高中物理 第4章 波與粒子 第1節(jié) 核力與核能學(xué)業(yè)分層測評 魯科版選修3-5
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第1節(jié) 核力與核能 (建議用時:45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1.下列說法中正確的是( ) A.質(zhì)子與中子的質(zhì)量不等,但質(zhì)量數(shù)相等 B.兩個質(zhì)子之間,不管距離如何,核力總是大于庫侖力 C.同一種元素的原子核有相同的質(zhì)子數(shù),但中子數(shù)可以不同 D.除萬有引力外,兩個中子之間不存在其他相互作用力 E.質(zhì)子與中子之間可以有核力,但沒有庫侖力 【解析】 質(zhì)子和中子的質(zhì)量不相等,但差別不大,質(zhì)量數(shù)相等,故A對.核子之間的核力隨距離變化而變化,并不總大于庫侖力,故B錯.同位素之間質(zhì)子數(shù)相同,中子數(shù)不同,質(zhì)量數(shù)也不同,故C對.核子之間除萬有引力外,還可能存在核力、庫侖力,但質(zhì)子與中子之間、中子與中子之間沒有庫侖力,D錯誤,E正確. 【答案】 ACE 2.核力具有下列哪些性質(zhì)( ) A.核力是短程力,作用范圍很小,只在相鄰核子間發(fā)生 B.核力可能是引力,也可能是斥力.核力把核子緊緊束縛在核內(nèi),形成穩(wěn)定的原子核,但又不會融合在一起 C.質(zhì)子間、中子間存在核力,質(zhì)子和中子間無核力 D.核力是一種強(qiáng)相互作用力,在其作用范圍內(nèi),核力比庫侖力大得多 E.核力與核子間距離的平方成反比 【解析】 核力是一種短程力,強(qiáng)相互作用力,存在于相鄰核子之間,與庫侖力的變化規(guī)律不同,故A、B、D正確,C、E錯誤. 【答案】 ABD 3.一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成氘核時,產(chǎn)生γ光子,由此可見( ) A.氘核的質(zhì)量等于質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和 B.氘核的質(zhì)量小于質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和 C.核子結(jié)合成原子核時會釋放核能 D.原子核分解成核子時會釋放核能 E.一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成氘核時有質(zhì)量虧損,但無質(zhì)量數(shù)的變化 【解析】 由于結(jié)合時產(chǎn)生γ光子,即產(chǎn)生能量,故反應(yīng)中有質(zhì)量虧損,但反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒,B、E正確,A錯誤.質(zhì)子和中子統(tǒng)稱核子,該反應(yīng)為核子結(jié)合成原子核的反應(yīng),故C對,D錯. 【答案】 BCE 4.關(guān)于原子核的結(jié)合能與平均結(jié)合能,下列說法中正確的是( ) 【導(dǎo)學(xué)號:18850052】 A.原子核的結(jié)合能等于核子與核子之間結(jié)合成原子核時核力做的功 B.原子核的結(jié)合能等于核子從原子核中分離,外力克服核力做的功 C.平均結(jié)合能是核子與核子結(jié)合成原子核時平均每個核子放出的能量 D.不同原子核的平均結(jié)合能不同,重核的平均結(jié)合能比輕核的平均結(jié)合能大 E.不同原子核的平均結(jié)合能不同,重核的平均結(jié)合能比中等質(zhì)量核的平均結(jié)合能大 【解析】 原子核中,核子與核子之間存在核力,要將核子從原子核中分離,需要外力克服核力做功.當(dāng)自由核子結(jié)合成原子核時,核力將做功,釋放能量.對某種原子核,平均每個核子的結(jié)合能稱為平均結(jié)合能.不同原子核的平均結(jié)合能不同.重核的平均結(jié)合能比中等質(zhì)量核的平均結(jié)合能要小,輕核的平均結(jié)合能比稍重的核的平均結(jié)合能要?。C上所述,正確選項(xiàng)為A、B、C. 【答案】 ABC 5.對公式ΔE=Δmc2的正確理解是( ) A.如果物體的能量減少了ΔE,它的質(zhì)量也一定相應(yīng)減少Δm B.如果物體的質(zhì)量增加了Δm,它的能量也一定相應(yīng)增加Δmc2 C.Δm是某原子核在衰變過程中增加的質(zhì)量 D.在把核子結(jié)合成原子核時,若放出的能量是ΔE,則這些核子的質(zhì)量和與組成原子核的質(zhì)量之差就是Δm E.公式ΔE=Δmc2表明的是一種轉(zhuǎn)化關(guān)系,物體的質(zhì)量減少了Δm,它的能量則相應(yīng)增大了Δmc2 【解析】 一定質(zhì)量對應(yīng)于一定的能量,物體的能量減少了ΔE,它的質(zhì)量也一定相應(yīng)減少Δm,即發(fā)生質(zhì)量虧損,如果物體的質(zhì)量增加了Δm,它的能量一定相應(yīng)增加Δmc2,所以選項(xiàng)A、B、D正確,E錯誤;某原子核在衰變時,一定發(fā)生質(zhì)量虧損,所以選項(xiàng)C錯誤. 【答案】 ABD 6.某核反應(yīng)方程為H+H―→He+X.