高中物理人教版5第十九章原子核單元測試 第19章第5節(jié)

第十九章第五節(jié)基礎(chǔ)夯實一、選擇題(1～4題為單選題，5題為多選題)1．關(guān)于核力的說法正確的是eq\x(導學號96140433)()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，作用范圍在×10－15mD．核力與電荷有關(guān)答案：C解析：核力是短程力，超過×10－15m2．關(guān)于原子核中質(zhì)子和中子的說法，正確的是eq\x(導學號96140434)()A．原子核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)一定相等B．穩(wěn)定的重原子核里，質(zhì)子數(shù)比中子數(shù)多C．原子核都是非常穩(wěn)定的D．由于核力的作用范圍是有限的以及核力的飽和性，不可能無節(jié)制的增大原子核而仍穩(wěn)定存在答案：D解析：原子核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)不一定相等，特別是在原子序數(shù)越大的原子核中，中子數(shù)比質(zhì)子數(shù)多，且原子序數(shù)大的和小的都沒有中等質(zhì)量原子核穩(wěn)定，故A、B、C錯。又由于核力是短程力及飽和性的特點，使原子核不可能無節(jié)制的增大，故D正確。3．(佛山2023～2023學年高二下學期檢測)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，eq\o\al(3,1)H的質(zhì)量為，eq\o\al(4,2)He的質(zhì)量為，X的質(zhì)量為，則下列說法中正確的是eq\x(導學號96140435)()A．X是質(zhì)子，該反應(yīng)釋放能量B．X是中子，該反應(yīng)釋放能量C．X是質(zhì)子，該反應(yīng)吸收能量D．X是中子，該反應(yīng)吸收能量答案：B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＝＋＝，反應(yīng)后產(chǎn)物總質(zhì)量m2＝＋＝，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，故選項B正確。4．太陽因核聚變釋放出巨大的能量，同時其質(zhì)量不斷減少。太陽每秒鐘輻射出的能量約為4×1026J，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，太陽每秒鐘減少的質(zhì)量最接近eq\x(導學號96140436)()A．1036kgB．1018kgC答案：D解析：由質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2得：Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝eq\f(4×1026,×1082)kg≈4×109kg，D正確。5．對公式ΔE＝Δmc2的正確理解是eq\x(導學號96140437)()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，若放出的能量是ΔE，則這些核子與組成的原子核的質(zhì)量之差就是Δm答案：ABD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，所以選項A、D正確，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，所以選項B正確，某原子核在衰變時，一定發(fā)生質(zhì)量虧損，所以選項C錯誤。二、非選擇題6．(新疆農(nóng)業(yè)大學附中2023～2023學年高二下學期期中)歷史上第一次利用加速器實現(xiàn)的核反應(yīng)，是用加速后動能為的質(zhì)子eq\o\al(1,1)H轟擊靜止的eq\o\al(A,Z)X，生成兩個動能均為的eq\o\al(4,2)He。(1MeV＝×10－13J)eq\x(導學號96140438)(1)上述核反應(yīng)方程為________。(2)質(zhì)量虧損為________。答案：(1)eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(7,3)X→2eq\o\al(4,2)He(2)×10－29kg解析：(1)根據(jù)電荷數(shù)守恒與質(zhì)量數(shù)守恒，則核反應(yīng)方程為：eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(7,3)X→2eq\o\al(4,2)He；(2)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程：Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝eq\f(×2－××10－13,3×1082)＝×10－29kg7．三個α粒子結(jié)合成一個碳12，已知碳原子的質(zhì)量，氦原子的質(zhì)量為。eq\x(導學號96140439)(1)寫出核反應(yīng)方程。(2)這個核反應(yīng)放出的能量是多少焦耳。(3)這個能量合多少MeV?答案：(1)3eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋ΔE(2)×10－12J(3)MeV解析：反應(yīng)前后的質(zhì)量發(fā)生改變，根據(jù)ΔE＝Δm·c2可求解出結(jié)論。