2019秋 金版学案 物理·选修3-5（粤教版）练习：第四章章末复习课 Word版含解析.pdf

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1、章末复习课章末复习课 【知识体系】【知识体系】 答案填写答案填写 质子 质子 射线 射线 XY He XY A A Z ZA A4Z Z24 4 2 2A A Z ZAZ Z1 e 质量数 电荷数 核本身性质 重核裂变 质量数 电荷数 核本身性质 重核裂变 01 主题主题 1 对核反应方程及类型的理解 对核反应方程及类型的理解 1核反应核反应 常见核反应分为衰变、人工转变、裂变、聚变等几种类型常见核反应分为衰变、人工转变、裂变、聚变等几种类型 (1)衰变衰变 衰变：衰变：UTh He(核内核内 2 H2 n He) 2 23 38 89 92 22 23 34 49 90 04 4 2 21

2、1 1 11 1 0 04 4 2 2 衰变：衰变：ThPae(核内核内 n He) 2 23 34 49 90 02 23 34 49 91 1011 1 0 01 1 1 101 衰变：原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级衰变：原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级 衰变反应的特点：衰变是原子核自发地转变成另一种原子核，反 应物只有一个放射性核，生成物中除有一个新核外，还有 衰变反应的特点：衰变是原子核自发地转变成另一种原子核，反 应物只有一个放射性核，生成物中除有一个新核外，还有 粒子或粒子或 粒子粒子 (2)人工转变人工转变 N He O H(发现质子的核反应发现质子的核反应

3、) 1 14 4 7 74 4 2 21 17 7 8 81 1 1 1 Be He C n(发现中子的核反应发现中子的核反应) 9 9 4 44 4 2 21 12 2 61 1 0 0 人工转变特点：以高能微观粒子轰击原子核为标志，反应物中除 有一个原子核外，还有一个入射粒子，如 人工转变特点：以高能微观粒子轰击原子核为标志，反应物中除 有一个原子核外，还有一个入射粒子，如 粒子、质子、中子等粒子、质子、中子等 (3)裂变裂变 U nBa Kr3 n. 2 23 35 59 92 21 1 0 01 14 41 15 56 69 92 23 36 61 1 0 0 裂变特点：质量较大的重核

4、捕获中子分裂成两个以上中等质量的 核，并放出几个中子 裂变特点：质量较大的重核捕获中子分裂成两个以上中等质量的 核，并放出几个中子 (4)聚变聚变 H H He n 2 2 1 13 3 1 14 4 2 21 1 0 0 聚变特点：反应物中为聚变特点：反应物中为 n 个质量较小的轻核，生成物包含一个质 量较大的核 个质量较小的轻核，生成物包含一个质 量较大的核 2核反应方程的书写核反应方程的书写 (1)必须遵守电荷数守恒、质量数守恒规律，有些核反应方程还要必须遵守电荷数守恒、质量数守恒规律，有些核反应方程还要 考虑到能量守恒规律考虑到能量守恒规律 (2)核反应方程中的箭头核反应方程中的箭头(

5、)表示核反应进行的方向，不能把箭头 写成等号 表示核反应进行的方向，不能把箭头 写成等号 (3)写核反应方程必须要有实验依据，决不能毫无根据地编造写核反应方程必须要有实验依据，决不能毫无根据地编造 (4)在写核反应方程时，应先将已知原子核和已知粒子的符号填入 核反应方程一般形式的适当位置上；然后根据质量数守恒和电荷数守 恒规律计算出未知核 在写核反应方程时，应先将已知原子核和已知粒子的符号填入 核反应方程一般形式的适当位置上；然后根据质量数守恒和电荷数守 恒规律计算出未知核(或未知粒子或未知粒子)的电荷数和质量数 ； 最后根据未知核的电荷数和质量数 ； 最后根据未知核 (或未知粒子或未知粒子)

6、的电荷数确定它们是哪种元素的电荷数确定它们是哪种元素(或哪种粒子或哪种粒子)，并在核反应 方程一般形式中的适当位置填写上它们的符号 ，并在核反应 方程一般形式中的适当位置填写上它们的符号 【典例【典例 1】 】 (多选多选)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源 问题的途径之一下列释放核能的反应方程中，表述正确的是 能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源 问题的途径之一下列释放核能的反应方程中，表述正确的是( ) A. H H He n 是核聚变反应是核聚变反应 3 12 14 21 0 B. H H He n 是是 衰变衰变 3 12 14 21 0 C.U nBa Kr3 n 是核裂变

