高中物理人教版选修12　第三章　核能（含解析）

1、.高中物理选修1-2第三章核能含解析一、单项选择题1.以下说法中正确的选项是     A. 汤姆孙通过实验发现了质子B. 贝克勒尔通过实验发现了中子C. 卢瑟福通过实验提出了原子的核式构造模型D. 查德威克发现了天然发发射现象说明原子具有复杂构造2.关于原子核知识，以下描绘正确的选项是   A. 温度升高，放射性元素衰变的半衰期减小B. 放射性物质 U发生衰变所释放的电子来源与核外电子C. 平均结合能越大，原子核越稳定D. 用中子轰击铀核，产生几个中等质量

2、原子核的现象属于核聚变3.太阳因核聚变释放出宏大的能量，同时其质量不断减少太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026 J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近   A. 1036kg                               

3、;B. 1018kg                               C. 1013kg              &

4、#160;                D. 109kg4.中广核集团现拥有大亚湾核电站、岭澳核电站一期、岭澳核电站二期等在运行的核电机组，核电站利用的是 A. 放射性元素衰变放出的能量                   &#

5、160;            B. 人工放射性同位素放出的能量C. 重核裂变放出的能量                               

6、            D. 轻核聚变放出的能量5.以下表达正确的选项是   A. 两个质子之间，不管间隔 如何，核力总是大于库仑力B. 由爱因斯坦质能方程E=mc2可知，质量可以转变为能量C. 质子与中子的质量不等，但质量数相等D. 天然放射现象说明原子核内部有电子6.以下说法中正确的选项是  A. 中子和质子结合成氘核时放出能量B. 升高放射性物质的温度，可缩短其半衰期C.

7、 某原子核经过一次衰变和一次衰变后，核内中子数减少4个D. 射线的电离作用很强，可用来消除有害静电7.在核反响堆中，为了使快中子的速度减慢，可选用作为中子减速剂的物质是  A. 水                               

8、0;         B. 镉                                       &

9、#160; C. 氧                                         D. 氢二、多项选择题8.一个质子和一个中子聚变结合成一个

10、氘核，同时辐射一个光子质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3 ， 普朗克常量为h，真空中的光速为c以下说法正确的选项是   A. 核反响方程是 H+ n H+                         B. 聚变反响中的质量亏损m=m1+m2m3C. 辐射出的光子的能量E=m3m1m2c

11、     D. 光子的波长= 9.A、B两架飞机沿地面上一足球场的长轴方向在其上空高速飞过，且vA>vB ， 对于在飞机上的人观察结果，以下说法正确的选项是  A. A飞机上的人观察到足球场的长度比B飞机上的人观察到的大B. A飞机上的人观察到足球场的长度比B飞机上的人观察到的小C. 两飞机上的人观察到足球场的长度一样D. 两飞机上的人观察到足球场的宽度一样10.中国的核聚变研究已进入世界前列，主要利用2个氘核聚变成3He，被称为人造太阳，氘核的质量为2.013u，中子质量为1.

12、0087u，3He的质量为3.015u，质子的质量为1.0078u，粒子的质量为4.0026u，1uc2=931MeV，那么   A. 该核反响中产生的新粒子为中子                         B. 该核反响中产生的新粒子为质子C. 该核反响中释放出的核能为3.26 MeV

13、60;                D. 该核反响中释放出的核能为4.10 MeV11.以下说法中正确的选项是  A. 万有引力可以用狭义相对论做出正确的解释        B. 电磁力可以用狭义相对论做出正确的解释C. 狭义相对论是惯性参考系之间的理论    

14、60;             D. 万有引力理论无法纳入狭义相对论的框架12.以下说法正确的选项是   A. 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反响B. 原子核 经过6次 衰变和4次 衰变后成为原子核 C. 用升温、加压或发生化学反响的方法不能改变放射性元素的半衰期D. 以mD、mp、mn分别表示氘核、质子、中子的质量，那么mD=mp+mnE. 天然发射现象中的射线是原子核受激发产

