2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十二章 近代物理初步 第2講 原子核和核能練習(xí).doc

配餐作業(yè)原子核和核能A組基礎(chǔ)鞏固題1下列說法正確的是()A太陽輻射的能量主要來自于太陽內(nèi)部的裂變反應(yīng)B核反應(yīng)堆利用鎘棒吸收中子控制核反應(yīng)速度C玻爾理論是依據(jù)粒子散射實驗分析得出D衰變中產(chǎn)生的射線實際上是原子的核外電子掙脫原子核的束縛而形成的解析太陽輻射能量主要來自于太陽內(nèi)部的聚變反應(yīng)，故A項錯誤；鎘具有很大的中子吸收界面，所以用來吸收裂變產(chǎn)生的中子，所以B項是正確的；盧瑟福提出的原子核式結(jié)構(gòu)是根據(jù)粒子散射實驗分析得出，故C項錯誤；衰變中產(chǎn)生的射線實際上是原子核中的中子轉(zhuǎn)化為一個質(zhì)子和一個電子，電子輻射出來形成的，故D項錯誤。答案B2(2018湖南師大附中摸底考試)光子能量為E的一束光照射容器中的氫(設(shè)氫原子處于n3的能級)，氫原子吸收光子后，能發(fā)出頻率為1、2、3、4、5、6、7、8、9、10的十種光譜線，且12345678910，已知普朗克常量為h，則E等于 ()Ah1Bh10Ch(101) Dh3解析氫原子吸收光子后躍遷到第5能級，所以吸收的光子能量為h3。答案D3(2017天津)我國自主研發(fā)制造的國際熱核聚變核心部件在國際上率先通過權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證，這是我國對國際熱核聚變項目的重大貢獻(xiàn)。下列反應(yīng)方程中屬于聚變反應(yīng)的是()A.HHHenB.NHeOHC.HeAlPnD.UnBaKr3n解析A項屬于輕核聚變方程；B、C項屬于發(fā)現(xiàn)質(zhì)子、中子的人工轉(zhuǎn)變方程；D項屬于重核裂變方程，綜上所述應(yīng)選擇A項。答案A4鈾核(U)經(jīng)過m次衰變和n次衰變變成鉛核(Pb)，關(guān)于該過程，下列說法中正確的是()Am5，n4B鈾核(U)的比結(jié)合能比鉛核(Pb)的比結(jié)合能小C衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和小于鈾核(U)的結(jié)合能D鈾核(U)衰變過程的半衰期與溫度和壓強(qiáng)有關(guān)解析其衰變方程為UPbmHene，則有2352074m,92822mn，解得m7，n4，A項錯誤；鉛核比鈾核更穩(wěn)定，鉛核的比結(jié)合能更大，B項正確；由于衰變產(chǎn)物的比結(jié)合能更大，核子總數(shù)不變，所以衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和大于鈾核的結(jié)合能，C項錯誤；鈾核的衰變過程半衰期由其原子核本身決定，與溫度和壓強(qiáng)無關(guān)，D項錯誤。答案B5(多選)下列說法正確的是()A方程式UThHe是重核裂變反應(yīng)方程B銫原子核(Cs)的結(jié)合能小于鉛原子核(Pb)的結(jié)合能C衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子時所產(chǎn)生的D核力是短程力，與核子間的距離有關(guān)，有時表現(xiàn)為引力，有時表現(xiàn)為斥力解析方程式UThHe的反應(yīng)物只有一個，生成物有He，屬于衰變，A項錯誤；由原子核的平均結(jié)合能的曲線可知，銫原子核的比結(jié)合能與鉛原子核的比結(jié)合能差不多，而銫原子核的核子數(shù)少得多，所以銫原子核的結(jié)合能小于鉛原子核的結(jié)合能，B項正確；衰變所釋放的電子不是來源于原子核外面的電子，而是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子時所產(chǎn)生的(nHe)，C項正確；相鄰的質(zhì)子與質(zhì)子、中子與質(zhì)子、中子與中子既不會融合在一起(斥力)，又相距一定距離組成原子核(引力)，D項正確。