高中物理人教版5第十九章原子核单元测试 第19章第5节

第十九章第五节基础夯实一、选择题(1～4题为单选题，5题为多选题)1．关于核力的说法正确的是eq\x(导学号96140433)()A．核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用B．核力就是电磁力C．核力是短程力，作用范围在×10－15mD．核力与电荷有关答案：C解析：核力是短程力，超过×10－15m2．关于原子核中质子和中子的说法，正确的是eq\x(导学号96140434)()A．原子核中质子数和中子数一定相等B．稳定的重原子核里，质子数比中子数多C．原子核都是非常稳定的D．由于核力的作用范围是有限的以及核力的饱和性，不可能无节制的增大原子核而仍稳定存在答案：D解析：原子核中质子数和中子数不一定相等，特别是在原子序数越大的原子核中，中子数比质子数多，且原子序数大的和小的都没有中等质量原子核稳定，故A、B、C错。又由于核力是短程力及饱和性的特点，使原子核不可能无节制的增大，故D正确。3．(佛山2023～2023学年高二下学期检测)某核反应方程为eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X。已知eq\o\al(2,1)H的质量为，eq\o\al(3,1)H的质量为，eq\o\al(4,2)He的质量为，X的质量为，则下列说法中正确的是eq\x(导学号96140435)()A．X是质子，该反应释放能量B．X是中子，该反应释放能量C．X是质子，该反应吸收能量D．X是中子，该反应吸收能量答案：B解析：由题目所给核反应方程式，根据核反应过程质量数、电荷数守恒规律，可得eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)X，则X为中子，在该反应发生前反应物的总质量m1＝＋＝，反应后产物总质量m2＝＋＝，总质量减少，出现了质量亏损。根据爱因斯坦的质能方程可知该反应释放能量，故选项B正确。4．太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少。太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近eq\x(导学号96140436)()A．1036kgB．1018kgC答案：D解析：由质能方程ΔE＝Δmc2得：Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝eq\f(4×1026,×1082)kg≈4×109kg，D正确。5．对公式ΔE＝Δmc2的正确理解是eq\x(导学号96140437)()A．如果物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应减少ΔmB．如果物体的质量增加了Δm，它的能量也一定相应增加Δmc2C．Δm是某原子核在衰变过程中增加的质量D．在把核子结合成原子核时，若放出的能量是ΔE，则这些核子与组成的原子核的质量之差就是Δm答案：ABD解析：一定质量对应于一定的能量，物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应减少Δm，即发生质量亏损，所以选项A、D正确，如果物体的质量增加了Δm，它的能量也一定相应增加Δmc2，所以选项B正确，某原子核在衰变时，一定发生质量亏损，所以选项C错误。二、非选择题6．(新疆农业大学附中2023～2023学年高二下学期期中)历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为的质子eq\o\al(1,1)H轰击静止的eq\o\al(A,Z)X，生成两个动能均为的eq\o\al(4,2)He。(1MeV＝×10－13J)eq\x(导学号96140438)(1)上述核反应方程为________。(2)质量亏损为________。答案：(1)eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(7,3)X→2eq\o\al(4,2)He(2)×10－29kg解析：(1)根据电荷数守恒与质量数守恒，则核反应方程为：eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(7,3)X→2eq\o\al(4,2)He；(2)根据爱因斯坦质能方程：Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝eq\f(×2－××10－13,3×1082)＝×10－29kg7．三个α粒子结合成一个碳12，已知碳原子的质量，氦原子的质量为。eq\x(导学号96140439)(1)写出核反应方程。(2)这个核反应放出的能量是多少焦耳。(3)这个能量合多少MeV?答案：(1)3eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋ΔE(2)×10－12J(3)MeV解析：反应前后的质量发生改变，根据ΔE＝Δm·c2可求解出结论。