2015_2016高中物理第19章第5节核力与结合能练习新人教版选修3_5+2015_2016高中物理第19章第6节重核的裂变练习新人教版选修3_5.docx

2015_2016高中物理第19章第5节核力与结合能练习新人教版选修3_5第5节核力与结合能1四种基本相互作用(1)自然界物体之间的相互作用除了以前学习的引力相互作用和电磁力相互作用，还存在强相互作用和弱相互作用(2)核力：原子核里的核子间有着一种核力，是核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核(3)核力的特点：核力是强相互作用的一种表现核力是短程力，作用范围在1.5× m之内，大于0.8× m时表现为引力小于0.8× m表现为斥力每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，具有饱和性2原子核中质子与中子的比例原子核是由质子和中子组成，较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的元素，相差越大这是因为核子数越多时，有些核之间的距离越大，核力会迅速减小，使核力不足以克服质子的库仑斥力，使原子核不稳定，可见原子核的粒子数不能无限多的原因是核力的饱和性决定的3结合能由核子结合成原子核要放出能量，这就是原子核的结合能原子核的结合能与核子数之比，称作比结合能，也叫平均结合能比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定4质量亏损(1)原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫作质量亏损(2)质能方程：物体的能量与它的质量有简单比例关系，即E，质量亏损m与原子核的结合能的关系为：E.1原子核中质子与中子结合在一起依靠的是(C)A正负电荷相互吸引的力B正电荷之间的相互排斥力C核力D分子间的引力和斥力解析： 因为中子是不带电的，所以不存在电荷之间的相互作用，所以A、B是错误的；D答案中给出的是分子之间的作用力而不是质子和中子之间的作用力，故而D是错误的2(2014·北京卷)质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3.当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)(C)A(m1m2m3)cB(m1m2m3)c解析：根据质能方程知C正确3氢原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3种从大到小的排列顺序是(D)A核力、万有引力、库仑力B万有引力、库仑力、核力C库仑力、核力、万有引力D核力、库仑力、万有引力解析：氢原子核里有两个质子与两个中子组成，由于存在质量所以它们间存在万有引力、质子带正电，因此质子间存在库仑斥力和质子与中子统称核子，所以它们间存在核力，但这些力有大小之分核力是强力，它能将核子束缚在原子核内万有引力最弱，研究核子间相互作用时万有引力可以忽略4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，反应方程为Dpn.若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是(C)解析：据能量守恒可知：E2Ek，得：Ek(E)，即Ek(mDmpmn) E，故C正确5(多选)质子数与中子数互换的核互为“镜像核”，例如是的“镜像核”，同样也是的“镜像核”，则下列说法正确的是(BC)C衰变的本质是一个中子转变为一个质子，同时放出一个电子D核反应的生成物中有粒子，该反应是衰变解析：考查原子物理知识. 的质子数为7、中子数为6，的质子数为6、中子数为7，依题意和互为镜像核，B对；的质子数为7、中子数为8，的质子数为8、中子数为8，A错；对D选项中的核反应为轻核的聚变反应，D错；衰变的本质是一个中子转变为一个质子，同时放出一个电子，C对6(多选)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”的实验已知质子的初动能是0.6MeV，质子、粒子和锂核的质量分别是1.007 3u、4.001 5u和7.001 6u.已知1u相当于931.5MeV，则下列叙述中正确的是(CD)A此反应过程质量减少0.010 3uB生成的两个粒子的动能之和是18.3MeV，与实验相符C核反应中释放的能量是18.9MeV，与实验相符D生成的两个粒子的动能之和是19.5MeV，与实验相符解析： 根据题意可知该反应的核反应方程式：；核反应前后的质量亏损为：m1.007 3 u7.016 u2×4.001 5 u0.020 3 u，故A错误；若生成的两个粒子的动能之和是EkEE10.020 3×931.5 MeV0.6 MeV19.509 45 MeV，故B错误，D正确；核反应中释放的能量Emc218.909 45 