人教版高中物理必修部分第5讲二C21

高效作业知能提升一、选择题1．下列现象中，与原子核内部变化有关的是()A．α粒子散射现象B．天然放射现象C．光电效应现象D．原子发光现象解析：α粒子散射实验表明了原子内部有一个很小的核，并没有涉及核内部的变化，故A项错误；天然放射现象是原子核内部发生变化自发地放射出α粒子或电子，从而发生α衰变或β衰变，故B项正确；光电效应是原子核外层电子脱离原子核的束缚而逸出，没有涉及原子核的变化，故C项错误；原子发光是原子跃迁形成的，也没有涉及原子核的变化，故D项错误．答案：B2．原子核AZX与氘核21H反应生成一个α粒子和一个质子，由此可知()A．A＝2，Z＝1B．A＝2，Z＝2C．A＝3，Z＝3D．A＝3，Z＝2解析：本题考查核反应方程的书写，主要考查电荷数守恒和质量数守恒．根据这两点有方程A＋2＝4＋1，Z＋1＝2＋1，解得A＝3，Z＝2，D项对．答案：D3．(2010·高考广东卷)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有()A.23892U→23490Th＋42He是α衰变B.147N＋42He→178O＋11H是β衰变C.21H＋31H→42He＋10n是轻核聚变D.8234Se→8236Kr＋20－1e是重核裂变解析：本题考查核反应类型及核反应方程式，意在考查考生的理解能力．A项是α衰变，正确；B项是原子核的人工转变，错误；C项是轻核聚变，正确；D项是β衰变，错误．答案：AC4．(2010·高考天津卷)下列关于原子和原子核的说法正确的是()A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分B．玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化C．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短D．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固解析：β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的，A错误；玻尔的基本假设是轨道、速度、能量都是量子化的，B正确；半衰期由原子核的内部因素决定，跟元素的化学状态、温度、压强等因素无关，C错误；比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，D错误．答案：B5．(2010·高考北京卷)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4×1026J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减小的质量最接近()A．1036kgB．1018kgC．1013kgD．109kg解析：本题意在考查考生对爱因斯坦质能方程的运用能力．根据E＝Δmc2得：Δm＝Ec2＝4×10263×1082kg≈4.4×109kg，选项A、B、C错，选项D正确．答案：D6．放射性同位素2411Na的样品经过6h还剩下1/8没有衰变，它的半衰期是()A．2hB．1.5hC．1.17hD．0.75h解析：本题考查考生对半衰期的理解，我们知道，放射性元素衰变一半所用时间是一个半衰期，剩下的元素再经一个半衰期只剩下1/4，再经一个半衰期这1/4又会衰变一半只剩1/8，所以题中所给的6h为三个半衰期的时间，因而该放射性同位素的半衰期应是2h，也可根据m余＝m原·(12)tT得18＝(12)6T，T＝2h.答案：A图2－2－27．(2011·上海卷)天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图2－2－2所示，由此可推知()A．②来自于原子核外的电子B．①的电离作用最强，是一种电磁波C．③的电离作用较强，是一种电磁波D．③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子解析：本题考查学生对天然放射现象中三种射线的认知能力．由图可知：射线①贯穿能力最弱，为α射线，本质是氦核(42He)，其电离能力最强；射线③贯穿能力最强，为γ射线，本质是电磁波(光子流)，其电离能力最弱；射线②为β射线，本质是电子流，综上所述，只有D正确．答案：D8．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()11H＋126C―→137N＋Q111H＋157N―→126C＋X＋Q2方程式中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：原子核11H32He42He126C137N157N质量/u1.00783.01604.002612.00013.005715.0001以下推断正确的是()A．X是32He，Q2Q1B．X是42He，Q2Q1C．X是32He，Q2Q1D．X是42He，Q2Q1解析：11H＋126C→137N中质量亏损为Δm1＝1.0078u＋12.000u－13.0057u＝0.0021u，根据电荷数守恒和质量数守恒可知11H＋157N―→126C＋X中X的电荷数为2、质量数为4，质量亏损为Δm2＝1.0078u＋15.0001u－12.0000u－4.0026u＝0.0053u，根据爱因斯坦的质能方程可知Q1＝Δm1c2、Q2＝Δm2c2，则Q1Q2.答案：B图2－2－39．