新教材2024-2025學(xué)年高中物理第5章原子核分層作業(yè)23核力與結(jié)合能新人教版選擇性必修第三冊(cè)

第五章分層作業(yè)23核力與結(jié)合能A級(jí)必備學(xué)問(wèn)基礎(chǔ)練1.關(guān)于自然界中四種基本相互作用,下列說(shuō)法正確的是()A.核外電子與原子核間的萬(wàn)有引力和庫(kù)侖力大小相當(dāng)B.原子核內(nèi)隨意兩個(gè)核子間都存在核力C.核力是強(qiáng)相互作用,肯定是引力D.弱相互作用是短程力2.下列有關(guān)原子核的說(shuō)法正確的是()A.結(jié)合能是指將原子核中的核子分開(kāi)而須要的能量B.結(jié)合能越大,原子核中核子結(jié)合得越堅(jiān)固,原子核越穩(wěn)定C.質(zhì)量虧損是指原子核的質(zhì)量大于組成它的核子的質(zhì)量之和D.因?yàn)榇嬖谫|(zhì)量虧損,所以在原子核發(fā)生衰變時(shí),質(zhì)量數(shù)不守恒3.雷蒙德·戴維斯因探討來(lái)自太陽(yáng)的電子中微子(υe)而獲得了2002年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。他探測(cè)中微子所用的探測(cè)器的主體是一個(gè)貯滿(mǎn)615t四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶。電子中微子可以將一個(gè)氯核轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)氬核,其核反應(yīng)方程式為υe+

1737Cl

1837Ar+-10e,已知

1737Cl核的質(zhì)量為36.95658u,1837A.0.82MeV B.0.31MeVC.1.33MeV D.0.51MeV4.(2024江西贛州一中月考)中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核的核反應(yīng)中發(fā)生質(zhì)量虧損,放出能量,核反應(yīng)方程為

01n+H+3.5×10-13J,據(jù)此計(jì)算出

12A.3.5×10-13J B.1.75×10-13JC.2.1×10-12J D.4.2×10-12J5.(多選)關(guān)于核反應(yīng)方程:①92238UTh+24He和②90234Th

91A.①是α衰變,有能量放出B.②是β衰變,沒(méi)有能量放出C.Pa、U、Th三者的比結(jié)合能由大到小是Pa、Th、UD.Pa、Th、U的結(jié)合能由大到小是U、Th、Pa6.核電池可通過(guò)半導(dǎo)體換能器,將放射性同位素

94239Pu衰變過(guò)程釋放的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋Ｒ混o止的

94239Pu核衰變?yōu)楹?/p>

92235U和新粒子,并釋放出γ光子。已知

94239Pu、92A.

94239Pu的衰變方程為

94239PuU+B.釋放的核能轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

92235U的動(dòng)能、新粒子的動(dòng)能和C.92235U的結(jié)合能比D.核反應(yīng)過(guò)程中釋放的核能為ΔE=(mPu-mU)c27.運(yùn)動(dòng)的原子核X放出α粒子后變成靜止的原子核Y,已知原子核X、α粒子的質(zhì)量分別是M、m,α粒子的動(dòng)能為E,真空中的光速為c,α粒子的速度遠(yuǎn)小于光速。則在上述核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損是()A.M-mmc2C.m(M-m)8.(2024江西撫州高二期末)已知

49Be核的質(zhì)量為14.9607×10-27kg,11H的質(zhì)量為1.6726×10-27kg,01n的質(zhì)量為1.6749×10-27kg,1MeV=1.(1)4個(gè)質(zhì)子和5個(gè)中子結(jié)合為

