2012高二人教版物理选修3-5课后巩固练习：第19章 5-6核力与结合能
文档属性
| 名称 | 2012高二人教版物理选修3-5课后巩固练习：第19章 5-6核力与结合能 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 43.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2012-08-27 19:38:40 | ||
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文档简介
5 核力与结合能
6 重核的裂变
一、单项选择题
1．为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”，对于爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2，下列说法不正确的是( D )
A．E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比
B．根据ΔE＝Δmc2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，表明此过程出现了质量亏损
D．E＝mc2中的E是发生核反应中释放的核能
解析：E＝mc2中E是物体中所蕴含的总能量．
2．关于核力的说法正确的是( C )
A．核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用
B．核力就是电磁力
C．核力是短程力，作用范围在1.5×10－15 m之内
D．核力与电荷有关
解析：核力是强相互作用的一种表现，它既不同于引力也不同于电磁力，它与电荷无关．
3．原子核反应有广泛的应用，如用于核电站等．在下列核反应中，属于核裂变的链式反应的是( D )
A.B＋nLi＋He
B.UTh＋He
C.N＋HeO＋H
D.U＋nBa＋Kr＋3n
解析：链式反应是由一个中子引起裂变，裂变后放出2～3个中子使反应一代接一代继续下去的过程．只有D选项符合链式反应的特点．
4．铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法中正确的是( C )
A．铀块的质量是重要因素，与体积无关
B．为了使铀235裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的快中子
C．若铀235的体积超过它的临界体积，裂变的链式反应就能够发生
D．裂变能否发生链式反应与铀块的质量无关
解析：要发生链式反应必须使铀块体积(或质量)大于临界体积或临界质量，故C对，A、D错；铀235俘获慢中子发生裂变的概率大，俘获快中子的概率小，故B错．
二、双项选择题
5．关于核力，下列说法中正确的是( CD )
A．核力是一种特殊的万有引力
B．原子核内任意两个核子间都有核力作用
C．核力是原子稳定存在的原因
D．作用范围大于0.8×10－15 m时核力表现为引力
解析：核力属于强相互作用，万有引力属于引力相互作用，它们属于不同范畴，故A错；核力只发生在邻近核子之间，故B错．
6．一个质子和一个中子结合氘核时，产生γ光子，由此可见( BC )
A．氘核的质量等于质子和中子的质量之和
B．氘核的质量小于质子和中子的质量之和
C．核子结合成原子核时会释放核能
D．原子核分解成核子时会释放核能
解析：由于结合时产生γ光子，即产生能量，故反应中有质量亏损，B对A错；质子和中子统称核子，该反应为核子结合成原子核的反应，故C对D错．
7．关于铀核的裂变，下列说法正确的是( BC )
A．铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两块
B．铀核裂变时能同时释放2～3个中子
C．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用浓缩铀235
D．铀块的体积对产生链式反应无影响
解析：铀核受到中子的轰击，会引起裂变，裂变的产物是各种各样的，具有极大的偶然性，但裂变成两块的情况多，也有的分裂成多块，并放出几个中子，故A错误，B正确；铀235受中子的轰击时，裂变的概率大，而铀238裂变的几率小，故C正确；要引起链式反应，须使铀块体积超过临界体积，故D错误．
8．当一个重核裂变时，它所产生的两个核( BD )
A．含有的质子数较裂变前重核的质子数少
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．可能是多种形式的两个核的组合
解析：由于在裂变反应中吸收一个中子而释放出几个中子，质子数没有发生变化，而两个新核的中子数减少，故A错B对；反应前后质量发生了亏损而释放能量，并不等于俘获中子的能量，在裂变反应中，产物不是唯一的，故C错D对．
9．为应对能源危机和优化能源结构，提高清洁能源的比重，我国制定了优先选择核能，其次加快发展风电和再生能源的政策，在《核电中长期发展规划》中，要求2020年核电运行装机总容量达到4000万千瓦的水平，请根据所学物理知识，判断下列说法中正确的是( AC )
A．核能发电对环境的污染比火力发电要小
B．核能发电对环境的污染比火力发电要大
C．所有核电站都只利用重核裂变释放大量的原子能
D．核电站中既有重核裂变，又有轻核聚变释放大量的原子能
解析：目前核电站都是用核裂变释放能源的，它的原料是铀，在不发生核泄漏的情况下，核能属于比较清洁的能源．
三、非选择题
10．一个铀核衰变为钍核时释放出一个α粒子，已知铀核的质量为3.853 131×10－25 kg，钍核质量为3.786 567×10－25 kg，α粒子的质量为6.646 72×10－27 kg，求在这个衰变过程中释放出来的能量．(保留两位数字)
解：衰变过程中的质量亏损
Δm＝3.853 131×10－25－3.786 567×10－25－6.646 72×10－27 kg≈9.7×10－30 kg
根据质能方程
ΔE＝Δmc2＝9.7×10－30×(3.0×108)2 J≈8.7×10－13 J
即衰变过程中释放的能量为8.7×10－13 J.
