鲁科版选修3-5 4.1核力与核能 达标作业（解析版)

4.1核力与核能
达标作业（解析版)
1．下列说法正确的是
A．β射线是由于原子核内的中子转化产生的
B．光电效应和康普顿效应都揭示了光具有波动性
C．一个氘核的质量等于一个质子和一个中子的质量之和
D．钴60的半衰期为5.27年，则2个钴60原子核经过5.27年将一定有1个发生衰变
2．如图所示是描述原子核核子的平均质量与原子序数Z的关系曲线，由图可知下列说法正确的是(　 　)
A．将原子核A分解为原子核B、C可能吸收能量
B．将原子核D、E结合成原子核F可能吸收能量
C．将原子核A分解为原子核B、F一定释放能量
D．将原子核F、C结合成原子核B一定释放能量
3．一个中子与质子发生核反应，生成一个氘核，其核反应方程为.若该核反应放出的核能为ΔE，则氘核的比结合能为（ ）
A．
B．
C．
D．ΔE
4．一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子，同时放出一个γ光子．已知氘核、氚核、中子、氦核的质量分别为m1、m2、m3、m4，普朗克常量为h，真空中的光速为c．下列说法正确的是（?? ）
A．这个核反应是裂变反应
B．这个反应的核反应方程是
C．辐射出的γ光子的能量E=(m3+m4﹣m1﹣m2)c2
D．辐射出的γ光子在真空中的波长
5．下列说法正确的是（ ）。
A．一重原子核进行α衰变后,其衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能
B．β衰变时β射线是原子核外的电子释放出来的
C．能使某种金属发生光电效应的最小频率叫该种金属的截止频率(又叫极限频率),不同金属对应着相同的极限频率
D．链式反应中,重核裂变时放出的可以使裂变不断进行下去的粒子是质子
6．下列说法中正确的是
A．射线的本质为电子流，是核外的电子脱离原子核形成的
B．结合能越大，原子核中核子结合越牢固，原子核越稳定
C．衰变为经过4次衰，2次衰变
D．半衰期与元素所处环境的温度无关，钍的半衰期为24天，若取4个钍原子核经过48天就只剩下一个原子核了
7．氘核、氚核、中子、氦核的质量分别是m1、m2、m3和m4，如果氘核和氚核结合生成氦核，则下列说法中正确的是(　 　)．
A．核反应方程式为
B．这是一个裂变反应
C．核反应过程中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3
D．核反应过程中释放的核能ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2
8．下列说法正确的是
A．核子结合为原子核时总质量将减小
B．天然放射现象说明原子具有核式结构
C．γ射线具有很强的电离能力
D．原子核发生一次β 衰变核内增加一个质子
9．月球土壤里大量存在着一种叫做“氨”的化学元素，是热核聚变重要原料。科学家初步估计月球上至少有100万吨氦3.如果相关技术开发成功，将可为地球带来取之不尽的能源。关于“氦”与筑核聚变，下列说法中正确的是（ ）
A．核反应方程为
B．核反应生成物的质量将大于参加反应物质的质量
C．氨一个核子的结合能大于氨一个核子的结合能
D．氦的原子核与一个氚核发生聚变将放出能量
10．下列说法中正确的是
A．比结合能越大，原子核越稳定
B．一群氢原子从n＝5的激发态跃迁到基态时，有可能辐射出10种不同频率的光子
C．卢瑟福通过粒子散射实验说明了原子核内部是有结构的
D．原子核衰变时电荷和质量都守恒
11．重核裂变可释放出原子核能，平均每个铀235核分裂放出的热量，请问：：
（1）1kg铀235全部核裂变可以释放出多少核能？（已知235铀235含个原子）
