高三物理二轮复习常考模型微专题复习近代物理原子核衰变专题.docx
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高三物理二轮复习常考模型微专题复习近代物理原子核衰变专题
近代物理原子核衰变专题
一、单选题
1.家庭装修中不合格的瓷砖、洁具会释放出氡,氡具有放射性,是白血病的重要诱因之一。
氡衰变为钋,半衰期为天,则
A.在高温天气里,氡的半衰期会缩短
B.氡衰变放出的射线有很强的穿透能力
C.氡发生一次衰变会减少4个中子
D.在密闭空间中,大量的氡经过天会减少
2.下列说法正确的是
A.在铀核的裂变中,当铀块的体积小于“临界体积”时,不能发生链式反应
B.铀元素的半衰期为T,当温度发生变化时,铀元素的半衰期也发生变化
C.比结合能越小,原子核结合得越牢固,原子核越稳定
D.轻核聚变后,比结合能减少,因此反应中释放能量
3.在磁感应强度为B的匀强磁场中,一个静止的放射性原子核发生了一次衰变.放射出的粒子在与磁场垂直的平面内做圆周运动,其轨道半径为R。
以m、q分别表示粒子的质量和电荷量,生成的新核用Y表示。
下面说法不正确的是
A.发生衰变后产生的粒子与新核Y在磁场中运动的轨迹正确的是图丙
B.新核Y在磁场中圆周运动的半径为
C.粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流,且电流大小为
D.若衰变过程中释放的核能都转化为粒子和新核的动能,则衰变过程中的质量亏损为
4.铀铅测年法是放射测年法中最早使用,并且准确度很高的一种测年方式。
它依赖两个独立的衰变链,即半衰期亿年的至的衰变和半衰期亿年的至的衰变。
下列说法正确的是
A.衰变成,需要经历7次衰变和6次衰变
B.衰变成的过程中,只会放射出射线和射线
C.和相比较,的比结合能更大
D.一块含铀的矿石,其中的质量为m,经过亿年,这块矿石中的质量为
5.某静止的原子核发生核反应且释放出能量Q,其方程为:
,并假设释放的能量全部转化为新核Y和Z的动能,测得其中Z的速度为v,以下结论正确的是
A.Y原子核的速度大小为
B.Y原子核的动能是Z原子核的动能的倍
C.Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量大为光速
D.Y和Z的结合能之和一定大于X的结合能
6.铀衰变成,氡核不稳定,会进一步衰变成,其半衰期为天,下列说法正确的是
A.铀衰变成要经历4次衰变和3次衰变
B.4个氡核经过天后还剩下2个
C.的比结合能大于的比结合能
D.通过升高温度,可以缩短氡核的半衰期
7.以下说法正确的是
A.放射性元素的半衰期跟原子所处的化学状态无关,但与外部条件有关
B.某种频率的紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应,若增大该种紫外线照射的强度,从锌板表面逸出的光电子的最大初动能并不改变
C.根据波尔的原子理论,氢原子的核外电子由能量较高的定态轨道跃迁到能最较低的定态轨道时,会辐射一定频率的光子,同时核外电子的动能变小
D.用一光电管进行光电效应实验时,当用某一频率的光入射,有光电流产生,若保持入射光的总能量不变而不断减小入射光的频率,则始终有光电流产生
8.目前我国月球探测任务实现了“五战五捷”,已完成探月工程“绕、落、回”三步走战略中的前两步。
预计2020年年底之前发射“嫦娥五号”,实现月球区域软着陆及采样返回。
玉兔号月球车是采用核能来提供能量的,它的核能电池系统主要包括两个组成部分:
一个装填钚二氧化物的热源和一组固体热电偶,使钚238产生的热能转化为电能,这一系统设计使用寿命为14年。
钚238的半衰期为88年,原来静止的一个钚238衰变时放出粒子和光子,生成原子核X。
已知钚238、粒子、X的质量分别为、、,普朗克常量为h,真空中的光速为c,下列说法正确的是
A.X的中子数为234
B.钚238放在高压容器内,其半衰期可能变为90年
C.该核反应中的质量亏损为
D.光子的波长大于
二、多选题
9.下列说法正确的是
A.氘核分离成质子与中子的过程中需要吸收的最小能量就是氘核的结合能
