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1、1 金版教程 2015 届高考物理大一轮总复习第三章第 2 讲 放射性 元素的衰变核能限时规范特训新人教版选修 3 5 题组一双基练 1 关于天然放射现象 下列说法正确的是 A 射线是由氦原子核衰变产生的 B 射线是由原子核外电子电离产生的 C 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 射线是原子核同时放出两个质子和两个中子产生的 选项 A错 射线是原 子核内中子转化为质子和电子而放出的 选项B 错 射线是衰变后的原子核从高能级向 低能级跃迁产生的 选项C错 放射性是原子核的固有属性 选项D正确 答案 D 2 2014 辽宁丹东四校协作体高三摸底 201
2、1 年 3 月 11 日发生的日本东北部9 0 级 大地震并引发海啸致使老旧的福岛第一核电站的一号 二号 三号 四号反应堆发生爆炸 致使放射性物质外泄进入大气 碘 131 就是其中之一 它可以富集到人体的甲状腺中长期积 累会引发甲状腺癌变诱发肿瘤 碘131 是人工放射性元素 核裂变产物 其 衰变的半衰 期为 8 天左右 发射 和 射线 下列说法正确的是 A 射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚而形成的电子流 B 由于碘131 半衰期比较短 并会很快衰变为没有放射性的同位素氙131 所以我国 境内检测的极微量核素碘131 不足以威胁人体健康 C 碘 131 的半衰期为8 天 若有四个碘原子核 经过
3、4 天就只剩下2 个 D 福岛第一核电站是利用原子核衰变时释放的核能来发电 解析 射线是放射性元素发生 衰变时原子核内的中子转化为质子时产生的高 速电子流 选项A错误 半衰期只具有统计意义 对少数粒子不适用 选项C错误 福岛第 一核电站是利用重核裂变时释放的核能来发电的 选项D错误 选项B的说法是正确的 答案 B 3 2014 福建福州 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 下列有关放射性知识的说法中正确的是 A 射线与 射线一样是电磁波 但穿透本领远比 射线弱 B 氡的半衰期为3 8 天 4 个氡原子核经过7 6 天后就一定只剩下1 个氡原
4、子核 C 238 92U衰变成 206 82Pb 要经过 8次 衰变和 8 次 衰变 D 放射性元素发生 衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的 解析 射线是高速电子流 不是电磁波 其穿透本领没有 射线强 A项错误 半 衰期只具有统计意义 对少数粒子不适用 B 项错误 238 92U 206 82Pb x 4 2He y 0 1e 根据质量守 恒和电荷数守恒有238 206 4x 92 82 2x y 可解得x 8 y 6 所以要经过8 次 2 衰变和 6 次 衰变 C项错误 放射性元素发生 衰变时所释放的电子是原子核内的中子 转化为质子时产生的 D项正确 答案 D 4 一质量为
5、M的矿石中含有放射性元素钚 其中钚238 的质量为m 已知钚的半衰期 为 88 年 那么下列说法中正确的是 A 经过 176 年后 这块矿石中基本不再含有钚 B 经过 176 年后 原来含有钚元素的原子核有 m 4发生了衰变 C 经过 264 年后 钚元素的质量还剩 m 8 D 经过 88 年后该矿石的质量剩下 M 2 解析 经过 2 个半衰期后矿石中剩余的钚元素应该有 m 4 经过 3 个半衰期后矿石中剩余 的钚元素还有 m 8 因为衰变产物大部分仍然留在矿石中 所以矿石质量没有太大的改变 答案 C 5 多选 在下列四个方程中 X1 X2 X3和 X4各代表某种粒子 235 92U 1 0n
6、 97 38Sr 136 54Xe 3X1 2 1H X2 3 2He 1 0n 238 92U 234 90Th X3 24 12Mg 4 2He 27 13Al X4 以下判断中正确的是 A X1是中子B X2是质子 C X3是 粒子D X4是氘核 解析 由核反应过程中质量数和电荷数守恒得 X1为 1 0n X2为 2 1H X3为 4 2He X4为 1 1H 故 A C正确 答案 AC 6 中子和质子结合成氘核时 质量亏损为 m 相应的能量 E mc 2 2 2 MeV是氘 核的结合能 下列说法正确的是 A 用能量小于2 2 MeV 的光子照射静止氘核时 氘核能分解为一个质子和一个中子
7、 B 用能量等于2 2 MeV的光子照射静止氘核时 氘核可能分解为一个质子和一个中子 它们的动能之和为零 C 用能量大于2 2 MeV的光子照射静止氘核时 氘核可能分解为一个质子和一个中子 它们的动能之和为零 D 用能量大于2 2 MeV的光子照射静止氘核时 氘核可能分解为一个质子和一个中子 它们的动能之和不为零 解析 由结合能的概念可知 结合成氘核和氘核分解时 释放和吸收的能量都是2 2 MeV 3 用能量小于2 2 MeV的光子照射静止氘核时 不能分解 所以选项A错误 用能量大于等于 结合能的光子照射氘核时 氘核可能分解 只要分解 分解出的质子和中子动能之和一定不 为零 若动能之和为零就分
