高三物理专项基础训练 第83练 核力与结合能 质量亏损 重核的裂变 核聚变(1).doc

第83练 核力与结合能 质量亏损 重核的裂变 核聚变基础过关一、单项选择题（每小题只有一个选项符合题意）1.下列有关核力的说法中错误的是（ ）a核力只存在于质子与质子之间和中子与中子之间b原子核内每个核子只跟邻近的核子发生核力作用c核力对核子做正功，原子核一定要释放核能d原子核内核子间的核力一定是强相互引力 2重核裂变和轻核聚变是人类获得核能的两种途径，下列关于它们的说法中正确的是（ ）a裂变和聚变过程中都有质量亏损b裂变过程中有质量亏损，聚变过程中有质量增加c裂变过程中质量有所增加，聚变过程中有质量亏损d裂变和聚变过程中质量都增加 3核磁共振的成像原理如下：原子核在磁场中的能量形成若干磁能级，当它吸收外界高频磁场的能量后，可跃迁到较高磁能级.这种现象叫核磁共振.测出不同共振核在人体内的分布情况，借助计算机分析可获得人体内的清晰图像.该成像技术中所加外界磁场频率的数值是（ ）a连续的b某一特定值c在某一范围内的连续值d一系列不连续的特定值 4雷蒙德戴维斯因研究来自太阳的电子型中微子（vc）而获得了2002年度的诺贝尔物理学奖.他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615t四氯之烯（c2cl4）溶液的巨桶.电子型中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程式为vc+clar+e已知cl核的质量为36.956 58u，ar核的质量为36.956 91 u，e的质量为0.00055u，1u质量对应的能量为931.5mev.根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子型微子的最小能量为（ ）a0.82mevb0.31me vc1.33mevd0.51mev二、多项选择题（每小题有多个选项符合题意）5下列有关结合能的说法中正确的是（ ）a结合能是由核子结合成的原子核所具有的能量b结合能是把原子核分解为核子所需要的能量c原子核越大，它的结合能越高，原子核就越稳定d中等大小的原子核比结合能最大，它们也是稳定 6为纪念爱因斯担对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理”.对于爱因斯坦提出的质能方程e=mc2，下列说法中，正确的是（ ）ae=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比b根据e=mc2可以计算核反应中释放的核能c一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损de=mc2中的e是发生核反应中释放的核能 7下列说法中正确的是（ ）ah+hhe+n是聚变bu+nxe+sr+2n是裂变cnamg+e是裂变drarn+he是衰变 8如图是原子核的核子平均质量与原子序数z的关系图像，下列说法中正确的是（ ）a如d和e结合成f，结合过程一定会吸收核能b如d和e结合成f，结合过程一定会释放核能c如a分裂成b和c，分裂过程一定会吸收核能d如a分裂成b和c，分裂过程一定会释放核能三、计算或论述题 9裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核u为燃料的反应堆中，当其俘获一个慢中子后发生裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为u+nxe+sr+3n235043 91.008 7138.917 893.915 41.008 7反应方程式下的数字是中子及有关原子的静止质量（以原子质量单位u为单位.）已知1u的质量对应的能量为9.3102mev，求此裂变反应释放出的能量是多少兆电子伏. 10已知一对正、负电子相遇会发生“湮灭”（即两个电子都消失了），而产生一对频率相同的光子.电子相遇前的动能忽略不计，已知电子质量为0.9110-30kg，普朗克恒量h=6.6310-34js，真空中的光速c=3.0108m/s，求所产生的光子的频率. 11能源危机是一个人类面临的一个大问题，可控热核反应向人类展示了诱人的核能开发前景.