2024版新教材高中物理第五章原子核微点10质能方程的理解及核能的计算课时作业新人教版选择性必修第三册

微点10质能方程的理解及核能的计算1．下列有关质能方程的说法中，正确的是()A．爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化B．由E＝mc2可知，能量与质量之间存在着正比关系，可以用物体的质量作为它所隐藏的能量的量度C．核反应中发生的“质量亏损”是消逝的质量转变为能量D．因为在核反应中产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒、系统的总能量和总质量并不守恒2．质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3，真空中光速为c，当质子和中子结合成氘核时，放出的能量是()A．m3c2B.(m1＋m2)c2C．(m3－m2－m1)c2D．(m1＋m2－m3)c23．[2024·宁夏固原高二校考期中]太阳内部核反应的主要模式之一是质子—质子循环，循环的结果可表示为4eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H→eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He＋2eq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(1))e＋2ν，已知eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H和eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He的质量分别为mp＝1.0078u和mα＝4.0026u，1u＝931MeV/c2，c为光速．在4个eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H转变成1个eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He的过程中，释放的能量约为()A．8MeVB．16MeVC．26MeVD．52MeV4．原子质量单位为u，1u＝931.5MeV，真空中光速为c，当质量分别为m1kg和m2kg的原子核结合成质量为Mkg的原子核时，释放出的能量是()A．(M－m1－m2)c2JB．(m1＋m2－M)×931.5JC．(m1＋m2－M)c2JD．(m1＋m2－M)×931.5MeV5．大科学工程“人造太阳”主要是将氘核核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应方程是eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H＋eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H→eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))He＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n，已知eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H的质量为2.0136u，eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))He的质量为3.0150u，eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n的质量为1.0087u，1u＝931MeV/c2.氘核聚变反应中释放的核能约为()A．3.7MeVB．3.3MeVC．2.7MeVD．0.93MeV6．氘核聚变反应方程为eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H＋eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H→eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))He＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n，已知氘核(eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H)的质量为2.0136u，氦核(eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))He)的质量为3.0150u，eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n的质量为1.0087u．u为原子质量单位，已知质量亏损1u将释放931MeV的核能，1MeV＝1.6×10－13J，则核反应过程中释放的核能为()A．3.2585MeVB．0.0035MeVC．5.6×10－10JD．5.2136×10－10J7．(多选)在某些恒星内，3个α粒子结合成1个eq\o\al(\s\up1(12),\s\do1())6C核，eq\o\al(\s\up1(12),\s\do1())6C原子的质量是12.0000u，eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))A．反应过程中的质量亏损是0.078uB．反应过程中的质量亏损是1.29×10－29kgC．反应过程中释放的能量是7.26MeVD．反应过程中释放的能量是1.16×10－19J8．核电池可通过半导体换能器，将放射性同位素eq\o\al(\s\up1(239),\s\do1())94Pu衰变过程释放的能量转变为电能．一静止的eq\o\al(\s\up1(239),\s\do1())94Pu核衰变为核eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1())92U和新粒子，并释放出γ光子．已知eq\o\al(\s\up1(A．eq\o\al(\s\up1(239),\s\do1())94Pu的衰变方程为eq\o\al(\s\up1(239),\s\do1())94Pu→eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1(92))U＋2eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H＋γB．释放的核能转变为eq\o\al(\s\up1(235C．eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1())92D．核反应过程中释放的核能为ΔE＝(mPu－mU)c29．一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子．已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c，下列说法正确的是()A．核反应方程是eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n→eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H＋γB．聚变反应中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3C．辐射出的γ光子的能量E＝(m3－m1－m2)c2D．γ光子的波长λ＝eq\f(h,（m1＋m2－m3）c2)10．(多选)用中子轰击eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1())92U原子核产生裂变反应，其可能的裂变方程为eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1())92U＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n→eq\o\al(\s\up1(144),\s\do1())56Ba＋eq\o\al(\s\up1(89),\s\do1(36))Kr＋3eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n，eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1())92U、eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n、eq\o\al(\s\up1(144),\s\do1())56Ba、eq\o\al(\s\up1(89),\s\do1(36))Kr的质量分别为m1、m2、m3、m4，eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1())92U原子核的半衰期为t、其比结合能小于eq\o\al(\s\up1(A．