高考物理一輪復(fù)習(xí) 第12章 量子論初步 原子核 第2節(jié) 課時(shí)提能練34 核反應(yīng)和核能-人教版高三物理試題

課時(shí)提能練(三十四)核反應(yīng)和核能(限時(shí)：40分鐘)A級(jí)跨越本科線1．(多選)如圖12-2-1所示，使某放射性元素發(fā)出的射線垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，按圖中標(biāo)號(hào)判斷()圖12-2-1A．1的穿透本領(lǐng)最強(qiáng)B．2的速度最大C．3的電離本領(lǐng)最大D．1是由原子放出的，2、3不是BC[本題主要考查學(xué)生對(duì)α射線、β射線、γ射線的來(lái)源、帶電性及特點(diǎn)的了解．由圖可知，射線3帶正電，是α射線，其電離作用大但穿透能力弱，速度??；射線1帶負(fù)電，是β射線，是接近光速的電子流；射線2不帶電，是γ射線，其穿透本領(lǐng)最強(qiáng)，而電離作用最弱，速度為光速．]2．原子核聚變可望給人類未來(lái)提供豐富的潔凈能源．當(dāng)氘等離子體被加熱到適當(dāng)高溫時(shí)，氘核參與的幾種聚變反應(yīng)可能發(fā)生，放出能量．這幾種反應(yīng)的總效果可以表示為6eq\o\al(2,1)H→keq\o\al(4,2)He＋deq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n＋43.15MeV由平衡條件可知()A．k＝1，d＝4 B．k＝2，d＝2C．k＝1，d＝6 D．k＝2，d＝3B[核反應(yīng)的基本規(guī)律是質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，所以6×2＝4k＋d＋2,6×1＝2k＋d，解得k＝2，d＝2，因此B選項(xiàng)正確．]3．下列說(shuō)法中正確的是()A．質(zhì)子與中子結(jié)合成氘核的過(guò)程中需要吸收能量B.eq\o\al(226,88)Ra(鐳)衰變?yōu)閑q\o\al(222,86)Rn(氡)要經(jīng)過(guò)1次α衰變和1次β衰變C．β射線是原子核外電子掙脫原子核的束縛后而形成的電子流D．放射性元素的半衰期是指大量該元素的原子核中有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間D[質(zhì)子與中子結(jié)合成氘核，需放出能量，A錯(cuò)誤．根據(jù)質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒判斷，只發(fā)生一次α衰變，B錯(cuò)誤；β射線是原子核發(fā)生β衰變形成的，是原子核中放出的電子，C錯(cuò)誤；根據(jù)半衰期的概念，D正確．]4．(多選)eq\o\al(232,90)Th(釷)經(jīng)過(guò)一系列α和β衰變，變成eq\o\al(208,82)Pb(鉛)，下列說(shuō)法正確的是()A．鉛核比釷核少8個(gè)質(zhì)子B．鉛核比釷核少16個(gè)中子C．共經(jīng)過(guò)4次α衰變和6次β衰變D．共經(jīng)過(guò)6次α衰變和4次β衰變ABD[由于β衰變不會(huì)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)為：x＝eq\f(232－208,4)＝6，再結(jié)合核電荷數(shù)的變化情況和衰變規(guī)律來(lái)判定β衰變的次數(shù)，y應(yīng)滿足：2x－y＝90－82＝8，所以y＝2x－8＝4，故A、D正確，C錯(cuò)誤；鉛核此釷核少的中子數(shù)為232－208－8＝16，故B正確．]5．一個(gè)氡核eq\o\al(222,86)Rn衰變成釙核eq\o\al(218,84)Po并放出一個(gè)粒子，其半衰期為3.8天，1g氡經(jīng)過(guò)7.6天衰變掉氡的質(zhì)量，以及eq\o\al(222,86)Rn衰變成eq\o\al(218,84)Po的過(guò)程放出的粒子是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：92492407】A．0.25g，α粒子 B．0.75g，α粒子C．0.25g，β粒子 D．0.75g，β粒子B[根據(jù)公式m余＝m原eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(\f(t,τ))其中m原＝1g，t＝7.6天，τ＝3.8天，可求得m余＝0.25g，故衰變掉的氡的質(zhì)量為0.75g．氡核衰變成釙核，電荷數(shù)減少2，質(zhì)量數(shù)減少4，故eq\o\al(222,86)Rn衰變成eq\o\al(218,84)Po的過(guò)程放出的粒子是α粒子，綜上所述，只有B正確．]6．