新教材2024-2025学年高中物理第5章原子核与核能第3节核力和核能分层作业鲁科版选择性必修第三册

第3节核力和核能A级必备学问基础练1.对于爱因斯坦提出的质能方程E=mc2,下列说法不正确的是()A.E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比B.依据ΔE=Δmc2可以计算核反应中释放的核能C.一个中子和一个质子结合成氘核时,释放出核能,表明此过程中出现了质量亏损D.E=mc2中的E是发生核反应中释放的核能2.一个铍原子核(47Be)从最靠近核的K层电子轨道上俘获一个电子后发生衰变,生成一个锂核(37Li),并放出一个不带电的质量接近零的中微子υ(质量不计),人们把这种衰变叫铍核的EC衰变,核反应方程为

47Be+-10eLi+υ,已知一个铍原子质量为m1,一个锂原子质量为mA.(m1-m2)c2 B.(m1+me+m2)c2C.(m1+me-m2)c2 D.(m2-m1-me)c23.某核反应方程为

12H+13HHe+X。已知

12H的质量为2.0136u,13H的质量为3.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,该反应汲取能量D.X是中子,该反应汲取能量4.(2024江苏南通高二阶段练习)原子核的比结合能曲线如图所示,下列推断正确的是()A.816O的核子平均质量比B.两个

12H核结合成C.92235U的结合能比D.36Li核比5.1932年,瓦尔顿用质子加速器进行人工核蜕变试验,验证了质能关系的正确性。在试验中,锂原子核俘获一个质子后成为不稳定的铍原子核,随后又蜕变为两个原子核,核反应方程为

37Li+11HBe2X,已知

11H、37Li、X的质量分别为m1=1.00728u,m2=7.01601u,m3=4.00151u,则X为;该反应(选填“汲取”或6.裂变反应是目前核能利用中常用的反应,以原子核

92235U为燃料的反应堆中,当

92235U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

92235U+Xe+3894Sr+301n。已知

92235

3894Sr的原子质量为93.9154u,且1u的质量对应的能量为9.3×10B级关键实力提升练7.(2024重庆沙坪坝高二期中)氦核作用能将恒星中的氦转换成重元素,其中粒子融合到

816O核中的核反应方程为

24He+

816O

1020Ne。已知α粒子的结合能为28.4MeV,

A.0.23MeV B.6.40MeVC.7.58MeV D.8.06MeV8.(多选)不同原子核的比结合能是不同的,中等质量原子核的比结合能最大,轻核和重核的比结合能都比中等质量的原子核要小,由此,可以确定下列核反应能释放大量核能的是()A.中等质量的原子核结合成质量较大的重核B.质量较大的重核分裂成中等质量的原子核C.中等质量的原子核分裂成质量较小的轻核D.质量较小的轻核结合成中等质量的原子核9.(多选)中子和质子结合成氘核时,质量亏损为Δm,相应的能量ΔE=Δmc2=2.2MeV是氘核的结合能。下列说法正确的是()A.用能量小于2.2MeV的光子照耀静止氘核时,氘核不能分解为一个质子和一个中子B.用能量等于2.2MeV的光子照耀静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和为零C.用能量大于2.2MeV的光子照耀静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和为零D.用能量大于2.2MeV的光子照耀静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和不为零10.一个质子和一个中子发生核反应结合成一个氘核,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

11H+0B.该反应中的质量亏损Δm=m1+m2-m3C.辐射出的γ光子的能量E=(m3-m1-m2)cD.γ光子的波长λ=h11.已知氘核(12H)质量为2.0136u,中子(01n)质量为1.0087u,氦核(2(1)写出两个氘核聚变成

2(2)计算上述核反应中释放的核能(保留三位有效数字);(3)若两个氘核以相同的动能0.35MeV做对心碰撞即可发生上述反应,且释放的核能全部转化为机械能,则反应后生成的氦核(23He)和中子12.静止的原子核X,自发发生反应XY+Z,分裂成运动的新核Y和Z,同时产生一对彼此向相反方向运动的光子,这对光子的能量均为E。已知X、Y、Z的质量分别为m1、m2、m3,真空中的光速为c,求:(1)反应放出的核能ΔE;(2)新核Y的动能EkY。