7、反应是核裂变反应 235921 01445689361 0 D.U nXe Sr2 n 是是 衰变衰变 235921 01405494381 0 解析 ：解析 ： A 项为轻核聚变，项为轻核聚变， 衰变的实质为一个中子转化为一个质子 后释放出一个电子，选项 衰变的实质为一个中子转化为一个质子 后释放出一个电子，选项 B 错误；错误； 衰变的实质是释放氦核衰变的实质是释放氦核( 粒子粒子)， 而 ， 而 D 项是重核裂变，并未释放项是重核裂变，并未释放 粒子，选项粒子，选项 D 错误，选项错误，选项 A、C 正确正确 答案：答案：AC 针对训练针对训练 1完成下列核反应方程完成下列核反应方程.

8、A. N+ He O+_ 14 7 4 2 17 8 B.P Si+_ 30 15 30 14 C.U+ n Sr+Xe+_ 235 92 1 0 90 38 136 54 D. H+ H_+ n 2 1 3 1 1 0 其中属于衰变的是_，属于人工转变的是_， 属于裂变的是_，属于聚变的是_. 解析：解析：根据电荷数守恒和质量守恒可完成核反应方程，然后由核 反应的类型即可判断出反应的类型 根据电荷数守恒和质量守恒可完成核反应方程，然后由核 反应的类型即可判断出反应的类型. 答案：答案： H e 10 n He B A C D 1 1 1 1 0 + 1 1 0 4 2 主题主题 2 核能的计

9、算 核能的计算 核能的计算是原子核物理中的热点问题，在重核的裂变、轻核的 聚变、放射性衰变以及某些人工转变的核反应中，都伴随着巨大的核 能释放，根据不同的题设条件和不同的核反应特征，归纳以下几种计 算方法： 核能的计算是原子核物理中的热点问题，在重核的裂变、轻核的 聚变、放射性衰变以及某些人工转变的核反应中，都伴随着巨大的核 能释放，根据不同的题设条件和不同的核反应特征，归纳以下几种计 算方法： (1)根据质量亏损计算根据质量亏损计算(Emc2或或 Emc2) 根据核反应方程，计算核反应前和核反应后的质量亏损根据核反应方程，计算核反应前和核反应后的质量亏损 m. 根据爱因斯坦质能方程根据爱因斯

10、坦质能方程 Emc2或或 Emc2计算核能计算核能 计算过程中计算过程中 m 的单位是千克，的单位是千克，E 的单位是焦耳的单位是焦耳 (2)利用原子单位利用原子单位 u 和电子伏特计算和电子伏特计算(Em931.5 MeV) 明确原子单位明确原子单位 u 和电子伏特间的关系和电子伏特间的关系 因因 1 u1.660610 27 kg， ， 则则 Emc21.660 610 27 (3.0108)2 J1.49410 10 J. 又又 1 eV1.610 19 J， ， 则则 E1.49410 10 J 931.5 MeV. 根据根据 1 原子质量单位原子质量单位(u)相当于相当于 931.5

11、 MeV 能量，用核子结合成 原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以 能量，用核子结合成 原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以 931.5 MeV，即，即 Em 931.5 MeV. 上式中，上式中，m 单位是单位是 u，E 的单位是的单位是 MeV. (3)利用平均结合能来计算核能利用平均结合能来计算核能 原子核的结合能核子的平均结合能核子数核反应中反应前 系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之 差，就是该次核反应所释放 原子核的结合能核子的平均结合能核子数核反应中反应前 系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之 差，就是该次核反应所释放(或吸收或吸收

12、)的核能的核能 (4)根据能量守恒和动量守恒来计算核能根据能量守恒和动量守恒来计算核能 参与核反应的粒子所组成的系统，在核反应过程中的动量和能量 是守恒的，因此，在题给条件中没有涉及质量亏损，或者核反应所释 放的核能全部转化为生成的新粒子的动能而无光子辐射的情况下，从 动量和能量守恒可以计算出核能的变化 参与核反应的粒子所组成的系统，在核反应过程中的动量和能量 是守恒的，因此，在题给条件中没有涉及质量亏损，或者核反应所释 放的核能全部转化为生成的新粒子的动能而无光子辐射的情况下，从 动量和能量守恒可以计算出核能的变化 (5)应用阿伏加德罗常数计算核能应用阿伏加德罗常数计算核能 若要计算具有宏观

