高考物理 原子核練習(xí)

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1、2011年高考物理 原子核練習(xí) 一、選擇題(共10小題，每小題6分，共60分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中至少有一項(xiàng)符合題意，全部選對(duì)的得6分，漏選的得3分，錯(cuò)選的得0分) 1．(2009·高考廣東卷)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在月球上含有豐富的He(氦3)．它是一種高效、清潔、安全的核聚變?nèi)剂?，其參與的一種核聚變反應(yīng)的方程式為He＋He→2H＋He聚變下列表述正確的是 (　　) A．聚變反應(yīng)不會(huì)釋放能量 B．聚變反應(yīng)產(chǎn)生了新的原子核 C．聚變反應(yīng)沒有質(zhì)量虧損 D．目前核電站都采用He聚變反應(yīng)發(fā)電 【解析】　本題考查核聚變的知識(shí)，意在考查考生對(duì)聚變特點(diǎn)的掌握程度．核聚變過程

2、中會(huì)發(fā)生質(zhì)量虧損，同時(shí)伴有巨大的核能放出，故A、C都是錯(cuò)誤的；聚變反應(yīng)中會(huì)產(chǎn)生新的原子核，如本題中生成了He，故B正確；目前核電站的核燃料一般還是鈾235，故D錯(cuò)誤． 【答案】　B 2．(2009·高考上海卷)放射性元素衰變時(shí)放出的三種射線，按穿透能力由強(qiáng)到弱的排列順序是 (　　) A．α射線，β射線，γ射線 B．γ射線，β射線，α射線 C．γ射線，α射線，β射線 D．β射線，α射線，γ射線 【解析】　本題考查對(duì)α、β、γ三種射線的特性的認(rèn)識(shí)，考查對(duì)基本知識(shí)的識(shí)記能力．γ射線的穿透能力最強(qiáng)，電離本領(lǐng)最弱；α射線穿透本領(lǐng)最弱，電離本領(lǐng)最強(qiáng)，β射線介于

3、二者之間．B正確． 【答案】　B 3．(2009·高考天津理綜)下列說法正確的是 (　　) A.N＋H→C＋He是α衰變方程 B.H＋H→He＋γ是核聚變反應(yīng)方程 C.U→Th＋He是核裂變反應(yīng)方程 D.He＋Al→P＋n是原子核的人工轉(zhuǎn)變方程 【解析】　本題考查了核反應(yīng)的相關(guān)知識(shí)，意在考查考生對(duì)天然放射現(xiàn)象、重核裂變、輕核聚變、原子核的人工轉(zhuǎn)變等相關(guān)知識(shí)的記憶及分析判斷能力．A、D為原子核的人工轉(zhuǎn)變，B為輕核聚變，C為原子核的衰變，故BD正確． 【答案】　BD 4．(2009·高考重慶理綜)某科學(xué)家提出年輕熱星體中核聚變的一種理論，其中的兩個(gè)核反應(yīng)方程為 H

4、＋C→N＋Q1，H＋N→C＋X＋Q2 方程中Q1、Q2表示釋放的能量，相關(guān)的原子核質(zhì)量見下表： 原子核 H He He C N N 質(zhì)量/u 以下推斷正確的是 (　　) A．X是He，Q2>Q1　　　　　　 B．X是He，Q2>Q1 C．X是He，Q2Q1. 【答案

5、】　B 5．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)原來靜止的碳14原子核，它放射出的粒子與反沖核的軌跡是兩個(gè)內(nèi)切圓，圓直徑比為7∶1，如圖所示，則碳14的衰變方程為 (　　) A.C→e＋B B.C→He＋Be C.C→H＋B D.C→e＋N 【解析】　根據(jù)動(dòng)量守恒定律，碳14放射粒子后的反沖核的速度方向與放射方向相反，且動(dòng)量的大小相同．這兩個(gè)速度方向相反的帶電粒子，在同一方向的磁場(chǎng)中所受的洛倫茲力方向相同，根據(jù)左手定則知兩個(gè)粒子的電性相反．又因?yàn)榉礇_的原子核是帶正電的，可知放射的粒子是帶負(fù)電的．另外帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式R＝，反沖核的動(dòng)量與粒子的動(dòng)量相等，B相等

