【物理】2019届一轮复习人教版原子核及核反应学案

【物理】2019届一轮复习人教版原子核及核反应学案

‎49 原子核及核反应 ‎1．(2017·天津联考)下列说法正确的是(　　)‎ A．根据天然放射现象，卢瑟福提出了原子核式结构 B．一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子吸收光子，能量增加 C．铀(U)经过多次α、β衰变形成稳定的铅(Pb)的过程中，有6个中子转变成质子 D．机场、车站等地进行安全检查时，能轻而易举地窥见箱内物品，利用了γ射线较强的穿透能力 答案　C 解析　卢瑟福提出原子的核式结构的实验依据是α粒子散射实验，A错误；氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，氢原子要放出光子，能量减小，B错误；分析可得铀经过8次α衰变和6次β衰变形成了稳定的铅，而β衰变的本质就是中子转变成质子时释放出电子的过程，故C正确；机场、车站等地进行安全检查，利用的是X射线的穿透本领，D错误。‎ ‎2．下列说法正确的是(　　)‎ A．从高空对地面进行遥感摄影是利用紫外线有良好的穿透能力 B．玻尔对氢原子光谱的研究导致原子的核式结构模型的建立 C．α衰变的实质是一个中子转化为一个质子和一个电子 D．目前核电站利用的是核裂变释放的核能 答案　D 解析　从高空对地面进行遥感摄影是利用红外线有良好的穿透能力，A错误；卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，B错误；β衰变的实质是一个中子转化为一个质子和一个电子，C错误；目前核电站利用的是核裂变释放的核能，D正确。‎ ‎3．‎14C测年法是利用‎14C衰变规律对古生物进行年代测定的方法。若以横坐标t表示时间，纵坐标m表示任意时刻‎14C的质量，m0为t＝0时‎14C的质量，下面四幅图中能正确反映‎14C衰变规律的是(　　)‎ 答案　C 解析　由于每经过一个半衰期T,‎14C的质量减少一半，所以m＝m0，C正确。‎ ‎4．(多选)下列哪些现象能说明放射线来自原子核(　　)‎ A．三种射线的能量都很高 B．放射线的强度不受温度、外界压强等物理条件的影响 C．元素的放射性与所处的化学状态(单质、化合态)无关 D．α射线、β射线都是带电的粒子流 答案　BC 解析　能说明放射线来自原子核的证据是，元素的放射性与其所处的化学状态和物理状态无关，B、C正确。‎ ‎5．(多选)关于质子与中子，下列说法正确的是(　　)‎ A．原子核(除氢核外)由质子和中子构成 B．质子和中子统称为核子 C．卢瑟福发现了质子，并预言了中子的存在 D．卢瑟福发现了中子，并预言了质子的存在 答案　ABC 解析　原子核内存在质子和中子，中子和质子统称为核子，卢瑟福只发现了质子，以后又预言了中子的存在，A、B、C正确。‎ ‎6．(多选)地球的年龄到底有多大，科学家利用天然放射性元素的衰变规律，通过对目前发现的最古老的岩石中铀和铅含量的测定，推算出该岩石中含有的铀是岩石形成初期时(岩石形成初期时不含铅)的一半。铀238衰变后形成铅206，铀238的相对含量随时间变化规律如图所示，图中N为铀238的原子数，N0为铀和铅的原子总数，由此可以判断出(　　)‎ A．铀238的半衰期为90亿年 B．地球的年龄大致为45亿年 C．被测定的古老岩石样品在90亿年时的铀、铅原子数之比约为1∶4‎ D．被测定的古老岩石样品在90亿年时的铀、铅原子数之比约为1∶3‎ 答案　BD 解析　由题意、半衰期的含义及铀238衰变后含量随时间的变化规律图象可知：铀238的半衰期和地球的年龄均大致为45亿年，被测定的古老岩石样品在90亿年时铀原子数的相对值为0.25，即占总原子数的，由此可推得其中铅占原子数的，铀、铅原子数之比约为1∶3。B、D正确。‎ ‎7．(多选)以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中不正确的是(　　)‎ A．原子核发生一次β衰变，该原子外层就失去一个电子 B．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，但原子的能量增大 C．核衰变中，γ光子是衰变后转变的新核辐射的 D．比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定吸收核能 答案　AD 解析　β衰变的实质是原子核内的一个中子转为一个质子和一个电子，电子释放出来，不是来自核外电子，故A错误；按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，但原子的能量增大，B正确；核衰变中，衰变后转变的新核不稳定，放出能量才能变得稳定，能量以γ光子的形式放出，C正确；比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时会出现质量亏损，根据爱因斯坦质能方程得知，一定释放核能，故D错误。‎ ‎8．以下是物理学史上3个著名的核反应方程 x＋Li→2y y＋N→x＋O y＋Be→z＋C x、y和z是3种不同的粒子，其中z是(　　)‎ A．α粒子 B．质子 C．中子 D．电子 答案　C 解析　将前2个核反应方程化简消去x，得y是He，结合第3个方程由质量数守恒、电荷数守恒可知z是中子n，C正确。‎ ‎9．