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考点规范练70 天然放射现象、核反应、核能

一、单项选择题

1.(2018·北京西城模拟)放射性元素发生β衰变放出一个电子,这个电子( ) A.原来是原子的外层电子 B.原来是原子的内层电子

C.是在原子核内的质子转化为中子时产生的 D.是在原子核内的中子转化为质子时产生的

2.(2018·全国Ⅲ卷)1934年,约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝核 Al,产生了第一个人工放射性核素

X: Al→n+X。X的原子序数和质量数分别为( ) A.15和28 B.15和30 C.16和30 D.17和31

3.已知氘核的比结合能为1.1 MeV,氦核的比结合能为7.1 MeV,则两个氘核结合成一个氦核时( ) A.释放出4.9 MeV的能量 B.释放出6.0 MeV的能量 C.释放出24.0 MeV的能量 D.吸收4.9 MeV的能量

4.(2018·河南豫南九校期中)一个静止在磁场中的放射性同位素原子核 P,放出一个正电子后变成原子核 Si,在图中近似反映正电子和Si核轨迹的图是( )

5.铀核 U)经过

m次α衰变和n次

A.m=5,n=4 B.铀核 U)的比结合能比铅核 Pb)的比结合能小

C.衰变产物的结合能之和小于铀核 U)的结合能 D.铀核 U)衰变过程的半衰期与温度和压强有关

β衰变变成铅核 Pb),关于该过程,下列说法正确的是(

)

二、多项选择题

6.一静止的铝原子核 Al俘获一速度为1.0×107 m/s 的质子p后,变为处于激发态的硅原子核 Si,下列说法正确的是( )

A.核反应方程为p Al→ Si B.核反应过程中系统动量守恒 C.核反应过程中系统能量不守恒

D.核反应前后核子数相等,所以生成物的质量等于反应物的质量之和 E.硅原子核速度的数量级为105 m/s,方向与质子初速度的方向一致 7.(2018·广东深圳罗湖外国语学校期中)下列说法正确的是( ) A.玻尔理论成功解释了所有原子的光谱

B.已知氡的半衰期为3.8天,若取1 g氡放在天平左盘上,砝码放于右盘,左右两边恰好平衡,则7.6天后,需取走0.75 g砝码天平才能再次平衡

C He→ H是原子核的人工转变

D.光电效应实验中,遏止电压与入射光的频率有关

8.(2018·吉林辽源五中期末)关于核反应方程 Th→ Pa+X+ΔE(ΔE为释放出的核能,X为新生成粒子),已知 Th的半衰期为T,则下列说法正确的是( )

A. Th的半衰期T由原子核内部的因素决定,跟原子所处的物理、化学状态无关 B Pa比 Th少1个中子,X粒子是从原子核中射出的,此核反应为β衰变 C.N个 Th经2T时间因发生上述核反应而放出的核能为 (N数值很大)

D Th的比结合能为

三、非选择题

9.(2018·江苏苏州常熟中学二模)室内装修污染四大有害气体是苯系物、甲醛、氨气和氡。氡存在于建筑水泥、矿渣砖、装饰石材及土壤中。氡看不到,嗅不到,即使在氡浓度很高的环境里,人们对它也毫无感觉。氡进入人的呼吸系统能诱发肺癌,是除吸烟外导致肺癌的第二大因素。静止的氡核 Rn放出某种粒子X后变成钋核 Po,粒子X的动能为Ek1,若衰变放出的能量全部变成钋核和粒子X的动能。试回答以下问题:

(1)写出上述衰变的核反应方程(请用物理学上规定的符号表示粒子X); (2)求钋核的动能Ek2。

10.一个静止的氮核 N俘获了一个速度为2.3×107m/s的中子生成一个复核A,A又衰变成B、C两个新核,设B、C的速度方向与中子方向相同,B的质量是中子的11倍,速度是106 m/s,B、C在同一磁场中做圆周运动的半径之比RB∶RC=11∶30。(不考虑相对论效应。) (1)求C核的速度大小;

(2)根据计算判断C核是什么; (3)写出核反应方程。

考点规范练70 天然放射现象、核反应、核能

1.D

2.B 解析 已知α粒子的质量数是4,核电荷数为2,中子的质量数为1,不带电,原核反应方程可以写为 He+ Al→ n+X,根据核电荷数守恒,可知X的核电荷数即原子序数为15,根据质量数守恒,可知X的质量数为30,选项B正确。

