高中物理魯科版5第四章核能第1節(jié)核力與核能 2023版學業(yè)分層測評11

學業(yè)分層測評(十一)(建議用時：45分鐘)[學業(yè)達標]1．關于核力的下列說法正確的是()【導學號：64772106】A．核力同萬有引力沒有區(qū)別，都是物體間的作用B．核力就是電磁力C．核力是短程力D．核力與電荷有關【解析】核力是短程力，故C對；核力與萬有引力、電磁力不同，故A、B不對；核力與電荷無關，故D錯．【答案】C2．(多選)下列說法中正確的是()A．質子與中子的質量不等，但質量數(shù)相等B．兩個質子之間，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【解析】質子和中子的質量不相等，但差別不大，質量數(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．同位素之間質子數(shù)相同，中子數(shù)不同，質量數(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，但質子與中子之間、中子與中子之間沒有庫侖力，D錯誤．【答案】AC3．(多選)一個質子和一個中子結合成氘核時，產(chǎn)生γ光子，由此可見()A．氘核的質量等于質子和中子的質量之和B．氘核的質量小于質子和中子的質量之和C．核子結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【解析】由于結合時產(chǎn)生γ光子，即產(chǎn)生能量，故反應中有質量虧損，但反應過程中質量數(shù)守恒，B正確，A錯誤．質子和中子統(tǒng)稱核子，該反應為核子結合成原子核的反應，故C對，D錯．【答案】BC4．(多選)關于原子核的結合能與平均結合能，下列說法中正確的是()【導學號：64772052】A．原子核的結合能等于核子與核子之間結合成原子核時核力做的功B．原子核的結合能等于核子從原子核中分離，外力克服核力做的功C．平均結合能是核子與核子結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合能不同，重核的平均結合能比中等質量核的平均結合能大【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．當自由核子結合成原子核時，核力將做功，釋放能量．對某種原子核，平均每個核子的結合能稱為平均結合能．不同原子核的平均結合能不同．重核的平均結合能比中等質量核的平均結合能要?。C上所述，正確選項為A、B、C.【答案】ABC5．(多選)對公式ΔE＝Δmc2的正確理解是()A．如果物體的能量減少了ΔE，它的質量也一定相應減少ΔmB．如果物體的質量增加了Δm，它的能量也一定相應增加Δmc2C．Δm是某原子核在衰變過程中增加的質量D．在把核子結合成原子核時，若放出的能量是ΔE，則這些核子的質量和與組成原子核的質量之差就是Δm【解析】一定質量對應于一定的能量，物體的能量減少了ΔE，它的質量也一定相應減少Δm，即發(fā)生質量虧損，如果物體的質量增加了Δm，它的能量一定相應增加Δmc2，所以選項A、B、D正確；某原子核在衰變時，一定發(fā)生質量虧損，所以選項C錯誤．【答案】ABD6．某核反應方程為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的質量為6u，eq\o\al(3,1)H的質量為0u，eq\o\al(4,2)He的質量為6u，X的質量為7u，則X是________，該反應________(填“釋放”或“吸收”)能量．【解析】由題目所給核反應方程式，根據(jù)核反應過程質量數(shù)、電荷數(shù)守恒規(guī)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，則X為中子，在該反應發(fā)生前反應物的總質量m1＝6u＋0u＝6u，反應后產(chǎn)物總質量m2＝6u＋7u＝3u，總質量減少，出現(xiàn)了質量虧損．根據(jù)愛因斯坦的質能方程可知該反應釋放能量．【答案】中子釋放7．