已知H的質(zhì)量為2.013 6 u,H的質(zhì)量為3.018 0 u,He的質(zhì)量為4.002 6 u,X的質(zhì)量為1.008 7u,則X是________,該反應(yīng)________(填“釋放”、“吸收”)能量. 【解析】 由題目所給核反應(yīng)方程式,根據(jù)核反應(yīng)過程質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒規(guī)律,可得H+H―→He+X,則X為中子,在該反應(yīng)發(fā)生前反應(yīng)物的總質(zhì)量m1=2.013 6 u+3.018 0 u=5.031 6 u,反應(yīng)后產(chǎn)物總質(zhì)量m2=4.002 6 u+1.008 7 u=5.011 3 u,總質(zhì)量減少,出現(xiàn)了質(zhì)量虧損.根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程可知該反應(yīng)釋放能量. 【答案】 中子 釋放 7.原子質(zhì)量單位為u,1 u相當(dāng)于931.5 MeV的能量,真空中光速為c,當(dāng)質(zhì)量分別為m1和m2的原子核結(jié)合為質(zhì)量為M的原子核時釋放出的能量是____________. 【解析】 m1、m2、M的單位是kg,Δm=m1+m2-M 其單位也為kg,由ΔE=Δmc2可得核反應(yīng)過程釋放的能量ΔE=(m1+m2-M)c2. 【答案】 (m1+m2-M)c2 8.如下一系列核反應(yīng)是在恒星內(nèi)部發(fā)出的, p+C→N N→C+e++ν p+C→N p+N→O O→N+e++ν p+N→C+α. 其中p為質(zhì)子,α為α粒子,e+為正電子,ν為一種中微子.已知質(zhì)子的質(zhì)量為mp=1.672 64810-27 kg,α粒子的質(zhì)量為mα=6.644 92910-27 kg,正電子的質(zhì)量為m=9.1110-31 kg,中微子的質(zhì)量可忽略不計,真空中的光速c=3.00108 m/s.試計算該系列核反應(yīng)完成后釋放的能量. 【解析】 將題中的幾個核反應(yīng)方程左右分別相加,消去兩邊相同的項(xiàng),上述系列反應(yīng)等效為:4p→α+2e++2ν, 質(zhì)量虧損 Δm=4mp-(mα+2m) =41.672 64810-27 kg-6.644 92910-27 kg-29.1110-31 kg=0.043 84110-27 kg, 釋放的能量 ΔE=Δmc2=0.043 84110-27(3.00108)2 J ≈3.9510-12 J. 【答案】 3.9510-12 J [能力提升] 9.一個氘核(H)和一個氚核(H)結(jié)合成一個氦核并放出一個中子時,質(zhì)量虧損為Δm,已知阿伏伽德羅常數(shù)為NA,真空中的光速為c,若1 mol氘和1 mol氚完全發(fā)生上述核反應(yīng),則在核反應(yīng)中釋放的能量為________. 【解析】 根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程,一個氘核(H)和一個氚核(H)結(jié)合成一個氦核并放出一個中子時釋放的能量為Δmc2,1 mol氘和1 mol氚完全發(fā)生上述核反應(yīng),釋放的能量應(yīng)為Δmc2的NA倍,即為NAΔmc2. 【答案】 NAΔmc2 10.一個鋰核(Li)受到一個質(zhì)子的轟擊,變成兩個α粒子.已知質(zhì)子的質(zhì)量是1.673 610-27 kg,鋰核的質(zhì)量是11.650 510-27 kg,氦核的質(zhì)量是6.646 610-27 kg. (1)寫出上述核反應(yīng)的方程; (2)計算上述核反應(yīng)釋放出的能量.(保留3位有效數(shù)字) 【解析】 (1)由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得 Li+H→2He. (2)核反應(yīng)的質(zhì)量虧損 Δm=mLi+mp-2mα =(11.650 510-27+1.673 610-27-26.646 610-27) kg=3.0910-29 kg. 釋放的能量 ΔE=Δmc2=3.0910-29(3108)2 J =2.7810-12 J. 【答案】 (1)Li+H→2He (2)2.7810-12 J 11.一靜止的U核經(jīng)α衰變成為Th核,釋放出的總動能為4.27 MeV.問此衰變后Th核的動能為多少M(fèi)eV(保留1位有效數(shù)字)? 【解析】 據(jù)題意知:此α衰變的核反應(yīng)方程為 U→Th+He 根據(jù)動量守恒定律得 mαvα=mThvTh① 式中,mα和mTh分別為α粒子和Th核的質(zhì)量,vα和vTh分別為α粒子和Th核的速度的大小,由題設(shè)條件知 mαv+mThv=Ek② =③ 式中Ek=4.27 MeV是α粒子與Th核的總動能 由①②③式得 mThv=Ek 代入數(shù)據(jù)得,衰變后Th核的動能 mThv=0.07 MeV. 【答案】 0.07 MeV- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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