高中物理-核能測試

核能測試一、選擇題1、下列說法中正確的是（）當(dāng)氫原子從n=2的狀態(tài)躍遷到n=6的狀態(tài)時(shí)，發(fā)射出光子放射性元素的半衰期是指大量該元素的原子核中有半數(shù)發(fā)生衰變需要的時(shí)間同一元素的兩種同位素具有相同的質(zhì)子數(shù)中子與質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí)吸收能量2、關(guān)于核力，下列說法中正確的是（）原子核內(nèi)每個(gè)核子只跟與它們相鄰的核子間才有核力作用核力既可能是引力，又可能是斥力核力對核子做正功，原子核要釋放核能原子核內(nèi)的某一核子與其他核子間都有核力作用A.①③B.②④C.①②D.③④143、勻強(qiáng)磁場中有一個(gè)靜止的氮核了N,被與磁場方向垂直、速度為V的a粒子擊中形成復(fù)合核，然后沿相反方向釋放出一個(gè)速度也為v的質(zhì)子，則（）①質(zhì)子與反沖核的動能之比為17:25②質(zhì)子與反沖核的動量大小之比為1：5③質(zhì)子與反沖核的動量大小之比為8:17④質(zhì)子與反沖核在磁場中旋轉(zhuǎn)頻率之比為17:8以上說法正確的是A.①②B.③④C.①③D.②④4、中子n、質(zhì)子p、氘核D的質(zhì)量分別為m、m、m?現(xiàn)用光子能量為E的Y射線照射靜止氘核使之分解，反應(yīng)npD方程為Y+D=p+n.若分解后的中子、質(zhì)子的動能可視為相等，則中子的動能是（）11A.2[(m--m—m)C2—E]B.龍[(m+m-—m)c2+E]DpnpnD11C.2[(m-D-m—m)C2+E]pnD.2[(m+m—pn-m)C2—E]DB卷二、解答題5、裂變反應(yīng)是目前核能利用中常用的反應(yīng)?以原子核帕U為燃料的反應(yīng)堆中，當(dāng)兀U俘獲一個(gè)慢中子后發(fā)生的裂變反應(yīng)可以有多種方式，其中一種可表示為：2ZJ11甜pil235.04391.0087138.917893.9154叫+°n^Se235.04391.0087138.917893.9154反應(yīng)方程下方的數(shù)字是中子及有關(guān)原子的靜止質(zhì)量（以原子質(zhì)量單位u為單位）?已知1u的質(zhì)量對應(yīng)的能量為9.3X103MeV，此裂變反應(yīng)釋放出的能量是MeV.6、假設(shè)在NaCl蒸氣中存在由鈉離子Na+的氯離子Cl-靠靜電相互作用構(gòu)成的單個(gè)氯化鈉NaCl分子?若取Na+與Cl-相距無限遠(yuǎn)時(shí)其電勢能為零，一個(gè)NaCl分子的電勢能為一6.1eV.已知使一個(gè)中性鈉原子Na最外層的電子脫離鈉原子而形成鈉離子Na+所需的能量（電離能）為5.1eV,使一個(gè)中性氯原子Cl結(jié)合一個(gè)電子形成氯離子Cl-所放出的能量（親和能）為3.8eV.由此可算出，在將一個(gè)NaCl分子分解成彼此遠(yuǎn)離的中性鈉原子Na和中性氯原子Cl的過程中，外界供給的總能量等于____eV.as1=心宓2=0.67、為確定愛因斯坦的質(zhì)能方程心曲乜的正確性，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：用動能為1MeV的質(zhì)子3Q盤=19.9轟擊靜止的鋰核’Li，生成兩個(gè)詼粒子，測得兩個(gè)厲粒子的動能之和為'MeV。寫出該反應(yīng)方程,Aff=八禍廣并通過計(jì)算說明3Aff=八禍廣并通過計(jì)算說明33紀(jì)正確。（已知質(zhì)子、貓粒子、鋰核的質(zhì)量分別取*=4.0015u叫=7.016（h、）8、1996年清華大學(xué)和香港大學(xué)的學(xué)生合作研制了太陽能汽車，該車是以太陽能電池將所接受的太陽光能轉(zhuǎn)化為電能而提供電動機(jī)來驅(qū)動的。已知車上太陽能電池接收太陽光能的板面面積為8m2,正對太陽能產(chǎn)生120V的電壓，并對車上電動機(jī)提供10A的電流，電動機(jī)的直流電阻為4Q,而太陽光照射到地面處時(shí)單位面積上的輻射功率為103W/m2。（1）太陽能的能量實(shí)際上是由質(zhì)子所參與的一系列反應(yīng)所產(chǎn)生的，即在太陽內(nèi)部持續(xù)不斷的進(jìn)行著熱核反應(yīng)，4個(gè)質(zhì)子聚變?yōu)?個(gè)氦核。寫出核反應(yīng)方程。（2）該車的太陽能電池轉(zhuǎn)化為太陽光能的效率坯。