2018届高考物理总复习第12单元原子物理作业手册（三十一）核反应、核能

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1、1课时作业课时作业( (三十一三十一) ) 第第 3131 讲讲 核反应、核能核反应、核能时间 / 40 分钟基础巩固1. 2017青岛模拟 下列说法正确的是( )A.在核反应过程的前后,反应体系的质量数守恒,但电荷数不守恒B.用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变放射性原子核的半衰期C.18 个放射性元素的原子核经一个半衰期一定有 9 个发生了衰变D.由两种元素的原子核结合成一种新元素的原子核时,一定吸收能量2. 2017石家庄二中模拟 下列说法正确的是( )A.12C 与14C 是同位素,它们的化学性质并不相同B.核力是原子核内质子与质子之间的力,中子和中子之间并不存在核力C.在裂变

2、反应Kr 都大,但比结合能没有Kr 大D.、 三种射线都是带电粒子流3.(多选)下列说法中正确的是 ( )A.放射性元素的半衰期与温度、压强无关B.玻尔理论认为,原子中的核外电子轨道是量子化的C.“原子由电子和带正电的物质组成”是通过卢瑟福 粒子散射实验判定的D.天然放射性元素Th(钍)共经过 4 次 衰变和 6 次 衰变成为Pb(铅)4. 2017太原模拟 我国科学家为解决“玉兔号”月球车长时间处于黑夜工作的需要,研制了一种小型核能电池,将核反应释放的核能转变为电能,需要的功率并不大,但要便于防护其产生的核辐射.请据此猜测“玉兔号”所用核能电池有可能采纳 的核反应方程是( )A. nB. n

3、C. eD. n25.(多选) 2018黑龙江牡丹江一中月考 Pu 衰变时释放巨大能量,如图 K31-1 所示,其衰变反应方程为He,并伴随 光子辐射,则下列说法中正确的是( )图 K31-1A.核燃料总是利用比结合能小的核B.核反应中 光子的能量就是Pu 的结合能C. Pu 核更稳定,说明U 的结合能大D.由于U 的比结合能小,所以衰变时释放巨大能量6.钚 239Pu)可由铀 239U)经过衰变而产生.下列说法正确的是( )A. U 的核内具有相同的中子数B. U 的核内具有相同的质子数C. PuD. Pu技能提升7. 2017广州二模 U 的衰变有多种途径,其中一种途径是先衰成为Bi,然后

4、可以经一次衰变成为X(X 代表某种元素),也可以经一次衰变成为Ti,最后都变成Pb,衰变路径如图 K31-2所示,下列说法中正确的是( )图 K31-2A.过程是 衰变,过程是 衰变;过程是 衰变,过程是 衰变B.过程是 衰变,过程是 衰变;过程是 衰变,过程是 衰变C.过程是 衰变,过程是 衰变;过程是 衰变,过程是 衰变3D.过程是 衰变,过程是 衰变;过程是 衰变,过程是 衰变8. 2018西安铁一中月考 在正、负电子对撞机中,一个电子和一个正电子对撞发生湮灭而转化为一对光子.设正、负电子的质量在对撞前均为m,对撞前的动能均为E,光在真空中的传播速度为c,普朗克常量为h,则对撞后转化成光

5、子的波长等于( )A.C.9.(多选) 2017湖南十校联考 核反应堆是利用中子轰击重核发生裂变反应,释放出大量核能Kr+aX 是反应堆中发生的许多核反应中的一种,X 是某种粒子,a是 X 粒子的个数,用mU、mBa、mKr分别表示Kr 核的质量,mX表示 X 粒子的质量,c为真空中的光速,以下说法正确的是( )A.X 为中子,a=2B.X 为中子,a=3C.上述核反应中放出的核能 E=(mU-mBa-mKr-2mX)c2D.上述核反应中放出的核能 E=(mU-mBa-mKr-3mX)c210.(多选) 2018山西大学附中月考 科学家利用核反应获取氚,再利用氘和氚的核反应获得能量,核反应方程

6、分别为:X+YHe+X+17.6MeV.下列表述正确的是( )A.X 是中子B.Y 的质子数是 3,中子数是 6C.两个核反应都没有出现质量亏损D.氘和氚的核反应是核聚变反应11.(多选)一静止的原子核 A 发生 衰变后变成原子核 B,已知原子核 A、原子核 B 和 粒子的质量分别为mA、mB和m,光速为c,反应释放的核能全部转化为粒子的动能,则( )A.原子核 B 与 粒子的速度之比为mBmB.原子核 B 与 粒子的动能之比为mBmC.原子核 B 与 粒子的动能之和为(mA-mB-m)c2D.原子核 A 比原子核 B 的中子数多 2,质子数多 2412.(多选) 2018武汉华师一附中月考

7、现有两动能均为E0=0.35 MeV 的 H 核在一条直线上相向运动,两个 H 核发生对撞后能发生核反应,得到 He 核和新粒子,且在核反应过程中释放的能量完全转化为He 核的质量为 3.016 0 u,新粒子的质量为1.008 7 u,核反应时质量亏损 1 u 释放的核能约为 931 MeV.下列说法正确的是(如果涉及计算,结果保留整数)( )A.核反应方程为HB.核反应前后不满足能量守恒定律C.新粒子的动能约为 3 MeVD. He 核的动能约为 1 MeV挑战自我13.静止的铀 238U)经历一次 衰变成为 Th 原子核,同时放出一个 光子(频率为),已知 粒子的质量为m.(普朗克常量为

