2021物理滬科版新課程一輪復(fù)習(xí)關(guān)鍵能力·題型突破 12.3 放射性元素的衰變核能含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2021高考物理滬科版新課程一輪復(fù)習(xí)關(guān)鍵能力·題型突破12.3放射性元素的衰變核能含解析溫馨提示：此套題為Word版，請按住Ctrl,滑動鼠標(biāo)滾軸，調(diào)節(jié)合適的觀看比例，答案解析附后。關(guān)閉Word文檔返回原板塊.關(guān)鍵能力·題型突破考點一原子核的衰變、半衰期三種射線的比較【典例1】天然放射性元素放出的三種射線的穿透能力實驗結(jié)果如圖所示，由此可推知(）世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號A。②來自于原子核外的電子B。①的電離作用最強，是一種電磁波C。③的電離作用較強，是一種電磁波D.③的電離作用最弱，屬于原子核內(nèi)釋放的光子【解析】選D。三種射線均來自于原子核內(nèi)，A錯誤;從圖中可看出，一張紙能擋?、偕渚€,則①射線一定是α射線，其貫穿本領(lǐng)最差，電離能力最強,但不是電磁波，而是高速粒子流，B錯誤；鋁板能擋?、?，而不能擋?、?說明③一定是γ射線，其電離能力最弱，貫穿本領(lǐng)最強,是一種電磁波，屬于原子核內(nèi)以能量形式釋放出來的以光速運行的高能光子，C錯誤，D正確。衰變次數(shù)的計算【典例2】（多選)天然放射性元素

90232Th（釷）經(jīng)過一系列α衰變和β衰變之后，變成

82208Pb(鉛）A。衰變過程共有6次α衰變和4次β衰變B。鉛核比釷核少8個質(zhì)子C.β衰變所放出的電子來自原子核外D.釷核比鉛核多24個中子【解析】選A、B.由于β衰變不會引起質(zhì)量數(shù)的減少，故可先根據(jù)質(zhì)量數(shù)的減少確定α衰變的次數(shù)，x=232-2084=6，再結(jié)合核電荷數(shù)的變化情況和衰變規(guī)律來判定β衰變的次數(shù)，2x-y=90—82=8,y=2x-8=4，釷232核中的中子數(shù)為232—90=142，鉛208核中的中子數(shù)為208-82=126,所以釷核比鉛核多16個中子,鉛核比釷核少8個質(zhì)子，由于物質(zhì)的衰變與元素的化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，所以β衰變所放出的電子來自原子核內(nèi)，所以A與磁場結(jié)合的問題【典例3】（多選)如圖，靜止的

92238U核發(fā)生α衰變后生成反沖Th核，兩個產(chǎn)物都在垂直于它們速度方向的勻強磁場中做勻速圓周運動，下列說法正確的是 A。衰變方程可表示為

92238U→

90B。Th核和α粒子的圓周軌道半徑之比為1∶45C.Th核和α粒子的動能之比為1∶45D。Th核和α粒子在勻強磁場中旋轉(zhuǎn)的方向相反【解析】選A、B。已知α粒子為

24He，則由電荷數(shù)守恒及質(zhì)量數(shù)守恒可知，衰變方程為:92238U→90234Th+24He，故A正確；Th核和α粒子都帶正電荷，則在題圖勻強磁場中都是逆時針旋轉(zhuǎn)，故D錯誤;由動量守恒可得衰變后vThvα=mαmTh=4234，則Th核和α粒子的動能之比12mThvTh212mαvα2=2344×42342=4234=2117，故C錯誤;粒子在勻強磁場中運動半衰期【典例4】(多選)（2020·安順模擬）核能作為一種新能源在現(xiàn)代社會中已不可缺少，我國在完善核電安全的基礎(chǔ)上將加大核電站建設(shè)力度。核泄漏中的钚（Pu)是一種具有放射性的超鈾元素,它可破壞細(xì)胞基因，提高患癌的風(fēng)險。已知钚的一種同位素