热核反应比相同数量的核子发生裂变反应所释放的能量还要大好几倍，而且污染轻微得多，而且可用于热核反应的氘在海水中的含量非常丰富，每升海水中平均含有0.030g氘，所以一旦可控热核反应能够达到实用，便可解决人类面临的能源危机.（1）下面是利用氘进行聚变过程中一种可能的反应：h+h +n，请完成该核反应方程式；（2）若氘核质量为m1=2.014 1u，氚核质量为m2=3.016 1u，中子质量m3=1.008 7u，氦核质量m4=4.002 6u，根据爱因斯坦质量方程，1u质量跟932 mev的能量相联系，试计算上述核反应过程释放的核能.（答案保留三位有效数字） 12两个氘核发生了如下核反应h+hhe+n，其中氘核的质量为2.013 6u，氦核的质量为3.015 0u，中子的质量为1008 7u.（1）若反应前两个氘核的动能都为0.35mev，进行对心碰撞，并且结合能全部转化为头能，求反应中产生的中子和氦核的动能.（2）假设反应中产生的的氦核沿着直线向静止的碳核（c）接近，受库仑力的影响，当它们距离最近时，两个原子核的动能各是多少？ 13在用铀235作燃料的反应堆中，铀235核吸收一个动能约为0.025ev的慢中子后，可发生裂变反应，放出能量和23个快中子，而快中子不利于铀235的裂.为了能使裂变反应继续下去，需要将快中子减速，有一种减速的方法是用石墨（碳12）作减速剂，如图所示，黑色的立方块（石墨）就是减速剂，没中子与碳原子的碰撞是对心弹性碰撞，没有机械能损失.（1）求快中子与碳原子发生一次碰撞后的速度v 与原来的速度v0的比值；（2）一个动能为e0=2.5mev的快中子需要与静止的碳原子碰撞多少次，才能减速成为0.025ev的慢中子.附：部分常用对数n1.11.21.31.4lgn0041 40079 20113 90146 1能力提升14中子n、质子p、氘核d的质量分别为mn、mp、md.现用光子能量为e的射线照射静止氘核使之分解，反应的方程为：+dp+n，若分解后中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是（ ）abcd 15一个电子（质量为m、电荷量为e）和一个正电子（质量为m、电荷量为e）经电场加速后以相等的动能ek相向运动，并撞到一起，发生“湮灭”，产生两个频率相同的光子.设产生光子的频率为v，若这两个光子的能量都是hv，动量分别为p和p，下列关系式中正确的是（ ）ahv=mc2，p=pbhv=mc2，p=pchv=mc2+ek，p= pdhv=（mc2+ek），p=p第83练 核力与结合能 质量亏损重核的裂变 核聚变1a 2a 解析 重核裂变和轻核聚变都能获得核能，根据爱因斯坦质能方程，当反应释放核能时会有质量亏损3d 解析 原子核的能量是量子化的、不连续的，所以其吸收外界高频磁场的能量也是不连续的4a 解析 已知核的为，的质量和为36.95691u+0.00055u=36.95746u,比质量增加了，在由可得该核反应中电子型微子的最小能量为 ，选项a正确.5bd 6.abc7abd 解析 选项c是衰变，不是裂变.8bd 核子的平均质量乘以核子数即原子核的质量，在核反应中遵循质量守恒，d+ef的反应中，因d、e的核子平均质量均大于f，故该反应一定出现质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，当质量有亏损时，该反应会释放核能，同理ab+c的反应中亦出现质量亏损而释放核能.9179.8 10.11（1） （2） （3）12两氘核进行对心碰撞，碰撞前后系统的动量守恒. 碰撞前两氘核的动量之和为0，碰撞后设氦核和中子的动量分别是，由动量守恒可得方程0=+题中说明核反应后所有结合能全部转化为动能，则由能量守恒可得出核反应前后各粒子能量之间的关系式由以上两方程再结合动量与动能之间的关系式便求得（1）问的解.（2）问中说明氦核沿直线向静止的核接近，就氦核和核组成的系统来说，因不受外力作用，由系统动理守恒.在库仑力作用下，两核距离最近时的物理意义是氦核和核的速度此时相等，因此可得一动量守恒方程.（1）反应中的质量亏损所以释放的能量为设反应中生成的中子和氦核的速率分别为由反应中能量守恒和动量守恒有其中由上式得到所以动能之比为（2）氦核与静止的碳核对心正碰后，当它们相距最近时，两核的速度相等，相当于完全非弹性碰撞模型，由动量守恒定律有所以此时，氦核的动能和碳核的动能=0.04mevekc=0.16mev13（1）设中子与碳核的质量分别为m和m，碰前中子速度为v