(2017·全国卷Ⅰ)大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应方程是：H＋H→He＋n，已知H的质量为2.0136 u，He的质量为3.0150 u，n的质量为1.0087 u,1 u＝931 MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为(　　)‎ A．3.7 MeV B．3.3 MeV ‎ C．2.7 MeV D．0.93 MeV 答案　B 解析　释放的核能ΔE＝Δmc2＝(2mH－mHe－mn)c2＝0.0035×931 MeV≈3.3 MeV，B正确。‎ ‎10．(2017·全国卷Ⅱ)一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为U→Th＋He。下列说法正确的是(　　)‎ A．衰变后钍核的动能等于α粒子的动能 B．衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小 C．铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间 D．衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量 答案　B 解析　静止的铀核在衰变过程中遵循动量守恒，系统的总动量为零，因此衰变后产生的钍核和α粒子的动量等大反向，即pTh＝pα ‎，B正确。钍核和α粒子的质量不等，因此衰变后钍核和α粒子的动能不等，A错误。半衰期是有一半铀核衰变所用的时间，并不是一个铀核衰变所用的时间，C错误。由于衰变过程释放能量，根据爱因斯坦质能方程可知，衰变过程有质量亏损，D错误。‎ ‎11．(2015·天津高考)物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上。下列说法正确的是(　　)‎ A．天然放射现象说明原子核内部是有结构的 B．电子的发现使人们认识到原子具有核式结构 C．α粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的 D．密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的 答案　A 解析　天然放射现象说明原子核是可分的，即核内部是有结构的，A项正确；电子的发现使人们认识到原子是可分的，B项错误；α粒子散射实验的重要发现是原子具有核式结构，C项错误；密立根油滴实验精确地测出了电子的电荷量，原子光谱的分立性表明原子核外电子轨道是不连续的，D项错误。‎ ‎12．(2017·江苏高考)(多选)原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，下列判断正确的有(　　)‎ A.He核的结合能约为14 MeV B.He核比Li核更稳定 C．两个H核结合成He核时释放能量 D.U核中核子的平均结合能比Kr核中的大 答案　BC 解析　He核有4个核子，由比结合能图线可知，He核的结合能约为28 MeV，A错误。比结合能越大，原子核越稳定，B正确。两个H核结合成He核时，核子的比结合能变大，结合时要放出能量，C正确。由比结合能图线知，U核中核子平均结合能比Kr核中的小，D错误。‎ ‎13．(2015·江苏高考)(1)核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，U是核电站常用的核燃料。U受一个中子轰击后裂变成Ba和 Kr两部分，并产生________个中子，要使链式反应发生，裂变物质的体积要________(选填“大于”或“小于”)它的临界体积。‎ ‎(2)取质子的质量mp＝1.6726×10－‎27 kg，中子的质量mn＝1.6749×10－‎27 kg，α粒子的质量mα＝6.6467×10－‎27 kg，光速c＝3.0×‎108 m/s。请计算α粒子的结合能。(结果保留两位有效数字)‎ 答案　(1)3　大于　(2)4.3×10－12 J 解析　(1)核反应方程遵守质量数守恒和电荷数守恒，且该核反应方程为：U＋n→Ba＋Kr＋3n，即产生3个中子。临界体积是发生链式反应的最小体积，要使链式反应发生，裂变物质的体积要大于它的临界体积。‎ ‎(2)组成α粒子的核子与α粒子的质量差为 Δm＝(2mp＋2mn)－mα 结合能ΔE＝Δmc2‎ 代入数据得ΔE≈4.3×10－12 J。‎ ‎14．(2017·北京高考)在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变。放射出的α粒子(He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量。‎ ‎(1)放射性原子核用X表示，新核的元素符号用Y表示，写出该α衰变的核反应方程；‎ ‎(2)α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小；‎ ‎(3)设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损Δm。‎ 答案　(1)X→Y＋He　(2)　　‎ ‎(3) 解析　(1)X→Y＋He。‎ ‎(2)设α粒子的速度大小为v，由qvB＝m，T＝，得 α粒子在磁场中运动周期T＝ 环形电流大小I＝＝。‎ ‎(3)由qvB＝m得v＝ 设衰变后新核Y的速度大小为v′，系统动量守恒 Mv′－mv＝0‎ v′＝＝ 由Δmc2＝Mv′2＋mv2‎ 得Δm＝ 说明：若利用M＝m解答，‎