答案BCD6.Th經(jīng)過一系列衰變和衰變后變成Pb，則Pb比Th少()A16個中子，8個質(zhì)子 B8個中子，16個質(zhì)子C24個中子，8個質(zhì)子 D8個中子，24個質(zhì)子解析Pb比Th質(zhì)子數(shù)少(9082)8個，核子數(shù)少(232208)24個，所以中子數(shù)少(248)16個，故A項正確，B、C、D項錯誤。答案A7以下說法正確的是()A氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，電子的動能減小，原子電勢能增大，原子能量減小B紫外線照射到金屬鋅板表面時能夠發(fā)生光電效應(yīng)，則當(dāng)增大紫外線的照射強(qiáng)度時，從鋅板表面逸出的光電子的個數(shù)越多，光電子的最大初動能增大C氫原子光譜有很多不同的亮線，說明氫原子能發(fā)出很多不同頻率的光，但它的光譜不是連續(xù)譜D天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，陰極射線是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子時產(chǎn)生的高速電子流解析氫原子的核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，電子動能減小，電勢能增大，原子能量增大，A項錯誤；紫外線照射到鋅板表面時能夠產(chǎn)生光電效應(yīng)，則當(dāng)增大紫外線的照射強(qiáng)度時，從鋅板表面逸出的光電子數(shù)目會增加，而最大初動能不變，B項錯誤；氫原子能發(fā)出多種不同頻率的光，但光的頻率不連續(xù)，C項正確；天然放射現(xiàn)象中產(chǎn)生的不是陰極射線，而是射線，D項錯誤。答案C8有關(guān)近代物理知識，下列說法正確的是()A碘131的半衰期大約為8天，1 g碘131經(jīng)過64天后，未衰變的大約為 gB比結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合的越不牢固，原子核越不穩(wěn)定C鈾235的裂變方程可能為UCsRb10nD處于基態(tài)的氫原子吸收一個光子躍遷到激發(fā)態(tài)，再向低能級躍遷時輻射光子的頻率一定大于吸收光子的頻率解析碘131的半衰期大約為8天，1 g碘131經(jīng)過64天后，即經(jīng)過8個半衰期，未衰變的質(zhì)量mm08 g g，A項正確；比結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合的越牢固，原子核越穩(wěn)定，故B項錯誤；裂變不能自發(fā)進(jìn)行，故C項錯誤；處于基態(tài)的氫原子吸收一個光子躍遷到激發(fā)態(tài)，再向低能級躍遷時輻射光子的頻率一定等于吸收光子的頻率，故D項錯誤。答案A9(多選)正電子發(fā)射型計算機(jī)斷層顯像(PET)的基本原理：將放射性同位素O注入人體，O在人體內(nèi)衰變放出的正電子與人體內(nèi)的負(fù)電子相遇而湮滅轉(zhuǎn)化為一對光子，被探測器采集后，經(jīng)計算機(jī)處理生成清晰圖象，則根據(jù)PET原理判斷下列表述正確的是()A.O在人體內(nèi)衰變的方程是ONeB正、負(fù)電子湮滅的方程是ee2C在PET中，O主要用途是穿透作用D在PET 中，O主要用途是參與人體的新陳代謝解析由題意知A、B項正確，顯像的原理是采集光子，即注入人體內(nèi)的O衰變放出正電子和人體內(nèi)的負(fù)電子湮滅轉(zhuǎn)化為光子，因此O主要用途是作為示蹤原子，故C、D項錯。