（2）1kg铀235全部核裂变释放的能量是1kg煤完全燃烧放出的能量的多少倍？（煤的热值为）
（3）从这一点看，核电占比烧煤的发电站有什么优势？
12．用质子流轰击固态的重水D2O，当质子和重水中的氘核发生完全非弹性碰撞时，系统损失的动能如果达到核反应所需要的能量，将发生核反应生成核．
(1)写出质子流轰击固态的重水D2O的核反应方程；
(2)若在匀强磁场中，某一质子在做匀速圆周运动途中与某一静止氘核发生核反应，当质子具有最小动能E1=1.4MeV时，恰好能发生核反应．试求此核反应前后质子和生成核在磁场中做匀速圆周运动半径之比和等效电流强度之比．在解答此问题，可近似认为生成核的质量是质子质量3倍．
(3)用氘核轰击普通水的固态冰（认为是和静止的质子发生碰撞）时，也能发生同样的核反应．求氘核的最小动能E2．解答此问题时可以认为氘核质量近似等于质子质量的2倍．
13．已知质子的质量为m1 ， 中子的质量为m2 ， 碳核（ ）的质量为m3 ． 则碳核（ ）的结合能为________，比结合能为________．
14．若用x代表一个中性原子中核外的电子数，y代表此原子的原子核内的质子数，z代表原子的原子核内的中子数，则对 的原子来说x=________、y=________、z=________．
参考答案
1．A
【解析】
【详解】
A、原子核内的中子转化为一个电子和一个质子产生了β射线，A对；
B、光电效应和康普顿效应都揭示了光具有粒子性，B错；
C、根据质能方程知道在核反应中存在着质量亏损，所以一个氘核的质量不等于一个质子和一个中子的质量之和，C错；
D、半衰期是统计规律，对单个或者少数是不成立的，D错
故本题答案选：A
2．C
【解析】
【详解】
若A分裂成B、C，也有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，有能量释放．故A错误； D、E结合成F，有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，有能量释放，B错误．若A分裂成B、F，也有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，有能量释放．故C正确；F、C结合成B，反应后的质量大于反应前的质量，则需吸收能量，D错误．故选C.
3．C
【解析】
【详解】
根据结合能的定义可知，质子与中子发生核反应，生成氘核的过程中放出的能量等于氘核的结合能，所以氘核的结合能等于△E；氘核有两个核子，所以氘核的比结合能为△E/2．故C正确，ABD错误．故选C．
4．D
【解析】
【详解】
A. 该核反应方程为：，该反应为聚变反应，故A错误，B错误；
C. 根据爱因斯坦质能方程知，辐射的光子能量E=△mc2=(m1+m2?m3?m4)c2，故C错误；
D. 光子能量为：E=hv=hc/λ,则有：λ=，故D正确．
故选D.
【点睛】
根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程，结合质量亏损求出释放的能量，结合德布罗意波长公式求出辐射光子在真空中的波长．
5．A
【解析】
【详解】
一重原子核进行α衰变后，因放出核能，则其衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，故A正确；β衰变时β射线是原子核内的中子转化为质子时放出的负电子，选项B错误；能使某种金属发生光电效应的最小频率叫该种金属的截止频率(又叫极限频率),不同金属对应着不同的极限频率，选项C错误；链式反应中，重核裂变时放出的可以使裂变不断进行下去的粒子是中子，选项D错误.