MeV，故C正确；故选CD.7太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近(D)解析：根据爱因斯坦的质能方程得：m4.4×109(kg)，D正确8(多选)如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图象下列说法中正确的是(AC)A若D和E能结合成F，结合过程一定要释放能量B若D和E能结合成F，结合过程一定要吸收能量C若A能分裂成B和C，分裂过程一定要释放能量D若A能分裂成B和C，分裂过程一定要吸收能量解析：题目图象说明不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数的关系从图中可以看出，Fe的核子的平均质量最小，D、E的核子的平均质量比F大，故D、E结合成F时，总质量会减小，应释放核能同样的理由，A分裂成B和C时，总质量也会减少，一定会释放核能9. (多选)下列说法中正确的是(BD)A中等大小的核的结合能最大，因此这些核是最稳定B由于每种原子都有自己的特征谱线，故可以根据原子光谱来鉴别物质C氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能减小，电势能增大D质子和中子结合成原子核一定有质量亏损，释放出能量解析：比结合能越大的原子核越稳定；能级跃迁时，通过轨道半径的变化，根据库仑引力提供向心力，判断电子动能的变化，从而根据能量的变化判断电势能的变化中等大小的核比结合能最大，这些核最稳定故A错误；由于每种原子都有自己的特征谱线，故可以根据原子光谱来鉴别物质故B正确；氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，释放光子，轨道半径减小，能量减小，根据km知，电子的动能增大，电势能减小故C错误；质子和中子结合成原子核一定有质量亏损，释放出能量故D正确10在实验室内较精准地测量到的双衰变事例是在1987年公布的，在进行了7 960小时的实验后，以68%的置信度认出发生的36个双衰变事例已知静止的发生双衰变时，将释放出两个电子和两个中微子(中微子的质量数和电荷数都为零)，同时转变成一个新核X，则X核的中子数为_；若衰变过程释放的核能是E，真空中的光速为c，则衰变过程的质量亏损是_解析：中有823448个中子，发生双衰变时有两个中子释放出电子而变为质子，则衰变后中子数为46个；由质能方程可得，衰变过程中质量亏损m. 答案：46112个质子和1个中子结合可以生成氦3，反应方程式为：，已知每个质子的质量为1.007 277 u，中子的质量为1.008 665 u，氦核子的质量为3.002 315 u，试求氦3的结合能解析：求出反应过程中的质量亏损，再由爱因斯坦的质能方程或原子质量单位与能量的关系即可求解粒子结合前后的质量亏损为：m2mHmnm2×1.007 2771.008 6653.002 3150.020 904 (u)方法一：由爱因斯坦质能方程得，结合能为：方法二：由于1 u相当于931.5 MeV，则结合能为E0.020 904×931.519.472 1 (MeV)答案：或19.472 1 MeV12钚的放射性同位素静止时衰变为铀核激发态*和粒子，而铀核激发态*立即衰变为铀核，并放出能量为0.097 MeV的光子已知：、和粒子的质量分别为mPu239.052 1 u、mU235.043 9 u和m4.002 6 u，1 u931.5 MeV.已知衰变放出的光子的动量可忽略，求粒子的动能解析：上述衰变过程的质量亏损为：mmPumUm，放出的能量为：Em，这能量是铀核的动能EU、粒子的动能E和光子的能量Er之和，即EEUEE，由式解得：EUE(mPumUm) E.设衰变后的铀核和粒子的速度大小分别为vU和v，则由动量守恒得：mUvUmv，又EU，E，由式解得：.由式解得：E(mPumUm) E代入题给数据解得E5.034 MeV.答案：5.034 MeV2015_2016高中物理第19章第6节重核的裂变练习新人教版选修3_5第6节重核的裂变1裂变核物理学中把重核分裂成质量较小的核，放出核能的反应用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，裂变产物多种多样一种典型的裂变反应是生成钡和氪，同时放出3个中子核反应方程： 2链式反应一般来说，铀核裂变时总要释放23个中子，当一个中子引起一个铀核裂变后，裂变中放出的中子再引起其他铀核裂变，且能不断继续下去，这种反应叫核裂变的链式反应临界体积：链式反应能否进行的一个重要因素就是铀块的体积通常把裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫临界体积3核电站利用核能发电，其核心是核反应堆(1)反应堆：以慢中子反应堆为例它包括核燃料、减速剂、控制棒和水泥防护层核燃料(其中铀235占2%4%)制成的铀棒；减速剂：使快中子变成为慢中子，易被铀235俘获引起裂变，常用的减速剂有石墨、重水和普通水；控制棒：用来吸收中子，以控制裂变的速度，通常用镉制成；水泥防护层：屏蔽裂变产物放出的各种射线(2)核电站工作原理：核裂变产生的巨大能量，大部分转化为内能，使反应区温度升高，循环水或核反应液态金属钠等流体把热量传输出去用于发电，同时使反应堆冷却1现已建成的核电站的能量来自于(C)A天然放射性元素衰变放出的能量B人工放射性同位素放出的能量C重核裂变放出的能量D化学反应放出的能量2(多选)当一个重核裂变时，它所产生的两个核(BD)A是稳定的B含有的中子数较裂变前重核的中子数少C裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量D可以是多种形式的两个核的组合解析：重核裂变为两个中等质量的核时平均要放出2 