《2019年高中物理第十九章原子核第6节_第8节粒子和宇宙核裂变核聚变随堂演练巩固提升新人教版选修3_5.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019年高中物理第十九章原子核第6节_第8节粒子和宇宙核裂变核聚变随堂演练巩固提升新人教版选修3_5.pdf（6页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第 6 节-第 8 节 粒子和宇宙 核裂变 核聚变第 6 节-第 8 节 粒子和宇宙 核裂变 核聚变 随堂检测 1科学研究表明，自然界存在四种基本相互作用我们知道分子之间也存在相互作用 的引力和斥力，那么分子力实质上属于( ) A引力相互作用 B电磁相互作用 C强相互作用和弱相互作用的共同作用 D四种基本相互作用的共同作用 解析：选 B分子力作用范围约在 1010 m 数量级上，强相互作用和弱相互作用都是短 程力，作用范围在 1015 m 和 1018 m 之内，在这个距离上分子力不存在在分子力作用范 围内引力相互作用和电磁相互作用都存在， 但由于电磁力远大于万有引力， 引力相互作用可 以忽略
2、不计，因此分子力本质上属于电磁相互作用 2(多选)不同原子核的比结合能是不同的，中等质量原子核的比结合能最大，轻核和 重核的比结合能都比中等质量的原子核要小，由此，可以确定，下列核反应能释放大量核能 的是( ) A中等质量的原子核结合成质量较大的重核 B质量较大的重核分裂成中等质量的原子核 C中等质量的原子核分裂成质量较小的轻核 D质量较小的轻核结合成中等质量的原子核 解析：选 BD两个中等质量的核结合成重核的过程，核子的比结合能减少，整个过程 将要吸收能量，故 A 选项错误 ； 质量较大的重核分裂成中等质量的原子核，是上述过程的逆 过程，显然是放出能量的，B 项正确；根据同样的方法，可知 C
3、 项错误，D 项正确 3.如图所示是原子核的平均核子质量A与原子序数Z的关系图象，下列说法正确的是 ( ) A若D、E能结合成F，结合过程一定要释放能量 B若D、E能结合成F，结合过程一定要吸收能量 C若C、B能结合成A，结合过程一定要释放能量 D若F、C能结合成B，结合过程一定要释放能量 解析：选 AD、E平均核子质量大于F平均核子质量，D、E结合成F，出现质量亏损， 要释放能量，A 对，B 错；C、B结合成A，F、C结合成B都是质量增加，结合过程要吸收能 量，C、D 错 4质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3，真空中光速为c，当质子和中子结合 成氘核时，放出的能量是( ) Am3c
4、2 B(m1m2)c2 C(m3m2m1)c2 D(m1m2m3)c2 解析 ： 选 D 质子和中子结合成原子核氘核时， 总质量减小了， 即质量亏损 mm1m2 m3.依据质能方程可知，放出的能量为 Emc2(m1m2m3)c2. 5 镭核Ra 发生衰变放出一个粒子变为氡核Rn， 已知镭核 226 质量为 226.025 4 u， 2268822286 氡核 222 质量为 222.016 3 u，放出粒子质量为 4.002 6 u. (1)写出核反应方程； (2)求镭核衰变放出的能量； (3)若衰变放出的能量均转变为氡核和放出的粒子的动能，求放出粒子的动能 解析：(1)核反应(衰变)方程为R
5、aRn He. 22688222864 2 (2)镭核衰变放出的能量为 E(226.025 44.002 6222.016 3)931.5 MeV 6.05 MeV. (3)设镭核衰变前静止，镭核衰变时动量守恒，则由动量守恒定律可得mRnvRnmv 0 又根据衰变放出的能量转变为氡核和 粒子的动能，则 EmRnvmv 1 2 2 Rn 1 2 2 由可得 EE6.05 MeV5.94 MeV. mRn mRnm 222 2224 则放出粒子的动能为 5.94 MeV. 答案：(1)RaRn He (2)6.05 MeV 22688222864 2 (3)5.94 MeV 课时作业 一、单项选择
6、题 1对原子核的组成，下列说法正确的是( ) A核力可使一些中子组成原子核 B核力可使非常多的质子组成原子核 C不存在只有质子的原子核 D质量较大的原子核内一定有中子 解析：选 D由于原子核带正电，不存在只有中子的原子核，但核力也不能把非常多的 质子聚集在一起组成原子核，原因是核力是短程力，质子之间还存在“长程力”库仑 力，A、B 错误；自然界中存在只有一个质子的原子核，如 H，C 错误；较大质量的原子核 1 1 内只有存在一些中子，才能削弱库仑力，维系原子核的稳定，故 D 正确 2对于爱因斯坦提出的质能方程Emc2，下列说法中不正确的是( ) AEmc2表明物体具有的能量与其质量成正比 B根