15、生的13.目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等材料，这些岩石都不同程度的含有放射性元素，如有些含有铀、钍的花岗岩会释放出放射性气体氡，氡会发生放射性衰变，放出、射线：氡的半衰期为3.8天，那么以下说法正确的选项是 A. 发生衰变时，生成的核和原来相比，中子数少2         B. 发生衰变时，释放出电子，说明原子核内有电子存在C. 射线一般伴随着和射线产生，其中射线的穿透才能最强，电离才能最弱      &

16、#160;  D. 假设只有4个氡核，经过7.6天一定只剩下一个氡核三、填空题14.用中子轰击锂核 Li发生核反响，生成氚核和粒子，并释放出4.8Mev的能量，请写出核反响方程_ 15.氢弹的工作原理是利用氢核聚变放出宏大能量在某次聚变中，一个氘核与一个氚核结合成一个氦核氘核的比结合能是1.09MeV；氚核的比结合能是2.78MeV；氦核的比结合能是7.03MeV 那么氢核聚变的方程是_一次氢核聚变释放出的能量是_ MeV 16.在贝克勒尔发现天然放射现象后，人们对放射线的性质进展了深化研究，如图为三种射线在同一磁场中的运动轨迹，请图中各射线的名称：1射

17、线是_，2射线是_，3射线是_17.天然放射性现象发出的射线中，存在射线、_和射线，其中射线的本质是高速运动的_核填写元素名称 18.某人工核反响如下：P+1327ALX+N式中P代表质子，N代表中子，X代表核反响产生的新核由反响式可知，新核X的质子数为_，中子数为_ 19.质子的质量mp ， 中子的质量为mn ， 它们结合成质量为m的氘核，放出的能量应为_真空中的光速为c 20.电视机显像管是应用了_原理 四、计算题21.一个氘核和一个氚核发生聚变，放出一个中子和17.6MeV的能量计算2克氘和3克氚聚变放出的能量，并写出核反响方程 22.如下图，在列车车厢的光滑程度面上有一个质量为m=5

18、kg的小球，正随车厢以20 m/s的速度匀速前进.如今给小球一个程度向前的F=5 N的拉力作用，求经10 s时，车厢里的观察者和地面上的观察者看到小球的速度分别是多少？五、综合题23.一个锂 受到一个质子的轰击，变成两个粒子一个氦原子核的质量是6.6466×1027kg，一个锂原子核的质量是1.16506×1026kg，一个氢原子核的质量是1.6736×1027kg， 1试写出这一过程的核反响方程； 2计算这一过程中的质量亏损； 3计算这一过程中所释放的核能 24.一个静止的氡核 Rn，放出一个粒子后衰变为钋核 Po，同时放出能量为E=0.26MeV的光子假设放出

19、的核能完全转变为钋核与粒子的动能，不计光子的动量M氡=222.08663u、m=4.0026u、M钋=218.0766u，1u相当于931.5MeV的能量 1写出上述核反响方程； 2求出发生上述核反响放出的能量； 3确定钋核与粒子的动能 25.氘核的质量为2.0136U ， 中子的质量为1.0087U ， He核的质量为3.0150U ， 两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成He并放出一个中子，释放的核能也全部转化为机械能质量亏损为1U时，释放的能量为931.5MeV 除了计算质量亏损外，He的质量可以认为是中子的3倍 1写出该核反响的反响方程式； 2该核反响释放的核能是多少？ 3假设测得反响后生