=1.6726）＜10_37唧=6.6425X1Q-27（3）若質(zhì)子、氦核、正電子的靜止質(zhì)量分別為kg、咗kg、叫=0.0005X10-37kg，貝Vm=1kg的質(zhì)子發(fā)生上述熱核反應(yīng)所釋放的能量完全轉(zhuǎn)化為驅(qū)動該車的有用功，能夠維持該車行駛的時(shí)間是多少？（4）已知太陽每秒釋放的能量為3.8X1026J，則太陽每秒減小的質(zhì)量為多少千克？若太陽質(zhì)量減少萬分之三，熱核反應(yīng)不能繼續(xù)進(jìn)行，計(jì)算太陽能存在多少年？A7?=品F&=0.69、為確定愛因斯坦的質(zhì)能方程3M竝的正確性，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：用動能為1MeV的質(zhì)子轟擊靜止的鋰核"，生成兩個(gè)"粒子，測得兩個(gè)3粒子的動能之和為'MeV，求1）寫出該反應(yīng)方程。（2）通過計(jì)算說明盤曲匕正確。yy（2）通過計(jì)算說明盤曲匕正確。（已知質(zhì)子、“粒子、鋰核的質(zhì)量分別取#%=4.0015^叫=7.016（h、）10、云室處在磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，一靜止的質(zhì)量為M的原子核在云室中發(fā)生一次①衰變，①粒子的

質(zhì)量為m,電量為q,其運(yùn)動軌跡在與磁場垂直的平面內(nèi)?，F(xiàn)測得&粒子運(yùn)動的軌道半徑為R,求在衰變過程中的質(zhì)量虧損。（注：涉及動量問題時(shí)，虧損的質(zhì)量可忽略不計(jì)）恥n=2.01360ij11、兩個(gè)氘核聚變產(chǎn)生一個(gè)中子和氦核（氦的同位素）。已知氘核的質(zhì)量，氦核的質(zhì)量叫汕血，中子的質(zhì)量叫一量叫汕血，中子的質(zhì)量叫一f（1）寫出聚變方程并計(jì)算釋放的核能。（2）若反應(yīng)前兩個(gè)氘核的動能為0.35Mev。它們正面對撞發(fā)生聚變，且反應(yīng)后釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為動能，則產(chǎn)生的氦核和中子的動能各為多大？12、科學(xué)家發(fā)現(xiàn)太空中的尸射線一般都是從很遠(yuǎn)的星體放射出來的。當(dāng)尸射線爆發(fā)時(shí)，在數(shù)秒鐘所產(chǎn)生的能量，相當(dāng)于太陽在過去一百億年所發(fā)出的能量總和的一千倍左右，大致相當(dāng)于將太陽全部質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量的總和，科學(xué)家利用超級計(jì)算機(jī)對丫射線爆發(fā)的狀態(tài)進(jìn)行了模擬。經(jīng)過模擬，發(fā)現(xiàn)卩射線爆發(fā)是起源于一個(gè)垂死的星球的“坍塌”過程，只有星球“坍塌”時(shí)，才可以發(fā)出這么巨大的能量。已知太陽光照射到地球上大約需要8分鐘時(shí)間，由此估算：宇宙中，一次尸射線爆發(fā)所放出的能量。（G=6.67X10—iiNm2/Kg2）13、兩個(gè)氘核的質(zhì)量為2.0136u，氦3的質(zhì)量為3.0150u，中子的質(zhì)量為1.0087u.1）寫出核反應(yīng)方程.（2）計(jì)算兩個(gè)氘核聚變釋放的能量.（3）計(jì)算1kg氘完全聚變?yōu)楹?所釋放的能量，這能量相當(dāng)于多少煤完全燃燒放出的熱能？（煤的燃燒值q=3.344X107J/kg）14、在其他能源中，核能具有能量大、地區(qū)適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)勢.在核電站中，核反應(yīng)堆釋放的核能轉(zhuǎn)化為電能.核反應(yīng)堆的工作原理是利用中子轟擊重核發(fā)生裂變反應(yīng)，釋放出大量核能.2站114152（1）核反應(yīng)方程式^U+On^%a+站Kr+aX是反應(yīng)堆中發(fā)生的許多核反應(yīng)中的一種，n為中子，235141Q2X為待求粒子，a為X的個(gè)數(shù)，貝yx為，a=.以m、m、m分別表示貯U、"Ba、站Kr核的uBaKr質(zhì)量，m、m分別表示中子、質(zhì)子的質(zhì)量，c為光在真空中傳播的速度，則在上述核反應(yīng)過程中放出的核能np△E=.（2）有一座發(fā)電能力為P=1.00X106kW的核電站，核能轉(zhuǎn)化為電能的效率n=40%.假定反應(yīng)堆中發(fā)生235的裂變反應(yīng)全是本題（1）中的核反應(yīng)，已知每次核反應(yīng)過程放出的核能△E=2.78X10-iij,核的質(zhì)量235Mu=390X10-27kg.