2022-2023学年新教材高中物理课时跟踪检测十六核力与核反应方程粤教版选择性必修第三册

1、PAGE PAGE 5课时跟踪检测（十六） 核力与核反应方程A组重基础体现综合1原子核中能放出、射线，关于原子核的组成，以下说法正确的是()A原子核中有质子、中子，还有粒子B原子核中有质子、中子，还有粒子C原子核中有质子、中子，还有粒子D原子核中只有质子和中子解析：选D原子核是由质子和中子组成的。所发出的三种射线是由于核内发生核反应所致，并不是原子核内有这三种粒子，D正确。2(2020全国卷)(多选)1934年，约里奥居里夫妇用粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素X，反应方程为eq oal(4,2)Heeq oal(27,13)AlXeq oal(1,0)n。X会衰变成原子核Y，衰变方程为

2、XYeq oal(0,1)e。则()AX的质量数与Y的质量数相等BX的电荷数比Y的电荷数少1CX的电荷数比eq oal(27,13)Al的电荷数多2DX的质量数与eq oal(27,13)Al的质量数相等解析：选AC根据电荷数守恒和质量数守恒，可知eq oal(4,2)Heeq oal(27,13)AlXeq oal(1,0)n方程中X的质量数为30，电荷数为15，再根据XYeq oal(0,1)e方程可知Y的质量数为30，电荷数为14，故X的质量数与Y的质量数相等，X的电荷数比Y的电荷数多1，X的电荷数比eq oal(27,13)Al的电荷数多2，X的质量数比eq oal(27,13)Al的

3、质量数多3，选项A、C正确，B、D错误。3已知氘核(eq oal(2,1)H)的平均结合能为1.1 MeV，氦核(eq oal(3,2)He)的平均结合能为2.57 MeV，两个氘核结合成一个氦核的反应方程为eq oal(2,1)Heq oal(2,1)Heq oal(3,2)Heeq oal(1,0)n，此核反应()A放出3.31 MeV能量B放出5.51 MeV能量C放出5.88 MeV能量D吸收1.83 MeV能量解析：选A核反应方程eq oal(2,1)Heq oal(2,1)Heq oal(3,2)Heq oal(1,0)n，又反应前两个eq oal(2,1)H的总结合能为E11.1

4、4 MeV4.4 MeV，反应后生成的氦核的结合能为E22.573 MeV7.71 MeV，所以反应释放的核能EE2E1(7.714.4)MeV3.31 MeV，故A正确，B、C、D错误。4(多选)对于核子结合成原子核的认识，下列说法正确的是()A原子核内的核子间均存在核力B原子核内的质子间均存在核力和库仑力C当n个核子靠近到核力作用的范围而结合为原子核时，其间势能一定减小D对质子数较多的原子核，其中的中子起到增加核力、维系原子核稳定的作用解析：选CD由于核力为短程力，只会发生在相邻核子之间，由此知A、B错误；当n个核子靠近到核力作用范围内，而距离大于0.81015 m，核力表现为引力，在此过

5、程核力必做正功，其间势能必定减小，形成原子核后距离一般不小于0.81015 m，故C正确；对质子数较多的原子核，由于只有相邻的质子间才有核力，但各个质子间均有很强的库仑斥力。随着质子数的增加，其库仑斥力增加，对于稳定的原子核，必须存在较多的中子才能维系二者的平衡，故D正确。5(多选)放射性元素氡(eq oal(222, 86)Rn)的半衰期为T，氡核放出一个粒子后变成钋核(eq oal(218, 84)PO)。设氡核、钋核和粒子的质量分别为m1、m2和m3，下列说法正确的是()A该过程的核反应方程是eq oal(222, 86)Rneq oal(218, 84)Poeq oal(4,2)HeB

6、发生一次核反应释放的核能为(m1m2m3)c2C1 g氡经2T时间后，剩余氡的质量为0.5 gD钋核的比结合能比氡核的比结合能小解析：选AB根据质量数守恒可知，的质量数是2222184，电荷数是：86842，所以该过程的核反应方程是：eq oal(222,avs4al( 86)Rneq oal(218, 84)POeq oal(4,2)He，故A正确；该核反应的过程中释放能量，有质量亏损，所以发生一次核反应释放的核能为E(m1m2m3)c2，故B正确；1 g氡经2T时间后，剩余氡原子的质量为：mm0eq blc(rc)(avs4alco1(f(1,2)2eq f(m0,4)0.25 g，故C错