11．在真空中，原来静止的原子核X在进行α衰变时，放出α粒子的动能为E0.假设衰变后产生的新核用字母Y表示，衰变时产生的能量全部以动能形式释放出来，真空中的光速为c，原子核的质量之比等于质量数之比，原子核的重力不计．
(1)写出衰变的核反应方程；
(2)求衰变过程中总的质量亏损．
解：(1)衰变遵守电荷数守恒定律和质量数守恒定律，可得衰变的核反应方程：XY＋He
(2)根据动量守恒定律，反冲核Y的动量与α粒子的动量大小相等．
根据公式Ek＝可知，反冲核Y的动能为：
Ek1＝E0
衰变时释放出的总能量为：ΔEk＝E0＋Ek1＝E0
根据爱因斯坦的质能方程：ΔEk＝Δm·c2
此衰变过程中总的质量亏损是：Δm＝
12．静止的氡核Rn放出α粒子后变成钋核Po，α粒子动能为Eα.若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能，真空中的光速为c，则该反应中的质量亏损为( D )
A.· B．0
C.· D.·
解析：由于动量守恒，反冲核和α粒子的动量大小相等，由Ek＝∝，它们的动能之比为4∶218，因此衰变释放的总能量是·Eα，由质能方程得质量亏损是·.
13．(双选)下面是铀核裂变反应中的一个核反应方程式：U＋nXe＋Sr＋10n，已知铀235的质量为235.043 9 u，中子质量为1.008 7 u，锶90的质量为89.907 7 u，氙136的质量为135.907 2 u，则此核反应中( BD )
A．质量亏损为Δm＝235.043 9 u＋1.008 7 u－89.907 7 u－135.907 2 u
B．质量亏损为Δm＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.008 7) u
C．释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.008 7)×(3×108)2 J
D．释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.008 7)×931 MeV
解析：计算亏损质量时要用反应前的总质量减去反应后的总质量，二者之差可用“u”或“kg”作单位，故A错，B对；质量单位为“u”时，可直接用“1 u的亏损放出能量931 MeV”计算总能量，故D对，当质量单位为“kg”时直接乘以(3.0×108)2，总能量单位才是焦耳，故C错．
14．静止的氮核N被速度是v0的中子n击中生成甲、乙两核．已知甲、乙两核的速度方向同碰撞前中子的速度方向一致，甲、乙两核动量之比为1∶1，动能之比为1∶4，它们沿垂直磁场方向进入匀强磁场做圆周运动，其半径之比为1∶6.问：甲、乙各是什么核，速度各是多大？写出该反应方程．
解：设甲、乙两核质量分别为m甲，m乙，电量分别为q甲，q乙．由动量与动能关系p＝和p甲＝p乙可得
m甲∶m乙＝Ek乙∶Ek甲＝4∶1.
又由R＝＝可得
q甲∶q乙＝R乙∶R甲＝6∶1，
因为m甲＋m乙＝15m0，q甲＋q乙＝7e，
所以m甲＝12m0，m乙＝3m0，q甲＝6e，q乙＝e.
即甲为C，乙为H.