13、质量的物质中所有原子核都发生核反应所放出 的总能量，应用阿伏加德罗常数计算核能更为简便 若要计算具有宏观质量的物质中所有原子核都发生核反应所放出 的总能量，应用阿伏加德罗常数计算核能更为简便 根据物体的质量根据物体的质量 m 和摩尔质量和摩尔质量 M， 由， 由 n 求出摩尔数， 并求出 求出摩尔数， 并求出 m m M M 原子核的个数原子核的个数 NNAnNA. m m M M 由题设条件求出一个原子核与另一个原子核反应放出或吸收的 能量 由题设条件求出一个原子核与另一个原子核反应放出或吸收的 能量 E0(或直接从题目中找出或直接从题目中找出 E0) 再根据再根据 ENE0求出总能量求出总

14、能量 【典例【典例 2】 已知氘核的平均结合能为】 已知氘核的平均结合能为 1.1 MeV， 氦核的平均结合 能为 ， 氦核的平均结合 能为 7.1 MeV，则两个氘核结合成一个氦核时，则两个氘核结合成一个氦核时( ) A释放出释放出 4.9 MeV 的能量的能量 B释放出释放出 6.0 MeV 的能量的能量 C释放出释放出 24.0 MeV 的能量的能量 D吸收吸收 4.9 MeV 的能量的能量 解析：解析：依据题意可写出两个氘核结合成一个氦核的核反应方程为依据题意可写出两个氘核结合成一个氦核的核反应方程为 2 2 1 1 H H He， 因氘核的平均结合能为， 因氘核的平均结合能为 1.1

15、 MeV， 氦核的平均结合能为， 氦核的平均结合能为 7. 1 2 2 1 14 4 2 2 MeV，故核反应过程释放能量，故核反应过程释放能量E47.1 MeV221.1 MeV 24.0 MeV，故选，故选 C. 答案：答案：C 针对训练针对训练 2一静止原子核发生一静止原子核发生 衰变，生成衰变，生成 粒子及一新核，粒子及一新核， 粒子垂 直进入磁感应强度大小为 粒子垂 直进入磁感应强度大小为 B 的匀强磁场，其运动轨迹是半径为的匀强磁场，其运动轨迹是半径为 R 的 圆已知 的 圆已知 粒子的质量为粒子的质量为 m、电荷量为、电荷量为 q；新核的质量为；新核的质量为 M，光在真 空中的速

16、度大小为 ，光在真 空中的速度大小为 c.求衰变前原子核的质量求衰变前原子核的质量 解析：解析：设衰变产生的设衰变产生的 粒子的速度大小为粒子的速度大小为 v，由洛伦兹力公式和 牛顿第二定律得 ，由洛伦兹力公式和 牛顿第二定律得 qvBm，设衰变后新核的速度大小为，设衰变后新核的速度大小为 V，衰变前后，衰变前后 v2 R 动量守恒，有动量守恒，有 0MVmv，设衰变前原子核质量为，设衰变前原子核质量为 M0，衰变前后能 量守恒，有 ，衰变前后能 量守恒，有 M0c2Mc2 MV2mc2 mv2，解得，解得 M0(Mm) 1 2 1 2 . 1 （ （qBR）2 2Mmc2 答案：答案：(Mm

17、)1 （ （qBR）2 2Mmc2 统揽考情统揽考情 半衰期、质能方程的应用、计算和核反应方程的书写是高考的热 点问题，试题一般以基础知识为主，较简单 半衰期、质能方程的应用、计算和核反应方程的书写是高考的热 点问题，试题一般以基础知识为主，较简单 真题例析真题例析 (2018全国卷全国卷)1934 年，约里奥居里夫妇用年，约里奥居里夫妇用 粒子轰击铝核粒子轰击铝核 Al，产生了第一个人工放射性核素，产生了第一个人工放射性核素 X： AlnX.X 的原子序数的原子序数 27132713 和质量数分别为和质量数分别为( ) A15 和和 28 B15 和和 30 C16 和和 30 D17 和和