20、成中子的动能是3.12MeV ， 那么反响前每个氘核的动能是多少MeV？ 答案解析部分一、单项选择题1.【答案】C 【考点】原子的核式构造 【解析】【分析】卢瑟福是质子的发现者，A错。查德威克证实了中子的存在，B错。法国科学家贝克勒耳发现U矿中有复杂射线，即天然放射性现象，进一步研究说明原子还有复杂构造，因此D错误。卢瑟福通过实验提出了原子的核式构造模型并予以证实，C正确【点评】此类题型考察了物理学史的记忆2.【答案】C 【考点】原子的核式构造 【解析】【解答】解：A、放射性元素的半衰期与温度无关，故A错误B、衰变所释放的电子来自原子核，是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出

21、来，故B错误C、核子平均结合能越大的原子核越稳定，故C正确D、用中子轰击铀核，产生几个中等质量原子核的现象属于核裂变，故D错误应选：C【分析】放射性元素的半衰期与元素所处的物理环境和化学状态无关，由原子核内部因素决定；衰变是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来；根据核子平均结合能越大的原子核越稳定来分析判断；用中子轰击铀核，产生几个中等质量原子核的现象属于核裂变3.【答案】D 【考点】质能方程 【解析】【解答】解：根据E=mc2得：m= = =4.4×109kg，故D正确【分析】应用质能方程E=mc2求解太阳每秒钟减少的质量4.【答案】C 【考点】核裂变与核聚变

22、【解析】【解答】目前人类能控制缓慢释放能量的核能只有核裂变；故核电站均采用受控热核裂变释放的能量；应选：C【分析】目前我们能控制的核能只有核裂变；如今的核电站是利用核裂变释放核能而发电的5.【答案】C 【考点】原子核的组成，质能方程 【解析】【解答】解：A、核力属于短程力，只是在很短间隔 内有作用，故A错误；B、质能方程告诉了我们质量和能量之间的关系，但是并非指质量可以转化为能量，故B错误；C、质子和中子的质量数相等都为1，但是它们的质量并不相等，故C正确；D、天然放射现象说明了原子核具有复杂的构造，不能说明原子核内有电子，放射现象中放出的电子是由中子转化为质子同时产生一个电子放出的，故D错误

23、应选C【分析】正确解答此题要掌握：核力特点以及核力性质；正确理解质能方程的物理意义；正确理解质子数、中子数、质量数之间关系；正确理解天热放射现象6.【答案】A 【考点】核裂变与核聚变 【解析】【解答】A、轻核聚变时放出能量，所以中子和质子结合成氘核时放出能量，故A正确；B、半衰期是物质的本身属性与温度无关，故B错误；C、经过一次衰变中子数减2，一次衰变后，中子数减1，所以某原子核经过一次衰变和一次衰变后，核内中子数减少3个，故C错误；D、射线的穿透作用很强，射线的电离作用很强，故D错误应选A【分析】轻核聚变时放出能量，半衰期是物质的本身属性与温度无关，经过一次衰变中子数减2，一次衰变后，中子数

24、减1；射线的穿透作用很强，射线的电离作用很强7.【答案】A 【考点】放射性的应用与防护 【解析】【解答】 在可控核反响堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂，故A正确应选：A【分析】解决此题应掌握：在可控核反响堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂二、多项选择题8.【答案】B,D 【考点】质能方程 【解析】【解答】解：A、一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个光子，由质量数守恒和电荷数守恒，可得核反响方程为 H+ n H+，选项A错误B、反响前的质量减去反响后的质量，即为质量的亏损，即为m=m1+m2m3 ， 选项B正确；C、聚变反响中亏损的质量转化为能

25、量以光子的形式放出，故光子能量为E=m1+m2m3c2 ， 选项C错误；D、根据h =E=m1+m2m3c2得光子的波长为：= ，选项D正确应选：BD【分析】通过质量数和电荷数守恒可判知A选项的正误；质量亏损是反响前的质量与反响后的质量之差，由此可得知选项B的正误；由爱因斯坦的质能方程和光子的能量公式E=hv=h 可得知CD的正误9.【答案】B,D 【考点】相对论 【解析】【解答】由 其中l0是相对足球场静止时的长度，可以看出，速度越大，“动尺变短的效应越明显，选项B正确；但是足球场的短轴与飞机速度方向垂直，所以两飞机上的人观察到足球场的宽度一样【分析】根据狭义相对论的尺缩效应即在尺子长度方向