94239Pu的半衰期為24100年，其衰變方程為

94239Pu→X+2A.衰變發(fā)出的γ射線是波長很短的光子,穿透能力很強B。X原子核中含有143個中子C。8個

94239Pu經(jīng)過24100年后一定還剩余D。衰變過程的總質(zhì)量不變【解析】選A、B。衰變發(fā)出的γ射線是頻率很高的電磁波,具備很強的穿透能力，不帶電，故A正確；根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒得,X的電荷數(shù)為92，質(zhì)量數(shù)為235，質(zhì)子數(shù)為92，則中子數(shù)為235-92=143,故B正確；半衰期具有統(tǒng)計規(guī)律,僅對大量的原子核適用，故C錯誤;在衰變的過程中,根據(jù)質(zhì)能方程知，有能量放出,則有質(zhì)量虧損，故D錯誤.【多維訓(xùn)練】（2020·白城模擬)目前,在居家裝修中，經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝修材料，這些巖石都不同程度地含有放射性元素，比如有些含有鈾、釷的花崗巖等巖石都會釋放出放射性惰性氣體氡，而氡會發(fā)生放射性衰變,放出α、β、γ射線,這些射線會導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生癌變及呼吸道方面的疾病，根據(jù)有關(guān)放射性知識可知，下列說法正確的是 （)A.鈾核(92238U）衰變?yōu)殂U核(82206Pb）的過程中,要經(jīng)過8次α衰變和B.γ射線一般伴隨著α射線或β射線產(chǎn)生，在這三種射線中，γ射線的穿透能力最強，電離能力最弱C.已知氡的半衰期為3.8天，若取1g氡放在天平左盤上，砝碼放于右盤，左右兩邊恰好平衡，則7.6天后，需取走D。β射線是由原子核外的電子電離后形成的高速電子流【解析】選B。根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒,鈾核(92238U)衰變?yōu)殂U核(82206Pb)的過程中,設(shè)發(fā)生x次α衰變，y次β

92238U則：238=206+4x，解得:x=8又：92=82+8×2—y,得：y=6即要經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變，A錯誤；γ射線一般伴隨α射線或β射線產(chǎn)生，三種射線中,γ射線的穿透能力最強，電離能力最弱,B正確；氡的半衰期為3.8天，經(jīng)7.6天后，有0。75克衰變成新核，故取走的砝碼小于0。75克，天平才能再次平衡,C錯誤；β衰變的實質(zhì)是原子核中的一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)子和一個電子1.α衰變、β衰變的比較:衰變類型α衰變β衰變衰變方程

ZAX→Z

ZAX→Z衰變實質(zhì)2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合成一個整體射出1個中子轉(zhuǎn)化為1個質(zhì)子和1個電子211H+20

01n→1勻強磁場中軌跡形狀衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、動量守恒2。衰變次數(shù)的確定方法：方法一：確定衰變次數(shù)的方法是依據(jù)兩個守恒規(guī)律,設(shè)放射性元素

ZAX經(jīng)過n次α衰變和m次β衰變后，變成穩(wěn)定的新元素

Z'A'Y，則表示該核反應(yīng)的方程為

ZAXA=A′+4n,Z=Z′+2n-m，由以上兩式聯(lián)立解得n=A-A'4，m=A-方法二:因為β衰變對質(zhì)量數(shù)無影響,可先由質(zhì)量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù)，然后根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù)。3。對半衰期的理解：(1）半衰期是大量原子核衰變時的統(tǒng)計規(guī)律,對個別或少數(shù)原子核,無半衰期可言。(2)根據(jù)半衰期的概率，可總結(jié)出公式N余=N原12tτ,m余=m原12tτ。式中N原、m原表示衰變前的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，N余、m余表示衰變后尚未發(fā)生衰變的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量(3）影響因素：放射性元素衰變的快慢是由原子核內(nèi)部因素決定的，跟原子所處的物理狀態(tài)（如溫度、壓強)或化學(xué)狀態(tài)（如單質(zhì)、化合物)無關(guān)?！炯庸逃?xùn)練】某一放射性物質(zhì)發(fā)生衰變時放出α、β、γ三種射線，讓這三種射線進入磁場，運動情況如圖所示。下列說法正確的是 （）A。該放射性物質(zhì)的半衰期隨溫度的升高會增大B。C粒子是原子核的重要組成部分C.A粒子一定帶正電D.B粒子的穿透性最弱【解析】選C。半衰期由原子核本身決定，與外界因素?zé)o關(guān)，故A錯誤;由題圖可知C粒子為電子，而原子核帶正電，故B錯誤；由左手定則可知，A粒子一定帶正電，故C正確；B粒子為γ射線,穿透性最強，故D錯誤.考點二核反應(yīng)與核反應(yīng)方程【典例5】(2018·全國卷Ⅲ)1934年,約里奧—居里夫婦用α粒子轟擊鋁核

1327Al，產(chǎn)生了第一個人工放射性核素X:α+1327Aln+X。XA.15和28 B。15和30 C。16和30 D。17和【解析】選B。因為α粒子是

24He、中子是

01n，所以根據(jù)反應(yīng)方程式前后質(zhì)量數(shù)、質(zhì)子數(shù)相等得出

24He+1327A【多維訓(xùn)練】關(guān)于核反應(yīng)的類型，下列表述正確的是（)A.92238U→90234Th+B.714N+24He→817C.24He+1327Al→D.3482Se→3682【解析】選A。92238U→90234Th+24He是α衰變,A正確;714N+24He→817O+11H是原子核的人工轉(zhuǎn)變，不是β衰變，B錯誤;24He+1327Al→1530P+01n，1。核反應(yīng)的四種類型:類型可控性核反應(yīng)方程典例衰變α衰變自發(fā)

