2022年高中物理第四章核能第1節(jié)核力與核能自我小測(cè)魯科版選修

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1、2022年高中物理第四章核能第1節(jié)核力與核能自我小測(cè)魯科版選修 1.核子結(jié)合成原子核或原子核分解為核子時(shí)，都伴隨著巨大的能量變化，這是因?yàn)?　　) A.原子核帶正電，電子帶負(fù)電，電荷間存在很大的庫(kù)侖力 B.核子具有質(zhì)量且相距很近，存在很大的萬(wàn)有引力 C.核子間存在強(qiáng)大的核力 D.核子間存在復(fù)雜的磁力 2.在下列判斷中，正確的是(　　) A.組成核的核子中任何兩個(gè)核子之間都存在不可忽略的核力作用 B.組成核的中子中任何兩個(gè)中子之間都存在不可忽略的核力作用 C.組成核的質(zhì)子中任何兩個(gè)質(zhì)子之間都存在不可忽略的庫(kù)侖斥力作用 D.組成核的質(zhì)子中任何兩個(gè)核子之間，除庫(kù)侖斥力之外還存在不

2、可忽略的核力作用 3.在下述幾種情況中，能釋放原子核能的是 …(　　) A.由核子組成原子核 B.由質(zhì)量小的原子核組成質(zhì)量較大的原子核 C.核反應(yīng)中產(chǎn)生質(zhì)量虧損時(shí) D.由重核裂變成質(zhì)量較小的中等核 4.某核反應(yīng)方程為。已知的質(zhì)量為2.013 6 u，的質(zhì)量為3.0180u，的質(zhì)量為4.002 6 u，X的質(zhì)量為1.008 7 u。則下列說(shuō)法中正確的是(　　) A.X是質(zhì)子，該反應(yīng)釋放能量 B.X是中子，該反應(yīng)釋放能量 C.X是質(zhì)子，該反應(yīng)吸收能量 D.X是中子，該反應(yīng)吸收能量 5.質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，真空中光速為c，當(dāng)質(zhì)子和中子結(jié)合成氘核時(shí)，放出

3、的能量是(　　) A.m3c2 B.(m1＋m2)c2 C.(m3－m1－m2)c2 D.(m1＋m2－m3)c2 6.原子質(zhì)量單位為u，1 u相當(dāng)于931.5 MeV的能量，真空中光速為c，當(dāng)質(zhì)量分別為m1 kg和m2 kg的原子核結(jié)合成質(zhì)量為M kg的原子核時(shí)，釋放出的能量是(　　) A.(M－m1－m2)u·c2J B.(m1＋m2－M)u×931.5 J C.(m1＋m2－M)c2J D.(m1＋m2－M)×931.5 eV 7.中子n、質(zhì)子p、氘核D的質(zhì)量分別為mn、mp、mD。現(xiàn)用能量為E的γ射線照射靜止氘核使之分解，反應(yīng)方程為γ＋D→p＋n，若分解后中子、

4、質(zhì)子的動(dòng)能可視為相等，則中子的動(dòng)能是(　　) A. B. C. A. 8.原來(lái)靜止的原子核，質(zhì)量為m1，處在區(qū)域足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，經(jīng)α衰變成質(zhì)量為m2的原子核Y，α粒子的質(zhì)量為m3，已測(cè)得α粒子的速度垂直磁場(chǎng)B，且動(dòng)能為E0，假定原子核X衰變時(shí)釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，則下列四個(gè)結(jié)論中，正確的是(　　) A.核Y與α粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期之比為 B.核Y與α粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑之比為 C.此衰變過(guò)程中的質(zhì)量虧損為m1－m2－m3 D.此衰變過(guò)程中釋放的核能為 9.某原子序數(shù)為Z、質(zhì)量數(shù)為A的原子核，若用mx表示該原子核的質(zhì)量，mp表示質(zhì)子的質(zhì)量，mn表示中子的質(zhì)量

5、，c表示真空中的光速，則核子結(jié)合成該原子核時(shí)的質(zhì)量虧損Δm＝_______，釋放的核能ΔE＝_________，平均每個(gè)核子釋放的核能為_(kāi)____________。 10.太陽(yáng)每秒輻射的能量為3.8×1026 J，則其質(zhì)量每秒減少_____________kg。 11.已知氚核的質(zhì)量是3.016 050 u，質(zhì)子的質(zhì)量是1.007 277 u中子的質(zhì)量是1.008 665 u，求核子結(jié)合成氚核時(shí)釋放的能量。 12.三個(gè)α粒子結(jié)合成一個(gè)碳12，已知碳原子的質(zhì)量為12.000 0 u，氦原子的質(zhì)量為4.0026u。 (1)寫出核反應(yīng)方程； (2)這個(gè)核反應(yīng)放出的能量是多少焦耳？ (3)

6、這個(gè)能量合多少兆電子伏？ 13.(xx山東煙臺(tái)診斷性測(cè)試)兩個(gè)動(dòng)能均為1 MeV的氘核發(fā)生正面碰撞，引起如下反應(yīng)：，已知：氘核的質(zhì)量為2.013 6 u，氚核的質(zhì)量為3.015 6 u，氫核的質(zhì)量為1.007 3 u，1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5 MeV。試求： (1)此核反應(yīng)中放出的能量ΔE為多少M(fèi)eV？ (2)若放出的能量全部變?yōu)樾律说膭?dòng)能，則新生的氫核所具有的動(dòng)能為多少 MeV？ 14.(xx山東濟(jì)南5月質(zhì)檢)靜止的鋰核()俘獲一個(gè)速度為7.7×106 m/s的中子，發(fā)生核反應(yīng)后若只產(chǎn)生了兩個(gè)新粒子，其中一個(gè)粒子為氦核()，它的速度大小是8.0×106 m/s，方向與反