“超導(dǎo)托卡馬克”(英名稱：EAST，俗稱“人造太陽(yáng)”)是我國(guó)自行研制的可控?zé)岷朔磻?yīng)實(shí)驗(yàn)裝置．設(shè)該實(shí)驗(yàn)反應(yīng)前氘核(eq\o\al(2,1)H)的質(zhì)量為m1，氚核(eq\o\al(3,1)H)的質(zhì)量為m2，反應(yīng)后氦核(eq\o\al(4,2)He)的質(zhì)量為m3，中子(eq\o\al(1,0)n)的質(zhì)量為m4，光速為c.下列說(shuō)法中不正確的是()A．這種裝置中發(fā)生的核反應(yīng)方程式是eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nB．由核反應(yīng)過(guò)程質(zhì)量守恒可知m1＋m2＝m3＋m4C．核反應(yīng)放出的能量等于(m1＋m2－m3－m4)c2D．這種裝置與我國(guó)大亞灣核電站所使用核裝置的核反應(yīng)原理不相同B[可控?zé)岷朔磻?yīng)裝置中發(fā)生的核反應(yīng)方程式是eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n，故A正確；核反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量數(shù)守恒，但質(zhì)量不守恒，核反應(yīng)過(guò)程中存在質(zhì)量虧損，因此m1＋m2≠m3＋m4，故B錯(cuò)誤；核反應(yīng)過(guò)程中的質(zhì)量虧損Δm＝m1＋m2－m3－m4，釋放的核能ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3－m4)c2，故C正確；這種裝置的核反應(yīng)是核聚變，我國(guó)大亞灣核電站所使用核裝置是核裂變，它們的核反應(yīng)原理不相同，故D正確．]7．(多選)(2017·揚(yáng)州模擬)科學(xué)家使用核反應(yīng)獲取氚，再利用氘和氚的核反應(yīng)獲得能量．核反應(yīng)方程分別為：X＋Y→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(3,1)H＋4.9MeV和eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X＋17.6MeV.下列表述正確的有()A．X是中子B．Y的質(zhì)子數(shù)是3，中子數(shù)是6C．兩個(gè)核反應(yīng)都沒(méi)有質(zhì)量虧損D．氘和氚的核反應(yīng)是核聚變反應(yīng)AD[在該核反應(yīng)中，eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X＋17.6MeV，根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒，則X的電荷數(shù)為0，質(zhì)量數(shù)為1，可知X是中子，故A正確．在X＋Y→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(3,1)H＋4.9MeV中，根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒，Y的電荷數(shù)為3，質(zhì)量數(shù)為6，則Y的質(zhì)子數(shù)為3，中子數(shù)為3，故B錯(cuò)誤，兩個(gè)核反應(yīng)都釋放能量，都有質(zhì)量虧損，故C錯(cuò)誤．兩核反應(yīng)均為核聚變反應(yīng)，故D正確．]8．(2017·宜川聯(lián)考)太陽(yáng)和許多恒星發(fā)光是內(nèi)部核聚變的結(jié)果，核反應(yīng)方程eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(b,a)X＋eq\o\al(0,1)e＋Ve是太陽(yáng)內(nèi)部的許多核反應(yīng)中的一種，其中eq\o\al(0,1)e為正電子，Ve為中微子(1)確定核反應(yīng)方程中a、b的值；(2)在質(zhì)子與質(zhì)子達(dá)到核力作用范圍完成核聚變前必須要克服強(qiáng)大的庫(kù)侖斥力．設(shè)質(zhì)子的質(zhì)量為m，電子質(zhì)量相對(duì)很小可忽略，中微子質(zhì)量為零，克服庫(kù)侖力做功為W.若一個(gè)運(yùn)動(dòng)的質(zhì)子與一個(gè)速度為零的質(zhì)子發(fā)生上述反應(yīng)，運(yùn)動(dòng)質(zhì)子速度至少多大？【導(dǎo)學(xué)號(hào)：92492408】【解析】(1)根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)及電荷數(shù)守恒可知a＝1，b＝2.