高考物理一轮复习高效演练创新题12.3《放射性元素的衰变　核能》(含答案详解)

高效演练·创新预测

1.(多选)关于天然放射性,下列说法正确的是 (　　)

A.所有元素都可能发生衰变

B.放射性元素的半衰期与外界的温度无关

C.放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性

D.α、β和γ三种射线中,γ射线的穿透能力最强

【解析】选B、C、D。有些原子核不稳定,可以自发地衰变,但不是所有元素都可能发生衰变,故A项错误;放射性元素的半衰期由原子核自身内部因素决定,与外界的温度无关,故B项正确;放射性元素的放射性与核外电子无关,故放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性,故C项正确;α、β和γ三种射线中,γ射线的穿透能力最强,故D项正确。

2.放射性同位素钍Th经一系列α、β衰变后生成氡Rn,以下说法正确的是              (　　)

A.每经过一次α衰变原子核的质量数会减少2个

B.每经过一次β衰变原子核的质子数会增加1个

C.放射性元素钍Th的原子核比氡Rn原子核的中子数少4个

D.钍Th衰变成氡Rn一共经过2次α衰变和3次β衰变

【解析】选B。经过一次α衰变,电荷数少2,质量数少4,故A项错误;经过一次β衰变,电荷数多1,质量数不变,质子数等于电荷数,则质子数增加1个,故B项正确;元素钍Th的原子核的质量数为232,质子数为90,则中子数为142,氡Rn原子核的质量数为220,质子数为86,则中子数为134,可知放射性元素钍Th的原子核比氡Rn原子核的中子数多8个,故C项错误;钍Th衰变成氡Rn,可知质量数少12,电荷数少4,因为经过一次α衰变,电荷数少2,质量数少4,经过一次β衰变,电荷数多1,质量数不变,可知经过3次α衰变,2次β衰变,故D项错误。

3.氡222经过α衰变变成钋218,t=0时氡的质量为m0,任意时刻氡的质量为m,下列四幅图中正确的是              (　　)

【解析】选B。每经过一个半衰期有一半质量发生衰变,则剩余质量m=m0=　m0,解得=,T为半衰期,可知与t成指数函数关系,故B项正确,A、C、D项错误。

4.(多选)(2017·江苏高考)原子核的比结合能曲线如图所示,根据该曲线,下列判断中正确的有              (　　)

A.He核的结合能约为14 MeV

BHe核比Li核更稳定

C.两个H核结合成He核时释放能量

D．核中核子的平均结合能比Kr核中的大

 【解析】选B、C。 He核里面有四个核子,所以结合能约为28 MeV,A项错误;比结合能越大,原子核越稳定,所以B项正确;两个H核结合成He核时发生聚变反应,比结合能变大,有质量亏损,所以释放能量,C项正确;核中核子的平均结合能比Kr核中的小,D项错误。

5.(新题预测)钚的放射性同位素Pu静止时衰变为铀核U和α粒子,并放出能量为0.097 MeV的γ光子。已知PuU、α粒子的质量分别为mPu=239.052 1 u、mU=235.043 9 u、mα=4.002 6 u,1 u相当于931.5 MeV。

(1)写出衰变方程。

(2)若衰变放出光子的动量可忽略,求α粒子的动能。

【解题指导】解析本题应注意以下三点:

(1)根据电荷数守恒、质量数守恒写出衰变方程。

(2)α衰变的过程遵循动量守恒定律和能量守恒定律,注意动量、动能之间的关系式p2=2mEk。

(3)衰变放出的能量等于铀核的动能EU,α粒子的动能Eα和γ光子的能量Eγ之和。

【解析】(1)根据电荷数守恒、质量数守恒得,衰变方程为PuUHe+γ

(2)设衰变放出的能量为ΔE,这些能量是铀核的动能EU,α粒子的动能Eα和γ光子的能量Eγ之和,即为:

ΔE=EU+Eα+Eγ

即:EU+Eα=(mPu-mU-mα)c2-Eγ

设衰变后的铀核和α粒子的速度分别为vU和vα,则由动量守恒有:mUvU=mαvα

又由动能的定义知:EU=mU,Eα=mα

解得:=,

联立解得:Eα=[(mPu+mU+mα)c2-Eγ]

代入数据解得:Eα=5.02 MeV。

答案:(1PuUHe+γ　(2)5.02 MeV