2024高考物理一輪復習核心素養(yǎng)測評三十五放射性元素的衰變核能含解析

PAGE9-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.對自然放射性元素加熱，其半衰期將變短C.原子核發(fā)生衰變時，衰變前后的電荷數(shù)和質量數(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)中子轉化為質子時放出的負電子，不是原子核外電子電離產(chǎn)生的，A錯誤；半衰期的大小由原子核內(nèi)部因素確定，與溫度、壓強等因素無關，B錯誤；原子核在衰變的過程中電荷數(shù)守恒、質量數(shù)守恒，C正確；有些原子核不穩(wěn)定，可以自發(fā)地衰變，但不是全部元素都可能發(fā)生衰變，D錯誤。2.重元素的放射性衰變共有四個系列，分別是U238系列(從

92238U起先到穩(wěn)定的

82208Pa為止)、Th232系列、U235系列及Np237系列(從

93237Np起先到穩(wěn)定的

83209Bi為止)，其中，前三個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系列中全部放射性元素的半衰期隨溫度的改變而改變D.92238U與

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

92238U的中子數(shù)比

83209Bi的中子數(shù)多20個，A錯誤；依據(jù)質量數(shù)守恒有：237-209=4×7，知發(fā)生了7次α衰變，依據(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；放射性物質的半衰期不受外界因素的影響，C錯誤;92238U3.(2024·瀘州模擬)日本福島核電站曾因大地震及海嘯而產(chǎn)生核災難，從而凸顯出平安運用核能發(fā)電的重要性。鈾是核反應堆的重要原料，其中

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

92235UA.

92235U+01n→54140B.92238U→90234C.92235U核裂變須要很高的溫度D.92235【解析】選A。92235U+01n→54140Xe+確;92238U→90234Th+24He是α衰變方程，B錯誤；聚變反應須要高溫，所以又叫熱核反應，故C錯誤;4.“國際熱核聚變試驗堆(ITER)安排”是目前全球規(guī)模最大、影響最深遠的國際科研合作項目之一，ITER裝置俗稱“人造太陽”，該裝置中發(fā)生的核反應可能是下列的 ()A.12H+13HB.24He+1327AlC.98226Ra→96D.92235U+01n→54【解析】選A?！叭嗽焯枴钡脑聿杉{的是輕核聚變，A是輕核聚變反應方程，符合題意；B是約里奧—居里夫婦發(fā)覺同位素的反應方程，不符合題意；C是α衰變反應方程，不符合題意；D是重核裂變反應方程，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汲取一個中子后經(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方程為

92233U+01n→56B.釷核衰變的快慢由原子所處的化學狀態(tài)和外部條件確定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中，核子的比結合能減小【解析】選A。依據(jù)質量數(shù)守恒與電荷數(shù)守恒可知，鈾核裂變的核反應方程為:92233U+01n→56142Ba+3689Kr+301n，選項A正確；原子核的半衰期由核內(nèi)部自身因素確定，與原子所處的化學狀態(tài)和外部條件無關，B錯誤；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個某種放射性元素的原子核，當有6個發(fā)生衰變所需的時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、風力等外部環(huán)境無關C.90232Th衰變成

82208Pb要經(jīng)過4次α衰變和D.核反應方程:714N+24He→【解析】選B。半衰期是大量原子核顯現(xiàn)出來的統(tǒng)計規(guī)律，對少量的原子核沒有意義，選項A錯誤；放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身的因素確定，跟原子所處的化學狀態(tài)和外部條件沒有關系，選項B正確；設發(fā)生了x次α衰變和y次β衰變，則依據(jù)質量數(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C錯誤；核反應方程

