应[D ．从n ＝4激发态跃迁到基态，所放出的光子一定不能使金属A 产生光电效应解析：氢原子从n ＝3激发态向低能级跃迁时，各能级差为：E 3→2＝－1.51 eV －(－3.4) eV ＝1.89 eV ，E 3→1＝－1.51 eV －(－13.6) eV ＝12.09 eV ，E 2→1＝－3.4 eV －(－13.6) eV ＝10.2 eV ，故3→2能级差最低，据E ＝hν可知此时辐射的频率最低，因此一定不能使金属A 产生光电效应，E 4→3＝0.66 eV ，故一定不能使A 发生光电效应．答案：BC3．氢原子从其他能级向量子数为2的能级跃迁时所产生的光谱称为巴尔末系，其波长λ遵循以下规律：1λ＝R (122－1n 2)，式中R 为一常数，已知光速为c ，对此公式下列理解正确的是( )A. n 越大，所发射光子的能量越大B. 氢原子电离时所需能量只能是hcR 4C. n ＝4能级向n ＝2能级跃迁辐射出的光子能使某金属发生光电效应，则巴尔末系中对应的所有光子均能使该金属发生光电效应D. 公式不但适用于氢光谱，也适用于其他原子的光谱解析：由1λ＝R(122－1n2)可知：n越大，则辐射光子的λ越小，频率越大，故光子能量越大；氢原子电离时所需的能量要看氢原子处于第几能级：n＝4能级向n＝2能级跃迁辐射出的光子能使某金属发生光电效应，但n＝3能级向n＝2能级跃迁辐射出的光子就不一定能使该金属发生光电效应；故只有A正确．答案：A4．[2012·贵州省遵义四中高三月考理综卷]某原子核A Z X吸收一个中子后，放出一个电子，分裂为两个α粒子．由此可知( )A．A＝7，Z＝3 B．A＝7，Z＝4C．A＝8，Z＝3 D．A＝8，Z＝4解析：A Z X＋10n→0－1e＋242He，根据质量数守恒和电荷数守恒可得，Z＋0＝－1＋4，A＋1＝0＋8，即Z＝3，A＝7.本题答案为A.答案：A5．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个α粒子的运动轨迹，在α粒子从a运动到b，再运动到c的过程中．下列说法中正确的是( )[A．动能先增大，后减小B．电势能先减小，后增大C．电场力先做负功，后做正功，总功等于零D．加速度先变小，后变大解析：α粒子从a到b，受排斥力作用，电场力做负动，动能减少，电势能增大；α粒子从b再运动到c，电场力做正功．动能增加，电势能减少；到达c点时，由于a、c在同一等势面上，所以从a到c，总功为零．故A、B错，C对．α粒子从a到b，场强增大，加速度增大；从b到c，场强减小，加速度减小．故D错．答案：C6．一个氡核222 86Rn衰变成钋核218 84Po并放出一个粒子，其半衰期为3.8天.1 g氡经过7.6天衰变掉氡的质量以及222 86Rn衰变成218 84Po的过程放出的粒子是( )A. 0.25 g，α粒子B. 0.75 g，α粒子C. 0.25 g ，β粒子D. 0.75 g ，β粒子解析：氡核半衰期为3.8天，7.6天为2个半衰期，所以1 g 氡7.6天衰变掉的质量为1 g×12＋(1 g×12)×12＝0.75 g ．由222 86Rn→218 84Po ＋42He 知222 86Rn 衰变成218 84Po 的过程中放出的粒子是42He 即α粒子，所以B 正确．答案：B7．一个静止的天然放射性元素的原子核在匀强磁场中发生衰变，所产生的新核和所放出的粒子的运动方向均垂直于磁场方向，如下图所示，能正确反映其可能的轨道是( ) [解析：由r ＝mv qB ，知α、β衰变的新核与对应的α或β粒子具有等大、反向的动量，故r ∝1q，大圆为α或β粒子，小圆为新核的径迹，由左手定则可判断出A 、D 正确．答案：AD二、非选择题(共44分)8. (16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11H 的核反应，间接地证实了中微子的存在．](1)中微子与水中的11H 发生核反应，产生中子(10n)和正电子(0＋1e)，即中微子＋11H→10n ＋0＋1e ，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0＋1e ＋0－1e→2γ.已知正电子和电子的质量都为9.1×10－31 kg ，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________________________________________________________________________________________________________________________________________________. 解析：(1)发生核反应前后，粒子的质量数和核电荷数均不变，据此可知中微子的质量数和电荷数都是0，A 项正确．[(2)产生的能量是由于质量亏损．两个电子转变为两个光子之后，质量变为零，由E ＝Δmc 2，故一个光子的能量为E 2，带入数据得E 2＝8.2×10－14 J正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体，故系统总动量为零，故如果只产生一个光子是不可能的，因为此过程遵循动量守恒．答案：(1)A (2)8.2×10－14 遵循动量守恒9．(12分)云室处在磁感应强度为B 的匀强磁场中，一静止的质量为M 的原子核在云室中发生一次α衰变，α粒子的质量为m ，电量为q ，其运动轨迹在与磁场垂直的平面内．现测得α粒子运动的轨道半径R ，试求在衰变过程中的质量亏损．(注：涉及能量问题时，亏损的质量可忽略不计)解析：令v 表示α粒子的速度，由洛伦兹力和牛顿定律可得qvB ＝m v 2R①令v ′表示衰变后剩余核的速度，在考虑衰变过程中系统的动量守恒时，因为亏损质量小，可不予考虑，由动量守恒可知(M －m )v ′＝mv ②在衰变过程中，α粒子和剩余核的动能来自于亏损质量即Δm ·c 2＝12(M －m )v ′2＋12mv 2③ 联立①②③式解得Δm ＝M 2c 2m ·qBR 2M －m.[ 答案：M 2c 2m ·qBR 2M －m10．(16分)氢原子处于基态时，原子能量E 1＝－13.6 eV ，已知电子电量e ＝1.6×10－19 C ，电子质量m ＝0.91×10－30 kg ，氢的核外电子的第一条可能轨道的半径为r 1＝0.53×10－10m.(E n ＝E 1n 2，r n ＝n 2·r 1，h ＝6.63×10－34 J·s)(1)若要使处于n ＝2的氢原子电离，至少要用频率多大的电磁波照射氢原子？(2)氢原子核外电子的绕核运动可等效为一环形电流，则氢原子处于n ＝2的定态时，核外电子运动的等效电流多大？(3)若已知钠的极限频率为6.00×1014Hz ，今用一群处于n ＝4的激发态的氢原子发射的光谱照射钠，试通过计算说明有几条谱线可使钠发生光电效应？解析：(1)要使处于n ＝2的氢原子电离，照射光光子的能量应能使电子从第2能级跃迁到无限远处，最小频率的电磁波的光子能量应为：hν＝0－E 14得：ν＝8.21×1014Hz.[(2)氢原子核外电子绕核做匀速圆周运动，库仑力作向心力，有ke 2r 22＝4π2mr 2T 2① 其中r 2＝4r 1，根据电流的定义I ＝e T ②由①②得I ＝e 216πr 1k mr 1③ 将数据代入③得：I ＝1.3×10－4A.(3)由于钠的极限频率为6.00×1014Hz ，则使钠发生光电效应的光子的能量至少为E 0＝hν＝6.63×10－34×6.00×10141.6×10－19 eV ＝2.486 eV 一群处于n ＝4的激发态的氢原子发射的光子，要使钠发生光电效应，应使跃迁时两能级的差ΔE ≥E 0，所以在六条光谱线中有E 41、E 31、E 21、E 42四条谱线可使钠发生光电效应答案：(1)8.21×1014Hz (2)1.3×10－4A (3)四条。

高考物理一轮复习第十五单元近代物理第3讲天然放射现象核反应核能练习(含解析)新人教版

第3讲天然放射现象核反应核能1 放射性元素的衰变(1)原子核的组成①原子核的组成:原子核由质子和中子组成,质子和中子统称为核子。

②原子核的符号③同位素:具有相同的质子数而中子数不同的原子核,在元素周期表中处于同一位置,它们互称为同位素。

例如,氢有三种同位素H、H、H。

(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,首先由贝克勒尔发现。

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)原子核的衰变①衰变:原子核自发放出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。

两类衰变的核反应方程分别为:-Y Heα衰变 X-eβ衰变 X Y-②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。

江西临川一中月考)(多选)关于天然放射性,下列说法正确的是()。

B.放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性C.α、β和γ三种射线中,γ射线的穿透能力最强D.一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线【答案】ABC四川广安市考试)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。

eA.X1Ba nB.X2Xe-C.X3Bae D.X4Xe p-【答案】B C78822 核力与结合能(1)核力①定义:原子核内部,核子间所特有的相互作用力。

②特点:a.核力是强相互作用的一种表现。

b.核力是短程力,作用范围在1.5×10-15 m之内。

c.每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用。

(2)结合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,叫作原子核的结合能,亦称核能。

高考物理一轮基础复习精选试题：放射性元素的衰变、核能(含解析)