92238U→90β衰變自發(fā)

90234Th人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂?/p>

714N+24He（盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子）

24He+49Be(查德威克發(fā)現(xiàn)中子)

1327Al→1530P(約里奧·居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素及正電子）

1530P→14重核裂變比較容易進行人工控制

92235U+01n→56

92235U+01n→54輕核聚變除氫彈外無法控制

12H+13H2。核反應(yīng)過程一般都是不可逆的，所以核反應(yīng)方程只能用單向箭頭連接并表示反應(yīng)方向，不能用等號連接。3。核反應(yīng)的生成物一定要以實驗為基礎(chǔ)，不能憑空只依據(jù)兩個守恒規(guī)律杜撰出生成物來寫核反應(yīng)方程。4。核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，核反應(yīng)過程中反應(yīng)前后的總質(zhì)量一般會發(fā)生變化.5.核反應(yīng)遵循電荷數(shù)守恒.【加固訓(xùn)練】(多選）下列說法正確的是 (）A.715N+11HC+2B.11H+12C.92238UTh+2D.24He+1327AlP【解析】選B、D.選項A所給式不符合α衰變規(guī)律，所以不是α衰變方程，故選項A錯誤;核聚變指的是兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量數(shù)較大的核，故選項B正確;鈾核裂變過程中一定會產(chǎn)生中子，所給反應(yīng)方程式?jīng)]有中子產(chǎn)生，故選項C錯誤；選項D中方程代表的是原子核轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N原子核的過程，是人工轉(zhuǎn)變方程，故選項D正確。考點三核能及其計算質(zhì)能方程【典例6】（2019·全國卷Ⅱ)太陽內(nèi)部核反應(yīng)的主要模式之一是質(zhì)子-質(zhì)子循環(huán)，循環(huán)的結(jié)果可表示為411H→24He+210e+2ν,已知

11H和

24He的質(zhì)量分別為mp=1。0078u和mα=4。0026u，1u=931MeV/c2，c為光速。在4個

世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號A。8MeV B。16MeVC.26MeV D.52MeV【解析】選C.根據(jù)質(zhì)能方程ΔE=Δm·c2，得ΔE=（4mp-mα—2me）·c2，因核反應(yīng)前后質(zhì)量虧損約為Δm=(1。0078×4—4。0026)u=0.0286u，故釋放的能量約為ΔE=931MeV/c2×Δm=26。6MeV，C正確，A、B、D錯誤。能量和動量守恒【典例7】(2017·全國卷Ⅱ)一靜止的鈾核放出一個α粒子衰變成釷核，衰變方程為

92238U→90234Th+24A.衰變后釷核的動能等于α粒子的動能B。衰變后釷核的動量大小等于α粒子的動量大小C。鈾核的半衰期等于其放出一個α粒子所經(jīng)歷的時間D。衰變后α粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量【解析】選B。根據(jù)動量守恒定律可知衰變后釷核的動量大小等于α粒子的動量大小，B正確；根據(jù)Ek=p22m可知衰變后釷核的動能小于α粒子的動能，A錯誤;半衰期是指放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需時間，C項錯誤；衰變后質(zhì)量虧損,因此α1.質(zhì)能方程的理解：(1）一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系,物體的總能量和它的質(zhì)量成正比，即E=mc2。方程的含義：物體具有的能量與它的質(zhì)量之間存在簡單的正比關(guān)系，物體的能量增大，質(zhì)量也增大；物體的能量減少，質(zhì)量也減少。(2）核子在結(jié)合成原子核時出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm，其能量也要相應(yīng)減少，即ΔE=Δmc2。（3)原子核分解成核子時要吸收一定的能量，相應(yīng)的質(zhì)量增加Δm，吸收的能量為ΔE=Δmc2。2.核能釋放的兩種途徑的理解:中等大小的原子核的比結(jié)合能最大，這些核最穩(wěn)定。使較重的核分裂成中等大小的核或使較小的核結(jié)合成中等大小的核，核子的比結(jié)合能都會增加，都可以釋放能量。3。核能的計算方法：（1）根據(jù)ΔE=Δmc2計算。計算時Δm的單位是“kg",c的單位是“m/s”,ΔE的單位是“J”。（2）根據(jù)ΔE=Δm×931。5MeV計算.因1原子質(zhì)量單位“u”相當(dāng)于931。5MeV的能量，所以計算時Δm的單位是“u”，ΔE的單位是“MeV”。【加固訓(xùn)練】(多選)用中子(01n)轟擊鈾核(92235U)產(chǎn)生裂變反應(yīng)，會產(chǎn)生鋇核(56144Ba)和氪核(3689Kr）并釋放出中子(01n)，當(dāng)達到某些條件時可發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng);一個鈾核(92235U)裂變時釋放的能量為200MeV(1A.92235U的裂變方程為

92235U→56B.92235U的