答案AB【素養(yǎng)立意】放射性在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用越來越多，此類試題難度并不大，但要求學(xué)生能從試題描述中捕捉有用信息。B組能力提升題10(多選)氘核、氚核、中子和氦核的質(zhì)量分別是m1、m2、m3和m4，如果氘核和氚核結(jié)合生成氦核，則下列說法正確的是()A核反應(yīng)方程為HHHenB這是一個裂變反應(yīng)C核反應(yīng)過程中虧損的質(zhì)量mm1m2m3D核反應(yīng)過程中釋放的核能E(m1m2m3m4)c2解析A項中的核反應(yīng)方程為輕核聚變方程，故B項錯誤；核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損為mm1m2m3m4，故C項錯誤；由質(zhì)能方程可知D項正確。答案AD11(多選)下列說法正確的是()A在、這三種射線中射線的穿透能力最強(qiáng)，射線的電離能力最強(qiáng)B假如有18個某種放射性元素的原子核，經(jīng)過一個半衰期，一定是有9個原子核發(fā)生了衰變C某單色光照射一金屬時不發(fā)生光電效應(yīng)，改用波長較短的光照射該金屬時可能發(fā)生光電效應(yīng)D兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，這樣的核反應(yīng)叫核裂變解析三種射線中射線的穿透能力最強(qiáng)，射線的電離能力最強(qiáng)，A項正確；對于半衰期是具有統(tǒng)計規(guī)律，只有大量原子核才有意義，B項錯誤；不發(fā)生光電效應(yīng)，說明入射光的頻率小于極限頻率，當(dāng)波長較短，則其頻率越高，因此可能發(fā)生光電效應(yīng)，C項正確；兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，屬于核聚變，D項錯誤。答案AC12(2018湖南師大附中摸底考試)(多選)一個靜止的放射性原子核處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，由于發(fā)生了某種衰變而形成了如圖所示的兩個圓形徑跡，兩圓半徑之比為116，則()A該原子核發(fā)生了衰變B原來靜止的原子核的原子序數(shù)為15C反沖核沿小圓作逆時針方向運動D該衰變過程結(jié)束后其系統(tǒng)的總質(zhì)量略有增加解析由圖看出，原子核衰變后放出的粒子與新核所受的洛倫茲力方向相同，而兩者速度方向相反，則知兩者的電性相反，新核帶正電，則放出的必定是粒子，發(fā)生了衰變，故A項正確；根據(jù)動量守恒定律得知，放出的粒子與新核的動量大小相等，由r，得半徑與電荷量成反比，兩圓半徑之比為116，由于新核的電荷量較大，則小圓是新核的軌跡。由半徑之比得到新核的電荷量為16e，原子序數(shù)為16，則原來靜止的原子核的原子序數(shù)為15，故B項正確；衰變后新核所受的洛倫茲力方向向右，根據(jù)左手定則判斷得知，其速度方向向下，沿小圓作逆時針方向運動，故C項正確；該衰變過程會放出能量，質(zhì)量略有虧損，故D項錯誤。答案ABC13一個鈹原子核(Be)從最靠近核的K層電子軌道上俘獲一個電子后發(fā)生衰變，生成一個鋰核(Li)，并放出一個不帶電的、質(zhì)量接近零的中微子e(質(zhì)量不計)，人們把這種衰變叫作鈹核的EC衰變，核反應(yīng)方程為BeeLie。已知一個鈹原子質(zhì)量為m1，一個鋰原子質(zhì)量為m2，一個電子質(zhì)量為me，光速為c，則一個鈹原子核發(fā)生上述核反應(yīng)釋放的能量為()A(m1m2)c2B(m1mem2)c2C(m1mem2)c2D(m2m1me)c2解析鈹原子核的質(zhì)量為m14me，鋰原子核的質(zhì)量為m23me，則質(zhì)量虧損為(m14meme)(m23me)m1m2，故核反應(yīng)中釋放的能量為(m1m2)c2，A項正確。答案A14浙江秦山核電站第三期工程有兩個60萬千瓦發(fā)電機(jī)組已并網(wǎng)發(fā)電。