7、误；该核反应的过程中释放能量，且钋核比氡核更加稳定，所以钋核的比结合能比氡核的比结合能大，故D错误。6(2021河北邯郸期中)一个中子与一个质子发生核反应，生成一个氘核，该反应放出的能量为Q1。两个氘核发生核反应生成一个氦核，核反应方程是eq oal(2,1)Heq oal(2,1)Heq oal(3,2)Heeq oal(1,0)n，该反应放出的能量为Q2。则核反应中生成氦核的比结合能为()A.eq f(Q1Q2,3) B.eq f(Q1Q2,3)C.eq f(2Q1Q2,3) D.eq f(Q12Q2,3)解析：选C两个中子和两个质子结合成两个氘核放出的能量为2Q1，两个氘核结合成一个氦核

8、放出的能量为Q2，则生成一个氦核释放的能量为2Q1Q2，氦核的核子数等于3，则氦核的比结合能为eq f(2Q1Q2,3)，故C正确，A、B、D错误。7(2021武汉第六中学高二月考)某静止的原子核发生核反应且释放出能量Q。其核反应方程为eq oal(B,A)Xeq oal(D,C)Yeq oal(F,E)Z，并假设释放出的能量全都转化为新核Y和Z的动能，测得其中Z的速度为v，以下结论正确的是()AY原子核的速度大小为eq f(E,C) vBY原子核的动能是Z原子核的动能的eq f(D,F)倍CY原子核和Z原子核的质量之和比原子核的质量大eq f(Q,c)(c为光速)DY和Z的结合能之和一定大于

9、X的结合能解析：选D由动量守恒有0DvFv，所以veq f(F,D)v，故A错误；Y原子的动能EkYeq f(1,2)eq f(F2,D) v2，Z原子的动能为EkZeq f(1,2)Fv2，它们之比为eq f(F,D)，故B错误；因为放出能量，有质量亏损，所以Y原子核和Z原子核的质量之和比原子核的质量小eq f(Q,c2)，结合能之和比的结合能大，故C错误，D正确。82020年4月23日是人民海军的71岁生日。近年来，我国海军航母事业高歌猛进，“辽宁舰”与第一艘国产航母“山东舰”构成双航母编队，我国的核动力航母也将在不远的将来实现列装，这也是我国海军航母的“终极”目标。如图所示，图线表示原子

10、核的比结合能与质量数A的关系，据此下列说法中正确的是()A重的原子核，例如，铀核eq oal(235, 92)U，因为它的核子多，核力大，所以结合得坚固而稳定B锂核eq oal(6,3)Li的比结合能比铀核的比结合能小，因而比铀核结合得更坚固更稳定C比结合能的定义是原子核的结合能与其核子数之比，比结合能越大的原子核越稳定D以上三个表述都错误解析：选C原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，而组成原子核的核子越多，它的比结合能并不是越大，只有原子核的比结合能越大，原子核中的核子才结合得越牢固，原子核才越稳定，故只有C正确。9用中子轰击锂核eq oal(6,3)Li发生核反应，生成

11、氚核eq oal(3,1)H和粒子，并放出4.8 MeV的能量。(原子质量单位为u,1 u相当于931.5 MeV的能量)(1)写出核反应方程；(2)求出质量亏损；(3)若中子和锂核是以等值反向的动量相碰，则氚核和粒子的动能之比是多少？(4)假设放出的能量全部转化为氚核和粒子的动能，则粒子的动能是多大？解析：(1)eq oal(6,3)Lieq oal(1,0)neq oal(3,1)Heq oal(4,2)He4.8 MeV。(2)由Emc2可得meq f(E,c2)eq f(4.8,931.5) u0.005 2 u。(3)根据题意有0m1v1m2v2式中m1、m2、v1、v2分别为氚核和