7、据 Emc2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 DEmc2中的E是发生核反应中释放的核能 解析 ： 选 DEmc2中的E表示物体具有的总能量，m表示物体的质量， 故 A 说法正确 ； E mc2表示的意义是当物体的能量增加或减少 E时，它的质量也会相应地增加或减少 m，故 B 说法正确；只有在出现质量亏损时，才能释放核能，故 C 说法正确，所以选 D 3一个铍原子核( Be)从最靠近核的K层电子轨道上俘获一个电子后发生衰变，生成一 7 4 个锂核( Li)，并放出一个不带电的质量接近零的中微子e(质量不计)，人们把这种衰变叫 7
8、 3 铍核的 EC 衰变，核反应方程为： Bee Lie，已知一个铍原子质量为m1，一个锂 7 4017 3 原子质量为m2，一个电子质量为me，质量单位采用 kg，光速为c，则一个铍原子核发生上 述核反应释放的能量为( ) A(m1m2)c2 B(m1mem2)c2 C(m1mem2)c2 D(m2m1me)c2 解析 ： 选 A 铍原子核质量为m14me， 锂原子核质量为m23me， 核反应中质量亏损为 m (m14meme)(m23me)m1m2， 由质能方程得 Emc2(m1m2)c2， 正确选项为 A 4 (2017佛山高二检测)某核反应方程为 H H HeX.已知 H 的质量为 2
9、.013 6 u， 2 13 14 22 1 H 的质量为 3.018 0 u， He 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 3 14 2 的是( ) AX 是质子，该反应释放能量 BX 是中子，该反应释放能量 CX 是质子，该反应吸收能量 DX 是中子，该反应吸收能量 解析：选 B由题目所给核反应方程式，根据核反应过程质量数、电荷数守恒规律，可 得 H H He X，X 为中子，在该反应发生前反应物的总质量m12.013 6 u3.018 0 2 13 14 21 0 u5.031 6 u， 反应后产物总质量 m24.002 6 u1.008 7
10、u5.011 3 u 总质量减少， 出现 了质量亏损根据爱因斯坦的质能方程可知该反应释放能量，故 B 正确 5(2017济宁高二检测)当两个中子和两个质子结合成一个 粒子时，放出 28.30 MeV 的能量，当三个 粒子结合成一个碳核时，放出 7.26 MeV 的能量，则当 6 个中子和 6 个质子结合成一个碳核时，释放的能量为( ) A21.04 MeV B35.56 MeV C77.64 MeV D92.16 MeV 解析 ： 选 D6 个中子和 6 个质子可结合成 3 个 粒子，放出能量 328.30 MeV 84.9 MeV，3 个 粒子再结合成一个碳核，放出 7.26 MeV 能量，
11、故 6 个中子和 6 个质子结 合成一个碳核时，释放能量为 84.9 MeV7.26 MeV92.16 MeV. 6 一个质子和一个中子发生核反应结合成一个氘核， 同时辐射一个 光子 已知质子、 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.下列说法正确的 是( ) A核反应方程是 H n H 1 11 03 1 B该反应中的质量亏损 mm1m2m3 C辐射出的 光子的能量E(m3m1m2)c D 光子的波长 h (m1m2m3)c2 解析：选 B此核反应的核反应方程为 H n H，A 错；由质能方程， 光子的 1 11 02 1 能量为E(m1m2m3)c2，C
12、错；由Eh知，波长，D 错故 B 对 c h (m1m2m3)c 7.如图所示是描述原子核核子的平均质量m 与原子序数Z的关系曲线，由图可知下列 说法正确的是( ) A将原子核A分解为原子核B、C可能吸收能量 B将原子核D、E结合成原子核F可能吸收能量 C将原子核A分解为原子核B、F一定释放能量 D将原子核F、C结合成原子核B一定释放能量 解析：选 C因B、C核子平均质量小于A的核子平均质量，故A分解为B、C时，出现 质量亏损，故放出核能，故 A 错误；同理可得 B、D 错误，C 正确 二、多项选择题 8关于原子核的结合能，下列说法正确的是( ) A原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需
