第三章 核反应 强化训练 word版含答案

高中物理教科版 选修3-5核反应 强化训练
1．(多选)跟核反应有关的下列认识中，正确的是(　　)
A．在核反应方程中质量数与电荷数都守恒
B．所有的核反应发生过程中质量都会减少
C．所有的核反应都一定是放能反应
D．有质量亏损的核反应一定是放能反应
【答案】AD　解析：写核反应方程的原则是质量数和电荷数均守恒，核反应既有放能反应也有吸收能量的核反应．
2．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．核力可使较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
【答案】D　解析：由于原子核带正电，不存在只有中子的原子核，但核力也不能把较多的质子集聚在一起组成原子核，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；自然界中存在一个质子的原子核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．
3．(2017新课标Ⅰ卷)大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应方程是H＋H→He＋n，已知H的质量为2.013 6 u，He的质量为3.015 0 u，n的质量为1.008 7 u，1 u＝931 MeV/c2.氘核聚变反应中释放的核能约为(　　)
A．3.7 MeV　　　　 B．3.3 MeV
C．2.7 MeV　　　　 D．0.93 MeV
【答案】B　解析：因氘核聚变的核反应方程为H＋H→He＋n.核反应过程中的质量亏损为Δm＝2mD－(mHe＋mn)＝0.003 5 u，释放的核能为ΔE＝Δmc2＝0.003 5 uc2＝3.3 MeV，故B正确，A、C、D错误．
4．(多选)关于质能方程，下列哪些说法是正确的(　　)
A．质量减少，能量就会增加，在一定条件下质量转化为能量
B．物体获得一定的能量，它的质量也相应地增加一定值
C．物体一定有质量，但不一定有能量，所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系
D．某一定量的质量总是与一定量的能量相联系的
【答案】BD
5．(2017东城二模)已知质子、中子、氘核的质量分别是m1、m2、m3，光速为c.在质子和中子结合成氘核的过程中(　　)
A．释放的能量为(m1＋m2＋m3)c2
B．释放的能量为(m1＋m2－m3)c2
C．吸收的能量为(ml＋m2＋m3)c2
D．吸收的能量为(ml＋m2－m3)c2
【答案】B　解析：在质子和中子结合成氘核的过程中存在质量亏损，根据爱因斯坦质能方程可知ΔE＝Δm·c2＝(m1＋m2－m3)c2.故B正确，A、C、D错误．
6．(2018邯郸二模)一对正负电子相遇后转化为光子的过程称为湮灭．速度足够大且等值反向的一对正负电子发生湮灭时产生两个光子，每个光子的能量均为E.已知电子的质量为m，光速为c，普朗克常量为h.则(　　)
A．两个光子可能同向运动　　
B．两个光子的波长均为
C．两个光子的动量均为mc
D．每个光子的能量E＝mc2
【答案】B　解析：速度足够大且等值反向的一对正负电子发生湮灭时产生两个光子，由于光子既有能量，又有动量，根据动量守恒定律可知，产生的两个光子的总动量与初动量是相等的，即它们的和为零，所以两个光子相向而行，故A错误；每个光子的能量均为E，即有E＝hν＝，那么两个光子的波长均为λ＝，故B正确；依据德布罗意波长，则有p＝＝＝，故C错误；因电子的质量为m，以及运动时还有动能，根据能量守恒，每个光子的能量E会大于mc2，故D错误．
7．(2018贵州二模)某核反应方程为H＋H→He＋X.已知H的质量为2.013 6 u，H的质量为3.018 u，He质量为4.002 6 u，X的质量为1.008 7 u．则下列说法中正确是(　　)
A．X是质子，该反应释放能量
B．X是中子，该反应释放能量
