1、优质文档优质文档高考物理 第 15章第 2节 知能演练强化闯关 新人教版选修 3-51. (2011高考浙江理综卷)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B. 射线是由原子核外电子电离产生C. 射线是由原子核外的内层电子跃迁产生D. 通过化学反应不能改变物质的放射性解析: 选 D. 射线是氦核流, A 错; 射线是原子核内的一个中子变成一个质子而放出的, B 错; 射线是原子核受激发而产生的, C 错; 物质的放射性和半衰期与温度以及化合状态等无关, 由核本身的性质决定, 故 D项正确. 2. (2011高考北京理综卷)表示放射性元素碘 131( I) 衰变的
2、方程是( )1315A. I Sb He B. I Xe e1315 12751 42 1315 13154 0 1C. I I n D. I Te H1315 1305 10 1315 13052 1解析: 选 B. 衰变的实质是放射出电子( e), 由核反应过程中质量数和电荷数守恒可0 1知 B正确. 3. (2011高考上海单科卷)在存放放射性元素时, 若把放射性元素置于大量水中; 密封于铅盒中; 与轻核元素结合成化合物. 则( )A. 措施可减缓放射性元素衰变B. 措施可减缓放射性元素衰变C. 措施可减缓放射性元素衰变D. 上述措施均无法减缓放射性元素衰变解析: 选 D.放射性元素的衰
3、变快慢由其原子核内部结构决定, 与外界因素无关, 所以A、B、C 错误, D 正确. 4. 在下列 4个核反应方程中, X 表示质子的是( )A. P SiX B. U ThX3015 3014 23892 23490C. Al n MgX D. Al He PX2713 10 2712 2713 42 3015解析: 选 C.根据电荷数和质量数守恒, 选项 A中的 X为正电子; 选项 B中的 X为 粒子; 选项 C中的 X为质子; 选项 D中的 X为中子. 故 C正确. 5. (2011高考浙江卷)(1)在核反应堆中, 铀核吸收中子会发生裂变, 裂变的产物是多样的, 所生成的核往往还会衰变,
4、 其中一个衰变过程可表述为 I Xe_ E.试1315 13154问式中空格应为何种粒子？(2) I的半衰期为 8天. 开始时核废料中有 N0个 I核, 经过 16天, 还有_个1315 1315I核. 1315(3)核电站的固体废料放射性比较强, 要在核电站内的专用废物库放置 5年, 且在放置的初始阶段要对固体废料进行冷却处理. 请简述需要进行冷却处理的理由. 解析: (1)根据核反应中的质量数守恒及电荷数守恒可知粒子为 e, 也叫做 粒子. 0 1(2)根据 N N0 可得: N N0 .(12)tT (12)168 N04(3)核电站中的核反应在现阶段均为重核裂变, 反应时会释放大量的结
5、合能使反应区温度升高. 利用水等流体在反应堆外循环流动, 可以把热量传输出去, 用于发电, 同时也使反应堆冷却. 若处理反应堆废料, 为了安全要先进行冷却再置于废料库存放, 并且要存放 5年以上. 答案: (1) 或 e (2) (3)核电站中的核燃料裂变时释放的能量使反应区温度升高, 0 1N04为了安全, 放置固体废料时要先进行冷却处理. 一、选择题1. 放射性污染的防护措施有( )优质文档优质文档A. 将废弃的放射性物质沉入深海B. 将废弃的放射性物质倒在下水道里C. 接触放射性物质的人员穿上铅防护服D. 严格和准确控制放射性物质的放射剂量解析: 选 ACD.因为放射性残存的时间太长,
6、且具有辐射性, 故应将其放入特别的容器内沉入深海或深埋地下, A 对, B 错. 铅具有一定的防止放射性的能力, 接触放射性物质的人员穿上铅防护服, 并要控制一定的放射量, 故 C, D对. 2. (2011高考重庆理综卷)核电站核泄漏的污染物中含有碘 131和铯 137.碘 131的半衰期约为 8天, 会释放 射线; 铯 137是铯 133的同位素, 半衰期约为 30年, 发生衰变时会辐射 射线. 下列说法正确的是( )A. 碘 131释放的 射线由氦核组成B. 铯 137衰变时辐射出的 光子能量小于可见光光子能量C. 与铯 137相比, 碘 131衰变更慢D. 铯 133和铯 137含有相
