本章易错过关 (五)
1.A [解析] 临界体积是核反应技术中的重要参数.如果核原料(六氟化钠)投入太多,提炼成的核反应材料(二氟化铀)就会超过临界体积,则可产生持续的铀核反应,从而造成核泄漏,A正确;当铀块达不到其临界体积时,一般情况下,即便压强和温度达到一定值时,也不会产生核反应,不会产生核泄漏,B、C、D错误.
2.A [解析] 根据核反应的特点可知,裂变与衰变都放出能量,A正确;Y原子核中含有的核电荷数为92-2=90,大于83,是具有放射性的,B错误;根据核电荷数守恒和质量数守恒,可知X的质量数为144,核电荷数为56,即质子数为56,C错误;半衰期与温度无关,D错误.
3.B [解析] BiX,质量数不变,说明发生的是β衰变,根据电荷数守恒可知a=84,故A错误,B正确BiTl,电荷数减少2,说明发生的是α衰变,根据质量数守恒可知b=206,所以TlPb,电荷数增加1,质量数不变,所以为β衰变,故C、D错误.
4.AD [解析] 核反应遵守质量数守恒和核电荷数守恒,故A正确;华龙一号的原理是重核的裂变反应,故B错误;原子核的平均结合能越大,原子核越稳定,故C错误;核裂变反应发生后,会释放能量,有质量损失,所以核子的平均质量减小,故D正确.
5.AC [解析] 由核反应方程知,裂变反应中伴随着中子放出,故A正确;通常把裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫作它的临界体积,因此铀块的体积不小于临界体积才能发生链式反应,故B错误;核反应堆的铀核链式反应的速度可人工控制,故C正确;放射性元素的半衰期由核本身的因素决定,与环境温度无关,故D错误.
6.AD [解析] 要发生聚变反应,两个原子核要足够近,故需要克服两氘核间巨大的库仑斥力,故A正确;根据质量数守恒和核电荷数守恒,可知x的质量数为3,电荷数为2,所以反应产物x应为He,故B错误;根据爱因斯坦质能方程有ΔE=mc2,则有ΔE=(2m1-mx-m2)c2,解得mx=2m1-m2-,故C错误;根据能量守恒定律有4E+ΔE=3Ex,解得Ex=E+,故D正确.
7.AC [解析] 根据质量数和核电荷数守恒可知,衰变方程可表示为XY+He,故A正确;此反应中放出的总能量为ΔE=(mX-mY-mα)c2,可知核Y的结合能不等于(mX-mY-mα)c2,故B错误;根据r=,又mv=p,则得r=,衰变过程遵守动量守恒定律,根据动量守恒定律得0=pY-pα,则pY=pα,得半径之比为==,则核Y在磁场中运动的半径为rY=,故C正确;由Ek=可得两核的动能之比=,核X发生衰变前后,系统能量守恒,即释放的核能等于Y核与α粒子的动能之和,则有EkY+Ekα=ΔE=(mX-mY-mα)c2,解得EkY=,故D错误.
8.0 -1 3∶1
[解析] 根据质量数和核电荷数守恒可知X为e,故质量数为0,电荷数为-1;设对于质量为m0的铯137,60年后未衰变的铯137的质量为m=m0=m0,故60年后此鲈鱼体内已衰变与未衰变的铯137的质量比为m0-m0∶m0=3∶1.
9.2 一样快 大于
[解析] Pu产生一次α衰变,原子核少2个质子和2个中子,因此新核的中子数比Pu的中子数少2个.衰变是原子核自发的,衰变的快慢只与原子核本身有关,与外界的物理环境和化学环境均无关,因此Pu在月球上的衰变速度与在地球上的衰变速度相比一样快.Pu在放出一个α粒子后衰变为一个新的原子核,可知新核的核子数比Pu的核子数较小,Pu是重核,由比结合能曲线可知,新原子核的平均结合能大于Pu的平均结合能.
