2021物理滬科版新課程一輪復(fù)習(xí)核心素養(yǎng)測評(píng) 三十五 12.3 放射性元素的衰變核能含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2021高考物理滬科版新課程一輪復(fù)習(xí)核心素養(yǎng)測評(píng)三十五12.3放射性元素的衰變核能含解析溫馨提示：此套題為Word版，請(qǐng)按住Ctrl,滑動(dòng)鼠標(biāo)滾軸，調(diào)節(jié)合適的觀看比例，答案解析附后.關(guān)閉Word文檔返回原板塊。核心素養(yǎng)測評(píng)三十五放射性元素的衰變核能（45分鐘100分)一、選擇題(本題共9小題，每小題6分,共54分，1～6題為單選題，7～9題為多選題)1.關(guān)于原子核的衰變，下列說法正確的是 （)A。β射線是電子流，是原子核外電子的一種自發(fā)的放射現(xiàn)象B.對(duì)天然放射性元素加熱，其半衰期將變短C.原子核發(fā)生衰變時(shí)，衰變前后的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒D。任何元素都有可能發(fā)生衰變【解析】選C.β射線是原子核發(fā)生β衰變產(chǎn)生的,是核內(nèi)中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)放出的負(fù)電子,不是原子核外電子電離產(chǎn)生的,A錯(cuò)誤；半衰期的大小由原子核內(nèi)部因素決定，與溫度、壓強(qiáng)等因素?zé)o關(guān)，B錯(cuò)誤;原子核在衰變的過程中電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒，C正確；有些原子核不穩(wěn)定，可以自發(fā)地衰變，但不是所有元素都可能發(fā)生衰變，D錯(cuò)誤。2。重元素的放射性衰變共有四個(gè)系列，分別是U238系列(從

92238U開始到穩(wěn)定的

82208Pa為止)、Th232系列、U235系列及Np237系列(從

93237Np開始到穩(wěn)定的

83209Bi為止)，其中，前三個(gè)系列都已在自然界找到，A.

92238U的中子數(shù)比

83209B。從

93237Np到

83209Bi，共發(fā)生7次α衰變和C.Np237系列中所有放射性元素的半衰期隨溫度的變化而變化D.92238U與

【解析】選B。92238U的中子數(shù)為238—92=146個(gè),83209Bi的中子數(shù)為209-83=126個(gè),則

92238U的中子數(shù)比

83209Bi的中子數(shù)多20個(gè)，A錯(cuò)誤；根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒有：237—209=4×7，知發(fā)生了7次α衰變,根據(jù)電荷數(shù)守恒有：93-83=2×7-4，知發(fā)生了4次β衰變，B正確；放射性物質(zhì)的半衰期不受外界因素的影響，C錯(cuò)誤;92238U3.(2020·瀘州模擬)日本福島核電站曾因大地震及海嘯而產(chǎn)生核災(zāi)難，從而凸顯出安全使用核能發(fā)電的重要性。鈾是核反應(yīng)堆的重要原料,其中

92238U原子核只有在被能量很大的快中子轟擊時(shí)，才能發(fā)生裂變且概率很小;而

92235UA。

92235U+01n→54140B.92238U→90234C.92235U核裂變需要很高的溫度D.92235【解析】選A。92235U+01n→54140Xe+確;92238U→90234Th+24He是α衰變方程，B錯(cuò)誤；聚變反應(yīng)需要高溫，所以又叫熱核反應(yīng)，故C錯(cuò)誤;4?！皣H熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆(ITER)計(jì)劃"是目前全球規(guī)模最大、影響最深遠(yuǎn)的國際科研合作項(xiàng)目之一，ITER裝置俗稱“人造太陽”,該裝置中發(fā)生的核反應(yīng)可能是下列的 ()A.12H+13HB.24He+1327AlC.98226Ra→96D.92235U+01n→54【解析】選A?！叭嗽焯枴钡脑聿捎玫氖禽p核聚變，A是輕核聚變反應(yīng)方程，符合題意；B是約里奧-居里夫婦發(fā)現(xiàn)同位素的反應(yīng)方程,不符合題意；C是α衰變反應(yīng)方程，不符合題意；D是重核裂變反應(yīng)方程,不符合題意。5。釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)(TMSR）是第四代核能系統(tǒng)之一.其中釷基核燃料鈾由較難裂變的釷吸收一個(gè)中子后經(jīng)過若干次β衰變而來;鈾的一種典型裂變產(chǎn)物是鋇和氪。以下說法正確的是（)A.題中鈾核裂變的核反應(yīng)方程為

92233U+01n→56B。釷核衰變的快慢由原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件決定C。釷核