在匀强磁场里有一个原来静止的放射性元素碳14，它所放射的粒子与反冲核的径迹在磁场中是两个相切的圆，圆的直径之比为7∶1，如图2－2－3所示，那么，碳14的衰变方程是()A.146C―→42He＋104BeB.146C―→0＋1e＋145BC.146C―→0－1e＋147ND.146C―→21H＋125B解析：因r＝mv/qB，由动量守恒可知，放出的粒子和反冲核满足m1v1＝m2v2，所以r1r2＝m1v1q1B/m2v2q2B，得q2q1＝71.答案：C二、非选择题10．约里奥－居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素3015P衰变成3014Si的同时放出另一种粒子，这种粒子是__________，3215P是3015P的同位素，被广泛应用于生物示踪技术，1mg3215P随时间衰变的关系如图2－2－4所示，请估算4mg的3215P经多少天的衰变后还剩0.25mg.图2－2－4解析：3015P衰变的方程：3015P→3014Si＋01e，即这种粒子为正电子．题图中纵坐标表示剩余3215P的质量，经过t天4mg的3215P还剩0.25mg，也就是1mg中还剩0.254mg＝0.0625mg，由题图估读出此时对应天数为56天．答案：正电子56天(54～58天都算对)11．质量为m1的42He核，以速度v0轰击质量为m2的静止的147N核，发生了核反应，最终产生两种新粒子A和B.其中A为178O核，质量为m3，速度为v3；B的质量为m4.(1)写出核反应方程式；(2)计算粒子B的速度vB；(3)粒子A的速度符合什么条件时，粒子B的速度方向与He核的运动方向相反？解析：(1)42He＋147N―→178O＋11H.(2)由动量守恒定律有m1v0＝m3v3＋m4vB，解得vB＝m1v0－m3v3m4.(3)当m1v0－m3v3＜0时，B的速度与He核的速度方向相反．解得v3＞m1v0m3.答案：(1)42He＋147N―→178O＋11H(2)m1v0－m3v3m4(3)v3＞m1v0m312．浙江秦山核电站第三期工程有两个60万千瓦发电机组已并网发电．(1)发电站的核能来源于23592U的裂变，现有四种说法：A.23592U裂变时释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小；B.23592U的一种可能的裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程式为：23592U＋10n―→14156Ba＋9236Kr＋310n；C.23592U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短；D．一个23592U核裂变能放出约200meV的能量，合3.2×10－11J.以上四种说法中正确的是__________．(2)已知铀235的质量为235.0439u，钡141的质量为140.9139u，氪92的质量为91.8973u，每个中子质量为1.0087u.1kg铀235发生(1)中的铀核裂变所放出的能量相当于多少优质煤完全燃烧时放出的能量？(1kg优质煤完全燃烧时能产生3.36×107J的热量)(3)这座核电站核能转化为电能的效率为η＝40%，假定反应堆中发生的裂变反应全是(1)中的核反应，则每年需要多少浓缩铀(浓缩铀中铀235的含量占2%)?解析：(1)23592U裂变时，核子数、质子数守恒，只是重核的核子平均质量大于中等质量的核子平均质量，产生质量亏损，释放核能，故A错，B对.23592U的半衰期不会随环境温度的变化而改变，它是由核内部自身的因素决定的，故C错.1meV＝1×106×1.6×10－19J＝1.6×10－13J，故D对．(2)质量亏损为：Δm＝(mU＋mn)－(mBa＋mkr＋3mn)＝236.0526u－235.8373u＝0.2153u.释放的能量：ΔE＝Δmc2＝210meV.1kg铀235含有的铀原子核数目为N＝1000235×6.02×1023＝2.56×1024个．1kg铀完全反应释放的总能量为：E总＝N·ΔE＝2.56×1024×201×106×1.60×10－19J＝8.23×1013J.1t煤完全燃烧释放的能量为：E＝1000×3.36×107J＝3.36×1010J，故1kg铀完全反应相当于这样的煤完全燃烧的质量为：m煤＝2.45×103t.(3)核电站每年放出的热量Q＝Ptη＝2×60×107×365×24×360040%J＝9.46×1016J.需要浓缩铀：m＝QE总×0.02＝5.7×104kg.答案：(1)BD(2)2.45×103t(3)5.7×104kg薃肀莂蒃袂肀肂虿袈聿芄薂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肃薇薃膃芅荿羁膂莈蚅袇膁蒀蒈螃膀膀蚃虿腿节蒆羈芈莄蚁袄芈蒆蒄螀芇膆蚀蚆袃莈蒃蚂袂蒁螈羀袁膀薁袆袁芃螆螂袀莅蕿蚈衿蒇莂羇羈膇薇袃羇艿莀蝿羆蒂薆螅羅膁蒈蚁羅芄蚄罿羄莆蒇袅羃蒈蚂螁羂膈蒅蚇肁芀蚁薃肀莂蒃袂肀肂虿袈聿芄薂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肃薇薃膃芅荿羁膂莈蚅袇膁蒀蒈螃膀膀蚃虿腿节蒆羈芈莄蚁袄芈蒆蒄螀芇膆蚀蚆袃莈蒃蚂袂蒁螈羀袁膀薁袆袁芃螆螂袀莅蕿蚈衿蒇莂羇羈膇薇袃羇艿莀蝿羆蒂薆螅羅膁蒈蚁羅芄蚄罿羄莆蒇袅羃蒈蚂螁羂膈蒅蚇肁芀蚁薃肀莂蒃袂肀肂虿袈聿芄薂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肃薇薃膃芅荿螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