7、同的质子数解析: 选 D. 射线的本质是电子, 并非氦核, A 项错; 光子的频率大于可见光光子的频率, 由 E h 可知 光子的能量大于可见光光子的能量, B 项错误; 半衰期越小表示元素衰变越快, C 项错; 同位素含有相同的质子数但中子数不同, 故 D项正确. 3. 下列说法正确的是( )A. N H C He是 衰变方程157 1 126 42B. H H He 是核聚变反应方程1 21 32C. U Th He是核裂变反应方程23892 23490 42D. He Al P n是原子核的人工转变方程42 2713 3015 10解析: 选 BD.核反应类型分四种, 核反应的方程特点各
8、有不同, 衰变方程的左边只有一个原子核, 右边出现 或 粒子. 聚变方程的左边是两个轻核反应, 右边是中等原子核. 裂变方程的左边是重核与中子反应, 右边是中等原子核. 人工核转变方程的左边是氦核与常见元素的原子核反应, 右边也是常见元素的原子核, 由此可知 B、D 两选项正确. 4. (2010高考全国卷)原子核 X与氘核 H反应生成一个 粒子和一个质子, 由此可AZ 21知( )A. A2, Z1 B. A2, Z2C. A3, Z3 D. A3, Z2解析: 选 D.根据核反应方程中, 质量数电荷守恒有方程 A241, Z121.解得A3, Z2, D 正确. 5. (2010高考上海单
9、科卷)某放射性元素经过 11.4天有 7/8的原子核发生了衰变, 该元素的半衰期为( )A. 11.4天 B. 7.6天C. 5.7天 D. 3.8天解析: 选 D.本题考查原子核的半衰期. 意在考查考生对半衰期的理解. 由题意, 该放射性元素经过 11.4天经历了 3个半衰期, 所以该放射性元素的半衰期是 3.8天, D 正确; 答案为 D.6. 放射性同位素钍 232经 、 衰变会生成氡, 其衰变方程为 Th Rn x y, 23290 22086其中( )A. x1, y3 B. x2, y3C. x3, y1 D. x3, y2解析: 选 D.由衰变方程: Th Rn x He y e
10、, 由质量数守恒和电荷数守恒得: 23290 22086 42 0 12322204 x,90862 x y可解得 x3、 y2.7. 在下列两个核反应方程中, X 1、X 2分别代表一种粒子. U ThX 1 H H HeX 2, 23892 23490 21 31 42以下判断中正确的是( )A. 是重核裂变反应B. 是轻核聚变反应C. X1是 粒子, 此种粒子形成的射线具有很强的穿透本领优质文档优质文档D. X2是中子, X 2的质量等于 H与 H质量之和减去 He的质量. 21 31 42解析: 选 B.是 衰变, A 错误; 是轻核聚变, B 正确; X 1是 粒子, 但是 粒子的穿
11、透本领不是很强, C 错误; X 2是中子, 核反应过程中反应前后质量数守恒, 但反应前后质量不守恒, 故 D错误; 答案为 B.8. (2012榆林高三检测)某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论, 其中的两个核反应方程为H C N Q1 H N CX Q21 126 137 1 157 126方程中 Q1、 Q2表示释放的能量, 相关的原子核质量见下表: 原子核 H1 He32 He42 C126 N137 N157质量/u 1.0078 3.0160 4.0026 12.0000 13.0057 15.0001以下推断正确的是( )A. X是 He, Q2 Q1 B. X是 He, Q
12、2 Q132 42C. X是 He, Q2 Q1 D. X是 He, Q2 Q132 42解析: 选 B.由核反应中质量数、电荷数守恒可确定 X是 粒子. 两个核反应中的质量亏损分别为 m1(1.007812.000013.0057) u0.0021 u, m2(1.007815.000112.00004.0026) u0.0053 u, 结合爱因斯坦质能方程Q mc2知 Q1 Q2, 故 B正确. 9. (2012江西师大附中)太阳因核聚变释放出巨大的能量, 同时其质量不断减少. 太阳每秒钟辐射出的能量约为 41026 J, 根据爱因斯坦质能方程, 太阳每秒钟减少的质量最接近( )A. 10
