第5章原子核 复习与提高-高二物理课后习题精准解析（新教材人教版选择性必修第三册）

人教版新教科书高中物理选择性必修第3册 第五章 原子核 复习与提高（解析版） A组 1. 把铀矿石放在一只玻璃管内，过几天在管内发现了氦气。怎样解释这一现象？ 【答案】这一现象说明铀元素具有放射性。铀原子核可以自发地进行α衰变和β衰变。1次α衰变和4次β衰变就生成氦原子。氦气是单原子分子，由氦原子构成。 2.目前，我们学习过的核反应有 4 种类型： 衰变、核裂变、核聚变和人工核转变。请在下列方程后的括号内填写正确的类型。 ＋ （ ） ＋ ＋＋ 2 （ ） ＋ ＋（ ） ＋ ＋ （ ） 【答案】衰变;核裂变;人工核转变;核聚变 3. 一个 α 粒子融合到一个核中，写出这个核反应的方程式。这个反应式左右两边的原子核相比，哪边具有较多的结合能？ 【答案】+ ; 左边 【解析】从比结合能曲线看，反应后比结合能增加，反应中要释放能量，说明反应式左边的原子核具有较多的能量。 4. 在火星上太阳能电池板发电能力有限，因此科学家用放射性材料PuO2作为发电能源为火星车供电。PuO2 中的 Pu 元素是。 （1）写出 发生 α 衰变的核反应方程。 （2）的半衰期是 87.7 年，大约要经过多少年会有87.5% 的原子核发生衰变？ 【答案】(1)→2MU+ (2) 263.1年 【解析】由题意知经过时间t后，剩余的原子核是原来的12.5%。根据半衰期定义，有m=m0=0.125m0，可得示=3，故t=263.1 年。 5. 已知 、、的原子量分别是226.025 4、222.017 5、4.002 6。求出 2在 α衰变过程中放出的能量（以电子伏特为单位）。 【答案】4.934 3X106 eV 【解析】衰变后，质量亏损m=(226.0254- 222.0175- 4.0026) u=0. 0053u。lu相当于931 MeV,因此，释放的能量E = mc2 =0.005 3X931 MeV=4. 934 3 MeV= 4.934 3X106eV. B组 1. 钍232经过6次α衰变和4次β衰变后变成一种稳定的元素。这种元素是_____，它的质量数是_____，原子序数是_____。 【答案】铅(Pb); 208; 82 【解析】 232-478+4=82 2. 某放射性元素经过6 d后，只剩下没有衰变，它的半衰期是多少天？为估算某水库的库容，可取一瓶无毒的该放射性元素的水溶液， 测得瓶内溶液每分钟衰变 8×107 次。现将这瓶溶液倒入水库，8 d后在水库中取水样1.0 m3 （可认为溶液已均匀分布），测得水样每分钟衰变20次。请估算水库中水的体积。 【答案】2d; 2.5105 m3 【解析】先计算放射性物质的半衰期，由题意知经过t=6 d后，剩余的放射性物质有m=m0，故半衰期τ=2d。 8d后余下的放射性物质是原来的，所以水库中每分钟衰变次数也是原来的即N=。又由于在水库中测得每分钟衰变n= 20次/m3，所以水库中水的体积V= 2.5105 m3。 3. 两个氘核结合成一个氦核，已知氘核质量为2.014 1 u，氦核质量为4.002 6 u。求出 1 kg氘完全结合成氦时可以释放出的能量。阿伏加德罗常数NA为6.0×1023 mol-1 ，氘核的摩尔质量为 2 g/mol ，l u相当于931.5 MeV的能量。 【答案】3.576 96X 1027 MeV 【解析】两个氘核结合成一个氦核质量亏损m= 2m氘 – m氦=(2X2.0141-4. 0026)u=0.0256 u,放出的能量△E= mc2 =0. 025 6X931. 5 MeV=23. 846 4 MeV。 设1kg氘有N个氘原子核，则N==6.0X1023mol-1=3X1026. 每2个 氘原子核能释放核能E，故1 kg氘能释放的能量E总=3. 57696X 1027 MeV。 4. 钚的放射性同位素 静止时衰变为铀核激发态 * 和α粒 子， 而 铀 核 激 发 态* 立即衰变为铀核，并放出能量为 0.097 MeV的γ光 子。 已 知 的质量mPu为239.052 1 u、的质量mU为235.043 9 u和α粒子的质量mα为4.002 6 u，且l u相当于931.5 MeV 的能量。 （1）写出衰变方程。 （2）已知衰变放出的光子的动量可忽略， 求α粒子的动能。 【答案】(1) ++ (2) 5. 035 MeV 【解析】 (1) 衰变方程为+，* + 合起来有 ++ (2)上述衰变过程发生的质量亏损m=mPU – mU- mα。放出的能量E = mc2。这能量是铀核的动能EU、α粒子的动能Eα和Y光子的能量E之和，即E=EU+Eα+E。由此得到Eu+Eα=(mpu- mU- mα)c2- E。 设衰变后的铀核和α粒