4(2)4B級(jí)關(guān)鍵實(shí)力提升練9.原子核的比結(jié)合能隨質(zhì)量數(shù)的改變圖像如圖所示,依據(jù)該曲線(xiàn)對(duì)核能的相識(shí)正確的是()A.質(zhì)量數(shù)越大,比結(jié)合能越大B.質(zhì)量較小的輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的重核時(shí)要汲取能量;質(zhì)量較大的重核分裂成質(zhì)量較小的輕核時(shí)要放出能量C.質(zhì)量較大的重核和質(zhì)量較小的輕核比結(jié)合能都較小,但輕核的比結(jié)合能還有些起伏D.一重原子核衰變成α粒子和另一原子核,衰變產(chǎn)物的質(zhì)量之和肯定大于原來(lái)重核的質(zhì)量10.(多選)(2024廣東肇慶高二月考)釷基熔鹽核反應(yīng)堆工作原理如圖所示,釷232(90232Th)汲取一個(gè)中子后會(huì)變成釷233,釷233不穩(wěn)定,會(huì)變成易裂變核素鈾233(92A.核反應(yīng)中放出的射線(xiàn)來(lái)源于電子躍遷過(guò)程中釋放的能量B.新核鏷233變成鈾233的核反應(yīng)方程式是91233PaU+C.新核鈾

92233U的比結(jié)合能大于釷D.新核鈾

92233U的比結(jié)合能小于釷11.(多選)(2024山東濰坊高二月考)居里夫婦發(fā)覺(jué)放射性元素鐳226的衰變方程為

88226RaRn+ZAX,已知

88226Ra的半衰期為1620年,88226Ra原子核的質(zhì)量為226.0254u,衰變后產(chǎn)生的

相當(dāng)于931MeV,對(duì)

88226Ra的衰變,以下說(shuō)法正確的是(A.ZB.6g88C.1個(gè)

88226Ra原子核發(fā)生衰變放出的能量約為4D.8812.(2024廣東韶關(guān)高二期末)靜止的鐳核

86226Ra發(fā)生α(24He)衰變,釋放出的α粒子的動(dòng)能為A.Ec2 BC.113E111c13.“快堆”中的钚239裂變釋放出快中子,反應(yīng)區(qū)四周的鈾238汲取快中子后變成鈾239,鈾239很不穩(wěn)定,經(jīng)過(guò)兩次β衰變后變成钚239,從而實(shí)現(xiàn)钚燃料的“增殖”。某5kg的钚239核燃料,每秒鐘約有1.1×1013個(gè)钚239發(fā)生自然衰變,放出α粒子,已知钚239原子的α衰變質(zhì)量虧損了0.0057u。已知1u相當(dāng)于931.5MeV的能量,α粒子在核燃料中減速會(huì)釋放出熱能,下列說(shuō)法正確的是()A.鈾239兩次β衰變后,比結(jié)合能減小B.原子核衰變時(shí),動(dòng)量守恒,質(zhì)量守恒C.原子核衰變時(shí)釋放的α射線(xiàn)比β射線(xiàn)穿透實(shí)力更強(qiáng)D.假設(shè)衰變釋放的能量最終變成內(nèi)能,該5kg的钚239核燃料的發(fā)熱功率約為9.4W14.(多選)一個(gè)靜止的原子核發(fā)生衰變,核反應(yīng)中放出的能量為Q,其方程為

ABXY+EFZ,假設(shè)釋放的能量全都轉(zhuǎn)化為新核Y和Z的動(dòng)能,其中Z的速度為vA.Y原子核的動(dòng)能與Z原子核的動(dòng)能之比為FB.Y原子核的速度大小為DFC.Y原子核和Z原子核的質(zhì)量之和比X原子核的質(zhì)量大D.Y和Z的結(jié)合能之和肯定大于X的結(jié)合能分層作業(yè)23核力與結(jié)合能1.D核外電子與原子核間的萬(wàn)有引力遠(yuǎn)小于庫(kù)侖力大小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;原子核內(nèi)只有相鄰的兩個(gè)核子間存在核力,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;核力是強(qiáng)相互作用,可表現(xiàn)為引力,也可表現(xiàn)為斥力,故C錯(cuò)誤;弱相互作用是短程力,選項(xiàng)D正確。2.A結(jié)合能是指將原子核中的核子分開(kāi)而須要的能量,或者是核子結(jié)合成原子核釋放的能量,故A正確;比結(jié)合能越大,原子核中核子結(jié)合得越堅(jiān)固,原子核越穩(wěn)定,故B錯(cuò)誤;質(zhì)量虧損是指原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和,故C錯(cuò)誤;因?yàn)榇嬖谫|(zhì)量虧損,所以在原子核發(fā)生衰變時(shí),質(zhì)量不守恒,質(zhì)量數(shù)守恒,故D錯(cuò)誤。3.A先計(jì)算出核反應(yīng)過(guò)程中的質(zhì)量增加Δm=36.95691u+0.00055u-36.95658u=0.00088u,再由愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程得所須要的能量ΔE=Δmc2=0.00088u×931.5MeV=0.82MeV,故選項(xiàng)A是正確的。4.B12H原子核的平均結(jié)合能為E=3.5×105.AC因?yàn)棰僦嗅尫懦隽甩亮Ｗ?所以①是α衰變,同理②中釋放出了β粒子,所以②是β衰變,且都有能量放出,故A正確,B錯(cuò)誤;因?yàn)楸冉Y(jié)合能越大越穩(wěn)定,所以Pa、U、Th三者的比結(jié)合能由大到小是Pa、Th、U,故C正確;因?yàn)楹俗訑?shù)越多,結(jié)合能越高,且比結(jié)合能等于結(jié)合能與核子數(shù)之比,故可得Pa、Th、U的結(jié)合能由大到小是U、Pa、Th,故D錯(cuò)誤。6.B依據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒與電荷數(shù)守恒可知,94239Pu的衰變方程為