B.氪经过一系列衰变成为稳定的锆要经过1次衰变和4次衰变
C.射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚后形成的电子流
D.放射性元素的半衰期是指大量该元素的原子核中有半数发生衰变所需要的时间
10.下列说法中正确的是
A.卢瑟福通过对天然放射现象的研究,提出原子的核式结构学说
B.氡222的衰变方程是,已知其半衰期约为天,则约经过天,16克氡222衰变后还剩1克氡
C.已知中子、质子和氘核的质量分别为和,则氘核的比结合能为表示真空中的光速
D.对于某种金属,超过其极限频率的入射光强度越弱,所逸出的光电子的最大初动能越小
11.放射性元素氡的半衰期为T,氡核放出一个X粒子后变成钋核,设氡核、钋核和X粒子的质量分别为,,下列说法正确的是
A.该过程的核反应方程是
B.发生一次核反应释放的核能为
C.1g氡经2T时间后,剩余氡原子的质量为
D.钋核的比结合能比氡核的比结合能大
12.关于原子结构和核反应的说法中正确的是
A.卢瑟福在粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型
B.发现中子的核反应方程是
C.200万个的原子核经过两个半衰期后剩下50万个
D.据图可知,原子核D和E聚变成原子核F要吸收能量
13.能源是社会发展的基础,发展核能是解决能源问题的途径之一,下列释放核能的反应方程,表述正确的有:
A.是核聚变反应
B.是衰变
C.是核裂变反应
D.是衰变
14.在磁感应强度为B的匀强磁场中,一个静止的放射性原子核发生了一次衰变,放射出的粒子在与磁场垂直的平面内做圆周运动,其轨道半径为以m、q分别表示粒子的质量和电荷量,M表示新核的质量,放射性原子核用表示,新核的元素符号用Y表示,该衰变过程释放的核能都转化为粒子和新核Y的动能,则
A.新核Y和粒子的半径之比
B.粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流,环形电流大小
C.新核的运动周期
D.衰变过程的质量亏损为
答案和解析
1.【答案】D
【解析】
【试题解析】
【分析】
根据衰变过程的质量数变化和质子数变化判断衰变过程释放的粒子,根据半衰期公式判断衰变所需的时间;
本题考查了半衰期的定义以及有关半衰期运算,理解其含义,同时理解有关半衰期公式中各个物理量的含义。
【解答】
氡衰变为钋的衰变方程为,释放出来的粒子是粒子,粒子电离能力较强,穿透能力较弱,氡发生一次衰变会减少2个中子,
放射性元素的半衰期与原子核所处的物理环境和化学状态无关,由原子核内部因素决定,
半衰期为天,经过天经过了4个半衰期,减少的氡为,故D正确,ABC错误。
2.【答案】A
【解析】解:
A、在铀核的裂变中,当铀块的体积小于“临界体积”时,不能发生链式反应,故A正确;
B、半衰期的大小与温度无关,由原子核内部因素决定,故B错误;
C、比结合能大的原子核,核子结合得越牢固,原子核越稳定,故C错误;
D、轻核聚变后比结合能增加,因此反应中会释放能量,故D错误;
故选:
A。
当铀块的体积小于“临界体积”时,不能发生链式反应;
铀元素的半衰期不随温度的变化而变化;
比结合能越大的原子核,原子核越稳定;
轻核聚变后,比结合能增加,反应中释放能量;
本题考查了铀核衰变和裂变以及原子核的结合能,理解比结合能越大的原子核越稳定。
3.【答案】A
【解析】
【试题解析】
【分析】
核反应过程质量数与核电荷数守恒,反应后核子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,应用牛顿第二定律求出粒子轨道半径,应用爱因斯坦质能方程分析答题。
本题是原子核内容与磁场的综合,首先是衰变问题,质量数与电荷数守恒;再就是衰变前后动量守恒,衰变后做匀速圆周运动,由牛顿第二定律就能求出半径之比。
【解答】
解:
A、由动量守恒可知衰变后产生的粒子与新核Y运动方向相反,所以在磁场中运动的轨迹圆外切,根据可得:
,可知粒子半径大,由左手可知两粒子圆周运动方向相同,丁图正确,故A错误,符合题意;