放射性元素的衰变、核能一、选择题(每小题5分，共30分)1．关于天然放射现象，下列说法正确的是()A．α射线是由氦原子核衰变产生的B．β射线是由原子核外电子电离产生的C．γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生的D．通过化学反应不能改变物质的放射性解析Dα射线是原子核衰变中放出的氦核组成的粒子流，A项错误；β射线是原子核衰变中核内放出的高速电子流，它是由核内一个中子转化成一个质子时放出的，B项错误；γ射线是原子核衰变过程中，产生的新核具有过多的能量，这些能量以γ光子的形式释放出来，C项错误；化学反应只是原子间核外电子的转移，不改变原子核的结构，所以不能改变物质的放射性，D项正确．2．目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如有些含有铀、钍的花岗岩等会释放出放射性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放射出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病．根据有关放射性知识可知，下列说法正确是()A．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下一个原子核了B．β衰变所释放的电子是核内的中子衰变成质子所产生的C．γ射线一般伴随着α和β射线产生的，在这3种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱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4解析BC由于半衰期是统计规律，A项错误；发生α衰变时．中子数减少2，D项错误，正确答案为B、C.3．下面是一核反应方程21H＋31H→42He＋X.用c表示光速，则()A．X是质子，核反应放出的能量等于质子质量乘c2B．X是中子，核反应放出的能量等于中子质量乘c2C．X是质子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与质子的质量和，再乘c2D．X是中子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与中子的质量和，再乘c2解析D由质量数守恒及核电荷数守恒可得X为10n(中子)，再根据质能方程可得反应放出的能量为反应前后质量亏损与c2的乘积，故D项正确．4．表示放射性元素碘131(131 53I)β衰变的方程是()eA.131 53I→127 51Sb＋42HeB.131 53I→131 54Xe＋0－1C.131 53I→130 53I＋10nD.131 53I→130 52Te＋11H解析B原子核发生β衰变时，从原子核内部释放出一个电子，同时生成一个新核，选项B正确．5．浙江秦山核电站第3期工程两个60万千瓦发电机组已并网发电．发电站的核能来源于235 92U的裂变，下面说法正确的是()A.235 92U裂变时释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小B.235 92U的一种可能的裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程式为：235 92U＋10n→141 56Ba＋9236Kr＋210nC.235 92U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短D．一个235 92U裂变能放出约200 MeV的能量，相当于3.2×10－11 J解析D235 92U裂变时，核子数、质子数守恒，只是重核的核子平均质量大于中等质量的核子平均质量，产生质量亏损，释放核能，故A项错．B项的反应方程式应为235 92U＋10n→141 56Ba＋9236Kr＋310n.故B项错.235 92 U的半衰期不会随环境温度的变化而改变，它是由核内部自身的因素决定的，故C项错.1 MeV＝1×106×1.6×10－19 J＝1.6×10－13 J，故D正确．6．关于放射性元素，下列说法正确的是()A．利用放射性同位素可作为示踪原子B．利用放射性同位素放出的α射线可以进行金属探伤C．放射性元素发生一次β衰变，质子数减少1D．放射性元素的半衰期随环境温度的升高而缩短解析A放射性同位素可作为示踪原子，A对；α射线贯穿本领弱，不能用于金属探伤，B错；放射性元素发生一次β衰变，由衰变规律知质子数增加1，C错；元素的半衰期只由核本身的因素决定，而与原子所处的物理状态或化学状态无关，D错，故选A.二、非选择题(共70分)7．(8分)2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站的核泄漏事故．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________．eA．X1→137 56Ba＋10n B．X2→131 54Xe＋0－1e D．X4→131 54Xe＋10pC．X3→137 56Ba＋0－1解析根据质量数守恒可判断，131I和137Cs的衰变方程分别为B和C.再根据核电荷数守恒，131I 和137Cs的质子数分别为53和55，则中子数分别为78和82.【答案】B C78828．(10分)用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现．天然放射性同位素只不过40多种，而目前人工制造的同位素已达1 000多种，每种元素都有放射性同位素．放射性同位素在农业、医疗卫生、科研等许多方面得到广泛应用．(1)带电的验电器在放射线照射下电荷会很快消失，其原因是()A．射线的贯穿作用B．射线的电离作用C．射线的物理、化学作用D．以上3个选项都不是(2)右图是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图，若工厂生产的是厚度1 mm的铝板，在α、β、γ 3种射线中，你认为对铝板的厚度控制起主要作用的是________射线．(3)在我国首先用人工方法合成牛胰岛素时，需要证明人工合成的牛胰岛素结晶跟天然牛胰岛结晶是同一物质．为此，曾采用放射性同位素14C作为________．【答案】(1)B(2)β(3)示踪原子9．(12分)核能具有能量密度大，地区适应性强的优势．在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能．核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能．(1)核反应方程式235 92U＋n→141 56Ba＋9236Kr＋a X是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n为中子，X为待求粒子，a为X的个数，则X为________，a＝________.以m U、m Ba、m Kr分别表示235 92U、141 56Ba、9236Kr核的质量，m n、m p分别表示中子、质子的质量，c为光在真空中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能ΔE＝________.(2)有一座发电能力为P＝1.00×106 kW的核电站，核能转化为电能的效率η＝40%.假定反应堆中发生的裂变反应全是本题(1)中的核反应，已知每次核反应过程放出的核能ΔE＝2.78×10－11 J, 235 92U核的质量m U＝390×10－27 kg.求每年(1年＝3.15×107 s)消耗的235 92U的质量．解析(1)根据电荷数守恒和质量数守恒可判断X为中子(10n)，且a＝3，根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，有ΔE＝(m U－m Ba－m Kr－2m n)c2.(2)反应堆每年提供的核能E＝PT/η(其中T表示一年的时间)以M表示每年消耗的10n的质量，则M∶m U＝E∶ΔE，解得M＝m U PT/ηΔE.代入数据得M＝1.10×103 kg.【答案】(1)10n3(m U－m Ba－m Kr－2m n)c2(2)1.10×103 kg10．(12分)用速度为v0、质量为m1的42He核轰击质量为m2的静止的14 7N核，发生核反应，最终产生两种粒子A和B.其中A为17 8O核，质量为m3，速度为v3；B的质量为m4.(1)写出核反应方程式；(2)计算粒子B的速度v B；(3)粒子A 的速度符合什么条件时，粒子B 的速度方向与He 核的运动方向相反？解析 (1)42He ＋14 7N →17 8O ＋11H.(2)由动量守恒定律：m 1v 0＝m 3v 3＋m 4v B ，解得v B ＝m 1v 0－m 3v 3m 4.(3)B 的速度与He 核的速度方向相反，即m 1v 0－m 3v 3<0，解得v 3>m 1v 0m 3.【答案】 (1)42He ＋14 7N →17 8O ＋11H (2)m 1v 0－m 3v 3m 4 (3)v 3>m 1v 0m 311．(13分)太阳内部的核聚变可以释放出大量的能量，这些能量以电磁辐射的形式向四面八方辐射出去，其总功率达P 0＝3.8×1026 W.(1)估算一下太阳每秒钟损失的质量．(2)设太阳上的核反应都是411H →42He ＋2e ＋2ν＋28 MeV 这种形式的反应(ν是中微子，其质量远小于电子质量，是穿透能力极强的中性粒子)，地日距离L ＝1.5×1011 m ，试估算每秒钟太阳垂直照射在地球表面上每平方米有多少中微子到达．解析 (1)太阳每秒钟放出的能量：ΔE ＝Pt ＝3.8×1026 J ，由质能方程ΔE ＝Δmc 2可得：Δm ＝ΔE c 2＝3.8×1026(3×108)2kg ＝4.2×109 kg ＝4.2×106 t. (2)每秒钟聚变反应的次数：n ＝ 3.8×1026×128×106×1.6×10－19次＝8.48×1037次．每秒钟产生的中微子数为n 1，则n 1＝2n ＝16.96×1037个．距太阳L ＝1.5×1011 m 的球面积S ＝4πL 2＝4×3.14×(1.5×1011)2 m 2＝28.26×1022 m 2. 每平方米有n 2个中微子，则： n 2＝16.96×103728.26×1022个＝6×1014个．【答案】 (1)4.2×106 t (2)6×1014个12．(15分)已知氘核质量为2.013 6u、中子质量为1.008 7u，32He核的质量为3.015 0u.(1)写出两个氘核聚变成32He核的反应方程；(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作对心碰撞，即可发生上述反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应中生成的32He核和中子的动能各是多少？解析(1)由质量数和电荷数守恒可知：2H＋21H→32He＋10n1(2)由题设条件可求出质量亏损为：Δm＝2.013 6u×2－(3.015 0＋1.008 7)u＝0.003 5u所以释放的核能为：ΔE＝Δmc2＝931.5×0.003 5MeV＝3.26 MeV(3)因为该反应中释放的核能全部转化为机械能，即转化为He核和中子的动能．若设He核和中子的质量分别为m1、m2，速度分别为v1、v2.由动量和能量守恒有m1v1－m2v2＝0，E k1＋E k2＝2E k0＋ΔE.【答案】(1)21H＋21H→32He＋10n(2)3.26 MeV(3)见解析。