8、不开了 所以选项B C错误 D正确 答案 D 7 一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核 同时辐射一个 光子 已知质子 中子 氘核的质量分别为m1 m2 m3 普朗克常量为h 真空中的光速为c 下列说法正确的是 A 核反应方程是 1 1H 1 0n 3 1H B 聚变反应中的质量亏损 m m1 m2 m3 C 辐射出的 光子的能量E m3 m1 m2 c D 光子的波长 h m1 m2 m3c 2 E 光子的频率为 h m1 m2 m3c 2 解析 此核反应的核反应方程为 1 1H 1 0n 2 1H A 错误 聚变中质量亏损 m m1 m2 m3 B 正确 由质能方程 光子的能量为E m1 m
9、2 m3 c 2 C 错误 由 E h c h 知 m1 m2 m3c 2 h h m 1 m2 m3 c D E错误 答案 B 8 多选 238 92U放射性衰变有多种可能途径 其中一种途径是先变成 210 83Bi 而 210 83Bi 可以经 一次衰变变成 210 aX X 代表某种元素 也可以经一次衰变变成 b 81Ti 210 aX和 b 81Ti 最后都变成 206 82Pb 衰变路径如图所示 可知图中 A a 82 b 206 B a 84 b 206 C 是 衰变 放出电子 电子是由中子转变成质子和电子而生成的 D 是 衰变 放出的是正电子 正电子是由质子转变成中子和一个正电子
10、而生成的 4 E 238 92U经过 8 次 衰变和 6 次 衰变后可生成新核 206 82Pb 解析 衰变 的方程式为 210 83Bi 210 84X 0 1e 为 衰变 放出电子 选项C正确 衰变 的方程式为 210 83Bi 206 81Ti 4 2He 为 衰变 选项A D错误 B正确 238 92U 需经过 8 次 衰变和 6 次 衰变后可生成新核 206 82Pb 选项 E正确 答案 BCE 题组二提能练 9 中微子与水中的 1 1H发生核反应 产生中子 1 0n 和正电子 0 1e 即 中微子 1 1H 1 0 n 0 1e 由此可以判定 中微子的质量数和电荷数分别是 填入正确
11、选项前的 字母 A 0 和 0 B 0 和 1 C 1 和 0 D 1 和 1 上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇 可以转变为两个能量相同的光子 即 0 1e 0 1e 2 已知正电子和电子的质量都是9 1 10 31 kg 反应中产生的每个光子的 能量约为 J c 3 0 10 8 m s 解析 由核反应的质量数和电荷数守恒得A正确 光子的总能量等于电子湮灭质量亏损 对应的能量 则有2E 2mc 2 代入数据解得 E 8 19 10 14 J 答案 A 8 19 10 14 10 放射性原子核 238 92U 先后发生 衰变和 衰变后 变为原子核 234 91Pa 已知 238 92U质
12、量为 m1 238 0290 u 234 91Pa质量为m2 234 0239 u 粒子的质量为m 4 0026 u 电子的质 量为me 0 0005 u 原子质量单位1 u 相当于 931 5 MeV 的能量 则 1 放射性衰变方程为 2 原子核 238 92U衰变为 234 91Pa的过程中释放能量为 MeV 保留 3 位有效数字 解析 1 238 92U 234 91Pa 4 2He 0 1e 2 亏损的质量 m m1 m2 m me 0 0020 u 释 放的能量 E 0 0020 931 5 MeV 1 86 MeV 答案 1 238 92U 234 91Pa 4 2He 0 1e
13、2 1 86 11 用中子轰击锂核 6 3Li 发生核反应 生成氘核和 粒子并放出4 8 MeV的能量 则 核反应方程式为 质量亏损为 用原子质量单位u 表示 若中子和锂核是 以等值反向的动量相向运动 核反应放出的能量全部转化为粒子动能 则 粒子的动能为 解析 利用核反应方程式中质量数守恒 核电荷数守恒得 1 0n 6 3Li 3 1H 4 2He 4 8 MeV 质量亏损为 m 4 8 931 u 0 0052 u 由动量守恒知 m Hv1 m v2 所以其动能比为 EH E p 2 1 mH p 2 2 m m mH 4 3 即 粒子的动能为E 3 7E 2 06 MeV 答案 1 0n
14、6 3Li 3 1H 4 2He 4 8 MeV 0 0052 u 2 06 MeV 12 氘对人类有很多用途 其中低氘水对人体健康有诸多好处 更有益于生命体的 生存和繁衍 原子能核电站或制造原子弹的所谓重水反应堆 用的重水就是氘水 其中两个 5 氘核可以聚变 其核反应方程为 2 1H 2 1H 3 2He 1 0n 已知氘核的质量mH 2 013 u 氦核的 质量mHe 3 0150 u 中子的质量mn 1 0087 u 1 求该核反应中释放的核能 2 若两个氘核以相等的动能0 35 MeV发生正碰 核反应中释放的核能完全转化为氦核 与中子的动能 则产生的中子和氦核的动能分别为多少 解析 1 核反应中的质量亏损为 m 2mH mHe mn 由 E mc 2 可知释放的核能 E 2mH mHe mn c 2 2 14 MeV 2 把两个氘核作为一个系统 碰撞过程系统的动量守恒 由于碰撞前两氘核的动能相 等 其动量等大反向 因此反应前后系统的总动量为零 即mHevHe mnvn 0 反应前后系统的总能量守恒 即 1 2m Hev 2 He 1 2m nv 2 n E EkH 又因为mHe mn 3 1 所以vHe vn 1 3 由以上各式代入已知数据得 EkHe 0 71 MeV Ekn 2 13 MeV 答案 1 2 14 MeV 2 2 13 MeV 0 71 MeV
