2012高考物理 第16章第2講 放射性元素的衰變 核能③課后限時(shí)作業(yè) 新人教版

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1、 放射性元素的衰變 核能 一、選擇題（每小題5分，共20分） 1.太陽每年輻射到地球上的能量相當(dāng)于1 813億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，是全世界年需能量總和的5 000倍，是地球上最大的能源.太陽內(nèi)部有多種熱核反應(yīng)，其中的一個(gè)反應(yīng)方程是：+→+.若已知的質(zhì)量為m1, 的質(zhì)量為m2, 的質(zhì)量為m3, 的質(zhì)量為m4,則下列說法中正確的是( ) A. 是中子 B. 和是兩種不同元素的原子核 C. 和在常溫下就能夠發(fā)生聚變 D.這個(gè)反應(yīng)釋放的核能為ΔE=(m1+m2-m3-m4)c2 【解析】是中子，A正確；和是同位素，它們是同種元素，B錯(cuò)誤；在常溫下是不可能發(fā)生聚變的，C錯(cuò)誤；根據(jù)質(zhì)能方程

2、，可以得到D正確. 【答案】A、D 2.目前，在居室裝修中經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝飾材料，這些巖石都不同程度地含有放射性元素，比如有些含有鈾、釷的花崗巖等會釋放出放射性氣體氡，而氡會發(fā)生放射性衰變，放射出α、β、γ射線，這些射線會導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生癌變及呼吸道等方面的疾病.根據(jù)有關(guān)放射性知識可知，下列說法正確是（ ） A.氡的半衰期為3.8天，若取4個(gè)氡原子核，經(jīng)7.6天后就一定剩下一個(gè)原子核了 B.β衰變所釋放的電子是核內(nèi)的中子衰變成質(zhì)子所產(chǎn)生的 C.γ射線一般伴隨著α和β射線產(chǎn)生的，在這3種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱 D.發(fā)生α衰變時(shí)，生成核與原來的原子核相比，

3、中子數(shù)減少了4 【解析】由于半衰期是統(tǒng)計(jì)規(guī)律，A項(xiàng)錯(cuò)誤；發(fā)生α衰變時(shí).中子數(shù)減少2，D項(xiàng)錯(cuò)誤，正確答案B、C. 【答案】B、C 3．浙江秦山核電站第3期工程兩個(gè)60萬千瓦發(fā)電機(jī)組已并網(wǎng)發(fā)電．發(fā)電站的核能來源于U的裂變，下面說法正確的是（ ） A.U裂變時(shí)釋放出大量能量，產(chǎn)生明顯的質(zhì)量虧損，所以核子數(shù)要減小 B.U的一種可能的裂變是變成兩個(gè)中等質(zhì)量的原子核，反應(yīng)方程式為：U＋n→ 【解析】放射性同位素可作為示蹤原子，A對；α射線貫穿本領(lǐng)弱，不能用于金屬探傷，B錯(cuò)；放射性元素發(fā)生一次β衰變，由衰變規(guī)律知質(zhì)子數(shù)增加1，C錯(cuò)；元素的半衰期只由核本身的因素決定，而與原子處的物理狀態(tài)或化學(xué)

4、狀態(tài)無關(guān)，D錯(cuò)，故選A. 【答案】A 二、非選擇題（共80分） 5.（10分）用人工方法得到放射性同位素，這是一個(gè)很重要的發(fā)現(xiàn).天然放射性同位素只不過40多種，而目前人工制造的同位素已達(dá)1 000多種，每種元素都有放射性同位素.放射性同位素在農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、科研等許多方面得到廣泛應(yīng)用. （1）帶電的驗(yàn)電器在放射線照射下電荷會很快消失，其原因是（ ） A.射線的貫穿作用 B.射線的電離作用 C.射線的物理、化學(xué)作用 D.以上3個(gè)選項(xiàng)都不是 （2）右圖是工廠利用放射線自動(dòng)控制鋁板厚度的裝置示意圖，若工廠生產(chǎn)的是厚度 1

