全品复习方案高考物理大一轮复习 第12单元 原子物理 第31讲 核反应、核能课时作业

核反应、核能

基础巩固

1．[2016·河北衡水调研改编] 以下有关近代物理内容的叙述，正确的有( )

A．紫外线照射到金属锌板表面时能产生光电效应，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也随之增大

B．每个核子只跟邻近的核子发生核力作用

C．原子核式结构模型是由汤姆孙在α粒子散射实验基础上提出的 D．太阳内部发生的核反应是核裂变反应

2．[2016·湖北八校联考改编] 下列叙述中，错误的是( ) A．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关

B．对于同种金属产生光电效应时，逸出光电子的最大初动能Ek与照射光的频率呈线性关系

C．一块纯净的放射性元素的矿石，经过一个半衰期以后，它的总质量仅剩下一半 D．将核子束缚在原子核内的核力，是不同于万有引力和电磁力的另一种相互作用 3．[2016·河南安阳质量监测] 如图K31-1所示四幅图分别对应四种说法，其中错误的是( )

图K31-1

A．根据α、β、γ射线的特点可知，射线1是α射线，射线2是β射线，射线3是γ射线

B．氢原子辐射出一个光子后，电势能减小，总能量增大

C．天然放射性元素的半衰期由原子核内部自身的因素决定，跟所处的化学状态和外部条件无关

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D．一种典型的轴核的裂变反应方程是 92U＋0n―→ 56Ba＋36Kr＋30n 4．[2016·江西八校联考改编] 下列说法错误的是( ) A．卢瑟福的α粒子散射实验说明了原子的核式结构模型 B．受普朗克量子论的启发，爱因斯坦提出了光子说 C．查德威克首先发现了中子

D．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小 技能提升

5．(多选)[2016·西安八校联考改编] 下列说法正确的是( )

A．在表达式ε＝hν和p＝

h中，能量ε和动量p是描述物质的粒子性的重要物理量，λ波长λ或频率ν是描述物质的波动性的典型物理量

B．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，揭示了原子核的组成 234234234

C. 90Th(钍)衰变为 91Pa(镤)核时，衰变前 90Th核质量等于衰变后Pa核与β粒子的总质量

D．根据玻尔理论，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

6．(多选)下列关于近代物理知识的描述中，正确的是( )

A．若用蓝光照射某金属表面时有电子逸出，则改用紫光照射也一定会有电子逸出 B．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定

C．衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的

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D．在 7N＋2He―→ 8O＋X核反应中，X是质子，这个反应过程叫原子核的人工转变 7．(多选)科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分

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别为：X＋Y―→2He＋1H＋4.9 MeV和1H＋1H―→2He＋X＋17.6 MeV，下列表述正确的有( )

A．X是中子

B．Y的质子数是3，中子数是6 C．两个核反应都没有质量亏损 D．氘和氚的核反应是核聚变反应

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8．某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为1H＋ 6C―1311512→ 7N＋Q1，1H＋ 7N―→ 6C＋X＋Q2，方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：

原子核 质量/u 11H 32He 42He 126C 13 7N 157N 1.0078 3.0160 4.0026 12.0000 13.0057 15.0001 则X是________，Q2________(选填“大于”“等于”或“小于”)Q1. 9．某些建筑材料可产生放射性气体——氡，氡可以发生α或β衰变，人长期生活在氡浓度过高的环境中，氡会经过人的呼吸道沉积在肺部，并放出大量的射线，从而危害人体健

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康．原来静止的氡核( 86Rn)发生一次α衰变生成新核钋(Po)，并放出一个能量为E0＝0.09 MeV的光子．已知放出的α粒子动能为Eα＝5.55 MeV，忽略放出光子的动量，但考虑其能量；1 u相当于931.5 MeV.

(1)写出衰变的核反应方程；

(2)衰变过程中总的质量亏损为多少？(保留三位有效数字)

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10．用速度大小为v的中子轰击静止的锂核(3Li)，发生核反应后生成氚核和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作m，光速为c.