C．X是质子，该反应吸收能量　　
D．X是中子，该反应吸收能量
【答案】B　解析：某核反应方程为H＋H→He＋X.根据核反应方程质量数和核电荷数守恒得：X的质量数为1，核电荷数为0，所以X是中子．反应前质量为2.0136 u＋3.018 u＝5.0316 u，反应后质量为4.0026 u＋1.0087 u＝5.0113 u，即核反应后质量亏损，所以该反应释放能量．
8．(2018河南模拟)一静止原子核A经1次α衰变生成原子核B，并释放出γ光子．已知A的比结合能为E1，B的比结合能为E2，α粒子的比结合能为E3，γ光子的能量为E4，则下列说法正确的是(　　)
A．B核在元素周期表的位置比A核后移2位
B．比结合能E1小于比结合能E2
C．由能量守恒可知E2－E1＝E3＋E4
D．该反应过程质量一定增加
【答案】B　解析：α粒子的电荷数为2，所以B核的电荷数比A少2个，B核在元素周期表的位置比A核前移2位，故A错误；核反应的过程中释放热量，可知比结合能E1小于比结合能E2，故B正确；设A核的质量数为m，B核的质量数为m－4，α粒子的质量数为4，根据能量守恒可得4E3＋(m－4)E2－mE1＝E4，故C错误；该反应的过程中释放热量，由质能方程可知，一定有质量亏损，故D错误．
9．(多选)中子和质子结合成氘核时，质量亏损为Δm，相应的能量 ΔE＝Δmc2＝2.2 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
【答案】AD　解析：用能量小于等于结合能的光子照射氘核时，氘核一定不能分解，所以A正确，B错误；用能量大于结合能的光子照射氘核时，氘核可能分解，只要分解，分解出的质子和中子动能之和一定不为零(若动能之和为零就分不开了)，所以C错误，D正确．
能力提升
10．(多选)在某些恒星内，3个α粒子结合成1个C核，C 原子的质量是12.000 0 u，He原子的质量是 4.002 6 u．已知1 u＝1.66×10－27 kg，则(　　)
A．反应过程中的质量亏损是0.078 u
B．反应过程中的质量亏损是1.29×10－29 kg
C．反应过程中释放的能量是7.27 MeV
D．反应过程中释放的能量是1.16×10－19 J
【答案】BC　解析：由题意可得核反应方程为3He―→C＋ΔE，则核反应中的质量亏损为Δm＝(3×4.002 6－12. 000 0) u＝0.007 8 ×1.66×10－27kg＝1.29×10－29 kg，由质能方程得ΔE＝Δmc2＝1.29×10－29×(3×108)2 J＝1.161×10－12 J＝7.27 MeV，故正确答案为B、C．
11．(2018烟台期末)一放射性元素的原子核A静止在真空中，某瞬间发生α衰变后变成质量为m1的新原子核B，释放出来的α粒子的质量为m2.已知此核反应中的质量亏损为Δm，且释放的能量全部变为原子核B和α粒子的动能，光在真空中的传播速度为c.求：
(1)原子核A的质量；
(2)新原子核B的动能．
【答案】(1)Δm＋m1＋m2　(2)·Δmc2
解析：(1)核反应中的质量亏损
Δm＝mA－(m1＋m2)
得mA＝Δm＋m1＋m2.
(2)由爱因斯坦质能方程可知，此核反应中释放的能量
ΔE＝Δm·c2
衰变的过程中系统的动量守恒，由动量守恒定律可得
m1v1＝m2v2
因为核反应中释放的能量全部变为原子核B和α粒子的动能，则
ΔEk＝m1v＋m2v
而EkB＝m1v
联立得EkB＝·Δmc2.
12．在真空中，原来静止的原子核X在进行α衰变时，放出的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．
【答案】(1)X―→Y＋He　(2)
解析：(1)根据衰变过程中电荷数守恒和质量数守恒，可得衰变的核反应方程为X―→Y＋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Ek＝E0＋Ek1＝E0，
根据爱因斯坦质能方程有Ek＝Δmc2，
故衰变过程中总的质量亏损为Δm＝＝.