7、應(yīng)前的中子速度方向相同。 (1)寫出此核反應(yīng)的方程式； (2)求反應(yīng)后產(chǎn)生的另一個(gè)粒子的速度大小及方向； (3)此反應(yīng)過(guò)程中是否發(fā)生了質(zhì)量虧損?說(shuō)明依據(jù)。 參考答案 1解析：由于核子間存在很強(qiáng)的核力，無(wú)論核子結(jié)合成原子核，還是原子核分裂為核子，都存在核力做功，總是伴隨著巨大的能量變化，C項(xiàng)正確。 答案：C 2解析：只有相鄰的核子之間才有核力，A、B、D三項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確。 答案：C 3解析：任何一個(gè)原子核的質(zhì)量總是小于組成它的所有核子的質(zhì)量之和；由愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程，只要在反應(yīng)過(guò)程中有質(zhì)量虧損，就有能量釋放出來(lái)。故A、C、D三項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)。 答案：A

8、CD 4解析：根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒：，所以X為中子。在該核反應(yīng)中質(zhì)量虧損Δm＝(2.016 3 u＋3.018 0 u)－(4.002 6u＋1.008 7 u)＝0.023 u＞0，質(zhì)量發(fā)生虧損，該反應(yīng)釋放能量，所以B對(duì)。 答案：B 5解析：根據(jù)ΔE＝Δmc2，質(zhì)子和中子結(jié)合成氘核放出的能量是ΔE＝(m1＋m2－m3)c2，D項(xiàng)正確。 答案：D 6解析：應(yīng)用ΔE＝Δmc2求核能時(shí)，一是要先求出質(zhì)量虧損Δm＝m1＋m2－M，二是要統(tǒng)一單位。在該題中，釋放的核能是(m1＋m2－M)c2J，C項(xiàng)正確。 答案：C 7解析：核反應(yīng)過(guò)程中的質(zhì)量虧損：Δm＝mD－mp－mn 核反應(yīng)過(guò)程中

9、釋放的能量：ΔE＝Δmc2＝(mD－mp－mn)c2 質(zhì)子和中子的總動(dòng)能為Ek＝ΔE＋E 中子的動(dòng)能是總動(dòng)能的一半，故選項(xiàng)C是正確的。 答案：C 8解析：原子核發(fā)生α衰變時(shí)核子質(zhì)量數(shù)減少4而核電荷數(shù)減少2。由題知X核原先靜止，則衰變?chǔ)亮Ｗ雍头礇_核Y的動(dòng)量大小相等，由知，B項(xiàng)正確；而周期之比由知，故A錯(cuò)；該過(guò)程質(zhì)量虧損Δm＝m1－(m2＋m3)，故C項(xiàng)正確；由知Y核的動(dòng)能，則釋放的核能 ，D項(xiàng)正確。 答案：BCD 9答案：Zmp＋(A－Z)mn－mx　〔Zmp＋(A－Z)mn－mx〕c2　〔Zmp＋(A－Z)mn－mx〕/A 10解析：由質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2知。 答案：4.2

10、×109 11解析：質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成氚核時(shí)的核反應(yīng)方程為： 一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成氚核時(shí)的質(zhì)量虧損為 Δm＝〔(1.007 277＋2×1.008 665)－3.016 050〕u 根據(jù)ΔE＝Δmc2 (1)若取1 u＝1.66×10－27 kg，則ΔE＝0.008 557×1.66×10－27×(3.0×108)2 J＝1.28×10－12 J。 (2)若取1 u＝931 MeV，則ΔE＝0.008 557×931 MeV＝7.97 MeV。 答案：1.28×10－12 J或7.97 MeV 12解析：(1)。 (2)Δm＝3×4.002 6 u－12.000 0

11、 u＝0.007 8 u，Δm＝0.007 8×1.66×10－27 kg＝1.294 8×10－29 kg，ΔE＝Δmc2＝1.165×10－12 J。 (3)。 答案：(1) (2)1.165×10－12 J (3)7.28 MeV 13解析：(1)ΔE＝Δmc2 ＝(2×2.013 6 u－3.015 6 u－1.007 3 u)×(3×108)2 ＝4.005 MeV (2)相互作用過(guò)程中動(dòng)量守恒p1＝p2 由能量守恒得2Ek＋ΔE＝Ek1＋Ek2 Ek2＝4.5 MeV 答案：(1)4.005 MeV (2)4.5 MeV 14解析：(1) (2)用m1、m2和m3分別表示中子()、氦核()和氚核的速度，由動(dòng)量守恒定律得m1v1＝m2v2＋m3v3 代入數(shù)值，得v3＝－8.1×106 m/s 即反應(yīng)后生成的氚核的速度大小為8.1×106 m/s 方向與反應(yīng)前中子的速度方向相反。 (3)反應(yīng)前的總動(dòng)能 反應(yīng)后的總動(dòng)能 經(jīng)計(jì)算知E2＞E1，故可知反應(yīng)中發(fā)生了質(zhì)量虧損。 答案：(1) (2)8.1×106 m/s，與中子方向相反。 (3)發(fā)生了質(zhì)量虧損。