(1)写出核反应方程；

(2)求氚核和α粒子的速度大小；

(3)若核反应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．

挑战自我

11．[2016·武汉调研] 用质子流轰击固态的重水D2O，当质子和重水中的氘核发生碰撞

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时，系统损失的动能如果达到核反应所需要的能量，将发生生成2He核的核反应．

(1)写出质子流轰击固态的重水D2O的核反应方程；

(2)当质子具有最小动能E1＝1.4 MeV时，用质子流轰击固态的重水D2O(认为氘核是静止的)刚好可发生核反应；若用氘核轰击普通水的固态冰(认为质子是静止的)时，也能发生同样的核反应，求氘核的最小动能E2.(已知氘核质量等于质子质量的2倍)

课时作业(三十一)

1．B [解析] 光电子的最大初动能与照射光的频率有关，与光照强度无关，因此增大光照强度，光电子的最大初动能不变，选项A错误；核子为短程力，只能跟邻近的核子产生核力的作用，选项B正确；原子核式结构模型是由卢瑟福在α粒子散射实验基础上提出的，选项C错误；太阳内部发生的核反应是热核反应，选项D错误．

2．C [解析] 由黑体辐射规律可知，辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，选项A正确；根据光电效应方程Ek＝hν－W0可知，逸出光电子的最大初动能Ek与照

射光的频率呈线性关系，选项B正确；经过一个半衰期以后，有一半的质量发生衰变，产生新核，选项C错误；自然界可分为四种基本的相互作用，万有引力，电磁相互作用，强相互作用，弱相互作用，选项D正确．

3．B [解析] 三种射线的穿透本领不同，根据α、β、γ射线的特点可知，射线1的穿透本领最弱，是α射线，射线3的穿透本领最强，是γ射线，射线2是β射线，选项A正确；氢原子辐射出一个光子后，从高能级向低能级跃迁，氢原子的能量减小，轨道半径减小，电子速率增大，动能增大，由于氢原子能量减小，则电势能减小，选项B错误；半衰期与其所处化学状态和外部条件无关，将放射性元素掺杂到其他稳定元素中，并降低其温度，它的半衰期不变，选项C正确；铀核的裂变是铀核俘获一个慢中子后才能发生的，所以

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核反应方程为 92U＋0n―→ 56Ba＋36Kr＋30n，选项D正确．

4．D [解析] 卢瑟福的α粒子散射实验，说明了原子的核式结构模型，故A正确；受普朗克量子论的启发，爱因斯坦在对光电效应的研究中提出了光子说，故B正确；查德威克在用α粒子轰击铍核的实验中发现了中子，故C正确；半衰期由放射性元素自身因素决定，与温度无关，故D错误．

5．AD [解析] 表达式ε＝hν和p＝中，能量ε和动量p是描述物质的粒子性的重要物理量，波长λ或频率ν是描述物质的波动性的典型物理量，选项A正确；卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，揭示了原子由原子核和核外电子组成，选项B错误；该核反应中存在质量亏损，选项C错误；根据玻尔理论，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，库仑力对电子做正功，电子的动能增大，由于氢原子能量减小，则电势能减小，选项D正确．

6．ABD [解析] 当用蓝光照射某金属表面时有电子逸出，若改用紫光照射，其频率大于蓝光，则一定能发生光电效应，选项A正确；原子核比结合能越大，说明将其分开需要消耗的能量越多，所以原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项B正确；β射线实际

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上是中子转变成质子放出电子而形成的，选项C错误； 7N＋2He―→ 8O＋X核反应中，X是质子，这个反应过程叫原子核的人工转变，选项D正确．

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7．AD [解析] 由1H＋1H―→2He＋X＋17.6 MeV，得X为中子0n，A正确．由X＋Y―→2He36＋1H＋4.9 MeV，得Y为3Li，质子数为3，中子数为3，B错误．两反应中均有能量产生，由质能方程可知，两个核反应都有质量亏损，C错误．氘和氚反应生成α粒子，该反应为核聚变反应，D正确．

4

8.2He 大于

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[解析] 核反应1H＋ 6C―→ 7N中质量亏损为Δm1＝1.0078 u＋12.0000 u－13.0057 u＝

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0.0021 u，根据电荷数守恒和质量数守恒可知核反应方程1H＋ 7N―→ 6C＋X中X的电荷数为

4

2，质量数为4，故X为α粒子即2He，质量亏损为Δm2＝1.0078 u＋15.0001 u－12.0000 u

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－4.0026 u＝0.0053 u，根据爱因斯坦质能方程可知Q1＝Δm1c，Q2＝Δm2c，则Q1＜Q2.

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9．(1) 86Rn―→ 84Po＋2He＋γ (2)0.00616 u

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[解析] (1)核反应方程为 86Rn―→ 84Po＋2He＋γ.

(2)忽略放出光子的动量，取新核的速度方向为正方向，根据动量守恒定律得 0＝pPo＋pα

hλp2

根据动能与动量的关系Ek＝得

2mEPomα

＝ EαmPo