8、h,光速为c)(1)写出衰变方程.(2)若衰变后, 粒子的速度为v,而 Th 原子核的运动方向恰好与 粒子的速度方向相反,不考虑 光子的动量,那么 Th 原子核的速度为多大?(3)如果核反应放出的能量全部转化为粒子的动能和 光子的能量,那么该衰变发生的质量亏损m为多大?514. 2017湖北黄石模拟 用速度大小为v的中子轰击静止的锂核 Li),发生核反应后生成氚核和 粒子.生成的氚核速度方向与中子的速度方向相反,氚核与 粒子的速度之比为 78,已知中子的质量为m,质子的质量可近似看作m,光速为c.(1)写出核反应方程;(2)求氚核和 粒子的速度大小;(3)若核反应过程中放出的核能全部转化为 粒

9、子和氚核的动能,求质量亏损.课时作业(三十一)1.B 解析 核反应前后质量数守恒,电荷数也守恒,A 错误;半衰期是宏观统计概念,C 错误;核聚变释放能量,D 错误.2. C 解析 同位素的核外电子数量相同,所以一种元素的各种同位素都具有相同的化学性质,A错误;原子核内相邻的质子和中子之间均存在核力,B 错误;核子数越多其结合能也越大,所以6Kr 都大,但Kr 都小,C 正确; 射线、 射线都是带电粒子流,而 射线是电磁波,不带电,故 D 错误.3.AB 解析 放射性元素的半衰期只与原子核自身有关,与温度、压强无关,故 A 正确;玻尔理论认为原子只能处在能量不连续的一系列状态,故 B 正确;通过

10、卢瑟福 粒子散射实验判定的是原子具有核式结构,并未判定原子由电子和带正电的物质组成,故 C 错误Pb 时,质量数减小24,而质子数减小 8,因 衰变时质量数不变,质子数增加 1,而 衰变时质量数减小 4,质子数减小2,所以要经过 6 次 衰变和 4 次 衰变,故 D 错误.4.C 解析 A 是聚变反应,反应剧烈,至今可控聚变反应还处于实验研究阶段;B 是裂变反应,虽然实现了人工控制,但因反应剧烈,防护要求高,还不能小型化;C 是人工放射性同位素的衰变反应,是小型核能电池主要采用的反应方式;D 是人工核反应,需要高能 粒子.5.AD 解析 根据比结合能越大,越稳定,则核燃料总是利用比结合能小的核

11、,故 A 正确.核反应中 光子的能量就是质量亏损对应的能量,故 B 错误Pu 更稳定,说明U 的比结合能大,所以Pu 衰变时,会释放巨大能量,故 C 错误,D 正确.6.C 解析 钚 239Pu)和铀 239U)质量数相同,质子数和中子数均不同,选项 A、B 错误Pu 多两个中子,少两个质子Pu,选项 C 正确.7.B 解析X,质量数没有发生变化,故为 衰变Pb,质量数减少 4,故为 衰变Ti,电荷数减少 2,故为 衰变,过程的电荷数增加 1,为 衰变,故 A、C、D 错误,B 正确.8.C 解析 该反应方程为e2,由于光子的静止质量为零,所以质量亏损为 m=2m,由质能方程,对应的能量为 E

12、=2mc2,根据能量守恒定律可知 2h=2E+E,即有=2E+2mc2,所以光子在真空中的波长=,C 正确.9.BC 解析 核反应中质量数守恒、电荷数守恒,则知n,a=3,故 A 错误,B 正确.由 E=mc2可得,E=(mU+mX-mBa-mKr-3mX)c2=(mU-mBa-mKr-2mX)c2,故 C 正确,D 错误.710.AD 解析 根据核反应方程He+X,X 的质量数m1=2+3-4=1,核电荷数z1=1+1-2=0,所以X 是中子,故 A 正确;根据核反应方程 X+YH,X 是中子,所以 Y 的质量数m2=4+3-1=6,核电荷数z2=2+1-0=3,所以 Y 的质子数是 3,中

13、子数是 3,故 B 错误;根据两个核反应方程可知,都有大量的能量释放出来,所以一定都有质量亏损,故 C 错误;氘和氚的核反应过程中是质量较小的核生成质量较大的新核,所以是核聚变反应,故 D 正确.11.CD 解析 原子核 A 发生 衰变,设原子核 B 和 粒子的速度分别为vB和v,由动量守恒定律有 0=mBvB-mv,则,A、B 错误.由质能方程知原子核 B 和 粒子的动能之和为E=mc2=(mA-mB-m)c2,C 正确.由质量数守恒和电荷数守恒知,A 比 B 质子数多 2,中子数多 2,D 正确.12.CD 解析 由核反应过程中的质量数守恒和电荷数守恒可知n,则新粒子为中子 n,A 错误;

14、核反应过程中有质量亏损,释放能量,仍然满足能量守恒定律,B 错误;由题意可知E=(2.014 1 u2-3.016 0 u-1.008 7 u)931 MeV/u=3.3 MeV,根据核反应中系统的能量守恒有EkHe+Ekn=2E0+E,根据核反应中系统的动量守恒有pHe-pn=0,由Ek=,可知,解得EkHe=(2E0+E)1 MeV,Ekn=(2E0+E)3 MeV,C、D 正确.13.(1He (2)v (3)解析 (1)由电荷数守恒和质量数守恒可得衰变方程为He.(2)设 Th 核的反冲速度为v0,由动量守恒定律得0=mv0-mv解得v0=v.(3)由能量守恒定律有+h=mc2解得 m=.814.(1He (2) (3)解析 (1He(2)由动量守恒定律得mnv=-mHv1+mHev2由题意得v1v2=78解得v1=,v2=(3)氚核和 粒子的动能之和为Ek=mv2释放的核能为E=Ek-Ekn=mv2由爱因斯坦质能方程得,质量亏损为m=