3个中子，故中子数会减少，重核裂变的产物是多种多样的，选项B、D正确3我国秦山核电站第三期工程中有两个60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于的裂变，现有四种说法：以上说法中完全正确的是(D)A BC D解析：有核子数235个，质子数92个，中子数23592143，对；裂变反应式满足质量数守恒，电荷数也守恒，对；半衰期与温度无关，错；根据爱因斯坦质能方程知正确，所以D项正确 4在下列四个方程中，X1、X2、X3和X4各代表某种粒子. .以下判断中错误的是(B)AX1是中子 BX2是质子CX3是粒子 DX4是电子解析：本题较简单，利用质量数和电荷数守恒即可判断由质量数和电荷数守恒知第一个式子错误；由30300和15141知X2是正电子；同理知X3是粒子，X4是电子，故B正确5. 在核反应堆中，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(D)A氢 B镉 C氧 D水解析：在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂，D正确6镉棒在核反应堆中的作用是(D)A使快中子变慢中子B使慢中子变快中子C使反应速度加快D控制反应速度，调节反应速度的快慢解析：在核反应堆中石墨起变快中子为慢中子的作用，镉棒起吸收中子、控制反应速度、调节功率大小的作用7为使链式反应平稳进行，可采用下列的办法(C)A铀块可制成任何的体积B铀核裂变释放的中子可直接去轰击另外的铀核C通过慢化剂将产生的中子减速D用镉棒可作为慢化剂使中子减速解析：由于使铀块发生链式反应的体积应大于临界体积，故A错误，铀核裂变释放出的为快中子，不能直接再去轰击铀核，必须用慢化剂减速，而镉棒是用于控制中子数量的，故C正确，B、D错误8(多选)山东荣成石岛湾核电站总装机规模400万千瓦核电站与火电站相比较，其优势在于(AB)A核燃料释放出的能量远大于相等质量的煤放出的能量B就可采储量来说，地球上核燃料资源远多于煤炭C核电站造成的污染大于相等发电能力的火电站D核电站比火电站更容易建造解析：核电站与火电站相比，相等质量的核燃料放出的能量比煤放出的能量要大很多，地球上可开采核矿石储量所能提供的能量约为煤、石油的15倍，只要措施得当，核电站造成的污染很小，核能属于清洁能源，A、B均正确，C错误；核电站的建造难度较大，D错误9一个铀235吸收一个中子发生核反应时大约放出196 MeV的能量，则1 g纯完全发生核反应时放出的能量为(NA为阿伏加德罗常数)(D)ANA×196 MeV B235NA×196 MeVC235×196 MeV D.×196 MeV解析：由于1 mol的铀核质量为235 g，1 g铀235的摩尔数为，因此1 g铀235释放的能量E×196 MeV，故D正确10. (多选) 2011年3 月11 日，日本近海发生了9.0 级地震，引发海啸与核泄漏危机，大量放射性物质外泄放射性物质铯()和碘()进入大气，该地区水源、空气和生活环境被放射性污染下列说法正确的是(AC)A核反应堆中的废料具有很强的放射性，需装入特制的容器，深埋地下或海底B铀核裂变的一种可能核反应是C放射性碘(131I)发生的衰变方程为D裂变形式有多种，每种裂变产物不同质量亏损也不同，但释放的能量一定相同解析：正确解答本题需要掌握：放射性污染的防护；质量数和电荷数守恒在核反应方程中的应用；质能方程的应用为了预防放射性污染的危害，核反应堆中的废料具有很强的放射性，需装入特制的容器，深埋地下或海底，故A正确；B中的核反应方程质量数不守恒，应该为3个中子，故B错误；根据质量数和电荷数守恒可知，放射性碘()发生的衰变方程为，故C正确；根据可知质量亏损不同，释放的能量也一定不同，故D错误11. (多选)以下说法正确的有(BC)A卢瑟福用粒子散射实验证明了原子核内存在中子B核电站中核反应堆发生的是重核裂变反应C放射性同位素的半衰期长短是由核内部本身决定，与外部条件无关D有相同的核子数解析：卢瑟福用粒子散射实验得出了原子核式结构模型；核电站中核反应堆发生的是重核裂变反应元素的半衰期由原子核内部因素决定，与外部条件无关核子数等于质量数卢瑟福用粒子散射实验得出了原子核式结构模型，查德威克发现了中子故A错误；核电站中核反应堆发生的是重核裂变反应故B正确；元素的半衰期由原子核内部因素决定，与外部条件无关故C正确；的质量数不同，而质量数等于核子数，则核子数不同故D错误12根据你学过的对原子微观结构的认识，判断下列说法中正确的是(B)A原子间发生相互作用时所放出的能量叫核能B核力的作用范围极小C粒子是氦原子失去核外电子后形成的D粒子能引起其他重核的裂变而使裂变不断进行下去解析：原子核结构发生变化时产生的能量叫核能；核力是一种强相互作用力，作用的范围极小；粒子来自原子核核能来自原子核结构发生变化时产生的，不是原子间发生相互作用产生的故A错误；核力的作用范围极小故B正确；粒子是原子核中的2个质子、2个中子结合成氦核释放出来故C错误；粒子不能引起其他重核的裂变而使裂变不断进行下去故D错误14