2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 課后限時(shí)集訓(xùn)33 核反應(yīng)和核能（含解析）新人教版

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1、課后限時(shí)集訓(xùn)(三十三) 核反應(yīng)和核能 (建議用時(shí)：40分鐘) [基礎(chǔ)對點(diǎn)練] 題組一：原子核的組成　放射性同位素 1．在軋制鋼板時(shí)需要?jiǎng)討B(tài)地監(jiān)測鋼板厚度，其檢測裝置由放射源、探測器等構(gòu)成，如圖所示。該裝置中探測器接收到的是(　　) A．X射線　　　 B．α射線 C．β射線 D．γ射線 D　[放射源發(fā)出的只有α、β、γ三種射線，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤。在α、β、γ三種射線中，只有γ射線能穿透鋼板，故選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤，D正確。] 2．(多選)(2019·常州檢測)放射性同位素被廣泛應(yīng)用，下列說法正確的是(　　) A．放射性同位素的半衰期都比較短，對環(huán)境的危害較小 B．放射性同位素能

2、夠消除靜電是因?yàn)槠浒l(fā)出的γ射線 C．用放射性同位素參與化學(xué)反應(yīng)可以起到示蹤的作用 D．放射性同位素可以作為核燃料進(jìn)行發(fā)電 AC　[放射性同位素的半衰期都比較短，衰變得快，對環(huán)境的危害較小，A正確。α射線能使空氣分子電離成導(dǎo)體，所以能夠消除靜電。γ射線的電離本領(lǐng)較小，B錯(cuò)誤。根據(jù)放射性同位素的應(yīng)用可知，用放射性同位素參與化學(xué)反應(yīng)可以起到示蹤的作用，C正確。放射性同位素大多是人工合成的同位素，成本高，存在量較少，不能作為核燃料進(jìn)行發(fā)電，D錯(cuò)誤。] 題組二：原子核的衰變、半衰期 3．放射性元素A經(jīng)過2次α衰變和1次β衰變后生成一新元素B，則元素B在元素周期表中的位置較元素A的位置向前移動(dòng)了

3、(　　) A．1位 B．2位 C．3位 D．4位 C　[原子核經(jīng)過一次α衰變，電荷數(shù)減小2，質(zhì)量數(shù)減小4；經(jīng)過一次β衰變，電荷數(shù)增加1，質(zhì)量數(shù)不變。所以經(jīng)過2次α衰變和1次β衰變，A元素電荷數(shù)減少2×2－1×1＝3，則生成的新元素B在元素周期表中的位置向前移3位，C正確。] 4．(多選)(2019·莆田檢測)14C發(fā)生放射性衰變成為14N，半衰期約5 700年。已知植物存活期間，其體內(nèi)14C與12C的比例不變；生命活動(dòng)結(jié)束后，14C的比例持續(xù)減少?，F(xiàn)通過測量得知，某古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的。下列說法正確的是(　　) A．該古木的年代距今約5 700年

4、B．12C、13C、14C具有相同的中子數(shù) C．14C衰變?yōu)?4N的過程中放出β射線 D．增加樣品測量環(huán)境的壓強(qiáng)將加速14C的衰變 AC　[古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的，可知時(shí)間正好是5 700年，A正確。12C中子數(shù)為6,13C中子數(shù)為7,14C中子數(shù)為8，B錯(cuò)誤。14C與14N相比，質(zhì)量數(shù)一樣而質(zhì)子數(shù)少一個(gè)，可知發(fā)生的是β衰變，C正確。半衰期與外界環(huán)境無關(guān)，D錯(cuò)誤。] 5．原子核U經(jīng)放射性衰變①變?yōu)樵雍薚h，繼而經(jīng)放射性衰變②變?yōu)樵雍薖a，再經(jīng)放射性衰變③變?yōu)樵雍薝。放射性衰變①、②和③依次為(　　) A．α衰變、β衰變和β衰變 B．β衰變、α衰變和β衰

5、變 C．β衰變、β衰變和α衰變 D．α衰變、β衰變和α衰變 A　[UTh，質(zhì)量數(shù)少4，電荷數(shù)少2，說明①為α衰變。ThPa，質(zhì)子數(shù)加1，質(zhì)量數(shù)不變，說明②為β衰變，中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子。PaU，質(zhì)子數(shù)加1，質(zhì)量數(shù)不變，說明③為β衰變，中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子。選項(xiàng)A正確。] 6．(2019·茂名檢測)鋁核Al被α粒子擊中后產(chǎn)生的反應(yīng)生成物是磷P，同時(shí)放出一種粒子，關(guān)于這種粒子，下列說法中正確的是(　　) A．這種粒子在電場中可以被加速或發(fā)生偏轉(zhuǎn) B．這種粒子在磁場中一定不受磁場力作用 C．這種粒子在真空中的速度等于3×108 m/s D．在碳14核內(nèi)有6個(gè)這種粒子 B　[根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守

