高中物理-核能测试

核能测试一、选择题1、下列说法中正确的是（）当氢原子从n=2的状态跃迁到n=6的状态时，发射出光子放射性元素的半衰期是指大量该元素的原子核中有半数发生衰变需要的时间同一元素的两种同位素具有相同的质子数中子与质子结合成氘核时吸收能量2、关于核力，下列说法中正确的是（）原子核内每个核子只跟与它们相邻的核子间才有核力作用核力既可能是引力，又可能是斥力核力对核子做正功，原子核要释放核能原子核内的某一核子与其他核子间都有核力作用A.①③B.②④C.①②D.③④143、匀强磁场中有一个静止的氮核了N,被与磁场方向垂直、速度为V的a粒子击中形成复合核，然后沿相反方向释放出一个速度也为v的质子，则（）①质子与反冲核的动能之比为17:25②质子与反冲核的动量大小之比为1：5③质子与反冲核的动量大小之比为8:17④质子与反冲核在磁场中旋转频率之比为17:8以上说法正确的是A.①②B.③④C.①③D.②④4、中子n、质子p、氘核D的质量分别为m、m、m•现用光子能量为E的Y射线照射静止氘核使之分解，反应npD方程为Y+D=p+n.若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是（）11A.2[(m--m—m)C2—E]B.龙[(m+m-—m)c2+E]DpnpnD11C.2[(m-D-m—m)C2+E]pnD.2[(m+m—pn-m)C2—E]DB卷二、解答题5、裂变反应是目前核能利用中常用的反应•以原子核帕U为燃料的反应堆中，当兀U俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为：2ZJ11甜pil235.04391.0087138.917893.9154叫+°n^Se235.04391.0087138.917893.9154反应方程下方的数字是中子及有关原子的静止质量（以原子质量单位u为单位）•已知1u的质量对应的能量为9.3X103MeV，此裂变反应释放出的能量是MeV.6、假设在NaCl蒸气中存在由钠离子Na+的氯离子Cl-靠静电相互作用构成的单个氯化钠NaCl分子•若取Na+与Cl-相距无限远时其电势能为零，一个NaCl分子的电势能为一6.1eV.已知使一个中性钠原子Na最外层的电子脱离钠原子而形成钠离子Na+所需的能量（电离能）为5.1eV,使一个中性氯原子Cl结合一个电子形成氯离子Cl-所放出的能量（亲和能）为3.8eV.由此可算出，在将一个NaCl分子分解成彼此远离的中性钠原子Na和中性氯原子Cl的过程中，外界供给的总能量等于____eV.as1=心宓2=0.67、为确定爱因斯坦的质能方程心曲乜的正确性，设计了如下实验：用动能为1MeV的质子3Q盘=19.9轰击静止的锂核’Li，生成两个诙粒子，测得两个厲粒子的动能之和为'MeV。写出该反应方程,Aff=八祸广并通过计算说明3Aff=八祸广并通过计算说明33紀正确。（已知质子、貓粒子、锂核的质量分别取*=4.0015u叫=7.016（h、）8、1996年清华大学和香港大学的学生合作研制了太阳能汽车，该车是以太阳能电池将所接受的太阳光能转化为电能而提供电动机来驱动的。已知车上太阳能电池接收太阳光能的板面面积为8m2,正对太阳能产生120V的电压，并对车上电动机提供10A的电流，电动机的直流电阻为4Q,而太阳光照射到地面处时单位面积上的辐射功率为103W/m2。（1）太阳能的能量实际上是由质子所参与的一系列反应所产生的，即在太阳内部持续不断的进行着热核反应，4个质子聚变为1个氦核。写出核反应方程。（2）该车的太阳能电池转化为太阳光能的效率坯。=1.6726）＜10_37唧=6.6425X1Q-27（3）若质子、氦核、正电子的静止质量分别为kg、咗kg、叫=0.0005X10-37kg，贝Vm=1kg的质子发生上述热核反应所释放的能量完全转化为驱动该车的有用功，能够维持该车行驶的时间是多少？（4）已知太阳每秒释放的能量为3.8X1026J，则太阳每秒减小的质量为多少千克？若太阳质量减少万分之三，热核反应不能继续进行，计算太阳能存在多少年？A7?=品F&=0.69、为确定爱因斯坦的质能方程3M竝的正确性，设计了如下实验：用动能为1MeV的质子轰击静止的锂核"，生成两个"粒子，测得两个3粒子的动能之和为'MeV，求1）写出该反应方程。（2）通过计算说明盘曲匕正确。yy（2）通过计算说明盘曲匕正确。（已知质子、“粒子、锂核的质量分别取#%=4.0015^叫=7.016（h、）10、云室处在磁感强度为B的匀强磁场中，一静止的质量为M的原子核在云室中发生一次①衰变，①粒子的

