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 .doc

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()Am3c2B(m1m2)c2C(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mm1m2m3.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，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RaRnHe.(2)镭核衰变放出的能量为E(226.025 44.002 6222.016 3)931.5 MeV6.05 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mRnvRnmv0又根据衰变放出的能量转变为氡核和粒子的动能，则EmRnvmv由可得EE6.05 MeV5.94 MeV.则放出粒子的动能为5.94 MeV.答案：(1)RaRnHe(2)6.05 MeV(3)5.94 MeV课时作业一、单项选择题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；Emc2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D3一个铍原子核(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)，人们把这种衰变叫铍核的EC衰变，核反应方程为：BeeLie，已知一个铍原子质量为m1，一个锂原子质量为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)c2B(m1mem2)c2C(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A4(2017佛山高二检测)某核反应方程为HHHeX.已知H的质量为2.013 6 u，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HHHeX，X为中子，在该反应发生前反应物的总质量m12.013 6 u3.018 0 u5.031 6 u，反应后产物总质量 m24.002 6 u1.008 7 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 MeVC77.64 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 MeV84.9 MeV，3个粒子再结合成一个碳核，放出7.26 MeV能量，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HnHB该反应中的质量亏损mm1m2m3C辐射出的光子的能量E(m3m1m2)cD光子的波长解析：选B此核反应的核反应方程为HnH，A错；由质能方程，光子的能量为E(m1m2m3)c2，C错；由Eh知，波长，D错故B对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后，变为处于激发态的硅原子核Si，下列说法正确的是()A核反应方程为pAlSiB核反应过程中系统动量守恒C核反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，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：NHeOH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)(mNmHe)c2(18.012 6918.011 40)931.5 MeV1.2 MeV.答案：吸能反应能量变化量为1.2 MeV12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 u求在Ra的衰变RaRnHe中放出的能量是多少焦耳？如果这些能量都以核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mvMv1，mv2MvE所以v m/s1.69107 m/s.答案：9.681013 J1.69107 m/s