由动量守恒定律，可得
m0v0＝m甲v甲＋m乙v乙＝2m甲v甲＝24m0v甲，
进而求得甲的速度v甲＝，乙的速度v乙＝.
核反应方程为N＋nC＋H.
6 重核的裂变
一、单项选择题
1．为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”，对于爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2，下列说法不正确的是( D )
A．E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比
B．根据ΔE＝Δmc2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，表明此过程出现了质量亏损
D．E＝mc2中的E是发生核反应中释放的核能
解析：E＝mc2中E是物体中所蕴含的总能量．
2．关于核力的说法正确的是( C )
A．核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用
B．核力就是电磁力
C．核力是短程力，作用范围在1.5×10－15 m之内
D．核力与电荷有关
解析：核力是强相互作用的一种表现，它既不同于引力也不同于电磁力，它与电荷无关．
3．原子核反应有广泛的应用，如用于核电站等．在下列核反应中，属于核裂变的链式反应的是( D )
A.B＋nLi＋He
B.UTh＋He
C.N＋HeO＋H
D.U＋nBa＋Kr＋3n
解析：链式反应是由一个中子引起裂变，裂变后放出2～3个中子使反应一代接一代继续下去的过程．只有D选项符合链式反应的特点．
4．铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法中正确的是( C )
A．铀块的质量是重要因素，与体积无关
B．为了使铀235裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的快中子
C．若铀235的体积超过它的临界体积，裂变的链式反应就能够发生
D．裂变能否发生链式反应与铀块的质量无关
解析：要发生链式反应必须使铀块体积(或质量)大于临界体积或临界质量，故C对，A、D错；铀235俘获慢中子发生裂变的概率大，俘获快中子的概率小，故B错．
二、双项选择题
5．关于核力，下列说法中正确的是( CD )
A．核力是一种特殊的万有引力
B．原子核内任意两个核子间都有核力作用
C．核力是原子稳定存在的原因
D．作用范围大于0.8×10－15 m时核力表现为引力
解析：核力属于强相互作用，万有引力属于引力相互作用，它们属于不同范畴，故A错；核力只发生在邻近核子之间，故B错．
6．一个质子和一个中子结合氘核时，产生γ光子，由此可见( BC )
A．氘核的质量等于质子和中子的质量之和
B．氘核的质量小于质子和中子的质量之和
C．核子结合成原子核时会释放核能
D．原子核分解成核子时会释放核能
解析：由于结合时产生γ光子，即产生能量，故反应中有质量亏损，B对A错；质子和中子统称核子，该反应为核子结合成原子核的反应，故C对D错．
7．关于铀核的裂变，下列说法正确的是( BC )
A．铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两块
B．铀核裂变时能同时释放2～3个中子
C．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用浓缩铀235
D．铀块的体积对产生链式反应无影响
解析：铀核受到中子的轰击，会引起裂变，裂变的产物是各种各样的，具有极大的偶然性，但裂变成两块的情况多，也有的分裂成多块，并放出几个中子，故A错误，B正确；铀235受中子的轰击时，裂变的概率大，而铀238裂变的几率小，故C正确；要引起链式反应，须使铀块体积超过临界体积，故D错误．
8．当一个重核裂变时，它所产生的两个核( BD )
A．含有的质子数较裂变前重核的质子数少
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．可能是多种形式的两个核的组合
解析：由于在裂变反应中吸收一个中子而释放出几个中子，质子数没有发生变化，而两个新核的中子数减少，故A错B对；反应前后质量发生了亏损而释放能量，并不等于俘获中子的能量，在裂变反应中，产物不是唯一的，故C错D对．
9．为应对能源危机和优化能源结构，提高清洁能源的比重，我国制定了优先选择核能，其次加快发展风电和再生能源的政策，在《核电中长期发展规划》中，要求2020年核电运行装机总容量达到4000万千瓦的水平，请根据所学物理知识，判断下列说法中正确的是( AC )
A．核能发电对环境的污染比火力发电要小
B．核能发电对环境的污染比火力发电要大
C．所有核电站都只利用重核裂变释放大量的原子能
D．核电站中既有重核裂变，又有轻核聚变释放大量的原子能
解析：目前核电站都是用核裂变释放能源的，它的原料是铀，在不发生核泄漏的情况下，核能属于比较清洁的能源．
三、非选择题
10．一个铀核衰变为钍核时释放出一个α粒子，已知铀核的质量为3.853 131×10－25 kg，钍核质量为3.786 567×10－25 kg，α粒子的质量为6.646 72×10－27 kg，求在这个衰变过程中释放出来的能量．(保留两位数字)
解：衰变过程中的质量亏损
Δm＝3.853 131×10－25－3.786 567×10－25－6.646 72×10－27 kg≈9.7×10－30 kg
根据质能方程
ΔE＝Δmc2＝9.7×10－30×(3.0×108)2 J≈8.7×10－13 J
即衰变过程中释放的能量为8.7×10－13 J.