高三物理一轮复习练习及解析第十五单元近代物理初步

峙对市爱惜阳光实验学校第十五单元近代物理初步第73讲量子论初步体验1.下表给出了一些金属材料的逸出功.现用波长为(普朗克常量h＝3×10－34J·s，光速c＝3.0×108 m/s)( )A.2种B.3种C.4种D.5种解析：λ＝400 nm光子的能量为：E＝h cλ＝7×10－19 J故可使铯、钙发生光电效.答案：A2.氢原子的能级为：E1＝－1 eV，E2＝－ eV，E3＝－1 eV，E4＝－0.85 eV.现用光子能量介于11 eV～1 eV之间的某单色光去照群处于基态的氢原子，那么以下说法正确的选项是( )A.照射光的光子一会被某一能级态的氢原子吸收B.照射光的光子可能会被几个能级态的氢原子吸收C.激发后的氢原子发射的不同能量的光子最多有3种D.激发后的氢原子发射的不同能量的光子最多有2种解析：单色光的能量于E1－E2＝1 eV或E1－E3＝12.09 eV时才能被基态原子吸收，此外不能被吸收，应选项A、B错误.假设光子能量为12.09 eV时，被激发后的氢原子处于n＝3能级，可能发射3种光子，应选项C正确、D错误.答案：C3.在双缝干预中，在光屏处放上照相底片，假设减弱光的强度使光子只能一个一个地通过狭缝.结果说明，如果曝光时间不太长，底片上只能出现一些无规那么的亮点；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规那么的干预条纹.以下与这个结果相关的分析中，不正确的选项是．．．．．．．( )A.曝光时间不长时，光的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现无规那么的亮点B.单个光子的运动没有确的轨道C.干预条纹中明亮的是光子到达时机较多的地方D.只有大量光子才能表现出波动性解析：少量的光子表现为粒子性，波动性不明显，大量的光子才表现为波动性，光子表现的波动性为一种概率波，应选项B、C、D正确.答案：A4.可见光的光子能量在1.61 eV～0 eV 范围内，假设氢原子从高能级跃迁到量子数为n的低能级的谱线中有可见光，根据如下图的氢原子能级图可判断n为[高考·理综卷]( )A.1B.2C.3D.4解析：由题图可以看出，假设n＝1，那么由高能级向低能级跃迁时，释放出的光子的最小能量E＝E2－E1＝10.2 eV；假设n＝2，那么由高能级向低能级跃迁时释放出的光子的最小能量E＝E3－E2＝9 eV；假设n＝3，那么释放光子的最大能量E＝1 eV.由此可知，只有选项B正确.答案：B5.图示是利用光电管研究光电效的原理示意图，用一强度的某频率的可见光照射光电管的阴极K，电流表中有电流通过，那么( )A.假设将滑动变阻器的滑动触头移到a端，电流表中一无电流通过B.滑动变阻器的滑动触头由a端向b端滑动的过程中，电流表的示数可能会减小C.将滑动变阻器的滑动触头置于b端，改用紫外线照射阴极K，电流表中一有电流通过D.假设将电源反接，光电管中一无电流通过解析：假设滑动触头移到a端，U KA＝0，但由于光电子具有初动能向A端运动，电流表中仍有电流通过，应选项A错误；在滑动触头由a端向b端滑动的过程中电流增大，到达饱和电流后不变，应选项B错误；紫外线的频率大于可见光，一有光电流，应选项C正确；电源反接后，假设U KA＜hν－W逸e，仍有光电流通过，应选项D错误.答案：C6.氢原子处于基态时，原子能量E1＝－1 eV，电子的电荷量e＝1.6×10－19 C，质量m＝0.91×10－30 kg，普朗克常量h＝3×10－34J·s，处于量子数为n 的氢原子具有的能量E n＝E1n2(n＝1,2,3…).(1)假设要使处于n＝2的氢原子电离，那么至少要用多大频率的电磁波照射？(2)钠的极限频率为6.00×1014Hz，今用一群处于n＝4的激发态的氢原子发射的光谱照射钠，试通过计算说明有几条光谱线可使钠发生光电效.解析：(1)要使处于n＝2的氢原子电离，照射光的光子能量能使电子从第2能级跃迁到无限远处，最小频率的电磁波的光子能量为：hν＝0－E14得：ν＝1×1014Hz.(2)由于钠的极限频率为6.00×1014Hz ，那么能使钠发生光电效的光子的能量至少为：E 0＝hν＝3×10－34×6.00×10141.6×10－19eV ＝86 eV 由ΔE ＝E m －E n (m ＞n )知，处于n ＝4激发态的氢原子向低能级跃迁可能辐射出的光子的能量分别为：E 43＝E 142－E 132＝0.66 eVE 42＝E 142－E 122＝5 eVE 41＝E 142－E 1＝15 eVE 32＝E 132－E 122＝9 eVE 31＝E 132－E 1＝12.09 eVE 21＝E 122－E 1＝10.2 eV故能使钠发生光电效的有4条谱线. 答案：(1)1×1014Hz (2)4第74讲原子和原子核体验1.氢有三种同位素，分别是氕11H、氘21H、氚31H，那么以下说法正确的选项是( )A.它们的质子数相B.它们的核外电子数相C.它们的核子数相D.它们的中子数相答案：AB2.以下说法正确的选项是( )A.玛丽·居里首先提出了原子的核式结构模型B.卢瑟福在α粒子散射中发现了电子C.查德威克在原子核人工转变的中发现了中子D.爱因斯坦为解释光电效的规律提出了光子说解析：玛丽·居里首先发现了放射性元素镭，而不是提出原子的核式结构模型，应选项A错误；卢瑟福在α粒子散射中并没有发现电子，应选项B错误；根据物理学史可知选项C、D正确.答案：CD3.为了探究宇宙起源，“阿尔法磁谱仪〞(AMS)将在太空中寻找“反物质〞.所谓“反物质〞是由“反粒子〞构成的.“反粒子〞与其对的正粒子具有相同的质量和相同的电荷量，但电荷的符号相反.由此可知反氢原子是( )A.由1个带正电荷的质子和1个带负电荷的电子构成B.由1个带负电荷的反质子和1个带正电荷的正电子构成C.由1个带负电荷的反质子和1个带负电荷的电子构成D.由1个不带电的中子和1个带正电荷的正电子构成解析：氢原子由一个电子和一个质子组成，根据“反物质〞和“反粒子〞的概念，可知反氢原子由一个带负电荷的反质子和一个带正电荷的正电子组成，应选项B正确.答案：B4.卢瑟福根据α粒子散射提出了原子的核式结构模型.如下图，虚线表示原子核所形成的电场的势线，实线表示一个α粒子的运动轨迹.在α粒子从a点运动到b点再运动到c点的过程中，以下说法正确的选项是( )A.动能先增大，后减小B.电势能先减小，后增大C.电场力先做负功，后做正功，总功为零D.加速度先变小，后变大解析：α粒子从a点运动到b点的过程中电场力做负功，动能减小，电势能增大；从b 点运动到c 点的过程中电场力做正功，动能增大，电势能减小，应选项A 、B 错误；a 与c 在同一势面上，故a →c 的过程中电场力做的总功为零，应选项C 正确；越靠近原子核，α粒子受到的电场力越大，加速度越大，应选项D 错误.答案：C5.目前，普遍认为质子和中子都是由被称为u 夸克和d 夸克的两类夸克组成，u 夸克所带的电荷量为23e ，d 夸克所带的电荷量为－13e ，e 为元电荷.那么以下论断中，可能正确的选项是( )A.质子由1个u 夸克和1个d 夸克组成，中子由1个u 夸克和2个d 夸克组成B.质子由2个u 夸克和1个d 夸克组成，中子由1个u 夸克和2个d 夸克组成C.质子由1个u 夸克和2个d 夸克组成，中子由2个u 夸克和1个d 夸克组成D.质子由2个u 夸克和1个d 夸克组成，中子由1个u 夸克和1个d 夸克组成解析：质子带电荷量为e ，中子不带电，故质子由2个u 夸克和1个d 夸克组成；中子由1个u 夸克和2个d 夸克组成.答案：B6.卢瑟福通过，推断原子中间有一个很小的核，并由此提出了原子的核式结构模型.图的四条线表示α粒子运动的可能轨迹，请在图中完成中间两条α粒子的运动轨迹.解析：甲乙在卢瑟福的α粒子散射中，观察到了离原子核较近的那些α粒子的运动方向发生了很大改变，有的甚至完全反弹.由此，卢瑟福提出原子中间存在聚集着正电荷和几乎所有的原子质量的核式结构.中间两条α粒子的运动轨迹如图乙所示.答案：α粒子散射如图乙所示金典练习七量子论初步原子和原子核选择题共10小题，每题6分.在每题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.1.在α粒子散射中，α粒子可以表示为42He，那么42He中的4和2分别表示( )A.4为核子数，2为中子数B.4为质子数和中子数之和，2为质子数C.4为核外电子数，2为中子数D.4为中子数，2为质子数答案：B2.关于物质的波粒二象性，以下说法错误的选项是．．．．．．( )A.不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微观粒子都具有波粒二象性B.高速运动的微观粒子跟光子一样，它们都不会发生衍射现象C.波粒二象性中的波动性，是大量光子或大量高速运动的微观粒子的行为，这种波动性与机械波在本质上是完全不相同的D.波动性和粒子性在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观现象中是统一的解析：在微观领域，各种粒子均具有波粒二象性，即出现各个位置的概率不同，均会出现区和减弱区，形成干预、衍射现象；从公式E＝hν可知，微观粒子的波动性和粒子性是统一的，应选项A、C、D正确.答案：B3.在光电验中，以下结果正确的选项是( )A.当光照时间增大为原来的两倍时，光电流强度也增大为原来的两倍B.当入射光频率增大为原来的两倍时，光电子的最大初动能也增大为原来的两倍C.当入射光的强度增大为原来的两倍时，可能不产生光电效D.当入射光的波长增大为原来的两倍时，单位时间内发射光电子的数量也增大为原来的两倍解析：电流是瞬时量，与时间的积累无关，应选项A错误；由E k＝hν－W 逸可知，E k′＝h·2ν－W逸，应选项B错误；当入射光的频率小于极限频率时，无论入射光的强度多大都不会发生光电效，应选项C正确；当入射光的波长增大为原来的两倍时，有可能不发生光电效，应选项D错误.答案：C4.在卢瑟福的α粒子散射中，某一α粒子经过某一金原子核附近的运动轨迹如图中的实线所示.图中P、Q是轨迹上的两点，虚线是经过P、Q两点并与轨迹相切的直线，两虚线和轨迹将平面分为四个区域.不考虑其他原子核和α粒子的作用，那么原子核的位置( )A.一在①区B.可能在②区C.可能在③区D.一在④区解析：原子核和α粒子的库仑力沿两者连线方向，以P 和Q 两点为例，库仑力又指向轨迹曲线“凹〞的一侧，满足要求的只有①区.答案：A5.分别用波长为λ和34λ的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2，以h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，那么此金属板的逸出功为( )A.hc 2λB.2hc 3λC.34hcλD.4hλ5c解析：由光电效方程得：4hc 3λ－W ＝2(hcλ－W )解得：W ＝2hc3λ.答案：B6.如下图，a 、b 、c 分别表示氢原子不同能级间的三种跃迁，发生a 、b 、c 三种跃迁时，释放光子的波长分别是λa 、λb 、λc ，那么以下说法正确的选项是( )A.从n ＝3能级跃迁到n ＝1能级时，释放光子的波长可表示为λb ＝λa λcλa ＋λcB.从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级时，核外电子的电势能减小，动能也减小C.假设用波长为λa 的光照射某金属恰好能发生光电效，那么波长为λc 的光照射该金属时也一能发生光电效D.假设用11 eV 的光子照射时，至少可以使处于某一能级上的氢原子吸收光子而发生跃迁解析：由波尔理论可知h c λa ＝E 2－E 1，h c λc ＝E 3－E 2，h c λb ＝E 3－E 1＝hc (1λa＋1λc)可得：λb ＝λa λcλa ＋λc应选项A 正确.从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级电子的电势能减小，动能增大，总能量减小，应选项B 错误.h c λa ＞h c λc，故波长为λc 的光不一能使该金属发生光电效，应选项C 错误. 氢原子任意两能级之差都不于11 eV ，故11 eV 的光子不能使任一能级的氢原子发生跃迁，选项D 错误.答案：A7.使氢原子能级受激发跃迁有两种途径——光照和实物粒子撞击.氢原子辐射能量时每个原子的每一次跃迁辐个光子.欲使处于基态的氢原子激发，以下措施可行的是(E 1＝1 eV ，E n ＝E 1n2)( )A.用10.2 eV 的光子照射B.用11 eV 的光子照射C.用14 eV 的光子照射D.用11 eV 的电子碰撞解析：氢原子能级跃迁时，只能吸收能量值刚好于某两能级之差的光子，应选项A 正确.对于14 eV 的光子，其能量大于氢原子的电离能(1 eV)，足以使氢原子电离，应选项C 正确.用电子去碰撞氢原子时，入射电子的动能可或被氢原子吸收，所以只要入射电子的动能大于或于基态和某个激发态量的能量之差，也可使氢原子激发，应选项D 正确.答案：ACD8.氦原子被电离一个核外电子，形成类似氢结构的氦离子.基态的氦离子能量E 1＝－5 eV ，氦离子能级的示意图如下图.在具有以下能量的光子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是( )A.40.8 eVB.4 eVC.51.0 eVD.5 eV解析：大于于基态能级的绝对值或于两能级差的光子能被吸收，选B.答案：B9.某同学采用了如下图的装置来研究光电效现象.当用某单色光照射光电管的阴极K 时，会发生光电效现象.闭合开关S ，在阳极A 和阴极K 之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此电压表的电压值U 称为反向截止电压，根据反向截止电压，可以计算到光电子的最大初动能E km .现分别用频率为ν1和ν2的单色光照射阴极，测量到反向截止电压分别为U 1和U 2，设电子的质量为m ，电荷量为e ，那么以下关系式正确的选项是( )A.频率为ν1的光照射时，光电子的最大初速度v ＝2eU 1mB.阴极K 金属的逸出功W ＝hν1－eU 1C.