2022-2022学年高中物理沪科版必修1习题：习题课4-共点力平衡条件的综合应用-Word版含解析.docx

考点规范练70天然放射现象、核反应、核能一、单项选择题1.(2018北京西城模拟)放射性元素发生衰变放出一个电子,这个电子()A.原来是原子的外层电子B.原来是原子的内层电子C.是在原子核内的质子转化为中子时产生的D.是在原子核内的中子转化为质子时产生的2.(2018全国卷)1934年,约里奥居里夫妇用粒子轰击铝核1327Al,产生了第一个人工放射性核素X:+1327Aln+X。X的原子序数和质量数分别为()A.15和28B.15和30C.16和30D.17和313.已知氘核的比结合能为1.1 MeV,氦核的比结合能为7.1 MeV,则两个氘核结合成一个氦核时()A.释放出4.9 MeV的能量B.释放出6.0 MeV的能量C.释放出24.0 MeV的能量D.吸收4.9 MeV的能量4.(2018河南豫南九校期中)一个静止在磁场中的放射性同位素原子核1530P,放出一个正电子后变成原子核1430Si,在图中近似反映正电子和Si核轨迹的图是()5.铀核(92235U)经过m次衰变和n次衰变变成铅核(82207Pb),关于该过程,下列说法正确的是()A.m=5,n=4B.铀核(92235U)的比结合能比铅核(82207Pb)的比结合能小C.衰变产物的结合能之和小于铀核(92235U)的结合能D.铀核(92235U)衰变过程的半衰期与温度和压强有关二、多项选择题6.一静止的铝原子核1327Al俘获一速度为1.0107 m/s 的质子p后,变为处于激发态的硅原子核1428Si,下列说法正确的是()A.核反应方程为p+1327Al1428SiB.核反应过程中系统动量守恒C.核反应过程中系统能量不守恒D.核反应前后核子数相等,所以生成物的质量等于反应物的质量之和E.硅原子核速度的数量级为105 m/s,方向与质子初速度的方向一致7.(2018广东深圳罗湖外国语学校期中)下列说法正确的是()A.玻尔理论成功解释了所有原子的光谱B.已知氡的半衰期为3.8天,若取1 g氡放在天平左盘上,砝码放于右盘,左右两边恰好平衡,则7.6天后,需取走0.75 g砝码天平才能再次平衡C.714N+24He817O+11H是原子核的人工转变D.光电效应实验中,遏止电压与入射光的频率有关8.(2018吉林辽源五中期末)关于核反应方程90234Th91234Pa+X+E(E为释放出的核能,X为新生成粒子),已知90234Th的半衰期为T,则下列说法正确的是()A.90234Th的半衰期T由原子核内部的因素决定,跟原子所处的物理、化学状态无关B.91234Pa比90234Th少1个中子,X粒子是从原子核中射出的,此核反应为衰变C.N个90234Th经2T时间因发生上述核反应而放出的核能为3NE4(N数值很大)D.90234Th的比结合能为E234三、非选择题9.(2018江苏苏州常熟中学二模)室内装修污染四大有害气体是苯系物、甲醛、氨气和氡。氡存在于建筑水泥、矿渣砖、装饰石材及土壤中。氡看不到,嗅不到,即使在氡浓度很高的环境里,人们对它也毫无感觉。氡进入人的呼吸系统能诱发肺癌,是除吸烟外导致肺癌的第二大因素。静止的氡核86222Rn放出某种粒子X后变成钋核84218Po,粒子X的动能为Ek1,若衰变放出的能量全部变成钋核和粒子X的动能。试回答以下问题:(1)写出上述衰变的核反应方程(请用物理学上规定的符号表示粒子X);(2)求钋核的动能Ek2。10.一个静止的氮核714N俘获了一个速度为2.3107m/s的中子生成一个复核A,A又衰变成B、C两个新核,设B、C的速度方向与中子方向相同,B的质量是中子的11倍,速度是106 m/s,B、C在同一磁场中做圆周运动的半径之比RBRC=1130。(不考虑相对论效应。)(1)求C核的速度大小;(2)根据计算判断C核是什么;(3)写出核反应方程。考点规范练70天然放射现象、核反应、核能1.D2.B解析 已知粒子的质量数是4,核电荷数为2,中子的质量数为1,不带电,原核反应方程可以写为24He+1327Al01n+X,根据核电荷数守恒,可知X的核电荷数即原子序数为15,根据质量数守恒,可知X的质量数为30,选项B正确。