94239PuU+24He+γ,故A錯(cuò)誤;依據(jù)質(zhì)能方程可知,釋放的核能為ΔE=Δmc2=(mPu-mU-mα)c2,釋放的核能轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

92235U的動(dòng)能、新粒子的動(dòng)能和γ光子能量,故B正確,D錯(cuò)誤;922357.B核反應(yīng)中動(dòng)量守恒,有mvα=MvX,α粒子的動(dòng)能為E=12mvα2,依據(jù)能量守恒得ΔE=12mvα2-18.答案(1)411H+501nBe解析(1)依據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可得,該核反應(yīng)方程為411H+50(2)該核反應(yīng)過(guò)程的質(zhì)量虧損為Δm=4×1.6726×10-27kg+5×1.6749×10-27kg-14.9607×10-27kg=0.1042×10-27kg由愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程可知,49Be核的結(jié)合能為ΔE=Δmc2=0.1042×10-27×(3×108)2J=0.9378×10-11J=58則

49Be核的比結(jié)合能為E=ΔE99.C依據(jù)質(zhì)能方程可知,輕核的聚變和重核的裂變過(guò)程,都存在質(zhì)量虧損,都向外界放出能量,故B錯(cuò)誤。依據(jù)題干圖像可知,當(dāng)質(zhì)量較小時(shí),比結(jié)合能隨著質(zhì)量的增加而增大,但在

36Li處減小;當(dāng)質(zhì)量較大時(shí),比結(jié)合能隨著質(zhì)量的增加而減小,故A錯(cuò)誤,C正確。一重原子核衰變成10.BC核反應(yīng)中放出的射線(xiàn)來(lái)源于生成新核的躍遷過(guò)程中釋放的能量,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;依據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知,新核鏷233變成鈾233的核反應(yīng)方程式是

91233Pa92233U+-10e,選項(xiàng)B正確;整個(gè)過(guò)程中釋放能量,則生成的新核鈾

11.BC依據(jù)核反應(yīng)方程的質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒,則A=4,Z=2,故

ZAX是

24He,表示氦核,不是氦原子,故A錯(cuò)誤;88226Ra的半衰期為1620年,6g

88226Ra原子核經(jīng)過(guò)1620年肯定有3g發(fā)生衰變,故B正確;88226Ra原子核的質(zhì)量為226.0254u,衰變后產(chǎn)生的

86222Ra原子核的質(zhì)量為222.0175u,24He原子核的質(zhì)量為4.0026u,質(zhì)量虧損為Δm=226.12.C鐳核發(fā)生α衰變的核反應(yīng)方程式為

86226RaHe+84222Rn,令氦核的質(zhì)量為m1,氡核的質(zhì)量為m2,則依據(jù)動(dòng)量守恒可得m1vm1=m2vm2,其中E=p22m1,所以氡核的動(dòng)能為E'=p13.D鈾239兩次β衰變后,放出能量,比結(jié)合能增加,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;原子核衰變時(shí),合外力為零,則動(dòng)量守恒,質(zhì)量不守恒,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;原子核衰變時(shí)釋放的α射線(xiàn)比β射線(xiàn)穿透實(shí)力弱,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;假設(shè)衰變釋