阴极K 金属的极限频率ν0＝U 2ν1－U 1ν2U 1－U 2D.普朗克常数h ＝e (U 1－U 2)ν1－ν2解析：反向截止电压的物理意义为恰好使具有最大初动能的光电子不能到达A 极，由此得eU 1＝12mv 21＝hν1－W ；eU 2＝12mv 22＝hν2－W .应选项A 、B 正确.又因为金属的逸出功W ＝hν0，故有：eU 1＝h ν1－h ν0 eU 2＝h ν2－h ν0解得：ν0＝U 2ν1－U 1ν2U 2－U 1h ＝e (U 1－U 2)ν1－ν2应选项C 错误、D 正确. 答案：ABD10.氢原子的能级如下图，可见光的光子能量范围约为1.62 eV ～1 eV ，以下说法错误的选项是．．．．．．( )A.处于n ＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离B.大量氢原子从高能级向n ＝3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效C.大量处于n ＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光D.大量处于n ＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的可见光解析：处于n ＝3能级的氢原子吸收光子而发生电离的最小能量是1 eV ，又因紫外线的频率大于可见光的频率，所以紫外线的光子能量E ≥1 eV，应选项A 正确.由能级跃迁理论知，氢原子由高能级向n ＝3能级跃迁时，发出光子的能量E ≤1 eV ，所以发出光子能量小于可见光的光子能量.由E ＝hν知，发出光子频率小于可见光的光子频率，发出光子为红外线，具有较强的热效，应选项B 正确.由能级跃迁理论知，n ＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可发出6种不同频率的光子，应选项C 正确.由能级跃迁理论知，大量处于n ＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，发出光子的能量分别为：0.66 eV(4→3)，5 eV(4→2),15 eV(4→1),9 eV(3→2),12.09 eV(3→1)，10.2 eV(2→1)，所以只有3→2和4→2跃迁时发出的2种频率的光子属于可见光，应选项D 错误.答案：D非选择题共3小题，共40分.11.(13分)德国物理学家弗兰克林和赫兹进行过气体原子激发的研究.如图甲所示，他们在阴极射线管中充入要考察的汞蒸气，阴极发射出的电子经阴极K 和栅极R 之间的电压U R 加速，电子到达栅极R 时，电场力做的功为eU R .此后电子通过栅极R 和阳极A 之间的减速电压U A .通过阳极的电流如图乙所示，随着加速电压增大，阳极电流在短时间内也增大，但是电压到达一个特的值U R 后，观察到电流突然减小.在这个电压值上，电子的能量刚好能够激发和它们碰撞的原子.而参加碰撞的电子放出能量，速度减小，因此到达不了阳极，阳极电流减小.eU R 即为基态气体原子的激发能.得到汞原子的各个能级比基态高以下能量值：8 eV,8 eV,7 eV,10.32 eV.由此可知图乙中的U 1＝ V ，U 2＝V.甲乙解析：由题意知，eU R ＝E n －E 1时电流突然减小，那么：U 1＝8 eV ，U 2＝8 eV.答案：8 812.(13分)金属晶体中晶格大小约为1×10－10m ，电子经加速电场加速后形成一电子束，电子束照射到该金属晶格时，获得明显的衍射图样，那么这个加速电场的电压约为多少？(电子的电荷量e ＝1.6×10－19C ，电子的质量m e ＝×10－31kg ，普朗克常量h ＝3×10－34J·s，物质波的波长λ＝hp，p 为动量.结果保存两位有效数字)解析：当电子运动的德布罗意波长与晶格大小差不多时，可以得到明显的衍射图样，由此可估算出加速电场的电压.设加速电场的电压为U ，那么电子加速获得的动能E k ＝eU ，而电子的动量p ＝2E k m e .电子的德布罗意波长λ＝h p ＝h2E k m e加速电压U ＝h 22λ2em e把数据代入解得：U ＝×102V.答案：×102V13.(14分)(1)发生光电效时，光电子的最大初动能由光的和决.(2)图示为测光电效产生的光电子比荷的原理简图.将两块相距为d 的平行板放在真空容器中，其中金属板N 受光线照射时发射出沿不同方向运动的光电子，形成电流，从而引起电流表指针偏转.假设调节R ，逐渐增大极板间的电压，可以发现电流逐渐减小，当电压表的示数为U 时，电流恰好为零；断开开关，在MN 间加上垂直纸面的匀强磁场，逐渐增大磁感强度，也能使电流为零.当磁感强度为B 时，电流恰好为零.由此可算得光电子的比荷em ＝ .(用量U 、B 、d 表示)解析：(2)当电压表的示数为U 时，垂直N 板并具有最大初动能的电子恰好不能到达M 板，那么eU ＝12mv 2m .断开开关，在M 、N 两板间加上垂直纸面、磁感强度为B 的匀强磁场时，电流恰好为零.根据圆周运动和几何关系有：ev m B ＝m v 2md2联立解得：e m ＝8UB 2d2.答案：(1)频率金属的逸出功 (2)8UB 2d2第75讲天然放射现象衰变核反核能体验1.关于以下核反方程的说法中，正确的选项是( )3015P → 3014Si ＋X94Be ＋21H → 105B ＋Y 42He ＋42He → 73Li ＋ZA.X 是质子，Y 是中子，Z 是正电子B.X 是正电子，Y 是质子，Z 是中子C.X 是中子，Y 是正电子，Z 是质子D.X 是正电子，Y 是中子，Z 是质子答案：D2.图示是原子核人工转变的装置示意图，A 是α粒子源，F 是铝箔，S 为荧光屏.在容器中充入氮气后屏S 上出现闪光，该闪光是由于( )A.α粒子射到屏上产生的B.α粒子从氮核里打出的粒子射到屏上产生的C.α粒子从F 上打出的某种粒子射到屏上产生的D.氮气能加速α粒子，从而穿过铝箔打在荧光屏上产生的解析：α粒子的贯穿能力很弱，无法穿过铝箔，充入氮气后反而有粒子穿过铝箔说明是α粒子与氮核反生成了的粒子.答案：B3.近几年来，的“核危机〞引起了全的瞩目，其焦点问题就是核电站采用的是轻水堆还是重水堆.因为重水堆核电站在发电的同时还可以产生供研究核武器的钚239(23994Pu)，这种23994Pu 可由铀239(23992U)经过衰变而产生，那么( )A.23994Pu 与239 92U 的核内具有相同的中子数 B.23994Pu 与23992U 的核内具有相同的质子数 C.23992U 经过2次β衰变产生23994Pu D.23992U 经过1次α衰变产生23994Pu解析：23994Pu 和23992U 的质量数相同，但质子数和中子数都不相同，衰变方程为：23992U→2 0－1e ＋23994Pu即23992U 经过2次β衰变而产生23994Pu. 答案：C4.如下图，R 是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场B ，LL ′是一厚纸板，MM ′是荧光屏.时，发现在荧光屏O 、P 两处有亮斑，那么以下关于磁场方向、到达O 点的射线、到达P 点的射线与相符的有( )解析：射线的贯穿本领很弱，不能穿透厚纸板而到达荧光屏；β射线垂直进入磁场发生偏转，由左手那么知磁场方向垂直纸面向内.应选项C正确.答案：C5.太阳内部进行着剧烈的轻核聚变反.氦核是由4个质子聚变生成的，同时有正电子放出，正电子又会和负电子湮灭成一对光子，在这一核反过程中放出×10－12 J的能量.现在太阳每秒辐射5.0×1026 J的能量.(1)写出上述两个核反的反方程.(2)计算出太阳每秒产生的氦核数目及每年减少的质量.(结果保存两位有效数字)解析：(1)411H→42He＋20＋1e 0－1e＋0＋1e→2γ.(2)太阳每形成一个氦核产生的能量为×10－12 J.太阳每秒发射的能量为5.0×1026 J，所以每秒形成的氦核数目为：n＝5×1026×10－12个＝×1038个一年内太阳释放的总能量为：E＝5×1026×365×24×3600 J＝1.6×1034 J 太阳每年减少的质量为：Δm＝ΔEc2＝×1017 kg.答案：(1)411H→42He＋20＋1e 0－1e＋0＋1e→2γ(2)×1038个×1017 kg金典练习八天然放射现象衰变核反核能选择题共10小题，每题6分.在每题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.1.关于α、β、γ三种射线，以下说法正确的选项是( )A.α射线是原子核发射出的氦核，它的贯穿能力最强B.β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中的贯穿能力C.γ射线一般伴随着α射线或β射线产生，它的贯穿能力最强D.γ射线是电磁波，它的贯穿能力最弱答案：C2.正电子发射计算机断层显像(PET)的根本原理是：将放射性同位素15 8O注入人体内，15 8O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，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像.根据PET的原理，以下说法正确的选项是( )A.15 8O在人体内的衰变方程是：15 8O→15 7N＋01eB.正负电子的湮灭方程式是：01e＋ 0－1e→2γC.在PET中，15 8O的主要用途是作为示踪原子D.在PET中，15 8O的主要用途是参与人体的代谢过程答案：ABC3.在奥运会场馆的中，大量采用了环保技术，如场馆周围的路灯用太阳能电池供电，洗浴热水通过太阳能集热器产生.太阳能产生于太阳内部的核聚变，其核反方程是( )A.411H→42He＋201eB.14 7N＋42He→17 8O＋11HC.235 92U＋10n→136 54Xe＋9038Sr＋1010nD.238 92U→234 90Th＋42He答案：A4.以下说法正确的选项是( )A.α射线的本质是高速氦核流B.γ射线是原子核发生γ衰变时发出的独有粒子流C.天然放射现象说明原子核也是可分的D.同一原子核在发生衰变时，时产生三种射线解析：α射线为氦核(42He)流.γ射线是伴随α、β衰变时放出的光子，没有所谓的γ衰变，应选项B 错误.α、β射线都是从原子核放出的，说明原子核可以再分，应选项C正确.同一原子不时发生α衰变和β衰变，应选项D错误.答案：AC5.图甲是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A.α射线B.β射线C.γ射线D.三种射线都可以解析：γ射线的穿透能力足够强，它能穿透薄金属板.答案：C6.在居室装修中经常使用到花岗岩、大理石材料，这些材料都不同程度地含有放射性元素.比方，有一些含镭的材料会释放出放射性惰性气体氡，而氡产生后很快衰变成一放射性产物，最终成为稳元素铅，这一过程会放出α、β、γ射线.根据有关放射性知识，以下说法正确的选项是( )A.随着气温的升高，氡的半衰期会变小B.氡被吸入人体后，放射性衰变将会停止C.三种射线中，α粒子的质量最大，穿透能力最强D.三种射线中，γ射线的速度最大，穿透能力最强答案：D7.238 92U放射性衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成21083Bi，而21083Bi可以经一次衰变变成210a X(X代表某种元素)，也可以经一次衰变变成b81Ti，210a X和b81Ti最后都变成20682Pb，衰变路径如下图.可知图中( )A.a＝82，b＝206B.①是β衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的C.②是β衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的D.23892U可经过假设干次衰变都放出同一种粒子生成的原子核21083Bi解析：衰变①的方程式为：21083Bi―→21084X＋0－1e，为β衰变，放出电子，选项B正确、A错误；衰变②的方程式为：21083Bi―→20681Ti＋42He，为α衰变，应选项C错误；23892U需经过8次α衰变和6次β衰变后可生成核20682Pb，应选项D错误.答案：B8.以下说法正确的选项是( )A.如果地球外表没有大气层，太阳照亮地球的范围要比有大气层时略大些B.医院中用于检查病情的“B超〞是利用了电磁波能产生干预的原理C.原子核能发生β衰变，说明原子核内含有电子D.在原子核的人工转变过程中，家常用中子(而不是质子)轰击原子核，这主要是因为中子是电中性的解析：光线经过大气层时发生折射，使得照亮地球的范围略大于半个地球外表，应选项A错误；医院中用“B超〞检查病情是利用“B型超声波〞(一种机械波)的直线传播与反射原理，应选项B错误；β衰变是原子核中的中子放出一个电子后变成一个质子，原子核中不含有单独存在的电子，应选项C错误；由于中子不带电，它与原子核之间不存在电排斥力，因而用它来产生核反时，比用其他带电高能粒子的效果好得多，应选项D正确.答案：D9.科研人员在研制一种型镍铜长效电池，它采用了半衰期长达100年的放射性同位素镍63(6328Ni)和铜两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63发生衰变时释放电子给铜片的特性，用镍63和铜片做电池的两极，为外接负载提供电能.以下有关该电池的说法正确的选项是( )A.镍63的衰变方程是：6328N i→0－1e＋6327CuB.镍63的衰变方程是：6328Ni→0－1e＋6429CuC.外接负载时，镍63的电势比铜片高D.该电池内电流的方向是从镍63到铜片解析：衰变前后质量数守恒、电荷量守恒，衰变方程为：6328Ni→0－1e＋6329Cu，应选项A、B错误；Ni原子放出一个电子后，变成29个质子、28个核外电子的Cu＋.应选项C正确、D错误.答案：C10.雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(νe)而获得了度诺贝尔。