26、上运动的尺子比静止的尺子短，当速度接近光速时，尺子缩成一个点求解。10.【答案】A,C 【考点】核反响方程，质能方程 【解析】【解答】解：AB、根据质量数守恒和核电荷数守恒知，聚变的核反响方程为： H+ H  He+  n，故A正确，B错误；CD、核反响过程中的质量亏损为：m=2mDmHe+mn=0.0035u释放的核能为：E=mc2=0.0035uc2=3.26MeV，故C正确，D错误；应选：AC【分析】根据核反响过程遵循质量数守恒和核电荷数守恒求出新核的质量数、核电荷数从而确定新核；要计算计算释放的核能，就必须知道核反响亏损的质量，根据爱因斯坦质能方程E=mC2即可求出

27、核反响释放的能量11.【答案】B,C,D 【考点】相对论 【解析】【解答】狭义相对论理论认为电磁互相作用的传播速度c是自然界中速度的极限，而星球的运动不可以超过光速影响到远处的另一个星球，所以万有引力理论无法纳入狭义相对论，应选项A错误，B、D正确；狭义相对论是惯性参考系之间的理论，应选项C正确【分析】经典力学使用条件为：宏观，低速相对论才能解释微观，高速运动现象万有引力定律适用于质点间的引力互相作用G是一个比例常量，但有单位12.【答案】B,C,E 【考点】原子核的衰变、半衰期，核裂变与核聚变 【解析】【解答】解：A、太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反响，故A错误B、原子核 衰变后成为原

28、子核 ，质量数少24，可知发生了6次衰变，电荷数少8，可知发生了4次衰变，故B正确C、半衰期与原子核所处的物理环境和化学状态无关，故C正确D、质子和中子结合成氘核，有质量亏损，可知mDmp+mn ， 故D错误E、天然发射现象中的射线是原子核受激发产生的，故E正确应选：BCE【分析】太阳内部进展的是轻核聚变；根据质量数守恒、电荷数守恒，结合衰变的本质求出衰变、衰变的次数；用升温、加压或发生化学反响的方法不能改变放射性元素的半衰期；氢核聚变有质量亏损；天然发射现象中的射线是原子核受激发产生的13.【答案】A,C 【考点】原子核的衰变、半衰期 【解析】【解答】解：A、发生衰变时，生成的核和原来相比，

29、电荷数少2，质量数少4，那么中子数少2，A符合题意B、衰变释放的电子是原子核中的中子转变为质子和电子时产生，原子核内没有电子存在，B不符合题意C、射线一般伴随着和射线产生，其中射线的穿透才能最强，电离才能最弱，C不符合题意D、半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，D不符合题意故答案为：AC【分析】解决此题的关键知道衰变的本质，知道在衰变的过程中电荷数守恒、质量数守恒。三、填空题14.【答案】Li+ + He 【考点】核反响方程 【解析】【解答】解：根据质量数和电荷数守恒得： Li+ + He故答案为： Li+ + He【分析】根据质量数和电荷数守恒可正确书写出该核反响方程15.【答案】H+

30、H He+ n；17.6MeV 【考点】质能方程 【解析】【解答】1根据质量数与质子数守恒，那么有核反响方程为：H+HHe+n；2根据质能方程E=mc2得一次聚变释放出的能量：E=E2E1=7.03×42.78×3+1.29×2=17.6MeV；故答案为：H+HHe+n；17.6MeV 【分析】1根据核反响过程中质量数和电荷数守恒可正确写出核反响方程2根据质能方程可正确解答16.【答案】； 【考点】原子核的组成 【解析】【解答】三种射线在匀强磁场中向上运动时，射线带正电荷，可以判断它将向右偏转，即图中的3射线是射线；射线带负电荷，可以判断它将向左偏转，即图中的1射