(1)(多選)發(fā)電站的核能來源于U的裂變，現(xiàn)有四種說法：A.U裂變時釋放出大量能量，產(chǎn)生明顯的質(zhì)量虧損，所以核子數(shù)要減小B.U的一種可能的裂變是變成兩個中等質(zhì)量的原子核，反應(yīng)方程式為UnBaKr3nC.U是天然放射性元素，常溫下它的半衰期約為45億年，升高溫度半衰期縮短D一個U核裂變能放出約200 MeV的能量，合3.21011 J以上四種說法正確的是_。(填選項字母)(2)已知鈾235的質(zhì)量為235.043 9 u，鋇141的質(zhì)量為140.913 9 u，氪92的質(zhì)量為91.897 3 u，每個中子質(zhì)量為1.008 7 u。 1 kg鈾235發(fā)生(1)中的鈾核裂變所放出的能量相當(dāng)于多少優(yōu)質(zhì)煤完全燃燒時放出的能量？(1 kg優(yōu)質(zhì)煤完全燃燒時能產(chǎn)生3.36107 J的熱量)(3)這座核電站核能轉(zhuǎn)化為電能的效率為40%，假定反應(yīng)堆中發(fā)生的裂變反應(yīng)全是(1)中的核反應(yīng)，則每年需要多少濃縮鈾(濃縮鈾中鈾235的含量占2%)?解析(1)U裂變時，核子數(shù)、質(zhì)量數(shù)守恒，只是重核的核子平均質(zhì)量大于中等質(zhì)量的核子平均質(zhì)量，產(chǎn)生質(zhì)量虧損，釋放核能，故A項錯，B項對；U的半衰期不會隨環(huán)境溫度的變化而改變，它是由核內(nèi)部自身的因素決定的，故C項錯；200 MeV2001061.61019 J3.21011 J，故D項對。(2)質(zhì)量虧損為m(mUmn)(mBamkr3mn)236.052 6 u235.837 3 u0.215 3 u。釋放的能量Emc2201 MeV。1 kg鈾235含有的鈾原子核數(shù)目為N6.0210232.561024個。1 kg鈾完全反應(yīng)釋放的總能量為E總NE2.5610242011061.601019 J8.231013 J。1 t煤完全燃燒釋放的能量為E1 0003.36107 J3.361010 J，故1 kg鈾完全反應(yīng)相當(dāng)于這樣的煤完全燃燒的質(zhì)量為m煤2.45103 t。(3)核電站每年放出的熱量Q J9.461016 J。需要濃縮鈾的質(zhì)量為m5.7104 kg。答案(1)BD(2)2.45103 t(3)5.7104 kg15(1)Th是不穩(wěn)定的，能自發(fā)的發(fā)生衰變。Th衰變反應(yīng)方程是ThPa_。Th衰變?yōu)镽n，經(jīng)過_次衰變，_次衰變。(2)1919年，盧瑟福用粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)質(zhì)子。科學(xué)研究表明其核反應(yīng)過程：粒子轟擊靜止的氮核后形成了不穩(wěn)定的復(fù)核，復(fù)核發(fā)生衰變放出質(zhì)子，變成氧核。設(shè)粒子質(zhì)量為m1，初速度為v0，氮核質(zhì)量為m2，質(zhì)子質(zhì)量為m0，氧核的質(zhì)量為m3，不考慮相對論效應(yīng)。粒子轟擊氮核形成不穩(wěn)定復(fù)核的瞬間，復(fù)核的速度為多大？求此過程中釋放的核能。解析(1)根據(jù)核電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒，粒子為e。設(shè)發(fā)生n次衰變，m次衰變，則有2342224n,90862nm，解得n3，m2。(2)設(shè)復(fù)核的速度為v，由動量守恒定律得m1v0(m1m2)v，解得v。核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損mm1m2m0m3反應(yīng)過程中釋放的核能Emc2(m1m2m0m3)c2。答案(1)e32(2)(m1m2m0m3)c2