求每年（1年=3.15X107s）消耗的U的質(zhì)量.(3)(3)§7測試答案一、答案:1-4BCAAC5:解析：本題考查愛因斯坦質(zhì)能方程，同時(shí)考查質(zhì)量虧損以及運(yùn)算能力.由題可計(jì)算核反應(yīng)前后的質(zhì)量虧損：m=235.0439+1.0087—138.9178—93.9154—3X1.0087=0.1933(u)E=Anc2=0.1933X9.3X102=1.8X102(MeV)答案：1.8X1026:解析：本題研究將NaCl分子變成鈉原子和氯原子過程中能量轉(zhuǎn)化情況?考查學(xué)生原子組成、能量守恒定律等知識.由題意可知，將NaCl變成Na+和Cl-的過程中，需克服電場力做功，吸收6.1eV的能量轉(zhuǎn)化為電勢能，將Na+變成Na的過程需電場力做正功，電勢能減少，放出5.1eV的能量，將Cl-變成Cl的過程中，克服電場力做功，電勢能增加，吸收3.8eV的能量，整個(gè)過程中，共需外界提供的總能量等于6.1+3.8—5.1=4.8(eV)7:核反應(yīng)方程為bm=m-2m=0.0203l(核反應(yīng)的質(zhì)量虧損，由質(zhì)能方程可得，質(zhì)量虧損相當(dāng)?shù)?\R=曲F=189曲=E.=19.3能量MeV而系統(tǒng)增加的能量MeV，這些能量來自核反應(yīng)中，Aff—Awj/?2在誤差允許的范圍內(nèi)可認(rèn)為相等，所以正確。8:解析：VAS=-m~2m.)c2=4.15xIO-12/

尿=竽=Q,4丈］(4)太陽每秒釋放的能量為3.8X1026J，則太陽每秒減小的質(zhì)量為'(4)f==5xl09太陽的質(zhì)量為2X103okg，太陽還能存在的時(shí)間為加年。9:解析：(1)核反應(yīng)方程為(1)核反應(yīng)方程為H矗Aw=+叫_2肥=0.0203^(2)核反應(yīng)的質(zhì)量虧損$，由質(zhì)能方程可得，質(zhì)量虧損相當(dāng)?shù)哪芰慷?皿八1曲偏7而系統(tǒng)增加的能量肚-芯耳-19泌這些能量來自核反應(yīng)中，在誤差允許的范圍內(nèi)可認(rèn)為相等，所以M曲正確。10:解析：該衰變放出a粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動，其軌道半徑為R與速度v的關(guān)系由牛頓第二定律和洛qvB=侖茲力可得盤，核衰變過程中動量守恒，得0=mv-(M-峨)2，又衰變過程中能量來自質(zhì)量虧損，即Lmw2=—(M-m)v2+丄mv222聯(lián)立求解,11:解析：(1)聚變的核反應(yīng)方程：核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損為Am=2叫！一(陀虛十^2n)=0.00351J釋放的核能為=皿八0皿甸八3.26MeV(2)對撞過程動量守恒，由于反應(yīng)前兩氘核動能相同，其動量等值反向，因此反應(yīng)前后系統(tǒng)的動量為0。即Sj反應(yīng)前后總能量守恒，得12:解析：地球公轉(zhuǎn)周期：T=365天=31536000s日地間距：R=ct=3X108X8X60=144X109mG轡=呱字尸5=三于=1曲10%TOC\o"1-5"\h\z萬有引力提供向心力：蟲15yJ愛因斯坦質(zhì)能方程，得一次盧射線爆發(fā)所放出的能量：E=MC2=1.764X104713:解析：223L(1)核反應(yīng)方程式為LH+1H—衛(wèi)H+°n(2)兩個(gè)氘核聚變前后的質(zhì)量虧損為：m=2m—(m+m)=2X2.0136u—(3.0150+1.0087)u=0.0035uHHen根據(jù)質(zhì)能方程，釋放的能量E=Amc2=0.0035X1.66X10-27X(3.0X108)J=5.23X10-13J1mol氘含有6.02X1023個(gè)氘核，1kg氘所含氘核數(shù)1000n=X6.02X1023=3.01X1026每2個(gè)氘聚變釋放的能量為5.23X1013J,1kg氘完全聚變?yōu)楹?所釋放的能量3.01xlO3SE=JX5.23X10-13j=3.87X1013J3即漢1護(hù)相當(dāng)于完全燃燒3344X107kg=1.16X106kg的煤放出的能量.14:解析：由核反應(yīng)方程的電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒知X的電荷數(shù)為零，且質(zhì)量數(shù)不