高考物理一轮复习同步练习(名师解析)15-专题3天然放射现象衰变核能

第十五章专题三课时提能·精炼1.下列反应中属于核聚变反应的是()A.23592U＋10n―→14456Ba＋8936Kr＋310nB.23490Th―→23491Pa＋0－1eC.23892U―→23490Th＋42HeD.21H＋31H―→42He＋10n【答案】D2．如图所示，放射源放在铅块上的细孔中，铅块上方有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外．已知放射源放出的射线有α、β、γ三种射线．下列判断正确的是()A．甲是α射线，乙是γ射线，丙是β射线B．甲是β射线，乙是γ射线，丙是α射线C．甲是γ射线，乙是α射线，丙是β射线D．甲是α射线，乙是β射线，丙是γ射线【解析】甲粒子受洛伦兹力方向向左，由左手定则可判断甲带负电，是β射线，同理判断丙带正电，是α射线，乙不偏转，不带电，是γ射线，B正确【答案】 B3．(2009·广东单科)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【解析】轻核聚变而生成质量较大(中等)的新核．【答案】 B4．如图所示，R为放射源，虚线范围内有垂直于纸面的磁场，LL′为厚纸板，MN为荧光屏，今在屏上P点处发现亮斑，则到达P点处的放射性物质微粒和虚线范围内B的方向分别为()A．α粒子，B垂直于纸面向外B．α粒子，B垂直于纸面向里C．β粒子，B垂直于纸面向外D. β粒子，B垂直于纸面向里【解析】由于α粒子贯穿本领很弱，只能穿透几厘米空气，因此穿透厚纸板到达屏上P点的不可能是α粒子；由于γ粒子不带电，穿过B区域不会发生偏转，因此到达P点处的也不可能是γ粒子；由此可知，到达P点处的必定是β粒子．又由于β粒子带的是负电，因此用左手定则便可判断B的方向应该是垂直于纸面向里．【答案】 D5．2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器，通过4820Ca(钙48)轰击24998Cf(锎249)发生核反应，成功合成了第118号元素，这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素。

高考物理一轮小专题复习系列之课时提升作业(四十)第十五章第2讲天然放射现象衰变核能

课时提升作业(四十)(40分钟 100分)一、选择题(本大题共10小题,每小题7分,共70分。

每小题至少一个答案正确,选不全得3分)1.(2012·东城区模拟)同位素是指( )A.核子数相同而质子数不同的原子B.核子数相同而中子数不同的原子C.质子数相同而核子数不同的原子D.中子数相同而核子数不同的原子2.(2012·黄浦区模拟)一个放射性原子核发生一次β衰变,它的( )A.质子数减少一个,中子数不变B.质子数增加一个,中子数不变C.质子数减少一个,中子数增加一个D.质子数增加一个,中子数减少一个3.(2013·湛江模拟P具有放射性,发生衰变的核反应方程为P Si+X,则( )A P核内有30个中子B Si核内有14个质子C.X粒子是质子D.X粒子是正电子4.(2013·武汉模拟)2011年3月11日,日本东部海域发生里氏9.0级地震。

地震所引发的福岛核电站泄漏事故让全世界都陷入了恐慌。

下面有关核辐射的知识,说法正确的是( )A.核泄漏中放射性物质放射出α、β、γ三种射线,其中α射线的穿透能力最强B.β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的C.若使放射性物质的温度降低,其半衰期将减小D.铀核(23892U)衰变为铅核(20682Pb)的过程中,要经过8次α衰变和6次β衰变5.放射性同位素Na的半衰期是2小时。

400 g的Na样品经过4小时,还没有发生衰变的样品有( )A.400 gB.300 gC.200 gD.100 g6.(2013·宝鸡模拟)2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器,通过(钙48)轰击(锎249)发生核反应,成功合成了第118号元素,这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素,实验表明,该元素的原子核先放出3个相同的粒子X,再连续经过3次α衰变后,变成质量为282的第112号元素的原子核,则上述过程中的粒子X是( )A.中子B.质子C.电子D.α粒子7.对核反应方程Na Mg+ 01e,下列说法正确的是( )A.该反应属于β衰变B.产物中的电子来源于Na的核外电子C Na原子核的质量比Mg原子核的质量大D Na原子核的质量与Mg原子核的质量相等8.(2013·天水模拟)下列说法正确的是( )A.23290Th经过8次α衰变和6次β衰变后成为稳定的原子核20892PbB.发现中子的核反应方程是Be He→12160C+nC.200个23892U的原子核经过两个半衰期后剩下50个D.23592U在中子轰击下生成Sr和14054Xe的过程中,原子核中的平均核子质量变小9.中子和质子结合成氘核时,质量亏损为Δm,相应的能量ΔE=Δmc2=2.2 MeV,是氘核的结合能,下列说法正确的是( )A.用能量等于2.0 MeV的光子照射静止的氘核时,氘核可能分解为一个中子和一个质子B.用能量等于2.2 MeV的光子照射静止的氘核时,氘核可能分解为一个中子和一个质子,它们的动能之和不为零C.用能量等于2.4 MeV的光子照射静止的氘核时,氘核不可能分解为一个中子和一个质子D.用能量等于2.6 MeV的光子照射静止的氘核时,氘核可能分解为一个中子和一个质子,它们的动能之和不为零10.(2013·浦东模拟)在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出,1953年物理学家建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统,利用中微子与水中的H进行核反应,间接地证实了中微子(ν)的存在。

