高中物理第十九章原子核5核力与结合能自主训练新人教选修.docx

5 核力与结合能自主广场我夯基 我达标1.在下列四个核反应中，x表示了中子的是（ ）A.+x B.C. D.思路解析：可利用质量数守恒和电荷守恒判断 在核反应中可根据质量数守恒和电荷数守恒，求出未知粒子的质量数和电荷数，只要该粒子质量数为1、电荷数为0，那么就为中子，由此可得出答案为B、C、D答案：BCD2.粒子轰击硼10后，生成氮13，放出x粒子，而氮13是不稳定的，它放出y粒子而变成碳13，那么x粒子和y粒子分别是( )A.质子和中子 B质子和正电子 C.中子和电子 D中子和正电子思路解析：可根据质量数守恒和电荷数守恒判断出x、y：得知，x为得知，y为. x为中子，y为正电子，故答案为D答案：D3.用质子轰击锂核()生成两个粒子，以此进行有名的验证爱因斯坦质能方程的实验已知质子初动能是06MeV，质子、粒子和锂核的质量分别是1007 3 u、4001 5 u和7016 0 u已知1u相当于9315 MeV，则下列叙述中正确的是( )A此反应过程质量减少0010 3 uB生成的两个。粒子的动能之和是183 MeV，与实验相符C核反应中释放的能量是189 MeV，与实验相符D若生成的两个粒子的动能之和是195 MeV，与实验相符思路解析：可先求出质量亏损，再由质能方程计算出核反应所释放的能量，并进行逐项判定答案：CD4.一个粒子击中一个硼变成一个未知粒子和碳14，还放出075106eV的能量，写出核反应方程式_，反应过程中质量亏损为_kg思路解析：根据质量数和电荷数守恒可以写出核反应方程为；由爱因斯坦的质能方程E=mc2，得m=，代入数据计算得m=1310-30kg.答案： 1.310-30 kg5.对公式E=mc2，下列说法中正确的是( )A.能量可以转化为质量 B质量可以转化为能量C.能量的转化与质量的转化是成比例的 D在核反应中，能量与质量都不守恒思路解析：E=mc2只是说明质量和释放出核能这两种现象间的联系，并不是说明物体的质量和能量之间存在着相互转化关系，故A、B项错误，C项正确.我们都知道，在核反应中，能量和质量并不违反守恒定律，故D错误.答案：C6.1993年，中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素.制取过程如下：(1)用质子轰击铍产生快中子(2)用快中子轰击汞，反应过程可能有两种：生成，放出氦原子核；生成，放出质子、中子，(3)生成的铂发生两次衰变，变成稳定的原子核汞，写出上述核反应方程式思路解析：此题只要严格按照写核反应的原则进行，一般不会出错的.写核反应方程的原则是：（1）质量数守恒和电荷数守恒；（2）中间用箭头，不能写成等号.因两端仅仅是质量数守恒，没有体现质量相等；也不能仅画一条横线，因箭头的方向还表示核反应进行的方向；（3）能量守恒，但中学阶段不作要求；（4）核反应必须是实验能够发生的，不能毫无根据地随意乱写未经实验证实的核反应方程.答案：（1）(2)(3)我综合 我发展7.两个中子和两个质子结合成一个氦核，同时释放一定的核能，若已知中子质量为1008 7u，质子质量为1077 3u，氦核质量为4002 6u试计算用中子和质子生成1 kg的氦时，要释放的核能思路解析：计算核能的步骤一般是：首先，写出核反应方程；其次，计算质量亏损m；然后根据质能方程E=mc2计算核能.若m以原子核质量单位（u）为单位，可直接用E=m(u)931.5 MeV计算，此法较快而且常用.两个中子和两个质子结合成氦核的反应方程如下：,质量亏损m=21.008 7 u+21.007 3 u-4.002 6 u=0.029 4 u放出的核能E=0.029 4931.5 MeV=27.386 MeV,生成1 kg氦释放的总核能：E=6.02102327.3861061.610-19 J=6.591014 J.答案：6.591014 J8.云室处在磁感应强度为月的匀强磁场中，一静止的质量为M的原子核在云室中发生一次衰变，粒子的质量为m，电荷量为q，其运动轨迹在与磁场垂直的平面内现测得粒子运动的轨道半径为R，试求在衰变过程中的质量亏损(注意：涉及动量问题时，亏损的质量可以不计)思路解析：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，可求出其轨道半径R=，可得到v=，由E=可求出产生的能量，再由质能方程可求出质量亏损.由洛伦兹力和牛顿定律可得Bqv=；式中v为粒子的运动的速度.设v为反冲核的速度，由动量守恒定律可得（M-m）v=mv，由题意知，此处不考虑质量亏损.在衰变过程中，粒子的反冲核的动能均来自于质量亏损，即mc2=解得：m=答案：9.原来静止的质量为m0的原子核，放出粒子后转变为质量为m1，的原子核，该新核在其运动方向上又放出粒子而衰变成静止的质量为m2的原子核，试求两个粒子的动能，已知粒子的质量为m.思路解析：利用质能方程解决时应注意：（1）反应前后的总质量要弄清楚，不要把原子的质量和原子核的质量混淆，要耐心细致地进行计算，防止丢三落四造成错误.（2）若求核能转化为核反应生成物的动能，需结合动量守恒定律求解.根据在衰变过程的粒子动量守恒，可求出粒子间的速度关系，可根据质能方程求出产生的核能，再根据两粒子速度关系求出两粒子动能的关系，动能即等于核能，可求出粒子的动能.第一次放出粒子后，根据动量守恒定律有,新核在运动方向上又放出粒子，则有m1v1=mv+0可见两次放出粒子动量大小相等，所以两个粒子的动能相等.设第一次放出粒子后，新核和粒子的动能分别为Ek1和Ek2,其总和等于原子核衰变时的质量亏损相对应的能量，即(m0-m1-m)c2=Ek1+Ek2而Ek1=m1v12=m1(v)2=mv2()=Ek;代入上式得：(m0-m1-m)v2=Ek+Ek=Ek(1+)故Ek=.答案：10.在正负电子“湮灭”实验中，产生的两个光子的总能量为多少?(已知me=0000 549u)思路解析：在应用质能方程解题时，应注意分析在此过程中的质量亏损，以免漏掉亏损质量.正、负电子“湮灭”造成质量亏损，生成核能，以光子的形式存在，由质能方程可求出总能量.核反应方程为：，反应前，正、负电子的总质量为5.4910-4 u2=1.09810-3 u，反应后生成物是两个光子，它们的质量为零，则质量亏损为：m=1.09810-3 u.相应放出的光子的能量E=1.09810-3931.5 MeV=1.02 MeV.答案：1.02 MeV11.已知原子核质量为209982 87u，原子核质量为205976 46u，原子核的质量为4002 60u，静止的核在衰变中放出粒子后变成，求：(1)在衰变过程中释放的能量；(2)粒子从Po核中射出时的动能；(3)反冲核的动能(已知1 u=9315 MeV，且核反应释放的能量只转化为动能)思路解析：在衰变过程中有质量亏损，并释放能量，而粒子由P0核放出时与新核组成的系统动量守恒.产生的核能可认为完全以动能的形式存在，根据动量守恒关系，可求出反应过程中粒子和反冲核的动能.（1）衰变方程+；衰变过程中质量亏损为：m=209.982 87 u-205.974 46 u-4.002 60 u=0.005 81 u.反应后释放出的能量为E=0.005 810931.5 MeV=5.412 MeV.（2）因衰变前后动量守恒，则衰变后粒子和铅核的动量大小相等、方向相反，而P=mv=