18、 31 解析：解析：据据 粒子和中子的质量数和电荷数写出核反应方程：粒子和中子的质量数和电荷数写出核反应方程： He 4 2 Al n X， 结合质量数守恒和电荷数守恒得， 结合质量数守恒和电荷数守恒得， A427130， Z 27131 0A Z 213015，原子序数等于核电荷数，故，原子序数等于核电荷数，故 B 正确正确 答案：答案：B 针对训练针对训练 (2018北京卷北京卷)在核反应方程在核反应方程 He N OX 中，中， X 表示的是表示的是 4 214 717 8 ( ) A质子质子 B中子中子 C电子电子 D 粒子粒子 解析 ：解析 ： 由核反应方程中，电荷数守恒和质量数守恒

19、可知，由核反应方程中，电荷数守恒和质量数守恒可知，X 为为 H， 1 1 选项选项 A 正确正确 答案：答案：A 1.(2016上海卷上海卷)研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示 两 块平行放置的金属板 研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示 两 块平行放置的金属板 A、 B 分别于电源的两极分别于电源的两极 a、 b 连接，放射源发 出的射线从其上方小孔向外射出则 连接，放射源发 出的射线从其上方小孔向外射出则( ) Aa 为电源正极，到达为电源正极，到达 A 板的为射线板的为射线 Ba 为电源正极，到达为电源正极，到达 A 板的为射线板的为射线 Ca 为电源负极，到达为电源负极，到达

20、 A 板的为射线板的为射线 Da 为电源负极，到达为电源负极，到达 A 板的为射线板的为射线 解析：解析：射线为高速电子流，质量约为质子质量的，速度接射线为高速电子流，质量约为质子质量的，速度接 1 1 1 1 8 80 00 0 近光速；射线为氦核流，速度约为光速的近光速；射线为氦核流，速度约为光速的.在同一电场中，射线在同一电场中，射线 1 1 1 10 0 偏转的轨迹曲率半径小于射线的曲率半径， 由题图知， 向左偏的为 射线，向右偏的为射线，即到达 偏转的轨迹曲率半径小于射线的曲率半径， 由题图知， 向左偏的为 射线，向右偏的为射线，即到达 A 板的为射线 ； 因粒子带正电， 向右偏转，

21、 说明电场方向水平向右， 那么 板的为射线 ； 因粒子带正电， 向右偏转， 说明电场方向水平向右， 那么a为电源正极， 故为电源正极， 故B正确，正确， A、 C、 D 错误错误 答案：答案：B 2.(2017天津卷天津卷)我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国 际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡 献下列核反应方程中属于聚变反应的是 我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国 际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡 献下列核反应方程中属于聚变反应的是( ) A. H H He n 2 13 14 21 0 B. N He O H 14 74

22、217 81 1 C. He Al P n 4 2271330151 0 D.U nBa Ke3 n 235921 01445689361 0 解析：解析： H H He n 是一个氘核与一个氚核结合成一个氦核，是一个氘核与一个氚核结合成一个氦核， 2 13 14 21 0 同时放出一个中子，属于聚变反应，故同时放出一个中子，属于聚变反应，故 A 正确；正确； N He O H 14 74 217 81 1 是卢瑟福发现质子的核反应，他用粒子轰击氮原子核，产生氧的同 位素氧 是卢瑟福发现质子的核反应，他用粒子轰击氮原子核，产生氧的同 位素氧 17 和一个质子，是人类第一次实现的原子核的人工转变

23、， 属于人工核反应，故 和一个质子，是人类第一次实现的原子核的人工转变， 属于人工核反应，故 B 错误；错误； He Al P n 是小居里夫妇用是小居里夫妇用 4 2271330151 0 粒子轰击铝片时发现了放射性磷粒子轰击铝片时发现了放射性磷(磷磷 30)，属于人工核反应，故，属于人工核反应，故 C 错误 ；错误 ； U nBa Kr3 n 是一种典型的铀核裂变，属于裂变反应，是一种典型的铀核裂变，属于裂变反应， 235921 01445689361 0 故故 D 错误错误 答案：答案：A 3(2017江苏卷江苏卷)(多选多选)原子核的平均结合能曲线如图所示，根据 该曲线，下列判断中正确