13、36 kg B. 1018 kgC. 1013 kg D. 109 kg解析: 选 D.由爱因斯坦质能方程 E mc2知: m kg410 9 Ec2 41026 3108 2kg, D正确. 10. (2012河北石家庄一模)2011 年 3月 11日, 日本近海发生了 9.0级地震, 引发海啸与核泄漏危机, 大量放射性物质外泄. 放射性物质铯( 137Cs)和碘( 131I)进入大气, 该地区水源、空气和生活环境被污染. 下列说法正确的是( )A. 核反应堆中的废料具有很强的放射性, 需装入特制的容器, 深埋地下或海底B. 铀核裂变的一种可能核反应是 U n Cs Rb2 n23592 1
14、0 13755 9637 10C. 放射性碘( 131I)发生的 衰变方程为 I Xe e1315 13154 0 1D. U裂变形式有多种, 每种裂变产物不同质量亏损也不同, 但释放的能量一定相同23592解析: 选 AC.核反应堆中的废料具有很强的放射性, 必须装入特制容器深埋地下或海底, A对; U n Ba Kr3 n, B错; 放射性碘衰变方程与选项 C相符, 故 C正确; 23592 10 14156 9236 10每种裂变产物不同质量亏损不同, 因而释放的能量不同, D 错. 二、非选择题11. 氮核 N俘获一个速度为 2.3107 m/s的中子, 发生核反应后若只产生了两个新粒
15、子, 147其中一个粒子为氦核( He), 它的速度大小是 8.0106 m/s, 方向与反应前的中子速度方42向相同. (1)写出此核反应的方程, 求反应后产生的另一个粒子的速度大小及方向; (2)此反应过程中是否发生了质量亏损, 说明依据. 解析: (1) N n B He147 10 115 42用 m1、 m2和 m3分别表示中子( n)、氦核( He)和新核的质量, 由动量守恒定律得10 42m1v1 m2v2 m3v3代入数值, 得 v38.210 5 m/s即反应后生成的新核的速度大小为 8.2105 m/s方向与反应前中子的速度方向相反. (2)反应前的总动能 E1 m1v12
16、 21反应后的总动能 E2 m2v m3v12 2 12 23优质文档优质文档经计算知 E1 E2, 故可知反应中发生了质量盈余, 没有亏损. 答案: (1) N n B He 8.210 5 m/s 与反应前中子的速度方向相反 (2)见解147 10 115 42析12. 钚的放射性同位素 Pu静止时衰变为铀核激发态 U*、 粒子, 而铀核激发态23994 23592U*立即衰变为铀核 U, 并放出能量为 0.097 MeV的 光子. 已知: Pu、 U和23592 23592 23994 23592 粒子的质量分别为 mpu239.0521 u、 mU235.0439 u 和 m 4.00
17、26 u, l u931.5 MeV/c2.(1)写出衰变方程; (2)已知衰变放出的光子的动量可忽略, 求 粒子的动能. 解析: (1)衰变方程为Pu U* 23994 23592U* U 23592 23592或合起来有 Pu U 23994 23592(2)上述衰变过程的质量亏损为 m mPu mU m 放出的能量为 E mc2 E是铀核 U的动能 EU、 粒子的动能 E 和 光子的能量 E 之和, 23592 E EU E E 可得 EU E ( mPu mU m )c2 E 设衰变后的铀核和 粒子的速度分别为 vU和 v , 则由动量守恒有 mUvU m v 又由动能的定义知EU mUv , E m v 12 2U 12 2由式得 EUE mmU由式得 E (mPu mU m )c2 E mUmU m代入题给数据得 E 5.034 MeV.答案: (1) Pu U (2)5.034 MeV23994 23592