原子質量單位為u,1u相當于MeV的能量，真空中光速為c，當質量分別為m1和m2的原子核結合為質量為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可得核反應過程釋放的能量ΔE＝(m1＋m2－M)c2.【答案】(m1＋m2－M)c28．如下一系列核反應是在恒星內部發(fā)出的，p＋eq\o\al(12,6)C→eq\o\al(13,7)Neq\o\al(13,7)N→eq\o\al(13,6)C＋e＋＋νp＋eq\o\al(13,6)C→eq\o\al(14,7)Np＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(15,8)Oeq\o\al(15,8)O→eq\o\al(15,7)N＋e＋＋νp＋eq\o\al(15,7)N→eq\o\al(12,6)C＋α.其中p為質子，α為α粒子，e＋為正電子，ν為一種中微子．已知質子的質量為mp＝648×10－27kg，α粒子的質量為mα＝929×10－27kg，正電子的質量為meq\o\al(＋,e)＝×10－31kg，中微子的質量可忽略不計，真空中的光速c＝×108m/s.試計算該系列核反應完成后釋放的能量．【解析】將題中的幾個核反應方程左右分別相加，消去兩邊相同的項，上述系列反應等效為：4p→α＋2e＋＋2ν，質量虧損Δm＝4mp－(mα＋2meq\o\al(＋,e))＝4×648×10－27kg－929×10－27kg－2××10－31kg＝841×10－27kg，釋放的能量ΔE＝Δmc2＝841×10－27××108)2J≈×10－12J.【答案】×10－12J[能力提升]9．(多選)如圖4-1-1是原子核的核子平均質量與原子序數(shù)Z的關系圖象．下列說法中正確的是()【導學號：64772107】圖4-1-1A．若D、E能結合成F，結合過程一定釋放能量B．若D、E能結合成F，結合過程一定吸收能量C．若A能分裂成B、C，分裂過程一定釋放能量D．若A能分裂成B、C，分裂過程一定吸收能量【解析】由圖可知Fe原子核的核子的平均質量最小，則原子序數(shù)較小的核D、E結合成原子序數(shù)較大的核F時，因F核子的平均質量小于D、E核子的平均質量，故出現(xiàn)質量虧損，由質能方程知，該過程一定放出核能，所以選項A正確，選項B錯誤；因為C、B核子的平均質量小于A核子的平均質量，故A分裂成B、C過程一定要釋放能量，所以選項C正確，選項D錯誤．【答案】AC10．一個氘核(eq\o\al(2,1)H)和一個氚核(eq\o\al(3,1)H)結合成一個氦核并放出一個中子時，質量虧損為Δm，已知阿伏伽德羅常數(shù)為NA，真空中的光速為c，若1mol氘和1mol氚完全發(fā)生上述核反應，則在核反應中釋放的能量為________．【解析】根據(jù)愛因斯坦質能方程，一個氘核(eq\o\al(2,1)H)和一個氚核(eq\o\al(3,1)H)結合成一個氦核并放出一個中子時釋放的能量為Δmc2,1mol氘和1mol氚完全發(fā)生上述核反應，釋放的能量應為Δmc2的NA倍，即為NAΔmc2.【答案】NAΔmc211．一個鋰核(eq\o\al(7,3)Li)受到一個質子的轟擊，變成兩個α粒子．已知質子的質量是6×10－27kg，鋰核的質量是5×10－27kg，氦核的質量是6×10－27kg.(1)寫出上述核反應的方程；(2)計算上述核反應釋放出的能量．(保留3位有效數(shù)字)【解析】(1)由質量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(1,1)H→2eq\o\al(4,2)He.(2)核反應的質量虧損Δm＝mLi＋mp－2mα＝5×10－27＋6×10－27－2×6×10－27)kg＝×10－29kg.釋放的能量ΔE＝Δmc2＝×10－29×(3×108)2J＝×10－12J.【答案】(1)eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(1,1)H→2eq\o\al(4,2)He(2)×10－12J12．如果需把eq\o\al(16,8)O分成8個質子和8個中子，要給它多少能量？要把它分成4個eq\o\al(4,2)He，要給它多少能量？已知eq\o\al(16,8)O的核子平均結合能是MeV，eq\o\al(4,2)He的核子平均結合能是MeV.【解析】把eq\o\a