第3节核力和核能1.D公式E=mc2中的E表示物体具有的总能量,m表示物体的质量,故A正确;ΔE=Δmc2表示当物体的质量改变Δm时,它的能量就会相应地改变ΔE,故B正确;只有出现质量亏损时,才能释放核能,故C正确;公式E=mc2中,E为质量为m的物体所具有的能量,并非核反应中释放的能量,故D错误。2.A铍原子核质量为m1-4me,锂原子核质量为m2-3me,核反应中质量亏损为Δm=(m1-4me+me)-(m2-3me)=m1-m2,由质能方程得ΔE=Δmc2=(m1-m2)c2,故A正确。3.B由题目所给核反应方程式,依据核反应过程质量数、电荷数守恒规律,可得

12H+13H→24He+01X,则X为中子,在该反应发生前反应物的总质量m1=(2.0136+34.C由图可知,816O的比结合能比

3689Kr的小,则

816O的核子平均质量比

3689Kr的大,故A错误;两个

12H核结合成

24He时,核子的比结合能变大,结合时要放出能量,故B错误;92235U核的比结合能大约为7.5MeV,核子数为235,则

925.答案

24He释放18解析依据核反应方程满意质量数守恒和电荷数守恒,则z=3+1=4A=7+1=8可得X表示的是氦核,即

2核反应质量亏损为Δm=m1+m2-2m3=0.02027u故该反应释放核能,释放的核能为ΔE=Δmc2=0.02027×931.5MeV=18.9MeV。6.答案1.80×102MeV解析依据核反应方程

92235U+01n→54139Xe+3894Sr+301n,那么质量亏损Δm=0.1933u,依据爱因斯坦质能方程得ΔE=Δmc2且1u的质量对应的能量为9.7.D依据核反应过程中,释放的能量等于生成物的结合能与反应物的结合能之差可得,1020Ne的结合能为E=28.4MeV+128MeV+4.73MeV=161.13MeV,则

1020Ne的比结合能约为E'=E8.BD两个中等质量的核结合成重核的过程,核子的比结合能削减,整个过程将要汲取能量,故A错误;质量较大的重核分裂成中等质量的原子核,是上述过程的逆过程,明显是放出能量的,故B正确;依据同样的方法,可知C错误,D正确。9.AD氘核分解为一个质子和一个中子时,所需汲取的能量不能小于其结合能2.2MeV,故A正确;光子照耀氘核时,光子和氘核组成的系统总动量不为零,由动量守恒定律得,光子被氘核汲取后,分解成的质子和中子的总动量不为零,故总动能也不为零,所以把氘核分解为质子和中子所需的能量应大于2.2MeV,故D正确,B、C错误。10.B此核反应的核反应方程为

11H+01n→12H+γ,故A错误;由已知条件可知,质量亏损Δm=m1+m2-m3,故B正确;由质能方程,γ光子的能量为E=(m1+m2-m3)11.答案(1)212HHe+(2)3.26MeV(3)1∶3解析(1)核反应方程为212HHe+(2)由题给条件得核反应中质量亏损为Δm=[2.0136×2-(3.0150+1.0087)]u=0.0035u所以释放的核能为ΔE=Δmc2=931.5×0.0035MeV=3.26MeV。(3)因为该反应中释放的核能全部转化为机械能——转化为

23He核和中子的动能。设氦核(23He)和中子的质量分别为m1、m2,速度分别为v1、v2,则由动量守恒定律,得m1v1-m2v2=0,因为氦核(23He)和中子的质量比为3∶1,则反应后生成的氦核(23He)和中子(0112.答案(1)(m1-m2-m3)c2(2)m3m2+m3[(m1-m2-m3)解析(1)依据爱因斯坦质