(2)由動(dòng)量守恒定律可知：mv0＝2mv由能量關(guān)系可知：－W＝eq\f(1,2)(2m)v2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)；解得v0＝eq\r(\f(4W,m)).【答案】(1)a＝1b＝2(2)eq\r(\f(4W,m))B級(jí)名校必刷題9．(2017·恩施模擬)某科學(xué)家提出年輕熱星體中核聚變的一種理論，其中的兩個(gè)核反應(yīng)方程為eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(12,6)C→eq\o\al(13,7)N＋Q1；eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(15,7)N→eq\o\al(12,6)C＋X＋Q2，方程中Q1、Q2表示釋放的能量，相關(guān)的原子核質(zhì)量見(jiàn)下表，下列判斷正確的是()原子核eq\o\al(1,1)Heq\o\al(3,2)Heeq\o\al(4,2)Heeq\o\al(12,6)Ceq\o\al(13,7)Neq\o\al(15,7)N質(zhì)量u1.00783.01604.002612.000013.005715.0001A.X是eq\o\al(3,2)He，Q2＞Q1 B．X是eq\o\al(4,2)He，Q2＞Q1C．X是eq\o\al(3,2)He，Q2＜Q1 D．X是eq\o\al(4,2)He，Q2＜Q1B[根據(jù)核反應(yīng)方程的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可判斷出X是哪種原子核，根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程可知質(zhì)量虧損大的釋放能量大，eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(12,6)C→eq\o\al(13,7)N中質(zhì)量虧損為：Δm1＝(1.0078＋12.0000－13.0057)u＝0.0021u，根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可知：eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(15,7)N→eq\o\al(12,6)C＋X中X的電荷數(shù)為2、質(zhì)量數(shù)為4，故X為α粒子，即eq\o\al(4,2)He，質(zhì)量虧損為：Δm2＝(1.0078＋15.0001－12.0000－4.0026)u＝0.0053u．根據(jù)愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程可知：Q1＝Δm1c2，Q2＝Δm2c2，則Q1＜Q2，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤；故選B.]10．一個(gè)靜止的原子核eq\o\al(a,b)X經(jīng)α衰變放出一個(gè)α粒子并生成一個(gè)新核，α粒子的動(dòng)能為E0.設(shè)衰變時(shí)產(chǎn)生的能量全部變成α粒子和新核的動(dòng)能，則在此衰變過(guò)程中的質(zhì)量虧損為()A.eq\f(E0,c2) B．eq\f(E0,a－4c2)C.eq\f(a－4E0,c2) D．eq\f(aE0,a－4c2)D[衰變時(shí)放出的核能ΔE＝Δmc2，ΔE＝E0＋Ek，而Ek＝eq\f(p2,2m新)，衰變時(shí)由動(dòng)量守恒有pα＝p新，故Ek＝eq\f(p\o\al(2,α),2m新)＝eq\f(2mαE0,2m新)＝eq\f(4,a－4)E0，代入得ΔE＝E0＋eq\f(4,a－4)E0＝eq\f(a,a－4)E0，質(zhì)量虧損Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝eq\f(aE0,a－4c2)，D正確．]11．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)原來(lái)靜止的原子核，由于放出一個(gè)α粒子，結(jié)果得到一張兩個(gè)相切圓的徑跡照片，如圖12-2-2所示，今測(cè)得兩個(gè)相切圓半徑之比r1∶r2＝44∶1，求：圖12-2-2(1)這個(gè)原子核原來(lái)所含的質(zhì)子數(shù)是多少？(2)圖中哪一個(gè)是α粒子的徑跡？【導(dǎo)學(xué)號(hào)：92492409】【解析】(1)設(shè)衰變后新核的帶電荷量為qx，α粒子的帶電荷量為qα＝2e，它們的質(zhì)量分別為mx和mα，衰變后的速度分別為vx和vα，所以原來(lái)原子核的帶電荷量(即質(zhì)子數(shù))q＝qx＋qα(或Z＝Zx＋Zα) ①根據(jù)軌道半徑公式r＝eq\f(mv,qB)可知，在同一磁場(chǎng)中q∝eq\f(mv,q)，所以qx∶q