11．在真空中，原来静止的原子核X在进行α衰变时，放出α粒子的动能为E0.假设衰变后产生的新核用字母Y表示，衰变时产生的能量全部以动能形式释放出来，真空中的光速为c，原子核的质量之比等于质量数之比，原子核的重力不计．
(1)写出衰变的核反应方程；
(2)求衰变过程中总的质量亏损．
解：(1)衰变遵守电荷数守恒定律和质量数守恒定律，可得衰变的核反应方程：XY＋He
(2)根据动量守恒定律，反冲核Y的动量与α粒子的动量大小相等．
根据公式Ek＝可知，反冲核Y的动能为：
Ek1＝E0
衰变时释放出的总能量为：ΔEk＝E0＋Ek1＝E0
根据爱因斯坦的质能方程：ΔEk＝Δm·c2
此衰变过程中总的质量亏损是：Δm＝
12．静止的氡核Rn放出α粒子后变成钋核Po，α粒子动能为Eα.若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能，真空中的光速为c，则该反应中的质量亏损为( D )
A.· B．0
C.· D.·
解析：由于动量守恒，反冲核和α粒子的动量大小相等，由Ek＝∝，它们的动能之比为4∶218，因此衰变释放的总能量是·Eα，由质能方程得质量亏损是·.
13．(双选)下面是铀核裂变反应中的一个核反应方程式：U＋nXe＋Sr＋10n，已知铀235的质量为235.043 9 u，中子质量为1.008 7 u，锶90的质量为89.907 7 u，氙136的质量为135.907 2 u，则此核反应中( BD )
A．质量亏损为Δm＝235.043 9 u＋1.008 7 u－89.907 7 u－135.907 2 u
B．质量亏损为Δm＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.008 7) u
C．释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.008 7)×(3×108)2 J
D．释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.008 7)×931 MeV
解析：计算亏损质量时要用反应前的总质量减去反应后的总质量，二者之差可用“u”或“kg”作单位，故A错，B对；质量单位为“u”时，可直接用“1 u的亏损放出能量931 MeV”计算总能量，故D对，当质量单位为“kg”时直接乘以(3.0×108)2，总能量单位才是焦耳，故C错．
14．静止的氮核N被速度是v0的中子n击中生成甲、乙两核．已知甲、乙两核的速度方向同碰撞前中子的速度方向一致，甲、乙两核动量之比为1∶1，动能之比为1∶4，它们沿垂直磁场方向进入匀强磁场做圆周运动，其半径之比为1∶6.问：甲、乙各是什么核，速度各是多大？写出该反应方程．
解：设甲、乙两核质量分别为m甲，m乙，电量分别为q甲，q乙．由动量与动能关系p＝和p甲＝p乙可得
m甲∶m乙＝Ek乙∶Ek甲＝4∶1.
又由R＝＝可得
q甲∶q乙＝R乙∶R甲＝6∶1，
因为m甲＋m乙＝15m0，q甲＋q乙＝7e，
所以m甲＝12m0，m乙＝3m0，q甲＝6e，q乙＝e.
即甲为C，乙为H.
由动量守恒定律，可得
m0v0＝m甲v甲＋m乙v乙＝2m甲v甲＝24m0v甲，
进而求得甲的速度v甲＝，乙的速度v乙＝.
核反应方程为N＋nC＋H.