3.C解析 根据题意可写出两个氘核结合成一个氦核的核反应方程为12H+12H24He,由于氘核的比结合能为1.1 MeV,氦核的比结合能为7.1 MeV,故结合前氘核的结合能为E1=21.1 MeV,结合后氦核的结合能为E2=47.1 MeV,故E=2E1-E2=-24.0 MeV,负号表示释放能量,选项C正确。4.B解析 放射性元素放出正电子时,正粒子与反冲核的速度相反,而电性相同,则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反,两个粒子的轨迹应为外切圆,而放射性元素放出粒子时,粒子与反冲核的速度相反,而电性相反,则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同,两个粒子的轨迹应为内切圆。当放射性元素放出正电子时,两带电粒子的动量守恒。由半径公式r=mvqB=pqB,可得轨迹半径与动量成正比,与电量成反比,而正电子的电量比反冲核的电量小,则正电子的半径比反冲核的半径大,A、C、D错误,B正确。5.B解析 此衰变方程可写为92235U82207Pb+m+n,根据电荷数守恒和质量数守恒有235=207+4m,得m=7,以及92=82+72-n,得n=4,A错误;衰变后的产物相对于衰变前要稳定,所以铀核(92235U)的比结合能比铅核(82207Pb)的比结合能小,B正确;稳定性更高,比结合能更大,核子总数不变,故衰变产物的结合能之和一定大于铀核的结合能,C错误;原子核的半衰期与环境的温度、压强等无关,D错误。6.ABE解析 核反应方程满足质量数、电荷数守恒,选项A正确;核反应过程中遵循系统动量守恒和能量守恒,故选项B正确,C错误;核反应过程中有质量亏损,选项D错误;由mPv=mSiv得v=mPmSiv3.57105 m/s,选项E正确。7.CD解析 玻尔理论只能成功解释氢原子的光谱,A错误;氡的半衰期为3.8天,经7.6天后,有0.75 g衰变成新核,故取走的砝码小于0.75 g,天平才能再次平衡,B错误;用粒子去轰击氮核,属于原子核的人工转变,C正确;根据光电效应方程Ekm=eUc=h-W0,知遏止电压与入射光的频率有关,D正确。8.ABC解析 原子核的半衰期T由原子核内部的因素决定,跟原子所处的物理、化学状态无关,A正确;由质量数和电荷数守恒知X的质量数是0,电荷数是-1,为电子,是原子核内的中子转化为质子而释放一个电子,为衰变,B正确;经2T时间还剩余14没衰变,发生上述核反应而放出的核能为34NE,C正确;91234Pa的比结合能是234个核子结合成91234Pa时放出的能量,该能量不是它衰变时放出的能量E,所以91234Pa的比结合能不是E234,90234Th的比结合能也不是E234,D错误。9.解析 (1)根据质量数和电荷数守恒可得该核反应方程为86222Rn84218Po+24He。(2)设粒子X的质量为m1、速度为v1,钋核的质量为m2、速度为v2根据动量守恒定律有0=m1v1-m2v2钋核的动能:Ek2=(m2v2)22m2=m1v122m1m2=2Ek1109故钋核的动能为2Ek1109。答案 (1)86222Rn84218Po+24He(2)2Ek110910.解析 氮核吸收了一个中子变成复核不稳定,发生衰变,整个过程中中子、氮核以及两个新核组成一个系统,过程前后都不受外界的干扰,所以整个系统在俘获与衰变过程中动量均守恒,利用这一点,可求出C核的速度。然后根据粒子在磁场中的运动情况就可以判断出新核的种类,写出核反应方程。氮核俘获中子到衰变成B、C两个新核的过程中动量守恒:mnvn=mBvB+mCvC且有mnmBmC=111(14+1-11)=1114。由此解得vC=3106 m/s。再由带电粒子在洛伦兹力的作用下做圆周运动的知识得R=mvBq由RBRC=1130,mnmBmC=1114且qB+qC=7|e|代入数据,联立解得qC=2|e|,而mC=4mn,则C核是氦原子核,核反应方程式是714N+01n511B+24He。答案 (1)3106 m/s(2)氦原子核(3)714N+01n511B+24He