6、，R之比為1∶7，則它們的電荷量之比為7∶1，所以正確選項(xiàng)為D. 【答案】　D 6．(2010·湖北重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)北京奧運(yùn)會(huì)的相關(guān)場(chǎng)館建設(shè)大量采用對(duì)環(huán)境有益的新技術(shù)，如奧運(yùn)會(huì)場(chǎng)館周圍80%的路燈利用了太陽能發(fā)電技術(shù)，奧運(yùn)會(huì)90%的洗浴熱水采用了全玻真空太陽能集熱技術(shù)．太陽能的產(chǎn)生是太陽內(nèi)部高溫高壓條件下的核反應(yīng)形成的，下列說法正確的是 (　　) A．該核反應(yīng)的方程可能是4H→He＋2e B．該核反應(yīng)的方程可能是92U＋n→54Xe＋Sr＋10n C．4H→He＋2e反應(yīng)之所以釋放出能量，是因?yàn)镠核子的平均質(zhì)量較He的大 D．4H→H＋2e反應(yīng)之所以釋放

7、出能量，是因?yàn)镠核子的平均質(zhì)量較He的小 【解析】　太陽能是由太陽內(nèi)部核聚變反應(yīng)產(chǎn)生的，反應(yīng)中釋放出能量是因?yàn)镠核子的平均質(zhì)量較He的大，故AC正確． 【答案】　AC 7．(2009·保定聯(lián)考)太陽內(nèi)部發(fā)生的核反應(yīng)主要是輕核的聚變，太陽中存在的主要元素是氫，氫核的聚變反應(yīng)可以看作是4個(gè)氫核(H)結(jié)合成1個(gè)氦核(He)．下表中列出了部分粒子的質(zhì)量(1u相當(dāng)于931.5MeV的能量) 粒子名稱 質(zhì)子p α粒子 電子e 中子n 質(zhì)量/u 以下說法中正確的是 (　　) A．核反應(yīng)方程式為4H→He＋2e B．核反應(yīng)方程式為4H→He＋2e

8、 C． D． 【解析】　根據(jù)核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒關(guān)系可判斷A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)質(zhì)能方程可知D正確． 【答案】　ACD 8．(2009·大慶模擬)下列說法中錯(cuò)誤的是 (　　) A．天然放射現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜結(jié)構(gòu) B．α粒子散射實(shí)驗(yàn)說明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜結(jié)構(gòu) C．發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程是N＋He―→O＋H D．玻爾的原子結(jié)構(gòu)理論是在盧瑟福核式結(jié)構(gòu)學(xué)說上引進(jìn)了量子理論 【解析】　天然放射現(xiàn)象是原子核內(nèi)部發(fā)生變化放出射線，α粒子散射實(shí)驗(yàn)說明了原子的核式結(jié)構(gòu)，故A正確，B錯(cuò)誤．C選項(xiàng)是人工核反應(yīng)發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程，故C正確．由玻爾理論的意義知，D

9、正確． 【答案】　B 9．14C是一種半衰期為5730年的放射性同位素．若考古工作者探測(cè)到某古木中14C的含量為原來的，則該古樹死亡的時(shí)間距今大約 (　　) A．22920年 B．11460年 C．5730年 D．2865年 【解析】　放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需時(shí)間為一個(gè)半衰期，14C的含量為原來的，經(jīng)過了兩個(gè)半衰期，t＝2×5730＝11460(年)，故選項(xiàng)B正確． 【答案】　B 10．“軌道電子俘獲”是放射性同位素衰變的一種形式，即原子核俘獲一個(gè)核外電子，核內(nèi)一個(gè)質(zhì)子變?yōu)橹凶?，原子核衰變成一個(gè)新核，并且放出一個(gè)中微子(其質(zhì)量小于電子質(zhì)

10、量且不帶電)．若一個(gè)靜止的原子核發(fā)生“軌道電子俘獲”(電子的初動(dòng)量可不計(jì))，則(　　) A．生成的新核與衰變前的原子核質(zhì)量數(shù)相同 B．生成新核的核電荷數(shù)增加 C．生成的新核與衰變前的原子核互為同位素 D．生成的新核與中微子的動(dòng)量大小相等 【解析】　質(zhì)子與中子的質(zhì)量數(shù)相同，所以發(fā)生“軌道電子俘獲”后新核與原核質(zhì)量數(shù)相同，A正確；新核質(zhì)子數(shù)減少，故該電荷數(shù)減少，B錯(cuò)；新核與原核質(zhì)子數(shù)不同，不能稱它們互為同位素，C錯(cuò)；以靜止原子核及被俘獲電子為系統(tǒng)，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，系統(tǒng)初動(dòng)量為零，所以生成的新核與中微子的動(dòng)量大小相等，方向相反，D正確． 【答案】　AD 二、論述、計(jì)算題(本題共3小題，共