10.(1)1786 MeV (2)1142.4 MeV 783 MeV (3)释放能量 139.4 MeV
[解析] (1)把U分解成核子时,要吸收的能量为
E1=235×7.6 MeV=1786 MeV
(2)使相应的核子结合成Xe要释放的能量为
E2=136×8.4 MeV=1142.4 MeV
使相应的核子结合成Sr要释放的能量为
E3=90×8.7 MeV=783 MeV
(3)这个核反应放出的能量为
E=E2+E3-E1=139.4 MeV>0
故会释放能量139.4 MeV
11.(1)28 650年 (2)①C→N+e 7∶1 如图所示
② 电流方向相同
[解析] (1)由题意可知,该古树死去后已经经历了5个半衰期,则有5730×5年=28 650年
可知这棵古树距今28 650年
(2)①根据质量数和核电荷数守恒,衰变方程为C→N+e
衰变过程动量守恒,则有p=mβvβ=mNvN
根据洛伦兹力提供向心力可得qvB=m
可得r==∝
可知==7∶1
轨迹如图所示
②粒子在磁场中的运动周期为T==
根据I==∝
则有=×25 000=
根据左手定则可知,两者形成的电流方向相同本章易错过关 (五)
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一、选择题
1.[2024·三明期中] 核工厂将核原料(六氟化钠)提炼成核反应材料(二氟化铀)时出现操作失误,工作人员在一个加工炉中投入16 kg的核原料,大大超过了规定标准,从而造成了核泄漏,这个标准是 ( )
A.临界体积
B.临界压强
C.临界温度
D.由一定的温度、体积和压强共同确定
2.[2024·福州一中月考] 铀235是核电站的主要核燃料,核反应堆在工作时,铀235既发生裂变,也发生衰变.铀235裂变方程为U+n→XKr+n,衰变方程为U→Y+He,则下列说法正确的是 ( )
A.上述裂变过程放出能量,衰变过程也放出能量
B.衰变产生的新核Y不再具有放射性
C.裂变产生的新核X中含有143个质子
D.核裂变释放能量产生的高温会加快铀235的衰变
3.[2024·江西南昌期末] 放射性元素U衰变有多种可能途径,其中一种途径是先变成Bi,而Bi可以经一次衰变变成X(X代表某种元素),也可以经一次衰变变成TlX和Tl最后都变成Pb,衰变路径如图所示,则 ( )
a=82
B. BiX是β衰变
C. BiTl是β衰变
D. Tl经过一次α衰变变成Pb
4.(多选)如图甲所示,2020年11月27日00时41分,华龙一号全球首堆中核集团福清核电5号机组首次并网成功.如图乙所示是原子核的平均结合能与质量数的关系图,下列说法正确的是 ( )
A.核反应中,质量数守恒,核电荷数守恒
B.华龙一号的原理是核聚变
C.原子核结合能越大,原子核越稳定
D.核裂变反应发生后,核子的平均质量减小
5.(多选)[2024·福州一中月考] 铀核裂变是核电站核能的重要来源,其中一种裂变反应式是U+BaKr+3n.下列说法正确的有 ( )
A.上述裂变反应中伴随着中子放出
B.铀块体积对链式反应的发生无影响
C.铀核的链式反应可人工控制
D.铀核的半衰期会受到环境温度的影响
6.(多选)中国的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)曾成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行,向核聚变能源应用迈出重要一步.我国重大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电.氘核聚变反应的方程为H+H→x+n.已知氘核的质量为m1,比结合能为E,中子的质量为m2,反应中释放的核能为ΔE,光速为c,下列说法正确的是( )
A.要使该聚变反应发生,必须克服两氘核间巨大的库仑斥力
B.反应产物x为He
C.x核的质量为+m2-2m1
D.x的比结合能为E+
7.(多选)[2024·泉州期末] 静止在匀强磁场中的原子核X发生α衰变后变成新原子核Y.已知核X的质量数为A,电荷数为Z,核X、核Y和α粒子的质量分别为mX、mY和mα,核反应放出的能量全部转化为新核Y和α粒子的功能,α粒子在磁场中运动的半径为R.则 ( )
A.衰变方程可表示为XY+He
B.核Y的结合能为(mX-mY-mα)c2
C.核Y在磁场中运动的半径为
D.核Y的动能为EkY=
二、填空题
8.[2024·龙岩期末] 自2023年8月以来,日本政府无视国际社会的强烈反对,单方面强行启动福岛核事故污染水排海,经检测福岛附近某鲈鱼体内的铯137含量严重超标,铯137衰变方程为Cs→Ba+X,X的质量数和电荷数分别为 、 ,已知铯137的半衰期为30年,则从现在开始算起,60年后此鲈鱼体内已衰变与未衰变的铯137的质量比为 .
9.[2024·泉州期末] “嫦娥三号”中有一块“核电池”,在月夜期间提供电能的同时还能提供一定能量用于舱内温度控制.“核电池”利用了Pu的衰变Pu在放出一个α粒子后衰变为一个新的原子核,新核的中子数比Pu的中子数少 个; Pu在月球上的衰变速度与在地球上的衰变速度相比 (选填“快了”“慢了”或“一样快”),新原子核的平均结合能 (选填“大于”“等于”或“小于”) Pu的平均结合能.
三、计算题
10.[2024·河南焦作期末] 某次核反应中,U变成Xe和Sr,同时释放出若干中子.U的平均结合能约为7.6 MeV,Xe的平均结合能约为8.4 MeV,Sr的平均结合能约为8.7 MeV.
(1)把U分解成核子时,要吸收多少能量;
(2)使相应的核子分别结合成Xe和Sr时,要释放出多少能量;
(3)在这个核反应中是吸收能量还是释放能量 这个能量大约是多少
11.[2024·北京海淀区期末] 活的植物通过光合作用和呼吸作用与环境交换碳元素,体内碳14的比例与大气中的相同.植物枯死后,遗体内的碳14仍在衰变,不断减少,但是不能得到补充.因此,根据放射性强度减小的情况就可以推算植物死亡的时间.
(1)某建筑工地上发现地下有一棵死去的古树,测出该古树碳14的含量是现代植物的,求这棵古树距今多少年 已知碳14的半衰期为5730年.
(2)如图所示,在范围足够大的垂直纸面向里的匀强磁场中,静止在S点的碳14核发生一次β衰变,产生的β粒子速度方向如图所示,且β粒子与氮核恰好在纸面内做匀速圆周运动.已知β粒子与氮核质量之比为1∶25 000,不计重力.
①写出衰变方程,求β粒子与氮核做圆周运动的半径之比,并作出两者的运动轨迹(作图需要显示半径大小的定性关系).
②求β粒子与氮核做圆周运动形成的等效电流之比,两者形成的电流方向相同还是相反