12、粒子的质量和速度，由上式及动能Ekeq f(p2,2m)，其中p|m1v1|m2v2|，可得它们的动能之比为Ek1Ek2eq f(p2,2m1)eq f(p2,2m2)eq f(1,2m1)eq f(1,2m2)m2m143。(4)粒子的动能Ek2eq f(3,7)(Ek1Ek2)eq f(3,7)4.8 MeV2.06 MeV。答案：(1)eq oal(6,3)Lieq oal(1,0)neq oal(3,1)Heq oal(4,2)He4.8 MeV(2)0.005 2 u(3)43(4)2.06 MeVB组重应用体现创新10在能源需求剧增的现代社会，核能作为一种新能源被各国竞相开发利用。

13、核原料中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，钚的一种同位素eq oal(239, 94)Pu的半衰期为24 100年，其衰变方程为eq oal(239, 94)PuXeq oal(4,2)He，下列有关说法中正确的是()AX原子核中含有92个中子B钚衰变发出的射线具有很强的电离能力C20克的eq oal(239, 94)Pu经过48 200年后，还有5克未衰变D钚核衰变前的质量等于衰变后X、He核的质量之和解析：选C根据质量数守恒和电荷数守恒得钚衰变方程为eq oal(239, 94)Pueq oal(235, 92)Xeq oal(4,2)He，故X的电荷数为92，质量数为235，中子数

14、为143，故A错误；钚衰变发出的射线是波长很短的光子，不带电，具有很强的穿透能力，电离能力非常弱，故B错误；根据半衰期公式：mm0eq blc(rc)(avs4alco1(f(1,2)eq f(t,T)20eq blc(rc)(avs4alco1(f(1,2)eq f(48 200,24 100) g5 g，故C正确；由于衰变时释放巨大能量，根据Emc2，衰变过程总质量减小，故D错误。11(2021北京高三一模)中国首颗暗物质粒子探测卫星“悟空”采用的是分辨粒子种类的新探测技术方法，既能探测低能区，也能探测高能区，特别是首次走进能量为1 TeV(1 TeV1.01012 eV，e1.61019

15、 C)以上的“无人区”，“悟空”首次直接测量到了能谱在1 TeV处的“拐折”及在1.4 TeV处的“尖峰”。从数据分析来看，产生“奇异”电子信号的来源很可能是暗物质湮灭或衰变。如果进一步证实了这种观点，人们就可以根据“悟空”的探测结果获知暗物质粒子的质量和湮灭率。结合上述信息，下列说法正确的是()A“拐折”处的电子宇宙射线粒子的能量高达1.61031 JB电子宇宙射线从地球赤道上空垂直射向地面时，在地球磁场的作用下会向西偏转C假设暗物质湮灭亏损的质量为m，则湮灭过程中释放的能量为Emc(c为光在真空中的传播速度)D若暗物质衰变的规律与普通放射性元素相同，则其半衰期随温度的升高而减小解析：选B“

16、拐折”处的电子宇宙射线粒子的能量高达1.01012 eV1.010121.61019 J1.6107 J，故A错误；根据左手定则，电子宇宙射线从地球赤道上空垂直射向地面时，在地球磁场的作用下会向西偏转，故B正确；假设暗物质湮灭亏损的质量为m，根据质能方程则湮灭过程中释放的能量为Emc2，故C错误；若暗物质衰变的规律与普通放射性元素相同，衰变是由原子核内部因素决定的，与外界环境无关，故D错误。12假设钚的同位素离子eq oal(239, 94)Pu静止在某一匀强磁场中，该离子沿着与磁场垂直的方向放出一个粒子后，变成了铀的一个同位素离子，同时放出能量为E0.09 MeV的光子。若已知钚核的质量为m

17、1238.999 655 u，铀核的质量为m2234.993 470 u，粒子的质量为m34.001 509 u。(普朗克常量是h6.631034 Js，光在真空中的速度为c3108 m/s,1 u的质量对应于931.5 MeV的能量)。求：(1)这一过程的核反应方程式；(2)放出的光子的波长；(3)粒子和新核获得的总动能。解析：铀核相对粒子做反向运动(反冲)，在磁场中形成相切的圆轨迹，衰变中系统的动量及总能量均是守恒的，释放出的能量，一部分转变成两个生成核的动能，另一部分以光子的形式辐射出去。(1)eq oal(239, 94)Pueq oal(235, 92)Ueq oal(4,2)He(