(1)3eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋ΔE(2)Δm＝3×－＝＝×10－30kgΔE＝Δm·c2＝×10－12(3)ΔE＝×10－12J＝MeV能力提升一、選擇題(1、2題為單選題，3題為多選題)1．原來靜止的原子核eq\o\al(a,b)X發(fā)生α衰變時，放出α粒子的動能為E0。假設(shè)衰變時產(chǎn)生的能量全部以動能的形式釋放出來，則在此衰變過程中的質(zhì)量虧損是eq\x(導學號96140440)()A．eq\f(E0,c2) B．eq\f(E0,a－4c2)C．eq\f(a－4E0,c2) D．eq\f(aE0,a－4c2)答案：D解析：α粒子與新核質(zhì)量比為eq\f(4,a－4)，衰變過程滿足動量守恒，即mαvα＝m新·v新，根據(jù)動量和動能的關(guān)系p2＝2m·Ek可知，新核動能為eq\f(4,a－4)E0。由ΔE＝Δmc2，得Δm＝eq\f(E0＋\f(4,a－4)E0,c2)＝eq\f(aE0,a－4c2)，故D選項正確。2．雷蒙德·戴維斯因研究來自太陽的電子中微子(νe)而獲得了2023年諾貝爾物理學獎。他探測中微子所用的探測器的主體是一個貯滿615t四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶。電子中微子可以將一個氯核轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€氬核，其核反應(yīng)方程式為：νe＋eq\o\al(37,17)Cl→eq\o\al(37,18)Ar＋eq\o\al(0,－1)e已知eq\o\al(37,17)Cl核的質(zhì)量為58u，eq\o\al(37,18)Ar核的質(zhì)量為91u，eq\o\al(0,－1)e質(zhì)量為55u,1u對應(yīng)的能量為。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以判斷參與上述反應(yīng)的電子中微子的最小能量為eq\x(導學號96140441)()A． B．C． D．答案：A解析：先計算出核反應(yīng)過程中的質(zhì)量增加：Δm＝91u＋55u－58u＝88u再由愛因斯坦的質(zhì)能方程得所需要的能量：ΔE＝Δmc2＝88u×＝故選項A是正確的。3．(青島二中2023～2023學年高二下學期檢測)如圖所示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eq\x(導學號96140442)()A．若D、E能結(jié)合成F，結(jié)合過程一定要釋放能量B．若D、E能結(jié)合成F，結(jié)合過程一定要吸收能量C．若A能分裂成B、C，分裂過程一定要釋放能量D．若A能分裂成B、C，分裂過程一定要吸收能量答案：AC解析：由圖可知，F(xiàn)原子核的核子的平均質(zhì)量小，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，因F的核子的平均質(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，該過程一定要放出核能，所以選項A正確，B錯誤；因為C、B的核子的平均質(zhì)量小于A核子的平均質(zhì)量，故A分裂成B、C的過程一定要釋放能量，所以選項C正確，D錯誤。二、非選擇題4．(江蘇啟東中學2023～2023學年高二下學期檢測)一靜止的钚核發(fā)生衰變后放出一個α粒子變成鈾核。已知钚核質(zhì)量為m1，α粒子質(zhì)量為m2，鈾核質(zhì)量為m3，光在真空中的傳播速度為c。eq\x(導學號96140443)(1)如果放出的粒子的速度大小為v，求鈾核的速度大小v′。(2)求此衰變過程中釋放的總能量。答案：(1)eq\f(m2,m3)v(2)(m1－m2－m3)c2解析：(1)钚核發(fā)生衰變后放出一個α粒子的過程中，系統(tǒng)動量守恒，以鈾核的速度方向為正方向，根據(jù)動量守恒定律得：m3v′－m2v＝0解得：v′＝eq\f(m2,m3)v(2)質(zhì)量虧損Δm＝m1－m2－m3根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程得：釋放的總能量ΔE＝Δmc2＝(m1－m2－m3)c25．已知：氮核質(zhì)量MN＝，氧17核的質(zhì)量為MO＝54u，氦核質(zhì)量MHe＝87u，氫核質(zhì)量為MH＝15u。eq\x(導學號96140444)試判斷eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H這一核反應(yīng)吸收能量還是放出能量？能量變化多少？答案：吸收能量能量變化解析：反應(yīng)前總質(zhì)量：MN＋MHe＝40u反應(yīng)后總質(zhì)量：MO＋MH＝69u可以看出：反應(yīng)后總質(zhì)量增加，故該反應(yīng)是吸收能量的反應(yīng)。吸收的能量利用ΔE＝Δm·c2來計算，若反應(yīng)過程中質(zhì)量增加1u，就會吸收的能量，故：ΔE＝69－40)×＝6．為確定愛因斯坦的質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2的正確性，設(shè)計了如下實驗：用動能為E1＝的質(zhì)子轟擊靜止的鋰核eq\o\al(7,3)Li，生成兩個α粒子，測得兩個α粒子的動能之和為E2＝，已知質(zhì)子、α粒子、鋰粒子的質(zhì)量分別取mP＝3u、mα＝5u、mLi＝0u。eq\x(導學號96140445)(1)寫出核反應(yīng)方程；(2)通過計算說明ΔE＝Δmc2正確。答案：(1)eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(1,1)H→2eq\o\al(4,2)He(