质量为m,电量为q,其运动轨迹在与磁场垂直的平面内。现测得&粒子运动的轨道半径为R,求在衰变过程中的质量亏损。（注：涉及动量问题时，亏损的质量可忽略不计）恥n=2.01360ij11、两个氘核聚变产生一个中子和氦核（氦的同位素）。已知氘核的质量，氦核的质量叫汕血，中子的质量叫一量叫汕血，中子的质量叫一f（1）写出聚变方程并计算释放的核能。（2）若反应前两个氘核的动能为0.35Mev。它们正面对撞发生聚变，且反应后释放的核能全部转化为动能，则产生的氦核和中子的动能各为多大？12、科学家发现太空中的尸射线一般都是从很远的星体放射出来的。当尸射线爆发时，在数秒钟所产生的能量，相当于太阳在过去一百亿年所发出的能量总和的一千倍左右，大致相当于将太阳全部质量转化为能量的总和，科学家利用超级计算机对丫射线爆发的状态进行了模拟。经过模拟，发现卩射线爆发是起源于一个垂死的星球的“坍塌”过程，只有星球“坍塌”时，才可以发出这么巨大的能量。已知太阳光照射到地球上大约需要8分钟时间，由此估算：宇宙中，一次尸射线爆发所放出的能量。（G=6.67X10—iiNm2/Kg2）13、两个氘核的质量为2.0136u，氦3的质量为3.0150u，中子的质量为1.0087u.1）写出核反应方程.（2）计算两个氘核聚变释放的能量.（3）计算1kg氘完全聚变为氦3所释放的能量，这能量相当于多少煤完全燃烧放出的热能？（煤的燃烧值q=3.344X107J/kg）14、在其他能源中，核能具有能量大、地区适应性强的优势.在核电站中，核反应堆释放的核能转化为电能.核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能.2站114152（1）核反应方程式^U+On^%a+站Kr+aX是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n为中子，235141Q2X为待求粒子，a为X的个数，贝yx为，a=.以m、m、m分别表示贮U、"Ba、站Kr核的uBaKr质量，m、m分别表示中子、质子的质量，c为光在真空中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能np△E=.（2）有一座发电能力为P=1.00X106kW的核电站，核能转化为电能的效率n=40%.假定反应堆中发生235的裂变反应全是本题（1）中的核反应，已知每次核反应过程放出的核能△E=2.78X10-iij,核的质量235Mu=390X10-27kg.求每年（1年=3.15X107s）消耗的U的质量.(3)(3)§7测试答案一、答案:1-4BCAAC5:解析：本题考查爱因斯坦质能方程，同时考查质量亏损以及运算能力.由题可计算核反应前后的质量亏损：m=235.0439+1.0087—138.9178—93.9154—3X1.0087=0.1933(u)E=Anc2=0.1933X9.3X102=1.8X102(MeV)答案：1.8X1026:解析：本题研究将NaCl分子变成钠原子和氯原子过程中能量转化情况•考查学生原子组成、能量守恒定律等知识.由题意可知，将NaCl变成Na+和Cl-的过程中，需克服电场力做功，吸收6.1eV的能量转化为电势能，将Na+变成Na的过程需电场力做正功，电势能减少，放出5.1eV的能量，将Cl-变成Cl的过程中，克服电场力做功，电势能增加，吸收3.8eV的能量，整个过程中，共需外界提供的总能量等于6.1+3.8—5.1=4.8(eV)7:核反应方程为bm=m-2m=0.0203l(核反应的质量亏损，由质能方程可得，质量亏损相当的/\R=曲F=189曲=E.=19.3能量MeV而系统增加的能量MeV，这些能量来自核反应中，Aff—Awj/?2在误差允许的范围内可认为相等，所以正确。8:解析：VAS=-m~2m.)c2=4.15xIO-12/

尿=竽=Q,4丈］(4)太阳每秒释放的能量为3.8X1026J，则太阳每秒减小的质量为'(4)f==5xl09太阳的质量为2X103okg，太阳还能存在的时间为加年。9:解析：(1)核反应方程为(1)核反应方程为H矗Aw=+叫_2肥=0.0203^(2)核反应的质量亏损$，由质能方程可得，质量亏损相当的能量肚=皿八1曲偏7而系统增加的能量肚-芯耳-19泌这些能量来自核反应中，在误差允许的范围内可认为相等，所以M曲正确。10:解析：该衰变放出a粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，其轨道半径为R与速度v的关系由牛顿第二定律和洛qvB=仑兹力可得盘，核衰变过程中动量守恒，得0=mv-(M-峨)2，又衰变过程中能量来自质量亏损，即Lmw2=—(M-m)v2+丄mv222联立求解,11:解析：(1)聚变的核反应方程：核反应过程中的质量亏损为Am=2叫！一(陀虚十^2n)=0.00351J释放的核能为=皿八0皿甸八3.26MeV(2)对撞过程动量守恒，由于反应前两氘核动能相同，其动量等值反向，因此反应前后系统的动量为0。即Sj反应前后总能量守恒，得12:解析：地球公转周期：T=365天=31536000s日地间距：R=ct=3X108X8X60=144X109mG辔=呱字尸5=三于=1曲10%TOC\o"1-5"\h\z万有引力提供向心力：虫15yJ爱因斯坦质能方程，得一次卢射线爆发所放出的能量：E=MC2=1.764X104713:解析：223L(1)核反应方程式为LH+1H—卫H+°n(2)两个氘核聚变前后的质量亏损为：m=2m—(m+m)=2X2.0136u—(3.0150+1.0087)u=0.0035uHHen根据质能方程，释放的能量E=Amc2=0.0035X1.66X10-27X(3.0X108)J=5.23X10-13J1mol氘含有6.02X1023个氘核，1kg氘所含氘核数1000n=X6.02X1023=3.01X1026每2个氘聚变释放的能量为5.23X1013J,1kg氘完全聚变为氦3所释放的能量3.01xlO3SE=JX5.23X10-13j=3.87X1013J3即汉1护相当于完全燃烧3344X107kg=1.16X106kg的煤放出的能量.14:解析：由核反应方程的电荷数守恒和质量数守恒知X的电荷数为零，且质量数不