90232Th經(jīng)過2次β衰變可變成鏷D.在鈾核裂變成鋇和氪的核反應(yīng)中，核子的比結(jié)合能減小【解析】選A.根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒與電荷數(shù)守恒可知，鈾核裂變的核反應(yīng)方程為:92233U+01n→56142Ba+3689Kr+301n，選項(xiàng)A正確；原子核的半衰期由核內(nèi)部自身因素決定，與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān)，B錯(cuò)誤；釷核(90232Th)經(jīng)過1次β衰變可變成鏷(6.2018年11月21日消息A.有12個(gè)某種放射性元素的原子核，當(dāng)有6個(gè)發(fā)生衰變所需的時(shí)間就是該元素的半衰期B。放射性同位素的半衰期長短與地震、風(fēng)力等外部環(huán)境無關(guān)C.90232Th衰變成

82208Pb要經(jīng)過4次α衰變和D。核反應(yīng)方程:714N+24He→【解析】選B。半衰期是大量原子核顯現(xiàn)出來的統(tǒng)計(jì)規(guī)律,對(duì)少量的原子核沒有意義，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身的因素決定，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒有關(guān)系，選項(xiàng)B正確；設(shè)發(fā)生了x次α衰變和y次β衰變,則根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒有2x-y+82=90，4x+208=232，解得：x=6，y=4，故衰變過程中共有6次α衰變和4次β衰變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；核反應(yīng)方程

714N+24He→817O+117。（2020·湘潭模擬）放射性物質(zhì)碘131的衰變方程為

53131I→54131Xe+-A。衰變后氙核的動(dòng)量大小等于電子的動(dòng)量大小B。衰變后電子與氙核的質(zhì)量之和小于衰變前碘核的質(zhì)量C.碘核的半衰期等于其放出一個(gè)電子所經(jīng)歷的時(shí)間D。氙核含有54個(gè)中子和131個(gè)質(zhì)子【解析】選A、B。一靜止的碘核放出一個(gè)電子衰變成氙核,根據(jù)系統(tǒng)動(dòng)量守恒知，衰變后氙核和電子動(dòng)量之和為零,可知衰變后氙核的動(dòng)量大小等于電子的動(dòng)量大小,A正確；衰變的過程中有質(zhì)量虧損，即衰變后電子與氙核的質(zhì)量之和小于衰變前碘核的質(zhì)量，B正確；半衰期是原子核有半數(shù)發(fā)生衰變的時(shí)間，故C錯(cuò)誤;53131I中有53個(gè)質(zhì)子，131表示質(zhì)量數(shù)即核子數(shù)，有131-54=77個(gè)中子8?；谙铝兴姆鶊D的敘述正確的是 ()A。由甲圖可知，黑體溫度升高時(shí)，各種波長的電磁波輻射強(qiáng)度都增加，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動(dòng)B。由乙圖可知,a光光子的頻率高于b光光子的頻率C.由丙圖可知，該種元素的原子核每經(jīng)過7.6天就有14D.由丁圖可知,中等大小的核的比結(jié)合能最大，這些核最穩(wěn)定【解析】選A、D.由甲圖觀察可知黑體溫度升高時(shí),各種波長的電磁波輻射強(qiáng)度都增加，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動(dòng)，A正確；由乙圖可知，a光光子的頻率低于b光光子的頻率，B錯(cuò)誤;由丙圖可知,該種元素的原子核每經(jīng)過7.6天就有34發(fā)生衰變，C錯(cuò)誤；由丁圖可知,質(zhì)量數(shù)為40左右的原子的比結(jié)合能最大，即中等大小的核的比結(jié)合能最大，這些核最穩(wěn)定，D9.（2019·天津高考）我國核聚變反應(yīng)研究大科學(xué)裝置“人造太陽”2018年獲得重大突破，等離子體中心電子溫度首次達(dá)到1億度,為人類開發(fā)利用核聚變能源奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ).下列關(guān)于聚變的說法正確的是 ()A。核聚變比核裂變更為安全、清潔B.任何兩個(gè)原子核都可以發(fā)生聚變C.兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核,總質(zhì)量較聚變前增加D.兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，核子的比結(jié)合能增加【解析】選A、D。核聚變反應(yīng)所產(chǎn)生的放射性廢料較少，處理起來比較簡單,而核裂變反應(yīng)所產(chǎn)生的放射性廢料較多，處理起來比較困難，所以核聚變比核裂變更為安全、清潔,因此A正確；發(fā)生核聚變需要在高溫高壓下進(jìn)行，自然界中最容易實(shí)現(xiàn)的聚變反應(yīng)是氫的同位素——氘與氚的聚變，并不是任意的兩個(gè)原子核都能發(fā)生核聚變，質(zhì)量數(shù)很大的核就不能發(fā)生核聚變，B錯(cuò)誤；兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，總質(zhì)量減少,即存在質(zhì)量虧損,C錯(cuò)誤；兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，釋放能量，核子的比結(jié)合能增加，原子核更穩(wěn)定,D正確。故選A、D?！炯庸逃?xùn)練】下列說法正確的是 ()A.結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定B.玻爾的躍遷假設(shè)是根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)分析得出的C。光電效應(yīng)揭示了光具有粒子性，康普頓效應(yīng)揭示了光具有波動(dòng)性D。β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子所產(chǎn)生的【解析】選D。比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢靠，原子核越穩(wěn)定，故A錯(cuò)誤；為解釋氫光譜,玻爾提出了軌道量子化與躍遷假設(shè),故B錯(cuò)誤；光電效應(yīng)與康普頓效應(yīng)都揭示了光具有粒子性,故C錯(cuò)誤；β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子所產(chǎn)生的，D正確。二、計(jì)算題(16分，需寫出規(guī)范的解題步驟）10.太陽中含有大量的氘核，氘核不斷發(fā)生核反應(yīng)放出核能,以光和熱的形式向外輻射。已知兩個(gè)氘核發(fā)生核反應(yīng)可以產(chǎn)生一個(gè)新核，并放出一個(gè)中子。該新核質(zhì)量為3。0150u,氘核質(zhì)量為2。0136u,中子質(zhì)量為1.0087u，1u的質(zhì)量相當(dāng)于931.5MeV的能量。(1)寫出該核反應(yīng)方程式；(2)求該核反應(yīng)中釋放的核能；（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）（3)若兩氘核以相等的動(dòng)能0。35MeV進(jìn)行對(duì)心碰撞，假設(shè)核能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,求反應(yīng)后新核的動(dòng)能。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）【解析】（1）由質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒，寫出核反應(yīng)方程為