eq\o\al(\s\up1(144),\s\do1())56B．eq\o\al(\s\up1(144C．裂变时释放的能量为(m1－2m2－m3－m4)c2D．若提高eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1())92U的温度，11．[2024·湖北武汉中学高二阶段练习](多选)伽马刀是一种特殊的治疗手段，主要是利用伽马射线对病变组织进行大剂量聚集照射，使其产生局灶性的坏死或者是功能变更，因此达到志向的治疗目的．其原理是进入癌细胞内的硼核(eq\o\al(\s\up1(10),\s\do1())5B)吸取慢中子，转变成锂核(eq\o\al(\s\up1(7),\s\do1(3))Li)和α粒子，释放出γ射线．已知硼核(eq\o\al(\s\up1(10),\s\do1())5B)的比结合能为E1，锂核(eq\o\al(\s\up1(7),\s\do1(3))Li)的比结合能为E2，氦核的比结合能为E3，真空中光速为c、下列推断正确的是()A．硼核(eq\o\al(\s\up1(10),\s\do1())5B)变成锂核(eq\o\al(\s\up1(7),\s\do1(3))Li)和α粒子的核反应是α衰变B．γ射线带正电，有较强的电离作用C．硼核(eq\o\al(\s\up1(10),\s\do1())5B)的比结合能E1小于锂核(eq\o\al(\s\up1(7),\s\do1(3))Li)的比结合能E2D．该核反应释放的核能为ΔE＝4E3＋7E2－10E112．已知14N质量是mN＝14.00753u，17O质量是mO＝17.00454u，4He质量是mHe＝4.00387u，1H质量是mH＝1.00815u，试推断核反应eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1())7N＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He→eq\o\al(\s\up1(17),\s\do1())8O＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H是吸能反应还是放能反应？若1u＝931.5MeV/c2，则能量变更多少？13．一个锂核(eq\o\al(\s\up1(7),\s\do1(3))Li)受到一个质子的轰击，变成两个α粒子．已知质子的质量是1.6726×10－27kg，锂核的质量是11.6505×10－27kg，氦核的质量是6.6466×10－27kg，光速c＝3×108m/s.(1)写出上述核反应的方程；(2)计算上述核反应释放的能量．

微点10质能方程的理解及核能的计算1．答案：B解析：E＝mc2说明能量和质量之间存在着联系，即能量与质量之间存在着正比关系，但并不能说明能量和质量之间存在相互转化的关系，故A项错误，B项正确；核反应中发生的“质量亏损”并不是质量消逝，事实上是由静止的质量突变成运动的质量，并不是质量转变成能量，故C项错误；在核反应中，质量守恒，能量也守恒，在核反应前后只是能量的存在方式不同，总能量不变，只是物质由静质量变成动质量，故D项错误．2．答案：D解析：Δm＝(m1＋m2－m3)，ΔE＝Δmc2，故选项D正确．3．答案：C解析：因电子的质量远小于质子的质量，计算中可忽视不计．质量亏损为Δm＝4mp－m，由质能方程得ΔE＝Δmc＝(4×1.0078－4.0026)×931MeV≈26.6MeV.故选C.4．答案：C解析：核反应中，反应前后原子核的质量亏损为Δm＝(m1＋m2－M)kg，由爱因斯坦质能方程得ΔE＝(m1＋m2－M)c2J．5．答案：B解析：氘核聚变反应中的质量亏损为Δm＝2mH－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(mHe＋mn))＝0.0035u，释放的核能为ΔE＝Δmc2＝0.0035×931MeV≈3.3MeV.故选B.6．答案：A解析：核反应过程中损失的质量为Δm＝(2×2.0136－3.0150－1.0087)u＝0.0035u，释放的核能为E＝0.0035×931MeV＝3.2585MeV＝5.2136×10－13J，故A正确，BCD错误．故选A.7．答案：BC解析：由题意可得核反应方程为3eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))Heeq\o\al(\s\up1(12),\s\do1())6C，则核反应中的质量亏损为Δm＝(3×4.0026－12.0000)u＝0.0078u≈1.29×10－29kg，由质能方程得ΔE＝Δmc2＝1.29×10－29×(3×108)2J＝1.161×10－12J．因为质量亏损1u相当于931MeV，所以ΔE＝0.0078×931MeV＝7.26MeV.故B、C正确．8．答案：B解析：依据质量数守恒与电荷数守恒可知，eq\o\al(\s\up1(239),\s\do1(94))Pu的衰变方程为eq\o\al(\s\up1(239),\s\do1(94))Pueq\o\al(\s\up1(235),\s\do1(92))U＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He＋γ，故A错误；依据质能方程可知，释放的核能为ΔE＝Δmc2＝(mPu－mU－mα)c2，释放的核能转变为eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1(92))U的动能、新粒子的动能和γ光子能量，故B正确，D错误；eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1(92))U比eq\o\al(\s\up1(239),\s\do1(94))Pu的核子数少，则结合能比eq\o\al(\s\up1(239),\s\do1(94))Pu的结合能小，但eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1(92))U的比结合能比eq\o\al(\s\up1(239),\s\do1(94))Pu的比结合能更大，故C错误．故选B.9．答案：B解析：核反应方程是eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))neq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H＋γ；辐射出的γ光子的能量E＝(m1＋m2－m3)c2；γ光子的波长为λ＝eq\f(h,（m1＋m2－m3）c)，A、C、D错误，B正确．10．答案：AC解析：比结合能的大小反映原子核的稳定程度，比结合能越大原子核越稳定，eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1(92))U原子核的比结合能小于eq\o\al(\s\up1(144),\s\do1())56Ba原子核的比结合能，因此eq\o\al(\s\up1(144),\s\do1())56Ba原子核比eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1(92))U原子核更稳定，故A正确；依据原子核的特点可知，eq\o\al(\s\up1(144),\s\do1())56Ba原子核含有56个质子，中子数为144－56＝88个，故B错误；依据爱因斯坦质能方程可得ΔE＝Δmc2＝[(m1＋m2)－(m3＋m4＋3m2)]c2＝(m1－2m2－m3－m4)11．答案：CD解析：依据质量数和电荷数守恒，可知核反应方程为105B＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))neq\o\al(\s\up1(7),\s\do1(3))Li＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He＋γ，可知该核反应不是α衰变，A错误；γ射线为频率极高的