31、线是射线；射线不带电，不偏转，即图中的2射线是射线；故答案为：射线，射线，射线【分析】该题通过带电粒子在磁场中运动，考察三种射线的特性，射线带正电荷，在磁场中根据左手定那么断定向右偏转；射线带负电荷，偏转的方向与射线相反；射线不带电，不偏转；由此可以断定17.【答案】射线；氦 【考点】放射性的应用与防护 【解析】【解答】天然放射性现象会发出射线、射线和射线：射线是具有放射性的元素的原子核在发生衰变时两个中子和两个质子结合在一起而从原子核中释放出来；故放出的是氦原子核射线是具有放射性的元素的原子核中的一个中子转化成一个质子同时释放出一个高速电子即粒子射线是原子核在发生衰变和衰变时产生的能量以光子

32、的形式释放故答案为：射线，氦【分析】解答此题应掌握，天然放射性现象发出的粒子包括：射线、射线和射线；并能并确各种射线的性质以及所对应的成分18.【答案】14；13 【考点】核反响方程 【解析】【解答】 质子的电荷数为1，质量数为1，中子的电荷数为0，质量数为1根据电荷数守恒、质量数守恒，X的质子数为1+130=14，质量数为1+271=27因为质量数等于质子数和中子数之和，那么新核的中子数为2714=13故答案为：14，13【分析】在核反响中，应根据电荷数守恒、质量数守恒，得出新核的质子数和中子数19.【答案】mp+mnmc2 【考点】质能方程 【解析】【解答】由爱因斯坦质能方程：E=mc2得

33、：E=mp+mnmc2故答案为：mp+mnmc2 【分析】爱因斯坦质能方程：E=mc2 ， 可求得放出的能量20.【答案】带电粒子在匀强电场中的加速与带电粒子在匀强磁场中的偏转 【考点】放射性的应用与防护 【解析】【解答】电视机显像管的原理如图：使用的电磁学的原理包括：带电粒子在匀强电场中的加速与带电粒子在匀强磁场中的偏转原理故答案为：带电粒子在匀强电场中的加速与带电粒子在匀强磁场中的偏转【分析】根据电视机显像管的原理解答即可四、计算题21.【答案】解答：根据质量数守恒，新核的质量数：m=2+31=4根据电荷数守恒，新核的电荷数：Z=1+10=2所以新核是氦核，核反响方程式为： H+ H He

34、+ n2克氘的物质的量是1mol ， 3克氚的物质的量也是1mol ， 所以它们一起产生1mol的氦核，放出的热量是： MeV答：2克氘和3克氚聚变放出的能量是1.06×1025MeV ， 该核反响方程是： H+ H He+ n 【考点】核裂变与核聚变 【解析】【分析】 根据质量数守恒和电荷数守恒写出核反响方程，并确定新核的种类 先求解出质量亏损，再根据爱因斯坦质能方程求解出方程的核能22.【答案】对车上的观察者：物体的初速 ，加速度 。10 s时的速度 对地上的观察者方法一：物体初速度 加速度 10 s末速度 方法二：根据速度合成法那么 【考点】相对论 【解析】【解答】注意：在两个惯性系中，虽然观察到的结果并不一样，一个 ，另一个 ，但我们却用了同样的运动定律和速度合成法那么.也就是说，力学规律在任何惯性系中都是一样的.【分析】参考系不同物体的运动就有所不同，所以选择怎样的参考系是解决问题要注意的，在高中物理中，一般选取地面或地面上的物体为参考系，这也是牛顿经典力学适用的范围。五、综合题23.【答案】1解：这一过程的核反响方程为： 2 答：这一过程的核反响方程 2 2解：质量亏损为：m=mLi+mH2m=11.6506×1027kg+1.6736×1027kg2×6.6466×102