高中物理人教版5第十九章原子核第19章5

第十九章51．在下述幾種情況中，能釋放原子核能的是()A．由核子組成原子核B．由質(zhì)量小的原子核組成質(zhì)量較大的原子核C．核反應(yīng)中產(chǎn)生質(zhì)量虧損時(shí)D．由重核裂變成質(zhì)量較小的中等核解析：任何一個(gè)原子核的質(zhì)量總是小于組成它的所有核子的質(zhì)量之和，由愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程，只要在反應(yīng)過(guò)程中有質(zhì)量虧損，就有能量釋放出來(lái)．故A、C、D正確，B錯(cuò)．答案：ACD2．對(duì)結(jié)合能、比結(jié)合能的認(rèn)識(shí)，下列正確的是()A．一切原子核均具有結(jié)合能B．自由核子結(jié)合為原子核時(shí)，可能吸收能量C．結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定D．比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定解析：由自由核子結(jié)合成原子核的過(guò)程中，核力做正功，釋放出能量．反之，將原子核分開(kāi)變?yōu)樽杂珊俗铀枰x予相應(yīng)的能量，該能量即為結(jié)合能，故A正確，B錯(cuò)誤；對(duì)核子較多的原子核的結(jié)合能越大，但它的比結(jié)合能不一定大，比結(jié)合能的大小反映了原子核的穩(wěn)定性，故C錯(cuò)誤，D正確．答案：AD3．一種元素和各種同位素間質(zhì)量數(shù)A與中子數(shù)N的關(guān)系若用A－N函數(shù)圖象表示，如圖所示，其中正確的是()解析：由于同位素的質(zhì)子數(shù)相等，而質(zhì)量數(shù)隨中子數(shù)的增加而增加，且有A＝P＋N，即A與N成一次函數(shù)關(guān)系．故正確答案為C．答案：C4．關(guān)于愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程，下列說(shuō)法中正確的是()A．E＝mc2中的E是物體以光速c運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能B．E＝mc2是物體各種形式能的總和C．由ΔE＝Δmc2知，在核反應(yīng)中，虧損的質(zhì)量Δm轉(zhuǎn)化成能量ΔE放出D．由ΔE＝Δmc2知，在核反應(yīng)中虧損的靜質(zhì)量轉(zhuǎn)化為動(dòng)質(zhì)量，被放出的能量帶走解析：E＝mc2表示物體的質(zhì)量m與其能量E之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；E＝mc2中的E是指物體各種形式的能的總和，選項(xiàng)B正確；ΔE＝Δmc2表明，在核反應(yīng)中，質(zhì)量虧損Δm將以能量ΔE的形式被釋放出去，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確．答案：BD5．一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核，同時(shí)放出γ光子，核反應(yīng)方程是eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(2,1)H＋γ，以下說(shuō)法中正確的是()A．反應(yīng)中氘核的質(zhì)量一定小于反應(yīng)前質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和B．反應(yīng)前后的質(zhì)量數(shù)不變，因而質(zhì)量不變C．γ光子的能量為Δmc2，Δm為反應(yīng)中的質(zhì)量虧損，c為光在真空中的速度D．因存在質(zhì)量虧損Δm，所以“物質(zhì)不滅”的說(shuō)法不正確解析：核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)及能量均守恒，由于反應(yīng)中要釋放核能，會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量虧損，反應(yīng)中氘核的質(zhì)量一定小于反應(yīng)前質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和，所以質(zhì)量不守恒，但質(zhì)量數(shù)不變，且能量守恒，釋放的能量會(huì)以光子的形式向外釋放．故正確答案為A、C．答案：AC6．已知氘核的平均結(jié)合能為1．1MeV，氦核的平均結(jié)合能為7．1MeV，則兩個(gè)氘核結(jié)合成一個(gè)氦核時(shí)()A．釋放出4．9MeV的能量 B．釋放出6．0MeV的能量C．釋放出24．0MeV的能量 D．吸收4．9MeV的能量解析：依據(jù)題意可寫出兩個(gè)氘核結(jié)合成一個(gè)氦核的方程式為eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He，因氘核的平均結(jié)合能為1．1MeV，氦核的平均結(jié)合能為7．1MeV，故結(jié)合前氘核的能量為E1＝2×1．1MeV，結(jié)合后氦核的能量E2＝4×7．1MeV，于是吸收的能量為ΔE＝2E1－E2＝－24．0MeV，式中負(fù)號(hào)表示釋放核能，故選C．答案：C7．在某些恒星內(nèi)，3個(gè)α粒子結(jié)合成1個(gè)eq\o\al(12,)6C核，eq\o\al(12,)6C原子的質(zhì)量是12．0000u，eq\o\al(4,2)He原子的質(zhì)量為4．0026u．已知1u＝1．66×10－27kg，則()A．反應(yīng)過(guò)程中的質(zhì)量虧損是0．0078uB．反應(yīng)過(guò)程中的質(zhì)量虧損是1．29×10－29C．