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(xué)業(yè)分層測評11

學(xué)業(yè)分層測評(十一)(建議用時(shí)：45分鐘)[學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)]1．關(guān)于核力的下列說法正確的是()【導(dǎo)學(xué)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(guān)【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(guān)，故D錯(cuò)．【答案】C2．(多選)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(gè)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(gè)中子之間不存在其他相互作用力【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(cuò)．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(cuò)誤．【答案】AC3．(多選)一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核時(shí)，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(shí)會(huì)釋放核能D．原子核分解成核子時(shí)會(huì)釋放核能【解析】由于結(jié)合時(shí)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正確，A錯(cuò)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(cuò)．【答案】BC4．(多選)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：64772052】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(shí)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(shí)平均每個(gè)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(shí)，核力將做功，釋放能量．對某種原子核，平均每個(gè)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?。C上所述，正確選項(xiàng)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(zhì)量也一定相應(yīng)減少ΔmB．如果物體的質(zhì)量增加了Δm，它的能量也一定相應(yīng)增加Δmc2C．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(shí)，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【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；某原子核在衰變時(shí)，一定發(fā)生質(zhì)量虧損，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤．【答案】ABD6．某核反應(yīng)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(zhì)量為6u，eq\o\al(3,1)H的質(zhì)量為0u，eq\o\al(4,2)He的質(zhì)量為6u，X的質(zhì)量為7u，則X是________，該反應(yīng)________(填“釋放”或“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(yīng)發(fā)生前反應(yīng)物的總質(zhì)量m1＝6u＋0u＝6u，反應(yīng)后產(chǎn)物總質(zhì)量m2＝6u＋7u＝3u，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,1u相當(dāng)于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(shí)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)c28．如下一系列核反應(yīng)是在恒星內(nèi)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(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＝648×10－27kg，α粒子的質(zhì)量為mα＝929×10－27kg，正電子的質(zhì)量為meq\o\al(＋,e)＝×10－31kg，中微子的質(zhì)量可忽略不計(jì)，真空中的光速c＝×108m/s.試計(jì)算該系列核反應(yīng)完成后釋放的能量．【解析】將題中的幾個(gè)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＋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(zhì)量與原子序數(shù)Z的關(guān)系圖象．下列說法中正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：64772107】圖4-1-1A．若D、E能結(jié)合成F，結(jié)合過程一定釋放能量B．若D、E能結(jié)合成F，結(jié)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(zhì)量最小，則原子序數(shù)較小的核D、E結(jié)合成原子序數(shù)較大的核F時(shí)，因F核子的平均質(zhì)量小于D、E核子的平均質(zhì)量，故出現(xiàn)質(zhì)量虧損，由質(zhì)能方程知，該過程一定放出核能，所以選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；因?yàn)镃、B核子的平均質(zhì)量小于A核子的平均質(zhì)量，故A分裂成B、C過程一定要釋放能量，所以選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．【答案】AC10．一個(gè)氘核(eq\o\al(2,1)H)和一個(gè)氚核(eq\o\al(3,1)H)結(jié)合成一個(gè)氦核并放出一個(gè)中子時(shí)，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1mol氘和1mol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(gè)氘核(eq\o\al(2,1)H)和一個(gè)氚核(eq\o\al(3,1)H)結(jié)合成一個(gè)氦核并放出一個(gè)中子時(shí)釋放的能量為Δmc2,1mol氘和1mol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】NAΔmc211．一個(gè)鋰核(eq\o\al(7,3)Li)受到一個(gè)質(zhì)子的轟擊，變成兩個(gè)α粒子．已知質(zhì)子的質(zhì)量是6×10－27kg，鋰核的質(zhì)量是5×10－27kg，氦核的質(zhì)量是6×10－27kg.(1)寫出上述核反應(yīng)的方程；(2)計(jì)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eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(1,1)H→2eq\o\al(4,2)He.(2)核反應(yīng)的質(zhì)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(gè)質(zhì)子和8個(gè)中子，要給它多少能量？要把它分成4個(gè)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(jié)合能是MeV，eq\o\al(4,2)He的核子平均結(jié)合能是MeV.【解析】把eq\o\a