2022届高考物理一轮复习天然放射现象衰变核反应核能练习

练习三十八天然放射现象衰变核反应核能选择题部分共10小题，每小题6分在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确1关于α、β、γ三种射线，下列说法正确的是Aα射线是原子核发射出的氦核，它的贯穿能力最强Bβ射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的贯穿能力Cγ射线一般伴随着α射线或β射线产生，它的贯穿能力最强Dγ射线是电磁波，它的贯穿能力最弱答案：C2正电子发射断层显像＝u＋u－u＝u需吸收的能量ΔE＝Δmc2＝MeV答案：A非选择题部分共3小题，共40分118分1999年4月，人类在合成超重元素方面进入了一个新的里程，美国劳伦斯—柏克莱国家实验室的领导人、核化学家Kenneth 宣布：在该实验室的88英寸回旋加速器上，研究者用高能错误!Kr离子轰击错误!82，即：Δm＝m－m′＝＋－－－3×u＝u所以释放的能量为：ΔE＝Δmc2＝3××102 MeV＝×102 MeV答案：×1021317分核聚变能是一种具有经济性能好、安全可靠、无环境污染等优势的新能源近年来，受控核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘又叫重氢和氚又叫超重氢聚合成氦，并释放一个中子若已知氘原子的质量为u，氚原子的质量为u，氦原子的质量为u，中子的质量为u,1 u＝×10－27 kg1写出氘和氚聚合的反应方程2试计算这个核反应释放出来的能量3若建一座发电功率为×105W的核聚变电站，假设聚变所产生的能量有一半转变成了电能，则每年要消耗多少千克氘一年按×107计算，光速c＝×108 m/，结果取两位有效数字解析：1错误!H＋错误!H →错误!He＋错误!n2质量亏损Δm＝[ u＋u－u＋u]＝u＝×10－29 kg产生的核能ΔE＝Δmc2＝×10－12 J3核电站在一年中产生的核能为：E＝2E电＝2Pt＝×1016 J1 mo的错误!H的质量m0＝2 g，含有n＝×1023个错误!H原子所以一年中消耗的错误!H的质量为：M＝错误!m0＝错误!g≈23 kg答案：1错误!H＋错误!H →错误!He＋错误!n2×10－12 J323 kg。

人教版新高考物理一轮总复习训练题--天然放射现象、核反应、核能

考点规范练48 天然放射现象、核反应、核能一、单项选择题1.下列说法正确的是( )A.人类第一次实现原子核的人工核转变是查德威克用α粒子轰击铍原子核,产生了碳原子核和一个中子B.患癌症的病人可以接受钴60的放射治疗,这是利用了细胞分裂越快的组织对射线的耐受力越强的特点C.强子是参与强相互作用的粒子,质子是最早发现的强子D.比结合能越大的原子核,核子的平均质量也越大 2.(2020·山东高考模拟考)2019年是世界上首次实现元素人工转变100周年。

1919年,卢瑟福用氦核轰击氮原子核,发现产生了另一种元素,该核反应方程可写为 24He + 714NX +n 1Y 。

以下判断正确的是( ) A.m=16,n=1 B.m=17,n=1 C.m=16,n=0 D.m=17,n=03.将能够释放出α、β、γ射线的放射性物质放在铅盒底部,放射线穿过窄孔O 射到荧光屏上,屏上出现一个亮点P ,如图所示。

如果在放射源和荧光屏之间加电场或磁场,并在孔O 附近放一张薄纸,则图中四个示意图正确的是( )4.一个静止在磁场中的放射性同位素原子核 1530P,放出一个正电子后变成原子核 1430Si,在图中近似反映正电子和Si 核轨迹的图是( )二、多项选择题 5.(2020·全国卷Ⅲ)1934年,约里奥·居里夫妇用α粒子轰击铝箔,首次产生了人工放射性同位素X,反应方程为 24He +1327Al X +01n 。

X 会衰变成原子核Y,衰变方程为X Y ++1 0e 。

则( ) A.X 的质量数与Y 的质量数相等 B.X 的电荷数比Y 的电荷数少1C.X 的电荷数比 1327Al 的电荷数多2D.X 的质量数与 1327Al 的质量数相等 6.(2020·浙江卷)太阳辐射的总功率约为4×1026 W,其辐射的能量来自聚变反应。

在聚变反应中,一个质量为1 876.1 MeV/c 2(c 为真空中的光速)的氘核(12H)和一个质量为2 809.5 MeV/c 2的氚核(13H)结合为一个质量为3 728.4 MeV/c 2的氦核(24He),并放出一个X 粒子,同时释放大约17.6 MeV 的能量。

高考物理金榜一轮高效演练创新预测放射性元素的衰变核能Word版含解析

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高效演练·创新预测1.(多选)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【解析】选B、C、D。

有些原子核不稳定,可以自发地衰变,但不是所有元素都可能发生衰变,故A项错误;放射性元素的半衰期由原子核自身内部因素决定,与外界的温度无关,故B项正确;放射性元素的放射性与核外电子无关,故放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性,故C项正确;α、β和γ三种射线中,γ射线的穿透能力最强,故D项正确。

2.放射性同位素钍Th经一系列α、β衰变后生成氡Rn,以下说法正确的是( )A.每经过一次α衰变原子核的质量数会减少2个B.每经过一次β衰变原子核的质子数会增加1个C.放射性元素钍Th的原子核比氡Rn原子核的中子数少4个D.钍Th衰变成氡Rn一共经过2次α衰变和3次β衰变【解析】选B。

经过一次α衰变,电荷数少2,质量数少4,故A项错误;经过一次β衰变,电荷数多1,质量数不变,质子数等于电荷数,则质子数增加1个,故B项正确;元素钍Th的原子核的质量数为232,质子数为90,则中子数为142,氡Rn原子核的质量数为220,质子数为86,则中子数为134,可知放射性元素钍Th的原子核比氡Rn 原子核的中子数多8个,故C项错误;钍Th衰变成氡Rn,可知质量数少12,电荷数少4,因为经过一次α衰变,电荷数少2,质量数少4,经过一次β衰变,电荷数多1,质量数不变,可知经过3次α衰变,2次β衰变,故D项错误。

3.氡222经过α衰变变成钋218,t=0时氡的质量为m0,任意时刻氡的质量为m,下列四幅图中正确的是( )【解析】选B。

每经过一个半衰期有一半质量发生衰变,则剩余质量m=m0=m0,解得=,T为半衰期,可知与t成指数函数关系,故B项正确,A、C、D项错误。

高考物理一轮计时双基练【50】放射性元素的衰变、核能(含答案)