12H+12H(2）反應(yīng)過程中質(zhì)量減少了Δm=2×2.0136u-1。0087u—3。0150u=0。0035u，反應(yīng)過程中釋放的核能ΔE=0。0035×931.5MeV=3.26MeV.(3)設(shè)

01n和

23He核的動(dòng)量分別為p1和p2，由動(dòng)量守恒定律得0=p由此得p1和p2大小相等，由動(dòng)能和動(dòng)量關(guān)系E=p22m及

23He核和

01n質(zhì)量關(guān)系得，中子的動(dòng)能E1是

23He核的動(dòng)能E2的3倍,即E1∶E2=3∶由以上可以算出E2=0.99MeV。答案：（1)12H+12H→2（3)0.99MeV11。（10分)如圖所示是原子核的平均核子質(zhì)量A與原子序數(shù)Z的關(guān)系圖象，下列說法正確的是 ()A.若D、E能結(jié)合成F，結(jié)合過程一定要釋放能量B。若D、E能結(jié)合成F，結(jié)合過程一定要吸收能量C.若C、B能結(jié)合成A，結(jié)合過程一定要釋放能量D。若F、C能結(jié)合成B，結(jié)合過程一定要釋放能量【解析】選A。核反應(yīng)過程中，總的核子數(shù)保持不變，若反應(yīng)朝平均核子質(zhì)量減少的方向進(jìn)行，則總質(zhì)量減少,釋放能量。由平均核子質(zhì)量A與原子序數(shù)Z的關(guān)系圖象可知，D與E的平均核子質(zhì)量大于F的平均核子質(zhì)量,所以D、E結(jié)合成F,平均核子質(zhì)量減小，有質(zhì)量虧損,根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，有能量釋放,故A正確,B錯(cuò)誤。B與C的平均核子質(zhì)量小于A的平均核子質(zhì)量，所以若C、B能結(jié)合成A，則質(zhì)量增加，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，要吸收能量，故C錯(cuò)誤。F與C的平均核子質(zhì)量小于B的平均核子質(zhì)量,所以若C、F能結(jié)合成B，則質(zhì)量增加，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，要吸收能量，故D錯(cuò)誤.12。(20分)（2019·衡水模擬）一個(gè)靜止的鈾核

92232U（原子質(zhì)量為232。0372u）放出一個(gè)α粒子(原子質(zhì)量為4.0026u）后衰變成釷核

228。0287u)。已知：原子質(zhì)量單位1u=1.67×10—27kg，1u相當(dāng)于931MeV(計(jì)算結(jié)果均保留兩位小數(shù))。（1）寫出核衰變反應(yīng)方程并計(jì)算該核反應(yīng)釋放出的核能；(2)假設(shè)反應(yīng)中釋放出的核能全部轉(zhuǎn)化為釷核和α粒子的動(dòng)能，請(qǐng)計(jì)算釷核的動(dòng)能大小。【解析】(1)92232U→90質(zhì)量虧損Δm=0.0059u,由愛因斯坦質(zhì)能方