13、的最小能量 B 一重原子核衰变成 粒子和另一原子核， 衰变产物的结合能之和一定大于原来重核 的结合能 C铯原子核(Cs)的结合能小于铅原子核(Pb)的结合能 1335520882 D自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能 解析 ： 选 ABC原子核分解成自由核子时，需要的最小能量就是原子核的结合能，选项 A 正确 ； 重核衰变时释放能量，衰变产物更稳定，即衰变产物的比结合能更大，衰变前后核子 数不变，所以衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，选项 B 正确 ； 铯核的核子 数比铅核的核子数少，其结合能也小，选项 C 正确；自由核子组成原子核时，需放出能量， 因
14、此质量亏损产生的能量小于原子核的结合能，选项 D 错误 9中子和质子结合成氘核时，质量亏损为 m，相应的能量 Emc22.2 MeV 是氘 核的结合能下列说法正确的是( ) A用能量小于 2.2 MeV 的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子 B 用能量等于 2.2 MeV 的光子照射静止氘核时， 氘核可能分解为一个质子和一个中子， 它们的动能之和为零 C 用能量大于 2.2 MeV 的光子照射静止氘核时， 氘核可能分解为一个质子和一个中子， 它们的动能之和为零 D 用能量大于 2.2 MeV 的光子照射静止氘核时， 氘核可能分解为一个质子和一个中子， 它们的动能之和不为零 解
15、析 ： 选 AD 氘核分解为一个质子和一个中子时， 所需吸收的能量不能小于其结合能 2. 2 MeV，故 A 对 ； 光子照射氘核时，光子和氘核组成的系统总动量不为零，由动量守恒定律得， 光子被氘核吸收后，分解成的质子和中子的总动量不为零，故总动能也不为零，所以把氘核 分解为质子和中子所需的能量应大于 2.2 MeV，故 D 对，B、C 错 10(2016高考全国卷丙)一静止的铝原子核Al俘获一速度为 1.0107 m/s的质子 p 2713 后，变为处于激发态的硅原子核Si，下列说法正确的是( ) 2814 A核反应方程为 p Al Si 27132814 B核反应过程中系统动量守恒 C核反
16、应过程中系统能量不守恒 D核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和 E硅原子核速度的数量级为 105 m/s，方向与质子初速度的方向一致 解析：选 ABE.核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，A 项正确；微观粒子相互作用 过程中，满足动量守恒定律，B 项正确；题述核反应过程属于“二合一”形式的完全非弹性 碰撞，机械能有损失，但对于封闭的系统，能量仍然守恒，C 项错误；核反应过程中的机械 能有损失，故存在质量亏损现象，D 项错误；硅原子质量约是质子质量的 28 倍，由动量守 恒定律知，m0v028m0v， 所以硅原子核速度数量级为 105 m/s， 方向与质子初速度的方向一致
17、， E 项正确 三、非选择题 11(2017辽宁鞍山检测)已知氮核质量mN14.007 53 u，氧核质量mO17.004 54 u， 氦核质量mHe4.003 87 u，质子质量mH1.008 15 u，试判断核反应 ： N He O H 14 74 217 81 1 是吸能反应，还是放能反应？能量变化多少？ 解析：反应前总质量mNmHe18.011 40 u 反应后总质量mOmH18.012 69 u 因为反应中质量增加， 所以此反应为吸能反应， 所吸能量为 Emc2(mOmH)(mN mHe)c2(18.012 6918.011 40)931.5 MeV1.2 MeV. 答案：吸能反应
18、能量变化量为 1.2 MeV 12 已知镭核Ra、 氡核Rn、 氦核 He 的质量分别是 226.025 4 u、 222.016 3 u、 4.002 6 22688222864 2 u求在Ra 的 衰变RaRn He 中放出的能量是多少焦耳？如果这些能量都以核 2268822688222864 2 的动能形式释放出来，放出的粒子的速度多大？(已知 1 u1.661027 kg) 解析：衰变后质量亏损为 m226.025 4 u(222.016 3 u4.002 6 u)0.006 5 u 放出的能量为 E0.006 5931.5 MeV6.05 MeV9.681013 J设 粒子的质量 为m，速度为v，Rn 的质量为M，速度为v1，由动量和能量守恒有 22286 mvMv1，mv2MvE 1 2 1 2 2 1 所以v m/s1.69107 m/s. 2ME (Mm)m 2 222 9.68 1013 226 4 1.66 1027 答案：9.681013 J 1.69107 m/s