24、的有 原子核的平均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 核的结合能约为核的结合能约为 14 MeV 4 2 B. He 核比核比 Li 核更稳定核更稳定 4 26 3 C两个两个 H 核结合成核结合成 He 核时释放能量核时释放能量 2 14 2 D.U 核中核子的平均结合能比核中核子的平均结合能比Kr 核中的大核中的大 235928936 解析：解析：由图知由图知 He 核的平均结合能约为核的平均结合能约为 7 MeV，所以结合能约为，所以结合能约为 4 4 2 728 (MeV)， 故， 故 A 错误 ；错误 ； He 核比核比 Li 核的平均结合能大，

25、所以核的平均结合能大， 所以 He 4 26 34 2 核比核比 Li 核更稳定，故核更稳定，故 B 正确；两个正确；两个 H 核结合成核结合成 He 核时，即由平均核时，即由平均 6 32 14 2 结合能小的反应生成平均结合能大的释放能量， 故结合能小的反应生成平均结合能大的释放能量， 故C正确 ； 由图知正确 ； 由图知U 23592 核中核子的平均结合能比核中核子的平均结合能比Kr 核中的小，故核中的小，故 D 错误错误 8936 答案：答案：BC 4(2016天津卷天津卷)(多选多选)物理学家通过对实验的深入观察和研究， 获得正确的科学认知，推动物理学的发展，下列说法符合事实的是 物

26、理学家通过对实验的深入观察和研究， 获得正确的科学认知，推动物理学的发展，下列说法符合事实的是 ( ) A赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论 B查德威克用离子轰击查德威克用离子轰击N 获得反冲核获得反冲核O，发现了中子，发现了中子 1 14 4 7 71 17 7 8 8 C贝克勒尔发现天然放射性现象，说明原子核有复杂结构贝克勒尔发现天然放射性现象，说明原子核有复杂结构 D卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型 解析：解析：根据物理学史可知，赫兹通过一系列实验，证实了

27、麦克斯 韦关于光的电磁理论，故 根据物理学史可知，赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯 韦关于光的电磁理论，故 A 正确；查德威克用粒子轰击铍核，产生 中子和碳 正确；查德威克用粒子轰击铍核，产生 中子和碳 12 原子核，故原子核，故 B 错误； 贝克勒尔发现天然放射性现象，说明 原子核有复杂结构，故 错误； 贝克勒尔发现天然放射性现象，说明 原子核有复杂结构，故 C 正确；卢瑟福通过对射线散射的研究提出 了原子的核式结构模型，故 正确；卢瑟福通过对射线散射的研究提出 了原子的核式结构模型，故 D 错误错误 答案：答案：AC 5在匀强磁场中有一个原来静止的碳在匀强磁场中有一个原来静止的碳 14 原

28、子核，它放射出的粒 子与反冲核的径迹是两个内切的圆，两圆的直径之比为 原子核，它放射出的粒 子与反冲核的径迹是两个内切的圆，两圆的直径之比为 71，如图所 示，那么碳 ，如图所 示，那么碳 14 的衰变方程为的衰变方程为( ) A. C e B B. C He Be 14 60 114 514 64 210 4 C. C He B D. Ce N 14 62 114 514 60114 7 解析：解析：原子核的衰变过程满足动量守恒，粒子与反冲核的速度方 向相反，根据左手定则判断得知，粒子与反冲核的电性相反，则知粒 子带负电，所以该衰变是 原子核的衰变过程满足动量守恒，粒子与反冲核的速度方 向相

29、反，根据左手定则判断得知，粒子与反冲核的电性相反，则知粒 子带负电，所以该衰变是 衰变，此粒子是衰变，此粒子是 粒子，符号为粒子，符号为e.由于由于 01 两带电粒子动量大小相等， 方向相反， 就动量大小而言有 ：两带电粒子动量大小相等， 方向相反， 就动量大小而言有 ： m1v1m2v2， 由带电粒子在匀强磁场中圆周运动的半径公式可得： ， 由带电粒子在匀强磁场中圆周运动的半径公式可得： r，可见，可见 r mv qB 与与q成反比成反比. 由题意， 大圆与小圆的直径之比为由题意， 大圆与小圆的直径之比为71， 半径之比为， 半径之比为71， 则粒子与反冲核的电荷量之比为 ， 则粒子与反冲核的电荷量之比为 17，所以反冲核的电荷量为，所以反冲核的电荷量为 7e，电 荷数是 ，电 荷数是 7，其符号为 ，所以碳，其符号为 ，所以碳 14 的衰变方程为的衰变方程为C Ne，故，故 DN 14 614 701 正确正确 答案：答案：D