6、恒可知放出的粒子質(zhì)量數(shù)為1，電荷數(shù)為0，故該粒子為中子，中子不帶電，不會(huì)在電場中加速或偏轉(zhuǎn)，也不會(huì)受到磁場力作用，A錯(cuò)誤，B正確。中子的速度小于光速，C錯(cuò)誤。碳14核的電荷數(shù)為6，則質(zhì)子數(shù)是6，中子數(shù)為14－6＝8，D錯(cuò)誤。] 題組三：核反應(yīng)與核能 7．(2019·唐山調(diào)研)在勻強(qiáng)磁場中，有一個(gè)原來靜止的6C原子核，它放出的粒子與反沖核的徑跡是兩個(gè)相內(nèi)切的圓，圓的直徑之比為7∶1，那么碳14的衰變方程應(yīng)為(　　) A．C→e＋B B．C→He＋Be C.C→H＋B D.C→e＋N D　[靜止的放射性原子核發(fā)生了衰變放出粒子后，新核的速度與粒子速度方向相反，放出的粒子與新核所受

7、的洛倫茲力方向相同，根據(jù)左手定則判斷出粒子與新核的電性相反，根據(jù)r＝，因粒子和新核的動(dòng)量大小相等，可由半徑之比7∶1確定電荷量之比為1∶7，即可根據(jù)電荷數(shù)守恒及質(zhì)量數(shù)守恒得出核反應(yīng)方程式為D。] 8.(2018·天津高考)國家大科學(xué)工程——中國散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，獲得中子束流，可以為諸多領(lǐng)域的研究和工業(yè)應(yīng)用提供先進(jìn)的研究平臺(tái)。下列核反應(yīng)中放出的粒子為中子的是(　　) A．N俘獲一個(gè)α粒子，產(chǎn)生O并放出一個(gè)粒子 B．Al俘獲一個(gè)α粒子，產(chǎn)生P并放出一個(gè)粒子 C.B俘獲一個(gè)質(zhì)子，產(chǎn)生Be并放出一個(gè)粒子 D.Li俘獲一個(gè)質(zhì)子，產(chǎn)生He并放出一個(gè)粒子

8、 B　[本題考查核反應(yīng)方程。由核反應(yīng)過程中遵循質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)均守恒的原則，可寫出選項(xiàng)中的四個(gè)核反應(yīng)方程。N＋He→O＋H，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。Al＋He→P＋n，選項(xiàng)B正確。B＋H→Be＋He，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。Li＋H→He＋He，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。] 9．(2019·咸陽檢測)首次用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證“愛因斯坦質(zhì)能方程”的核反應(yīng)方程是Li＋H→KHe，已知mLi＝7.016 0 u，mH＝1.007 8 u，mHe＝4.002 6 u，則該核反應(yīng)方程中的K值和質(zhì)量虧損分別是(　　) A．1和4.021 2 u B．1和2.005 6 u C．2和0.018 6 u D．2和1.997 0 u C　[根據(jù)核

9、反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得7＋1＝K×4,3＋1＝K×2，可得K＝2；反應(yīng)前的總質(zhì)量m1＝mLi＋mH＝7.016 0 u＋1.007 8 u＝8.023 8 u，反應(yīng)后的總質(zhì)量m2＝2mHe＝2×4.002 6 u＝8.005 2 u，反應(yīng)前后質(zhì)量虧損Δm＝m1－m2＝8.023 8 u－8.005 2 u＝0.018 6 u，C正確。] [考點(diǎn)綜合練] 10.(多選)(2019·大連模擬)在足夠大的勻強(qiáng)磁場中，靜止的鈉的同位素Na發(fā)生衰變，沿與磁場垂直的方向釋放出一個(gè)粒子后，變?yōu)橐粋€(gè)新核，新核與放出粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌跡均為圓，如圖所示，下列說法正確的是(　　) A．新核為M

10、g B．軌跡2是新核的徑跡 C.Na發(fā)生的是α衰變 D．新核沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn) AB　[根據(jù)動(dòng)量守恒得知，放出的粒子與新核的速度方向相反，由左手定則判斷得知，放出的粒子應(yīng)帶負(fù)電，是β粒子，所以發(fā)生的是β衰變，根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知，衰變方程為Na→Mg＋e，可知新核為Mg，故A正確，C錯(cuò)誤。由題意，靜止的鈉核Na發(fā)生衰變時(shí)動(dòng)量守恒，釋放出的粒子與新核的動(dòng)量大小相等，兩個(gè)粒子在勻強(qiáng)磁場中都做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樾潞说碾姾闪看笥谒尫懦龅牧Ｗ与姾闪?，由半徑公式r＝得知，新核的半徑小于粒子的半徑，所以軌跡2是新核的軌跡，故B正確。根據(jù)洛倫茲力提供向心力，由左手定則判斷得知，新核要沿逆時(shí)針方