714N+24He→817O+117.(2024·湘潭模擬)放射性物質碘131的衰變方程為

53131I→54131Xe+-A.衰變后氙核的動量大小等于電子的動量大小B.衰變后電子與氙核的質量之和小于衰變前碘核的質量C.碘核的半衰期等于其放出一個電子所經(jīng)驗的時間D.氙核含有54個中子和131個質子【解析】選A、B。一靜止的碘核放出一個電子衰變成氙核，依據(jù)系統(tǒng)動量守恒知，衰變后氙核和電子動量之和為零，可知衰變后氙核的動量大小等于電子的動量大小，A正確；衰變的過程中有質量虧損，即衰變后電子與氙核的質量之和小于衰變前碘核的質量，B正確；半衰期是原子核有半數(shù)發(fā)生衰變的時間，故C錯誤;53131I中有53個質子，131表示質量數(shù)即核子數(shù)，有131-54=77個中子8.基于下列四幅圖的敘述正確的是 ()A.由甲圖可知，黑體溫度上升時，各種波長的電磁波輻射強度都增加，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動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合能最大，這些核最穩(wěn)定【解析】選A、D。由甲圖視察可知黑體溫度上升時，各種波長的電磁波輻射強度都增加，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，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錯誤；由丁圖可知，質量數(shù)為40左右的原子的比結合能最大，即中等大小的核的比結合能最大，這些核最穩(wěn)定，D9.(2024·天津高考)我國核聚變反應探討大科學裝置“人造太陽”2024年獲得重大突破，等離子體中心電子溫度首次達到1億度，為人類開發(fā)利用核聚變能源奠定了重要的技術基礎。下列關于聚變的說法正確的是 ()A.核聚變比核裂變更為平安、清潔B.任何兩個原子核都可以發(fā)生聚變C.兩個輕核結合成質量較大的核，總質量較聚變前增加D.兩個輕核結合成質量較大的核，核子的比結合能增加【解析】選A、D。核聚變反應所產(chǎn)生的放射性廢料較少，處理起來比較簡潔，而核裂變反應所產(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平安、清潔，因此A正確；發(fā)生核聚變須要在高溫高壓下進行，自然界中最簡潔實現(xiàn)的聚變反應是氫的同位素——氘與氚的聚變，并不是隨意的兩個原子核都能發(fā)生核聚變，質量數(shù)很大的核就不能發(fā)生核聚變，B錯誤；兩個輕核結合成質量較大的核，總質量削減，即存在質量虧損，C錯誤；兩個輕核結合成質量較大的核，釋放能量，核子的比結合能增加，原子核更穩(wěn)定，D正確。故選A、D?！炯庸逃柧殹肯铝姓f法正確的是 ()A.結合能越大的原子核越穩(wěn)定B.玻爾的躍遷假設是依據(jù)α粒子散射試驗分析得出的C.光電效應揭示了光具有粒子性，康普頓效應揭示了光具有波動性D.β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉化成質子和電子所產(chǎn)生的【解析】選D。比結合能越大，表示原子核中核子結合得越牢靠，原子核越穩(wěn)定，故A錯誤；為說明氫光譜，玻爾提出了軌道量子化與躍遷假設，故B錯誤；光電效應與康普頓效應都揭示了光具有粒子性，故C錯誤；β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉化成質子和電子所產(chǎn)生的，D正確。二、計算題(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)生核反應放出核能，以光和熱的形式向外輻射。已知兩個氘核發(fā)生核反應可以產(chǎn)生一個新核，并放出一個中子。該新核質量為3.0150u，氘核質量為2.0136u，中子質量為1.0087u，1u的質量相當于931.5MeV的能量。(1)寫出該核反應方程式；(2)求該核反應中釋放的核能；(結果保留三位有效數(shù)字)(3)若兩氘核以相等的動能0.35MeV進行對心碰撞，假設核能全部轉化為機械能，求反應后新核的動能。(結果保留兩位有效數(shù)字)【解析】(1)由質量數(shù)和核電荷數(shù)守恒，寫出核反應方程為

12H+12H(2)反應過程中質量削減了Δm=2×2.0136u-1.0087u-3.0150u=0.0035u，反應過程中釋放的核能ΔE=0.0035×931.5MeV=3.26MeV。(3)設

01n和

23He核的動量分別為p1和p2，由動量守恒定律得0=p由此得p1和p2大小相等，由動能和動量關系E=p22m及

23He核和

01n質量關系得，中子的動能E1是

23He核的動能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量A與原子序數(shù)Z的關系圖象，下列說法正確的是 ()A.若D、E能結合成F，結合過程肯定要釋放能量B.若D、E能結合成F，結合過程肯定要汲取能量C.若C、B能結合成A，結合過程肯定要釋放能量D.若F、C能結合成B，結合過程肯定要釋放能量【解析】選A。核反應過程中，總的核子數(shù)保持不變，若反應朝平均核子質量削減的方向進行，則總質量削減，釋放能量。由平均核子質量A與原子序數(shù)Z的關系圖象可知，D與E的平均核子質量大于F的平均核子質量，所以D、E結合成F，平均核子質量減小，有質量虧損，依據(jù)愛因斯坦質能方程，有能量釋放，故A正確，B錯誤。B與C的平均核子質量小于A的平均核子質量，所以若C、B能結合成A，則質量增加，依據(jù)愛因斯坦質能方程，要汲取能量，故C錯誤。F與C的平均核子質量小于B的平均核子質量，所以若C、F能結合成B，則質量增加，依據(jù)愛因斯坦質能方程，要汲取能量，故D錯誤。12.(20分)(2024·衡水模擬)一個靜止的鈾核

92232U(原子質量為232.0372u)放出一個α粒子(原子質量為4.0026u)后衰變成釷核

228.0287u)。已知：原子質量單位1u=1.67×10-27kg，1u相當于931MeV(計算結果均保留兩位小數(shù))。(1)寫出核衰變反應方程并計算該核反應釋放