5、 mm的鋁板，在α、β、γ 3種射線中，你認(rèn)為對鋁板的厚度控制起主要作用的是 　　 射線. （3）在我國首先用人工方法合成牛胰島素時(shí)，需要證明人工合成的牛胰島素結(jié)晶跟天然牛胰島結(jié)晶是同一物質(zhì).為此，曾采用放射性同位素作為 . 【答案】（1）B（2）β（3）示蹤原子 6.（12分）某核反應(yīng)方程為+→+X.已知的質(zhì)量為2.013 6 u，的質(zhì)量為3.018 0 u, 的質(zhì)量為4.002 6 u,X的質(zhì)量為1.008 7 u. （1）X是什么粒子？ （2）該反應(yīng)釋放能量還是吸收能量？ 【解析】本題考查了核反應(yīng)方程中質(zhì)量數(shù)、核電荷數(shù)守恒及核能的相關(guān)知識，同時(shí)考

6、查對核反應(yīng)方程和質(zhì)能方程的綜合應(yīng)用能力. 根據(jù)核反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)及電荷數(shù)守恒，可得X為， 反應(yīng)前的總質(zhì)量為m1=2.013 6 u+3.018 u=5.031 6u, 反應(yīng)后的總質(zhì)量為m2=4.002 6 u+1.008 7 u=5.011 3 u. 由于m1>m2，反應(yīng)過程中釋放能量且釋放的能量可由質(zhì)能方程求得. 【解析】（1）根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可判斷X為中子（），且a=3， 根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE=Δmc2，有ΔE=（mU-mBa-mkr-2mn）c2. （2）反應(yīng)堆每年提供的核能：E=PT/η(其中T表示一年的時(shí)間) 以M表示每年消耗的的質(zhì)量， 則M∶mU=E∶

7、ΔE，解得M=mUPT/ηΔE. 代入數(shù)據(jù)得M=1.10×103 kg. 【答案】（1） 3（mU-mBa-mkr-2mn）c2 （2）1.10×103 kg 8.（12分）用速度為v0、質(zhì)量為m1的核轟擊質(zhì)量為m2的靜止的核，發(fā)生核反應(yīng)，最終產(chǎn)生兩種粒子A和B.其中A為核，質(zhì)量為m3，速度為v3；B的質(zhì)量為m4. （1）寫出核反應(yīng)方程式； （2）計(jì)算粒子B的速度vB; （3）粒子A的速度符合什么條件時(shí)，粒子B的速度方向與He核的運(yùn)動(dòng)方向相反？ 【解析】（1）+→+. （2）由動(dòng)量守恒定律：m1v0=m3v3+m4vB, 解得vB=. （3）B的速度與He核的速度方向相反

8、， 即<0,解得v3>. 【答案】（1）4.2×106 t （2）6×1014個(gè) 10.（17分）浙江秦山核電站第3期工程兩個(gè)60萬千瓦發(fā)電機(jī)組已并網(wǎng)發(fā)電. （1）發(fā)電站的核能來源于的裂變，現(xiàn)有4種說法： A.裂變時(shí)釋放出大量能量，產(chǎn)生明顯的質(zhì)量虧損，所以核子數(shù)要減小 B.的一種可能的裂變是變成兩個(gè)中等質(zhì)量的原子核，反應(yīng)方程式為：+　→++3 C. 是天然放射性元素，常溫下它的半衰期約為45億年，升高溫度半衰期縮短 D.一個(gè)裂變能放出約200 MeV的能量，含3.2×10-11 J 以上說法中正確的是 　 （ ） （2）已知鈾235的質(zhì)量為235.043 9 u,

9、鋇141的質(zhì)量為140.913 9 u,氪92的質(zhì)量為91.897 3 u,每個(gè)中子質(zhì)量為1.008 7 u.1 kg鈾235發(fā)生（1）中的鈾核裂變反應(yīng)所放出的能量相當(dāng)于多少優(yōu)質(zhì)煤完全燃燒時(shí)放出的能量？（1 kg優(yōu)質(zhì)煤完全燃燒時(shí)能產(chǎn)生3.36×107 J的熱量） （3）這座核電站核能轉(zhuǎn)化為電能的效率為η=40%，假定反應(yīng)堆中發(fā)生的裂變反應(yīng)全是（1）中的核反應(yīng)，則每年需要多少濃縮鈾？（濃縮鈾中鈾235的含量占2%） 【解析】（1）裂變時(shí)，核子數(shù)、質(zhì)子數(shù)守恒，只是重核的核子平均質(zhì)量大于中等質(zhì)量的核子平均質(zhì)量，產(chǎn)生質(zhì)量虧損，釋放核能，故A錯(cuò)，B對；的半衰期不會隨環(huán) - 5 - 用心 愛心 專心