11、向旋轉(zhuǎn)，故D錯(cuò)誤。] 11．(2019·宿州模擬)近幾年日本、印度等許多國家積極發(fā)展“月球探測計(jì)劃”，該計(jì)劃中的科研任務(wù)之一是探測月球上氦3的含量。氦3是一種清潔、安全和高效的核發(fā)電燃料，可以采用在高溫高壓下用氘和氦3進(jìn)行核聚變反應(yīng)發(fā)電。若已知氘核的質(zhì)量為2.013 6 u，氦3的質(zhì)量為3.015 0 u，氦核的質(zhì)量為4.001 51 u，質(zhì)子的質(zhì)量為1.007 83 u，中子的質(zhì)量為1.008 665 u,1 u相當(dāng)于931.5 MeV，則下列說法正確的是(　　) A．一個(gè)氘和一個(gè)氦3的核聚變反應(yīng)釋放的核能約為17.9 MeV B．氘和氦3的核聚變反應(yīng)方程式：H＋He→He＋X，其中X

12、是中子 C．因?yàn)榫圩儠r(shí)釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以生成物的總質(zhì)量數(shù)減少 D．目前我國的秦山、大亞灣等核電站廣泛使用氦3進(jìn)行核聚變反應(yīng)發(fā)電 A　[根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知，X的電荷數(shù)為1，質(zhì)量數(shù)為1，X為質(zhì)子，B錯(cuò)誤。一個(gè)氘和一個(gè)氦3發(fā)生核聚變，產(chǎn)生一個(gè)氦4和一個(gè)質(zhì)子，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程得，釋放的核能ΔE＝Δmc2＝(2.013 6＋3.015 0－4.001 51－1.007 83)×931.5 MeV≈17.9 MeV，A正確。因?yàn)榫圩儠r(shí)釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以反應(yīng)后的總質(zhì)量小于反應(yīng)前的總質(zhì)量，但是質(zhì)量數(shù)守恒，C錯(cuò)誤。目前我國的秦山、大亞灣等核電站廣泛使用核裂變發(fā)電，D錯(cuò)誤。

13、] 12．(2019·肇慶模擬)2017年1月9日，大亞灣反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)工程獲得國家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)。大多數(shù)原子核發(fā)生核反應(yīng)的過程中都伴有中微子的產(chǎn)生，例如核裂變、核聚變、β衰變等。下列關(guān)于核反應(yīng)的說法，正確的是(　　) A．H＋H→He＋n是α衰變方程，Th→Pa＋e是β衰變方程 B．高速運(yùn)動(dòng)的α粒子轟擊氮核可從氮核中打出中子，其核反應(yīng)方程為He＋N→O＋n C.Th衰變?yōu)镽n，經(jīng)過3次α衰變，2次β衰變 D.U＋n→Ba＋Kr＋3n是核裂變方程，也是氫彈的核反應(yīng)方程 C　[核反應(yīng)H＋H→He＋n是核聚變方程，Th→Pa＋e是β衰變方程，A錯(cuò)誤。高速運(yùn)動(dòng)的α粒子轟擊氮核可從氮核中

14、打出質(zhì)子，其核反應(yīng)方程為He＋N→O＋H，B錯(cuò)誤。Th衰變?yōu)镽n，設(shè)經(jīng)過了n次α衰變和m次β衰變，根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得234＝222＋4n,90＝86＋2n－m，聯(lián)立解得n＝3，m＝2，故經(jīng)過3次α衰變，2次β衰變，C正確。U＋n→Ba＋Kr＋3n是核裂變方程，不是氫彈核反應(yīng)方程，氫彈發(fā)生的反應(yīng)為核聚變，D錯(cuò)誤。] 13．某些建筑材料可產(chǎn)生放射性氣體——氡，氡可以發(fā)生α或β衰變，如果人長期生活在氡濃度過高的環(huán)境中，那么，氡經(jīng)過人的呼吸道沉積在肺部，并放出大量的射線，從而危害人體健康。原來靜止的氡核(Rn)發(fā)生一次α衰變生成新核釙(Po)，并放出一個(gè)能量為E0＝0.09 MeV的光子

15、。已知放出的α粒子動(dòng)能為Eα＝5.55 MeV；忽略放出光子的動(dòng)量，但考慮其能量：1 u＝931.5 MeV/c2。 (1)寫出衰變的核反應(yīng)方程； (2)衰變過程中總的質(zhì)量虧損為多少？(結(jié)果保留3位有效數(shù)字) 解析：(1)衰變方程為：Rn→Po＋He＋γ。 (2)忽略放出光子的動(dòng)量，根據(jù)動(dòng)量守恒定律， 0＝pα＋pPo 即新核釙(Po)的動(dòng)量與α粒子的動(dòng)量大小相等，又 Ek＝。 可求出新核釙(Po)的動(dòng)能為EPo＝Eα。 由題意，質(zhì)量虧損對應(yīng)的能量以光子的能量和新核、α粒子動(dòng)能形式出現(xiàn)，衰變時(shí)釋放出的總能量為 ΔE＝Eα＋EPo＋E0＝Δmc2 故衰變過程中總的質(zhì)量虧損是Δm≈0.006 16 u。 答案：(1)Rn→Po＋He＋γ　(2)0.006 16 u - 6 -