计时双基练50 放射性元素的衰变核能(限时：45分钟满分：100分)A级双基达标1．(多选题)下列说法中正确的是( )A．天然放射现象说明原子核还具有复杂结构B．卢瑟福通过α粒子散射实验，发现原子核有一定的结构C．查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子D．质子和中子也是具有复杂结构的解析天然放射现象是元素的原子核自发发出射线的现象，说明原子核还具有复杂结构，选项A正确；卢瑟福通过α粒子散射实验，发现原子而非原子核有一定的结构，提出核式结构学说，选项B错误；查德威克在用粒子轰击铍核时发现了中子，选项C正确；质子和中子也不基本，可以再分，有自己复杂结构，选项D正确．答案ACD2．在下列4个核反应方程中，x表示质子的是( )A.3015P→3014Si＋xB．23892U→234 90Th＋xC.2713Al＋10n→2712Mg＋xD.2713Al＋42He→3015P＋x解析由核反应方程的质量数和电荷数守恒，可得各个选项中的x分别为正电子、α粒子、质子、中子．答案 C3．(多选题)(2018·广东高考)铀核裂变是核电站核能的重要，其一种裂变反应式是235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310 n.下列说法正确的有( )A．上述裂变反应中伴随着中子放出B．铀块体积对链式反应的发生无影响C．铀核的链式反应可人工控制D．铀核的半衰期会受到环境温度的影响解析从铀核裂变方程可以看出，反应中伴随着中子放出，A正确；铀块的体积必须大于临界体积才能发生链式反应，B错误；通过控制中子数可以控制链式反应，C正确；铀核的衰变半衰期与物理、化学状态无关，因此不受环境影响，D错误．答案AC4．放射性同位素钍232经α、β衰变会生成氡，其衰变方程为23290Th→22086Rn＋xα＋yβ，其中( ) A．x＝1，y＝3 B．x＝2，y＝3C．x＝3，y＝1 D．x＝3，y＝2解析由衰变方程：23290Th→22086Rn＋x42He＋y0－1e，由质量数守恒和电荷数守恒得：232＝220＋4x,90＝86＋2x－y，可解得：x＝3，y＝2.答案 D5．下列现象中，与原子核内部变化有关的是( )A ．α粒子散射现象B ．天然放射现象C ．光电效应现象D ．原子发光现象解析 α粒子散射现象是用α粒子轰击重金属核过程中产生的现象，与核内部的变化无关，A 项错；天然放射现象是指放射性元素的原子核放出α、β、γ等射线后产生新核的过程，与原子核内部变化有关，B 项正确；光电效应是核外电子吸收光子能量后变成光电子的过程，与核内变化无关，C 项错；原子发光是核外电子从高能级跃迁到低能级的过程中产生的，与核内变化无关，D 项错．答案 B6．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 ＋12 6C ―→13 7N ＋Q 1 11H ＋15 7N ―→126C ＋X ＋Q 2 方程式中Q 1、Q 2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：A ．X 是32He ，Q 2>Q 1B ．X 是42He ，Q 2>Q 1C ．X 是32He ，Q 2<Q 1D ．X 是42He ，Q 2<Q 1 解析 11H ＋12 6C ―→13 7N 中质量亏损为Δm 1＝1.007 8 u ＋12.000 u －13.005 7 u ＝0.002 1 u ，根据电荷数守恒和质量数守恒可知11H ＋15 7H ―→126C ＋X 中X 的电荷数为2、质量数为4，质量亏损为Δm 2＝1.007 8 u ＋15.000 1 u －12.000 0 u －4.002 6 u ＝0.005 3 u ，根据爱因斯坦的质能方程可知Q 1＝Δm 1c 2、Q 2＝Δm 2c 2，则Q 1<Q 2.答案 B7．14C 是一种半衰期为5 730年的放射性同位素．若考古工作者探测到某古木中14C 的含量为原来的14，则该古树死亡时间距今大约( )A ．22 920年B ．11 460年C ．5 730年D ．2 865年解析因为m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12tT ，又14C 的含量为原来的14，可知经过两个半衰期，故所用时间5 730×2年＝11 460年．答案 B8．用中子轰击锂核(63Li)发生核反应，生成氚核和α粒子，并放出4.8 MeV 的能量．(1)写出核反应方程；(2)求出质量亏损；(3)若中子与锂核是以等值反向的动量相碰，则氚核和α粒子的动能之比是多少？解析 (1)核反应方程为63Li ＋10n→31H ＋42He ＋4.8 MeV.(2)根据质能方程ΔE ＝Δmc 2，有Δm ＝ΔE c 2＝4.8931.5u ＝0.005 2 u. (3)当中子与锂核以等值反向的动量相碰时，由动量守恒定律得m αv α＋m H v H ＝0.则Eα:E H＝αvα22mα:Hv H22m H＝m H:mα＝3:4.答案(1)63Li＋10n→31H＋42He＋4.8 MeV(2)0.005 2 u(3)3:4B级能力提升1．(多选题)天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如练图15－2－1所示，由此可推知( )练图15－2－1A．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照射食品可以杀死腐败的细菌D．③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子解析从题图可知三种射线的穿透能力由强到弱分别是③(γ射线)、②(β射线)、①(α射线)，其中α射线的电离作用最强，选项B错；β射线是核内中子转化而来，选项A错误；γ射线是原子核从高能级到低能级跃迁产生的，电离作用最弱，选项D正确．答案CD2．原子核23892U经放射性衰变①变为原子核23490Th，继而经放射性衰变②变为原子核23491Pa，再经放射性衰变③变为原子核234 92U.放射性衰变①②和③依次为( )A．α衰变、β衰变和β衰变B．β衰变、α衰变和β衰变C．β衰变、β衰变和α衰变D．α衰变、β衰变和α衰变解析根据核反应过程中的质量数守恒和电荷数守恒特点238 92U核与234 90Th核比较可知，核反应的另一产物为42He，所以衰变①为α衰变，B、C项排除；234 91Pa核与234 92U核比较可知，核反应的另一产物为0－1e，所以衰变③为β衰变，A项正确．答案 A3．(多选题)(2018·江西省六校联考)下列说法正确的是( )A．卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子核有复杂的结构B．232 90Th衰变成208 82Pb要经过6次α衰变和4次β衰变C．β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的D．升髙放射性物质的温度，不可缩短其半衰期E．光电效应的实验结论是：对于某种金属，超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大解析卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，天然放射现象揭示了原子核有复杂的结构，所以选项A错误；232 90Th经过6次α衰变和4次β衰变后生成核的质子数和电荷数分别为90－6×2－4×1＝82个和232－6×4＝208，即变成为稳定的原子核20882Pb，选项B正确；β衰变中产生的β射线实际上是原子核内的中子变成质子和电子，产生的电子是从核内发出的，并不是核外电子挣脱原子核的束缚而形成的，所以选项C错误；半衰期的大小由放射性元素的原子核内部本身的因素决定，跟元素所处的物理状态(如压强、温度)或化学状态(如单质、化合物)无关，所以升高放射性物质的温度，其半衰期不变，选项D正确；在光电效应中，入射光子的频率越高，光电子的最大初动能越大，显然，选项E正确．答案BDE4．(多选题)核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，但安全是核电站面临的非常严峻的问题．核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，钚的危险性在于它对人体的毒性，与其他放射性元素相比钚在这方面更强，一旦侵入人体，就会潜伏在人体肺部、骨骼等组织细胞中，破坏细胞基因，提高罹患癌症的风险．已知钚的一种同位素239 94Pu的半衰期为24 100年，其衰变方程为23994Pu→X＋42He＋γ，下列有关说法正确的是( )A．X原子核中含有143个中子B．100个239 94Pu经过24 100年后一定还剩余50个C．由于衰变时释放巨大能量，根据E＝mc2，衰变过程中总质量增加D．衰变发出的γ放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力解析由衰变过程中核电荷数守恒得235 92X，其中中子数为235－92＝143，A项对．半衰期对大量原子核的衰变才有意义，B项错．衰变过程中核子总质量减小，质量必亏损，C项错．衰变后产生的巨大的能力以γ光子的形式释放，D项对．答案AD5．如练图15－2－2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He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：练图15－2－2(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m n v0＝m H v1＋m He v2，即v 1＝m n v 0－m He v 2m H. 代入数据得v 1＝－1.0×103 m/s ，负号表示跟v 0的方向相反．(2)运动轨迹如练答图15－2－1所示．练答图15－2－1 31H 和42He 在磁场中半径之比为 r H :r He ＝m H v 1Bq 1:m He v 2Bq 2＝3:40.(3)31H 和42He 的周期之比为T H :T He ＝2πm H Bq 1:2πm HeBq 2＝3:2，所以它们的转速之比为n H :n He ＝T He :T H ＝2:3. 当α粒子转3周时，氚核转动2周．答案 (1)1.0×103 m/s ，跟v 0的方向相反(2)3:40 (3)2。