(1)3eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋ΔE(2)Δm＝3×－＝＝×10－30kgΔE＝Δm·c2＝×10－12(3)ΔE＝×10－12J＝MeV能力提升一、选择题(1、2题为单选题，3题为多选题)1．原来静止的原子核eq\o\al(a,b)X发生α衰变时，放出α粒子的动能为E0。假设衰变时产生的能量全部以动能的形式释放出来，则在此衰变过程中的质量亏损是eq\x(导学号96140440)()A．eq\f(E0,c2) B．eq\f(E0,a－4c2)C．eq\f(a－4E0,c2) D．eq\f(aE0,a－4c2)答案：D解析：α粒子与新核质量比为eq\f(4,a－4)，衰变过程满足动量守恒，即mαvα＝m新·v新，根据动量和动能的关系p2＝2m·Ek可知，新核动能为eq\f(4,a－4)E0。由ΔE＝Δmc2，得Δm＝eq\f(E0＋\f(4,a－4)E0,c2)＝eq\f(aE0,a－4c2)，故D选项正确。2．雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(νe)而获得了2023年诺贝尔物理学奖。他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615t四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶。电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程式为：νe＋eq\o\al(37,17)Cl→eq\o\al(37,18)Ar＋eq\o\al(0,－1)e已知eq\o\al(37,17)Cl核的质量为58u，eq\o\al(37,18)Ar核的质量为91u，eq\o\al(0,－1)e质量为55u,1u对应的能量为。根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为eq\x(导学号96140441)()A． B．C． D．答案：A解析：先计算出核反应过程中的质量增加：Δm＝91u＋55u－58u＝88u再由爱因斯坦的质能方程得所需要的能量：ΔE＝Δmc2＝88u×＝故选项A是正确的。3．(青岛二中2023～2023学年高二下学期检测)如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图象。下列说法中正确的是eq\x(导学号96140442)()A．若D、E能结合成F，结合过程一定要释放能量B．若D、E能结合成F，结合过程一定要吸收能量C．若A能分裂成B、C，分裂过程一定要释放能量D．若A能分裂成B、C，分裂过程一定要吸收能量答案：AC解析：由图可知，F原子核的核子的平均质量小，则原子序数较小的核D、E结合成原子序数较大的核F时，因F的核子的平均质量小于D、E核子的平均质量，故出现质量亏损，由质能方程知，该过程一定要放出核能，所以选项A正确，B错误；因为C、B的核子的平均质量小于A核子的平均质量，故A分裂成B、C的过程一定要释放能量，所以选项C正确，D错误。二、非选择题4．(江苏启东中学2023～2023学年高二下学期检测)一静止的钚核发生衰变后放出一个α粒子变成铀核。已知钚核质量为m1，α粒子质量为m2，铀核质量为m3，光在真空中的传播速度为c。eq\x(导学号96140443)(1)如果放出的粒子的速度大小为v，求铀核的速度大小v′。(2)求此衰变过程中释放的总能量。答案：(1)eq\f(m2,m3)v(2)(m1－m2－m3)c2解析：(1)钚核发生衰变后放出一个α粒子的过程中，系统动量守恒，以铀核的速度方向为正方向，根据动量守恒定律得：m3v′－m2v＝0解得：v′＝eq\f(m2,m3)v(2)质量亏损Δm＝m1－m2－m3根据爱因斯坦质能方程得：释放的总能量ΔE＝Δmc2＝(m1－m2－m3)c25．已知：氮核质量MN＝，氧17核的质量为MO＝54u，氦核质量MHe＝87u，氢核质量为MH＝15u。eq\x(导学号96140444)试判断eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H这一核反应吸收能量还是放出能量？能量变化多少？答案：吸收能量能量变化解析：反应前总质量：MN＋MHe＝40u反应后总质量：MO＋MH＝69u可以看出：反应后总质量增加，故该反应是吸收能量的反应。吸收的能量利用ΔE＝Δm·c2来计算，若反应过程中质量增加1u，就会吸收的能量，故：ΔE＝69－40)×＝6．为确定爱因斯坦的质能方程ΔE＝Δmc2的正确性，设计了如下实验：用动能为E1＝的质子轰击静止的锂核eq\o\al(7,3)Li，生成两个α粒子，测得两个α粒子的动能之和为E2＝，已知质子、α粒子、锂粒子的质量分别取mP＝3u、mα＝5u、mLi＝0u。eq\x(导学号96140445)(1)写出核反应方程；(2)通过计算说明ΔE＝Δmc2正确。答案：(1)eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(1,1)H→2eq\o\al(4,2)He(