11、40分，解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、計(jì)算公式和重要的演算步驟，只寫出最后答案不得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確數(shù)值和單位) 11．為了捍衛(wèi)我國的領(lǐng)海主權(quán)，隨著我國綜合國力的不斷增強(qiáng)，相信在不遠(yuǎn)的將來，我國會(huì)擁有自己的航空母艦．假設(shè)航空母艦的動(dòng)力來自核反應(yīng)堆，其中主要的核反應(yīng)方程式是U＋n→Ba＋Kr＋(　　)n (1)在括號(hào)內(nèi)填寫n前的系數(shù)； (2)用m1、m2、m3分別表示U、Ba、Kr核的質(zhì)量，m表示中子的質(zhì)量，則上述反應(yīng)過程中一個(gè)鈾235核發(fā)生裂變產(chǎn)生的核能ΔE是多少？ (3)假設(shè)核反應(yīng)堆的功率P＝×105kW，×10－11J，則該航空母艦在海上航行一個(gè)月需要消耗多少kg鈾2

12、35？(鈾235的摩爾質(zhì)量M＝/mol，一個(gè)月約為t＝×106s，阿伏加德羅常數(shù)NA＝×1023mol－1，計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 【解析】　(1)由電荷數(shù)守恒和質(zhì)量守恒可知系數(shù)為3. (2)ΔE＝Δmc2＝(m1－m2－m3－2m)c2 (3)一個(gè)月內(nèi)核反應(yīng)產(chǎn)生的總能量為E＝Pt，同時(shí) E＝NAΔE，所以Pt＝NAΔE，解得m＝≈22kg 【答案】　(1)3　(2)(m1－m2－m3－2m)c2　(3)22kg 12．在真空中，原來靜止的原子核X在進(jìn)行α衰變時(shí)，放出α粒子的動(dòng)能為E0.假設(shè)衰變后產(chǎn)生的新核用字母Y表示，衰變時(shí)產(chǎn)生的能量全部以動(dòng)能形式釋放出來，真空中的光速為c，

13、原子核的質(zhì)量之比等于其質(zhì)量數(shù)之比，原子核的重力不計(jì)． (1)寫出衰變的核反應(yīng)方程； (2)求衰變過程中總的質(zhì)量虧損． 【解析】　(1)衰變的核反應(yīng)方程為：X→Y＋He (2)根據(jù)動(dòng)量守恒定律，反沖核Y的動(dòng)量與α粒子的動(dòng)量大小相等 根據(jù)公式Ek＝ 可知，反沖核Y的動(dòng)能為Ek1＝E0 衰變時(shí)釋放出的總能量為Ek＝E0＋Ek1＝E0 根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程Ek＝Δmc2 此衰變過程中總的質(zhì)量虧損是Δm＝ 【答案】　(1)X→Y＋He　(2) 13．如圖甲所示，MN為豎直放置、彼此平行的兩塊平板，兩板間距為d，兩板中央有一個(gè)小孔O、O′正對(duì)．在兩板間有垂直于紙面方向的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)

14、強(qiáng)度隨時(shí)間變化如圖乙所示，有一放射源內(nèi)裝鐳核(Ra)，放在平行板電容器的左側(cè)，鐳核(Ra)沿著OO′方向釋放一個(gè)α粒子后衰變成氡(Rn)．設(shè)α粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q，該粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期與磁場(chǎng)變化的周期都為T0，不考慮由于磁場(chǎng)變化而產(chǎn)生的電場(chǎng)的影響，不計(jì)粒子受的重力． (1)寫出鐳核的衰變方程； (2)求磁感應(yīng)強(qiáng)度B0的大小； (3)要使α粒子從O′孔垂直于N板射出磁場(chǎng)，求射入磁場(chǎng)的速度． 【解析】　(1)Ra―→Rn＋He. (2)依題意T0＝，B0＝. (3)α粒子經(jīng)過一個(gè)周期射出的模型為最簡(jiǎn)單模型，軌跡如右圖所示，根據(jù)周期性，也可能經(jīng)過二個(gè)周期、三個(gè)周期、四個(gè)周期……垂直于N板射出磁場(chǎng)，考慮到周期性，要使α粒子從O′孔垂直于N板射出磁場(chǎng)，則 d＝4nr(n＝1,2,3,4，…)，qv0B0＝m 由以上兩式可得v0＝. 【答案】　(1)Ra―→Rn＋He (2) (3)(n＝1,2,3…)