3.C 解析 根据题意可写出两个氘核结合成一个氦核的核反应方程为 → He,由于氘核的比结合能为1.1 MeV,氦核的比结合能为7.1 MeV,故结合前氘核的结合能为E1=2×1.1 MeV,结合后氦核的结合能为E2=4×7.1 MeV,故ΔE=2E1-E2=-24.0 MeV,负号表示释放能量,选项C正确。

4.B 解析 放射性元素放出正电子时,正粒子与反冲核的速度相反,而电性相同,则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反,两个粒子的轨迹应为外切圆,而放射性元素放出β粒子时,β粒子与反冲核的速度相反,而电性相反,则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同,两个粒子的轨迹应为内切圆。当放射性元素放

出正电子时,两带电粒子的动量守恒。由半径公式r= ,可得轨迹半径与动量成正比,与电量成

反比,而正电子的电量比反冲核的电量小,则正电子的半径比反冲核的半径大,A、C、D错误,B正确。 5.B 解析 此衰变方程可写为 → Pb+mα+nβ,根据电荷数守恒和质量数守恒有235=207+4m,得m=7,以及92=82+7×2-n,得n=4,A错误;衰变后的产物相对于衰变前要稳定,所以铀核 U)的比 结合能比铅核 Pb)的比结合能小,B正确;稳定性更高,比结合能更大,核子总数不变,故衰变产物的

结合能之和一定大于铀核的结合能,C错误;原子核的半衰期与环境的温度、压强等无关,D错误。 6.ABE 解析 核反应方程满足质量数、电荷数守恒,选项A正确;核反应过程中遵循系统动量守恒和能量守恒,故选项B正确,C错误;核反应过程中有质量亏损,选项D错误;由mPv=mSiv'得

v'= v≈3.57×105 m/s,选项E正确。

7.CD 解析 玻尔理论只能成功解释氢原子的光谱,A错误;氡的半衰期为3.8天,经7.6天后,有0.75 g衰变成新核,故取走的砝码小于0.75 g,天平才能再次平衡,B错误;用α粒子去轰击氮核,属于原子核的人工转变,C正确;根据光电效应方程Ekm=eUc=hν-W0,知遏止电压与入射光的频率有关,D正确。 8.ABC 解析 原子核的半衰期T由原子核内部的因素决定,跟原子所处的物理、化学状态无关,A正确;由质量数和电荷数守恒知X的质量数是0,电荷数是-1,为电子,是原子核内的中子转化为质子而释放一个电子,为β衰变,B正确;经2T时间还剩余没衰变,发生上述核反应而放出的核能为NΔE,C正确 Pa的比结合能是234个核子结合成 Pa时放出的能量,该能量不是它衰变时放出的能量ΔE,所以 Pa的比结合能不是 Th的比结合能也不是 ,D错误。

9.解析 (1)根据质量数和电荷数守恒可得该核反应方程为 Rn→ Po He。 (2)设粒子X的质量为m1、速度为v1,钋核的质量为m2、速度为v2 根据动量守恒定律有0=m1v1-m2v2

钋核的动能:Ek2=

故钋核的动能为 。

答案 (1 Rn→ Po He (2)

10.解析 氮核吸收了一个中子变成复核不稳定,发生衰变,整个过程中中子、氮核以及两个新核组成一个系统,过程前后都不受外界的干扰,所以整个系统在俘获与衰变过程中动量均守恒,利用这一点,

可求出C核的速度。然后根据粒子在磁场中的运动情况就可以判断出新核的种类,写出核反应方程。 氮核俘获中子到衰变成B、C两个新核的过程中动量守恒: mnvn=mBvB+mCvC ①

且有mn∶mB∶mC=1∶11∶(14+1-11)=1∶11∶4。 由此解得vC=3×106 m/s。

再由带电粒子在洛伦兹力的作用下做圆周运动的知识得R= 由RB∶RC=11∶30,mn∶mB∶mC=1∶11∶4且qB+qC=7|e|

答案 (1)3×106 m/s (2)氦原子核 (3 N n→ B He

代入数据,联立解得qC=2|e|,而mC=4mn,则C核是氦原子核,核反应方程式是 N n→ B He。