高三物理一轮复习试题衰变核反

峙对市爱惜阳光实验学校第75讲天然放射现象衰变核反核能1.关于以下核反方程的说法中，正确的选项是( )3015P → 3014Si ＋X94Be ＋21H → 105B ＋Y 42He ＋42He → 73Li ＋ZA.X 是质子，Y 是中子，Z 是正电子B.X 是正电子，Y 是质子，Z 是中子C.X 是中子，Y 是正电子，Z 是质子D.X 是正电子，Y 是中子，Z 是质子答案：D2.图示是原子核人工转变的装置示意图，A 是α粒子源，F 是铝箔，S 为荧光屏.在容器中充入氮气后屏S 上出现闪光，该闪光是由于( )A.α粒子射到屏上产生的B.α粒子从氮核里打出的粒子射到屏上产生的C.α粒子从F 上打出的某种粒子射到屏上产生的D.氮气能加速α粒子，从而穿过铝箔打在荧光屏上产生的解析：α粒子的贯穿能力很弱，无法穿过铝箔，充入氮气后反而有粒子穿过铝箔说明是α粒子与氮核反生成了的粒子.答案：B3.近几年来，的“核危机〞引起了全的瞩目，其焦点问题就是核电站采用的是轻水堆还是重水堆.因为重水堆核电站在发电的同时还可以产生供研究核武器的钚239(23994Pu)，这种23994Pu 可由铀239(23992U)经过衰变而产生，那么( )A.23994Pu 与239 92U 的核内具有相同的中子数 B.23994Pu 与23992U 的核内具有相同的质子数 C.23992U 经过2次β衰变产生23994Pu D.23992U 经过1次α衰变产生23994Pu解析：23994Pu 和23992U 的质量数相同，但质子数和中子数都不相同，衰变方程为：23992U→2 0－1e ＋23994Pu即23992U 经过2次β衰变而产生23994Pu. 答案：C4.如下图，R 是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场B ，LL ′是一厚纸板，MM ′是荧光屏.时，发现在荧光屏O 、P 两处有亮斑，那么以下关于磁场方向、到达O 点的射线、到达P 点的射线与相符的有( )解析：射线的贯穿本领很弱，不能穿透厚纸板而到达荧光屏；β射线垂直进入磁场发生偏转，由左手那么知磁场方向垂直纸面向内.应选项C正确.答案：C5.太阳内部进行着剧烈的轻核聚变反.氦核是由4个质子聚变生成的，同时有正电子放出，正电子又会和负电子湮灭成一对光子，在这一核反过程中放出×10－12 J的能量.现在太阳每秒辐射5.0×1026 J的能量.(1)写出上述两个核反的反方程.(2)计算出太阳每秒产生的氦核数目及每年减少的质量.(结果保存两位有效数字)解析：(1)411H→42He＋20＋1e 0－1e＋0＋1e→2γ.(2)太阳每形成一个氦核产生的能量为×10－12 J.太阳每秒发射的能量为5.0×1026 J，所以每秒形成的氦核数目为：n＝5×1026×10－12个＝×1038个一年内太阳释放的总能量为：E＝5×1026×365×24×3600 J＝1.6×1034 J太阳每年减少的质量为：Δm＝ΔEc2＝×1017 kg.答案：(1)411H→42He＋20＋1e 0－1e＋0＋1e→2γ(2)×1038个×1017 kg金典练习八天然放射现象衰变核反核能选择题共10小题，每题6分.在每题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.1.关于α、β、γ三种射线，以下说法正确的选项是( )A.α射线是原子核发射出的氦核，它的贯穿能力最强B.β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中的贯穿能力C.γ射线一般伴随着α射线或β射线产生，它的贯穿能力最强D.γ射线是电磁波，它的贯穿能力最弱答案：C2.正电子发射计算机断层显像(PET)的根本原理是：将放射性同位素15 8O注入人体内，15 8O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，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像.根据PET的原理，以下说法正确的选项是( )A.15 8O在人体内的衰变方程是：15 8O→15 7N＋01eB.正负电子的湮灭方程式是：01e＋ 0－1e→2γC.在PET中，15 8O的主要用途是作为示踪原子D.在PET中，15 8O的主要用途是参与人体的代谢过程答案：ABC3.在奥运会场馆的中，大量采用了环保技术，如场馆周围的路灯用太阳能电池供电，洗浴热水通过太阳能集热器产生.太阳能产生于太阳内部的核聚变，其核反方程是( )A.411H→42He＋201eB.14 7N＋42He→17 8O＋11HC.235 92U＋10n→136 54Xe＋9038Sr＋1010nD.238 92U→234 90Th＋42He答案：A4.以下说法正确的选项是( )A.α射线的本质是高速氦核流B.γ射线是原子核发生γ衰变时发出的独有粒子流C.天然放射现象说明原子核也是可分的D.同一原子核在发生衰变时，时产生三种射线解析：α射线为氦核(42He)流.γ射线是伴随α、β衰变时放出的光子，没有所谓的γ衰变，应选项B 错误.α、β射线都是从原子核放出的，说明原子核可以再分，应选项C正确.同一原子不时发生α衰变和β衰变，应选项D错误.答案：AC5.图甲是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A.α射线B.β射线C.γ射线D.三种射线都可以解析：γ射线的穿透能力足够强，它能穿透薄金属板.答案：C6.在居室装修中经常使用到花岗岩、大理石材料，这些材料都不同程度地含有放射性元素.比方，有一些含镭的材料会释放出放射性惰性气体氡，而氡产生后很快衰变成一放射性产物，最终成为稳元素铅，这一过程会放出α、β、γ射线.根据有关放射性知识，以下说法正确的选项是( )A.随着气温的升高，氡的半衰期会变小B.氡被吸入人体后，放射性衰变将会停止C.三种射线中，α粒子的质量最大，穿透能力最强D.三种射线中，γ射线的速度最大，穿透能力最强答案：D7.238 92U放射性衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成21083Bi，而21083Bi可以经一次衰变变成210a X(X代表某种元素)，也可以经一次衰变变成b81Ti，210a X和b81Ti最后都变成20682Pb，衰变路径如下图.可知图中( )A.a＝82，b＝206B.①是β衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的C.②是β衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的D.23892U可经过假设干次衰变都放出同一种粒子生成的原子核21083Bi解析：衰变①的方程式为：21083Bi―→21084X＋0－1e，为β衰变，放出电子，选项B正确、A错误；衰变②的方程式为：21083Bi―→20681Ti＋42He，为α衰变，应选项C错误；23892U需经过8次α衰变和6次β衰变后可生成核20682Pb，应选项D错误.答案：B8.以下说法正确的选项是( )A.如果地球外表没有大气层，太阳照亮地球的范围要比有大气层时略大些B.医院中用于检查病情的“B超〞是利用了电磁波能产生干预的原理C.原子核能发生β衰变，说明原子核内含有电子D.在原子核的人工转变过程中，家常用中子(而不是质子)轰击原子核，这主要是因为中子是电中性的解析：光线经过大气层时发生折射，使得照亮地球的范围略大于半个地球外表，应选项A错误；医院中用“B超〞检查病情是利用“B型超声波〞(一种机械波)的直线传播与反射原理，应选项B错误；β衰变是原子核中的中子放出一个电子后变成一个质子，原子核中不含有单独存在的电子，应选项C错误；由于中子不带电，它与原子核之间不存在电排斥力，因而用它来产生核反时，比用其他带电高能粒子的效果好得多，应选项D正确.答案：D9.科研人员在研制一种型镍铜长效电池，它采用了半衰期长达100年的放射性同位素镍63(6328Ni)和铜两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63发生衰变时释放电子给铜片的特性，用镍63和铜片做电池的两极，为外接负载提供电能.以下有关该电池的说法正确的选项是( )A.镍63的衰变方程是：6328Ni→0－1e＋6327CuB.镍63的衰变方程是：6328Ni→0－1e＋6429CuC.外接负载时，镍63的电势比铜片高D.该电池内电流的方向是从镍63到铜片解析：衰变前后质量数守恒、电荷量守恒，衰变方程为：6328Ni→0－1e＋6329Cu，应选项A、B错误；Ni原子放出一个电子后，变成29个质子、28个核外电子的Cu＋.应选项C正确、D错误.答案：C10.雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(νe)而获得了度诺贝尔物理学奖.他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615 t四氯乙烯(C2Cl4)的溶液的巨桶.电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反方程为νe ＋3717Cl→3718Ar＋0－1e，3717Cl的质量为35658 u，3718Ar的质量为35691 u，0－1e的质量为0.00055 u,1 u质量对的能量为93 MeV.根据以上数据可知，参与上述反的电子中微子的最小能量为( )MeV MeVMeV MeV解析：核反增加的质量为：Δm＝35691 u＋0.00055 u－35658 u＝0.00088 u需吸收的能量ΔE＝Δmc2＝0.82 MeV.答案：A非选择题共3小题，共40分.11.(8分)1999年4月，人类在合成超重元素方面进入了一个的里程，劳伦斯—柏克莱国家室的、核化学家Kenneth E.Gregorieh宣布：在该室的88英寸盘旋加速器上，研究者用高能8636Kr离子轰击20882Pb靶，氪核与铅核结合，放出1个中子，形成了一种元素A；120 μs后，该A元素的原子核分裂出一个α粒子，衰变成另一种元素B；600 μs后B元素又释放出一个α粒子，形成另一种元素C.写出生成元素A的原子核的核反方程和元素B的原子核发生衰变的衰变方程：，.答案：8636Kr＋20882Pb→293118A＋10n 289116B→285114C＋42He12.(15分)裂变反是目前核能利用中常用的反，以原子核为燃料的反堆中，当俘获一个慢中子后发生的裂变反可以有多种方式，其中一种可表示为：23592U ＋10n――→13954Xe ＋9438Sr＋310n235.0439 1.0087 13178 9154反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).1 u的质量对的能量为×102 MeV，此裂变反释放的能量是MeV.解析：由题中给出的核反方程计算质量亏损Δm，即：Δm＝m－m′＝(235.0439＋1.0087－13178－9154－3× 1.0087) u＝0.1933 u所以释放的能量为：ΔE＝Δmc2＝0.193 3××102 MeV＝×102 MeV.答案：×10213.(17分)核聚变能是一种具有经济性能好、平安可靠、无环境污染优势的能源.近年来，受控核聚变的可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站.一种常见的核聚变反是由氢的同位素氘(又叫重氢)和氚(又叫超重氢)聚合成氦，并释放一个中子.假设氘原子的质量为2.0141 u ，氚原子的质量为3.0160 u ，氦原子的质量为4.0026 u ，中子的质量为1.0087 u,1 u ＝1.66×10－27kg.(1)写出氘和氚聚合的反方程.(2)试计算这个核反释放出来的能量.(3)假设建一座发电功率为3.0×105kW 的核聚变电站，假设聚变所产生的能量有一半转变成了电能，那么每年要消耗多少千克氘？(一年按×107s 计算，光速c ＝3.0×108m/s ，结果取两位有效数字)解析：(1)21H ＋31H → 42He ＋10n.(2)质量亏损Δm ＝[(2.0141 u ＋3.0160 u)－(4.0026 u ＋1.0087 u)] ＝0.0188 u ＝2×10－29kg产生的核能ΔE ＝Δmc 2＝×10－12J.(3)核电站在一年中产生的核能为：E ＝2E 电＝2Pt ＝2×1016 J1 mol 的 21H 的质量m 0＝2 g ，含有n ＝6.02×1023个21H 原子所以一年中消耗的21H 的质量为：M ＝En ΔE m 0＝2×1016×2×10－36.02×1023××10－12kg≈23 kg.答案：(1)21H ＋31H → 42He ＋10n (2)×10－12J (3)23 kg。

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第75讲天然放射现象衰变核反应核能
体验成功
1.关于下列核反应方程的说法中，正确的是()
30
P →3014Si＋X
15
9
Be＋21H →10 5B＋Y
4
4
He＋42He →73Li＋Z
2
A.X是质子，Y是中子，Z是正电子
B.X是正电子，Y是质子，Z是中子
C.X是中子，Y是正电子，Z是质子
D.X是正电子，Y是中子，Z是质子
答案：D
2.图示是原子核人工转变的实验装置示意图，A是α粒子源，F是铝箔，S为荧光屏.在容器中充入氮气后屏S上出现闪光，该闪光是由于()
A.α粒子射到屏上产生的
B.α粒子从氮核里打出的粒子射到屏上产生的
C.α粒子从F上打出的某种粒子射到屏上产生的
D.氮气能加速α粒子，从而穿过铝箔打在荧光屏上产生的
解析：α粒子的贯穿能力很弱，无法穿过铝箔，充入氮气后反而有粒子穿过铝箔说明是α粒子与氮核反应生成了新的粒子.
答案：B
3.近几年来，朝鲜的“核危机”引起了全世界的瞩目，其焦点问题就是朝鲜核电站采用的是轻水堆还是重水堆.因为重水堆核电站在发电的同时还可以产生供研究核武器的钚239(239 94Pu)，这种23994Pu可由铀239(23992U)经过衰变而产生，则()
A.23994Pu与23992U的核内具有相同的中子数
B.23994Pu与23992U的核内具有相同的质子数
C.23992U经过2次β衰变产生23994Pu
D.23992U经过1次α衰变产生23994Pu
解析：23994Pu和23992U的质量数相同，但质子数和中子数都不相同，衰变方程为：23992U239
即239
答案：
4.
厚纸板，
穿透厚纸板而到达荧光屏；β射线垂直进入磁场发生偏转，由左手定则知磁场方向垂直纸面向内.故选项C正确.
答案：C
5.太阳内部进行着剧烈的轻核聚变反应.氦核是由4个质子聚变生成的，同时有正电子放出，正电子又会和负电子湮灭成一对光子，在这一核反应过程中放出4.5×10－12J的能量.已知现在太阳每秒辐射5.0×1026 J的能量.
(1)写出上述两个核反应的反应方程.
(2)计算出太阳每秒产生的氦核数目及每年减少的质量.(结果保留两位有效数字)
解析：(1)411H →42He ＋2 0＋1e 0－1e ＋
0＋1e →2γ.
(2)太阳每形成一个氦核产生的能量为4.5×10－12 J.
太阳每秒发射的能量为5.0×1026 J ，所以每秒形成的氦核数目为：
n ＝5×1026
4.5×10－12
个＝1.1×1038个一年内太阳释放的总能量为：
E ＝5×1026×365×24×3600 J ＝1.6×1034 J
太阳每年减少的质量为：
Δm ＝ΔE c 2＝1.8×1017 kg. 答案：(1)411H →42He ＋2 0＋1e 0－1e ＋ 0＋1e →2γ (2)1.1×1038个 1.8×1017 kg。