2016高考物理复习训练试题及答案:天然放射衰变核能

　　答案解析

　　1.【解析】选C。具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称同位素,A、B、D错,C正确。

　　2.【解析】选D。β射线为原子核受激发射出的高速电子流,是由中子转变为质子时放射出来的,转化方程为H+,故A、B、C错,D正确。

　　3.【解析】选B、D。核的中子数为30-15=15个,故A错。核内有14个质子,故B对。由质量数守恒和电荷数守恒可知X为e,即为正电子,故C错,D对。

　　4.【解析】选B、D。α射线的电离作用强而穿透能力最弱,故A错。发生β衰变时,有H+,即β衰变所释放的电子是由原子核内部的中子转化成质子而产生的,故B对。半衰期不随外部条件而发生变化,故C错。设该过程有x次α衰变和y次β衰变,由衰变过程中的质量数守恒,238=206+4x,由电荷数守恒,

　　92=82+2x-y,可解得x=8,y=6,故D正确。

　　5.【解析】选D。根据半衰期公式m余=m原(=400 g×(=100 g,故A、B、C错,D正确。

　　【变式备选】地表处和存在一定的比例,植物吸收后体内和也含有一定的比例,植物死后,不再吸收碳。已知具有放射性,放出β粒子,若其半衰期为5 600年,现测得某被伐古树所含的比例是活树的倍,则　(　　)

　　A.该β粒子是14C原子的最外层电子获得高能量后放出来的

　　B.该古树是2 800年前被伐的

　　C.核经过衰变生成新核,新核的质量等于原核的质量

　　D.地球气候变暖将改变地表处衰变的快慢

　　【解析】选B。由半衰期的公式得:=(,解得t=2 800,故B正确。β粒子

　　是从原子核内部释放出来的,故A错。核经过衰变生成新核,新核的质量数没有改变,但新核的质量发生了改变,故C错。衰变的快慢与外界无关,故D错。

　　6.【解析】选A。根据题意写出该元素的衰变反应方程式YZ+X+He,由质量数和电荷数守恒得,A=1,B=0,即X粒子是中子,故B、C、D错,A正确。

　　7.【解析】选A、C。该核反应放出,属于β衰变,故A正确。产物中的电子来源于原子核内部,故B错。从核子的平均质量与原子序数关系曲线可知，原子核核子平均质量比原子核核子平均质量大,而它们的核子数相同,因

　　此，原子核的质量比原子核的质量大,故D错,C正确。

　　8.【解析】选B、D。根据质量数和电荷数守恒写出衰变的方程式：

　　+He+4e,故A错。查德威克发现中子的核反应方程式为He

　　Cn,故B正确。半衰期是大量原子核衰变的统计值,不适用于200个这么少的原子核,故C错。在的裂变核反应生成和的过程中,放出巨大的核能,原子核质量出现亏损,说明原子核中的平均核子质量变小,故D正确。

　　9.【解析】选D。由于中子和质子结合成氘核时放出2.2 MeV的能量,如果用小于2.2 MeV的光子照射静止的氘核,使氘核分解成一个中子和一个质子,能量不够,故A错。如果用能量等于2.2 MeV的光子照射静止的氘核,氘核可能分解为一个中子和一个质子,但根据能量守恒知,此时它们的动能之和为零,故B错。如果用能量大于2.2 MeV的光子照射静止的氘核,氘核可能分解为一个中子和一个质子,此时多余的能量转化为所分解核的动能,故C错,D正确。

　　【总结提升】核反应过程中必须遵守的四个守恒

　　在核反应过程中,除了在书写核反应方程式时必须遵守质量数守恒和电荷数守恒之外,还必须遵守以下两个守恒:

　　(1)核反应前后的原子核和粒子组成的系统的动量必须守恒;

　　(2)核反应前后的原子核和粒子组成的系统的能量必须守恒。

　　10.【解析】选A。由质量数和电荷数守恒可知,中微子ν的质量数为0,电荷数为0,故B、C、D错,A正确。

　　11.【解析】(1)根据动量守恒定律可得:

　　Mv′=mv　 (2分)

　　解得v′=　 (3分)

　　(2)依题意有:

　　Ek=mv2+Mv′2　 (2分)

　　又Ek=Δmc2　 (2分)

　　解得

　　Δm=　 (3分)

　　答案：(1)　(2)

　　12.【解题指南】本题考查了放射性元素的衰变和爱因斯坦质能方程及动量守恒定律的应用,解答本题时应把握以下两点:

　　(1)核反应释放出的核能与铀核的动能EU、α粒子的动能Eα和γ光子的能量Eγ之和守恒。

　　(2)*核衰变为和α粒子组成的系统动量守恒。

　　【解析】(1)由质量数和电荷数守恒写出衰变方程:

　　→*He　 (2分)

　　*→+γ　 (2分)

　　也可写为

　　→He+γ

　　(2)衰变过程的质量亏损为

　　Δm=mPu-mU-mα　 (1分)

　　则核反应放出的能量为

　　ΔE=Δmc2　 (1分)

　　释放的核能转变为铀核的动能EU、α粒子的动能Eα和γ光子的能量Eγ之和

　　即ΔE=EU+Eα+Eγ　 (2分)

　　由以上几个式子得

　　EU+Eα=(mPu-mU-mα)c2-Eγ　 (2分)

　　设衰变后的铀核和α粒子的速度分别为vU和vα,则由动量守恒有

　　mUvU=mαvα　 (2分)

　　又由动能的定义得:

　　EU=mU　 (1分)

　　Eα=mα　 (1分)

　　由以上两方程得:

　　=　 (1分)

　　由上面几个方程得:

　　Eα=[(mPu-mU-mα)c2-Eγ]　 (2分)

　　代入题给数据得

　　Eα=5.034 MeV　 (1分)

　　答案：(1→He+γ

　　(2)5.034 MeV

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