B、由可知,新核Y在磁场中圆周运动的半径为,故B正确,不符合题意;
C、圆周运动的周期为,环形电流为,故C正确,不符合题意;
D、对粒子由洛伦磁力提供向心力可得:
,由质量关系可知衰变后新核Y质量为,
由衰变过程中动量守恒可得可知,系统增加的能量为,
由质能方程可得,联立解得衰变过程中的质量亏损为,故D正确,不符合题意。
故选A。
4.【答案】D
【解析】
【分析】
AB、根据核反应过程质量数、电荷数守恒和衰变和衰变的特点分析发生衰变的次数;
C、比结合能越大原子核越稳定;
D、根据半衰期公式求解质量;
【解答】
A、根据质量数和电荷数守恒可知,衰变成,
衰变一次质量数减少4个,衰变次数
衰变的次数为,因此要经过7次衰变和4次衰变,故A错误;
B、衰变成的过程中,除了会放射出射线和射线之外,还会伴有射线放出,故B项错误;
C、和,相比较,更稳定,所以的比结合能更大,故C项错误;
D、根据半衰期公式可知,经过时间亿年,这块矿石中还有的质量为,故D项正确。
故选D。
5.【答案】D
【解析】
【分析】
在衰变过程中,遵守动量守恒,根据动量守恒定律和动量与动能的关系,列式求解Y的动量、速度和动能。
衰变过程类比于爆炸,满足动量守恒和能量守恒,同时注意动量与动能的关系式。
【解答】
A.静止的原子核发生衰变的过程中动量守恒,设Y的速度为,以Y的方向为正方向,则:
所以:
,即大小为,负号表示方向与Z的方向相反。
故A错误;
B.动能:
所以Y原子核的动能是Z原子核的动能关系:
,故B错误;
C.由于该反应的过程中释放能量,所以Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量小。
故C错误;
D.由于该反应的过程中释放能量,所以Y和Z的结合能之和一定大于X的结合能。
故D正确。
故选D。
6.【答案】C
【解析】
【分析】
粒子发生一次衰变质量数减4,电荷数减少2,发生一次衰变,质量数不变,电荷数增加1,据此计算;
衰变是发生在原子核内部的,与外界因素无关,衰变过后,原子核更稳定,比结合能也越大.
【解答】
A、铀衰变成要经历4次衰变和2次衰变,A错误;
B、半衰期是大量原子的统计规律,4个氡核的衰变情况存在偶然性,B错误;
C、该衰变过程是自发进行的,原子核变得更加稳定,比结合能增大,C正确;
D、半衰期与温度无关,D错误。
故选C。
7.【答案】B
【解析】
【分析】
根据光电效应发生条件,可知,光电子的最大初动能与入射频率有关,与入射的强度无关;氢原子从高能级到低能级辐射光子,放出能量,能量不连续,轨道也不连续,由较高能级跃迁到较低能级时,电子的动能增大,电势能减小;外界环境的变化不会影响半衰期,从而即可求解。
光电效应中最大初动能与入射频率有关,掌握氢原子跃迁能量是不连续的,轨道是不连续的,辐射光子后,动能增大,电势能减小,相反吸收光子后,动能减小,电势能增加,知道半衰期由原子核自身性质决定。
【解答】
A.放射性元素的半衰期跟原子所处的化学状态无关,而与外部条件也无关,故A错误;
B.紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应,则当增大紫外线的照射强度时,从锌板表面逸出的光电子的最大初动能不变,故B正确;
C.能级跃迁时,由于高能级轨道半径较大,速度较小,电势能较大,故氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时,要释放一定频率的光子,同时电子的动能增大,电势能减小,故C错误;
D.如果入射光的频率小于极限频率将不会发生光电效应,不会有光电流产生,故D错误;
故选B。
8.【答案】D
【解析】
【分析】
本题主要考查衰变,半衰期,解决本题的关键在于衰变过程中质量数守恒和电荷数守恒,元素的半衰期由核内部自身的因素决定,与原子所处化学状态和外部条件无关;衰变过程中会发生质量亏损。
【解答】
A.由
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- 物理 二轮 复习 模型 专题 近代 原子核 衰变