反應(yīng)過(guò)程中釋放的能量是7．27MeVD．反應(yīng)過(guò)程中釋放的能量是1．16×10－19J解析：由題意可得核反應(yīng)方程為3eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,)6C＋ΔE，則核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為Δm＝(3×4．0026－12．0000)u＝0．0078×1．66×10－27kg＝1．29×10－29kg，由質(zhì)能方程得ΔE＝Δmc2＝1．29×10－29×(3×108)2J＝1．161×10－12J＝7．26MeV．故正確答案為A、B、C．答案：ABC8．一個(gè)鈾核衰變?yōu)殁Q時(shí)釋放一個(gè)α粒子，已知鈾核的質(zhì)量是3．853131×10－25kg，釷核的質(zhì)量為3．786567×10－25kg，α粒子的質(zhì)量為6．64672×10－27kg，解析：Δm＝m鈾－m釷－mα，ΔE＝Δmc2得：ΔE＝(m鈾－m釷－mα)c2＝(3．853131×10－25－3．786567×10－25－6．64672×10－27)×(3．0×108)2J＝8．7×10－13J．答案：8．7×10－119．如圖所示是原子核的平均核子質(zhì)量A與原子序數(shù)Z的關(guān)系圖象，下列說(shuō)法正確的是()A．若D、E能結(jié)合成F，結(jié)合過(guò)程一定要釋放能量B．若D、E能結(jié)合成F，結(jié)合過(guò)程一定要吸收能量C．若C、B能結(jié)合成A，結(jié)合過(guò)程一定要釋放能量D．若F、C能結(jié)合成B，結(jié)合過(guò)程一定要釋放能量解析：由A－Z圖象看出，D、E的平均核子質(zhì)量均大于F的平均核子質(zhì)量，因此，D、E結(jié)合成F時(shí)，要釋放能量，選項(xiàng)A正確、B錯(cuò)誤；C、B的平均核子質(zhì)量均小于A的平均核子質(zhì)量，因此，C、B結(jié)合成A時(shí)要吸收能量，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；F、C的平均核子質(zhì)量均小于B的平均核子質(zhì)量，因此，F(xiàn)、C結(jié)合成B時(shí)要吸收能量，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：A10．靜止的氡核eq\o\al(222,)86Rn放出α粒子后變成釙核eq\o\al(218,)84Po，α粒子動(dòng)能為Eα．若衰變放出的能量全部變?yōu)獒暫撕挺亮Ｗ拥膭?dòng)能，真空中的光速為c，則該反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為()A．eq\f(4,218)·eq\f(Eα,c2) B．0C．eq\f(222,218)·eq\f(Eα,c2) D．eq\f(218,222)·eq\f(Eα,c2)解析：由于動(dòng)量守恒，釙核和α粒子的動(dòng)量大小相等，由Ek＝eq\f(p2,2m)∝eq\f(1,m)，它們的動(dòng)能之比為4∶218，因此衰變釋放的總能量是eq\f(222,218)Eα，由質(zhì)能方程得質(zhì)量虧損是eq\f(222,218)·eq\f(Eα,c2)．答案：C11．中子n、質(zhì)子p、氘核D的質(zhì)量分別為mn、mp、mD．(質(zhì)量的單位均為：kg．)現(xiàn)用光子能量為E的γ射線照射靜止氘核使之分解，反應(yīng)方程為γ＋D→p＋n．若分解后中子、質(zhì)子的動(dòng)能可視為相等，則中子的動(dòng)能是()A．eq\f(1,2)[(mD－mp－mn)c2－E] B．eq\f(1,2)[(mD＋mn－mp)c2＋E]C．eq\f(1,2)[(mD－mp－mn)c2＋E] D．eq\f(1,2)[(mD＋mn－mp)c2－E]解析：因?yàn)檩p核聚變時(shí)放出能量，質(zhì)量虧損，所以氘核分解為核子時(shí)，要吸收能量，質(zhì)量增加，本題核反應(yīng)過(guò)程中γ射線能量E對(duì)應(yīng)質(zhì)量的增加和中子與質(zhì)子動(dòng)能的產(chǎn)生，即E＝Δmc2＋2Ek＝(mp＋mn－mD)c2＋2Ek得Ek＝eq\f(1,2)eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(E－mp＋mn－mDc2))＝eq\f(1,2)eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(mD－mp－mnc2＋E))，故選C．答案：C12．一個(gè)靜止的钚核eq\o\al(239,)94Pu自發(fā)衰變成一個(gè)鈾核eq\o\al(235,)92U和另一個(gè)原子核X，并釋放出一定的能量．其核衰變方程為：eq\o\al(239,)94Pu→eq\o\al(235,92)U＋X．(1)方程中的“X”核符號(hào)為_(kāi)_______；(2)钚核的質(zhì)量為239．0522u，鈾核的質(zhì)量為235．0439u，X核的質(zhì)量為4．0026u，已知1u相當(dāng)于931MeV，則該衰變過(guò)程放出的能量是________MeV；(3)假設(shè)钚核衰變釋放的能量全部轉(zhuǎn)變?yōu)殁櫤撕蚗核的動(dòng)能，則X核與鈾核的動(dòng)能之比是________．解析：(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒，得X核的質(zhì)量數(shù)為239－235＝4，核電核數(shù)為94－92＝2，故“X”核為氦核，符號(hào)為eq\o\al(4,2)He．(2)钚核衰變過(guò)程中的質(zhì)量虧損Δm＝239．0522u－235．0439u－4．0026u＝0．0057u，根據(jù)愛(ài)因斯坦