高中物理第十九章原子核5核力与结合能课后集训新人教选修.docx

5 核力与结合能课后集训基础达标1.关于原子的结合能，下列说法中正确的是( )A.使原子核分解为核子时释放的能量B.核子结合成核时需要吸收的能量C.核子结合成核时释放的能量D.核子结合成核时释放的能量等于将核分解为核子时吸收的能量解析：根据结合能的定义判断出正确选项为C、D.答案：CD2.氘核、中子、氚核的质量分别为m1、m2、m3，那么氘核和中子结合成氚核时释放的能量是( )A.m3c2 B.(m1+m2)c2 C.(m3-m1+m2)c2 D.(m1+m2-m3)c2解析：氘核与中子结合成氚核时质量亏损为m=m1+m2-m3，根据质能方程有E=mc2=(m1+m2-m3)c2，故正确选项为D.答案：D3.(2005北京) 为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”.对于爱因斯坦提出的质能方程E=mc2，下列说法中不正确的是( )A.E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比B.根据E=mc2可计算核反应的能量C.一个质子和一个中子结合成一个氘核时释放能量，表明此过程出现了质量亏损D.E=mc2中的E是发生核反应中释放的核能解析：E=mc2中的E是对应的能量.答案:D4.某核反应方程为.已知的质量为2.013 6 u.的质量为3.018 u, 的质量为4.002 6 u，X的质量为1.008 7 u.则下列说法中正确的是( )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，该反应吸收能量 D.X是中子，该反应吸收能量解析：核反应前总共有3个中子和2个质子，核反应后的只具有2个中子和2个质子，因此X是中子.核反应前的总质量为5.031 6 u，核反应后的总质量为5.011 3 u，有质量亏损，该反应释放能量，选项B正确.答案：B5.在下列四个方程中，x1、x2、x3和x4各代表某种粒子.(1)(2)+x2(3)(4)以下判断中正确的是( )A.x1是射线 B.x2是质子C.x3是粒子 D.x4是氘核解析：核反应方程中满足质量数和电荷数守恒.答案：C6.静止的镭核发生衰变，释放出的粒子的动能为E0，假设衰变时能量全部以动能形式释放出来，则衰变过程中总的质量亏损是( )A. B. C. D.解析：衰变过程动量守恒：0=mv-MV反冲核的动能：EkM=MV2，总动能：E=E0+EkM=E0+MV2=E0+M又因为E=mc2，所以m=.答案：D7.目前在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料.这些岩石都不同程度地含有放射性元素.比如，有一些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡.人们若经常处于高浓度氡环境中，氡会经呼吸进入人体并停留于呼吸道中进行放射性衰变，放射出、射线.这些射线会导致细胞发生癌变，引发肺癌、白血病及呼吸道等方面的疾病.下列说法正确的是( )A.铀衰变为氡要经过4次衰变和4次日衰变B.处于激发态的氡原子发出一束绿光照射到某金属能产生光电效应，若这束绿光被遮住一半，则不会产生光电效应C.放射性元素发生日衰变时所释放的电子是原子核内的中子衰变为质子时产生的D.放射性元素在发生。衰变时2个中子和2个质子结合为一个粒子，设中子、质子和粒子的质量分别为ml、m2、m3,则2(ml+m2)=m3答案：C8.美国科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池，它是采用半衰期长达100年的放射性同位素镍63()和铜两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63发生裂变时释放电子给铜片，把镍63和铜片做电池两极外接负载为负载提供电能.下面有关该电池的说法正确的是( )A.镍63的裂变方程是B.镍63的裂变方程是C.外接负载时镍63的电势比铜片高D.该电池内电流方向是从镍到铜片解析：由电荷数守恒和质量数守恒可知A、B错.由于镍63放出电子，故带正电，电势比铜片电势高，C正确.电流方向从铜片到镍，D错.答案：C综合运用9.一静止的硼核()吸收一个慢中子(速度可忽略)后，转变成锂核()并发出一个粒子，已知该粒子的动能为1.8 MeV，求锂核的动能.解析：核反应方程，发生核反应时动量守恒.设铀核和粒子质量、速度、动能分别为：m1、m2，v1、v2，Ek1、Ek2则有m1v1=m2v2，所以Ek2=m2v22=Ek1=1.8 MeV=1.03 MeV.答案：1.03 MeV方法点拨：动量守恒在微观世界中有十分广泛的应用.本题无法从质量亏损计算有关能量，而由动量守恒出发进行能量计算，对常规思路而言有一定的新意.10.为确定爱因斯坦质能关系方程E=Amc2的正确性，设计了如下实验：用动能为E1=0.9 MeV的质子去轰击静止的锂核生成两个粒子，测得这两个粒子的动能之和为E=19.9 MeV.(1)写出该核反应方程.(2)计算核反应过程中释放出的能量E.(3)通过计算说明Emc2的正确性(计算中质子、粒子和锂核的质量分别取：mp=1.007 3 u，m4.00l 5 u，mLi=7.0160u).解析：(1)2.(2)核反应中释放总能量E1=E-E1=19 MeV由质能方程计算的能量E2=mc2=(1.0073 u+7.016 0 u-24.001 5 u)931.5 MeV=18.9 MeV.(3)因为E1=E2 所以在实验误差允许范围内爱因斯坦质能方程完全正确.答案：(1)(2)18.9 MeV (3)见解析方法点拨：E=mc2可在国际单位制中运算，m为kg,c为3108 ms-1,E为J，也可用常用单位进行运算，m以u为单位，E为MeV，1 u相当于931.5 MeV.11.裂变生成和，已知、和的中子的质量分别为235.043 9 u、140.913 9 u、91.897 3 u和1.008 9 u，(1 u=931.5 MeV)(1)写出裂变反应方程，并计算一个裂变时放出的核能.(2)我国秦山核电一期工程功率为3.0105kW，设能完全裂变，产生的核能最终有50转化为电能，以上述裂变反应来估算，电站一年要消耗含量为4的浓缩铀的质量(取两位有效数字，每年有效发电日为320天).解析：(1)核反应方程式：一个裂变放出能量E=mc2=(235.043 9+1.008 7-140.913 6-91.897 3-31.008 7)931.5 MeV=200 MeV.(2)设需m kg浓缩铀6.02102321081.610-19 J=320243 6003108所以m=5.1103 kg.答案：(1)， 200 MeV(2)5.1103 kg拓展探究12.1930年，中国物理学家赵忠尧在实验中发现：铅对高能量的射线具有很强的吸收能力，同时还伴随着一种“额外散射”，产生大约是0.5 MeV光子.这是历史性的重大发现，但由于当时出现了某种评价上的失误，使赵忠尧的研究成果没有得到应有的评价.20世纪90年代著名物理学家杨振宁，撰写专文澄清事实，以正视听.赵忠尧的“额外散射”与正负电子湮灭转化为光子有关，当然光子也能转变为一