2023版高考物理一轮复习第13章原子结构原子核第2讲放射性元素的衰变核能模拟新人教版选修3-5

PAGEPAGE2放射性元素的衰变核能1．(多项选择)(2022·全国卷Ⅲ)一静止的铝原子核eq\o\al(27,13)Al俘获一速度为1.0×107m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核eq\o\al(28,14)Si。以下说法正确的选项是eq\x(导学号51343311)(ABE)A．核反响方程为p＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(28,14)SiB．核反响方程过程中系统动量守恒C．核反响过程中系统能量不守恒D．核反响前后核子数相等，所以生成物的质量等于反响物的质量之和E．硅原子核速度的数量级为105[解析]核反响方程满足质量数守恒和电荷数守恒，A项正确；微观粒子相互作用过程中，满足动量守恒定律，B项正确；题述核反响过程属于“二合一〞形式的完全非弹性碰撞，机械能有损失，但对于封闭的系统，能量仍然守恒，C项错误；核反响过程中的机械能有损失，故存在质量亏损现象，D项错误；硅原子质量约是质子质量的28倍，由动量守恒定律知，m0v0＝28m0v，所以硅原子核速度数量级为1052．(多项选择)(2022·甘肃兰州一中模拟)以下说法正确的选项是eq\x(导学号51343312)(ACE)A．天然放射性现象说明原子核内部具有复杂的结构B．α粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构C．原子核发生β衰变生成的新核原子序数增加D．氢原子从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长小于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的波长E．γ射线是原子核内部发生核反响而释放出的多余的能量[解析]天然放射性现象说明原子核内部具有复杂的结构，选项A正确；α粒子散射实验说明原子具有核式结构，选项B错误；根据电荷数守恒和质量数守恒知，β衰变放出一个电子，新核的电荷数增加1，即原子序数增加，故C正确；氢原子从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的能量小于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的能量，故从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长大于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的波长，选项D错误；γ射线是伴随着α或β衰变而释放出的多余的能量，故E正确。3．(多项选择)(2022·重庆一中模拟)以下说法正确的选项是eq\x(导学号51343313)(BCD)A．方程式eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He是重核裂变反响方程B．铯原子核(eq\o\al(133,55)Cs)的结合能小于铅原子核(eq\o\al(208,82)Pb)的结合能C．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的D．核力是短程力，与核子间的距离有关，有时表现为引力，有时表现为斥力E．原子核所含核子单独存在时的总质量等于该原子核的质量[解析]方程式eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He的反响物只有一个，生成物eq\o\al(4,2)He，属于α衰变，选项A错误；由原子核的平均结合能的曲线可知，铯原子核的比结合能与铅原子核的比结合能差不多，而铯原子核的核子数少得多，所以铯原子核的结合能小于铅原子核的结合能，选项B正确；β衰变所释放的电子不是来源于原子核外面的电子，而是原子核内的中子转化成质子时所产生的(eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(0,－1)e)，选项C正确；相邻的质子与质子、中子与质子、中子与中子既不会融合在一起(斥力)，又相距一定距离组成原子核(引力)，选项D正确；由于质量亏损，原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量，故E错误。4．(2022·全国卷Ⅱ)在以下描述核过程的方程中，属于α衰变的是__C__，属于β衰变的是__AB__，属于裂变的是__E__，属于聚变的是__F__。(填正确答案标号)eq\x(导学号51343580)A.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)eB.eq\o\al(32,15)P→eq\o\al(32,16)S＋eq\o\al(0,－1)eC.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeD.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HE.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(140,54)Xe＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)nF.eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n[解析]一个原子核自发地放出一个α粒子，生成一个新核的过程是α衰变，因此C项是α衰变；一个重核在一个粒子的轰击下，分裂成几个中等质量原子核的过程是重核的裂变，因此E项是重核的裂变；两个较轻的原子核聚合成一个较大的原子核，并放出粒子的过程是轻核的聚变，因此F项是轻核的聚变；另外，A、B项是β衰变，D项是原子核的人工转变。5．(2022·湖北黄石联考)用速度大小为v的中子轰击静止的锂核(eq\o\al(6,3)Li)，发生核反响后生成氚核和α粒子。生成的氚核速度方向与中子的速度方向相反，氚核与α粒子的速度之比为7∶8，中子的质量为m，质子的质量可近似看成m，光速为c。eq\x(导学号51343314)(1)写出核反响方程；(2)求氚核和α粒子的速度大小；(3)假设核反响过程中放出的核能全部转化为α粒子和氚核的动能，求出质量亏损。[答案](1)eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(6,3)Li→eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(4,2)He(2)eq\f(7v,11)eq\f(8v,11)(3)eq\f(141mv2,121c2)[解析](2)由动量守恒定律得mnv＝－mHv1＋mHev2。由题意得v1∶v2＝7∶8，解得v1＝eq\f(7v,11)，v2＝eq\f(8v,11)。(3)氚核和α粒子的动能之和为Ek＝eq\f(1,2)·3mveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)·4mveq\o\al(2