6．C
【解析】
【详解】
A. β衰变的实质是原子核内部的中子转变成质子时释放出来的电子流，故A错误；
B. 比结合能越大，原子核中核子结合越牢固，原子核越稳定，结合能大的比结合能不一定大，故B错误．
C. 衰变为质量数减小16，电荷数减小6．由于原子核经过一次α衰变，电荷数减小2，质量数减小4，经过一次β衰变后电荷数增加1，质量数不变，所以α衰变次数
若经历2次β衰变，电荷数变为
92-2×4+2=86
因此经过4次α衰变、2次β衰变，故C正确；
D. 放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态无关，它是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，故D错误．
7．D
【解析】
【详解】
A．核反应过程中质量数和电荷数守恒，核反应方程式为，可知A错误；
B．该反应为聚变反应，故B错误；
C．该反应的中质量亏损为：
故C错误；
D．根据质能方程得
故D正确。
8．AD
【解析】
【详解】
A．核子结合为原子核时放出核能，有质量亏损。故A正确。
B．天然放射现象说明原子核还可以再分，故B错误。
C．γ射线具有很弱的电离能力，故C错误。
D.原子核发生一次β衰变，一个中子转化为电子和质子，故核内增加一个质子，故D正确。
故选:AD。
9．AD
【解析】
【详解】
A．根据核反应的质量数和电荷数守恒可得，核反应方程为，故A正确。
B．由于反应过程出现质量亏损，核反应生成物的总质量将小于反应物的总质量，故B错误。
C．质量中等的核的比结合能最大，故使重核裂变为两个质量中等的核或使轻核聚变，都可使核更为稳定并放出能量，故一个生成物核子的结合能大于一个反应物的核子的结合能。故C错误。
D．由于质量中等的核的比结合能最大，故使重核裂变为两个质量中等的核或使轻核聚变，都可使核更为稳定并放出能量。故D正确。
故选AD。
10．AB
【解析】
【详解】
A．比结合能越大，原子核越稳定；比结合能越小，原子核越不稳定，故A正确；
B．一群氢原子从的激发态向基态跃迁时，可能辐射出种不同频率光子，故B正确；
C．卢瑟福依据粒子散射实验提出了原子的核式结构，故C错误；
D．原子核衰变时电荷数和质量数守恒，质量不守恒，故D错误；
故选AB。
11．（1）（2）倍 （3）1kg铀全部核裂变可以释放出的核能相对于2650吨煤的热量，使用核电既可以节约大量的煤炭，还可以减少煤炭燃烧带来的大气污染
【解析】
【详解】
（1）1kg铀中原子的个数为：
个
1kg铀235全部核裂变可以释放出的核能：
E＝nE0＝2.562×1024×3×10?11＝7.685×1013J
（2）
倍
（3）从（2）可以看出，1kg铀全部核裂变可以释放出的核能相对于2650吨煤的热量，使用核电既可以节约大量的煤炭，还可以减少煤炭燃烧带来的大气污染．
12．(1)；(2)；；(3)
【解析】
【详解】
(1)根据电荷数守恒、质量数守恒得:
(2)设质子、氘核的质量分别为、，当质子和氘核发生完全非弹性碰撞时，系统损失的动能最大，由动量守恒：
解得：
根据牛顿第二定律则有：
可得：
此核反应前后质子和生成核在磁场中做匀速圆周运动半径之比：
在磁场中做匀速圆周运动的等效电流强度：
此核反应前后质子和生成核在磁场中做匀速圆周运动的等效电流强度之比：
(3)质子轰击氘核损失的动能：
解得：
同理可得，氘核轰击质子系统损失的动能：
由于用质子轰击氘核和用氘核轰击质子核反应相同，故发生核反应所需的能量相同，由题意：
根据题意可得：
联立解得：
13．
【解析】
【详解】
此核反应方程为：6H+6n→C
故碳核(C)的结合能为△E=△mc2=(6m1+6m2?m3)c2，
因核子数为12，则比结合能为△E/12= (6m1+6m2?m3)c2
故答案为：(6m1+6m2?m3)c2， (6m1+6m2?m3)c2
【点睛】
先求出质量亏损△m．核反应中质量亏损等于反应前后质量之差，再根据爱因斯坦质能方程求结合能，结合能与核子数之比等于比结合能．
14． 90 90 144
【解析】左上角的数为原子的质量数，即234，左下角数值为质子数，即y=90，所以电子数也是x=90，中子数：z=m-y=234-90=144
点睛：本题考查原子的组成知识，注意核素的组成意义，以及质量数、质子数、中子数之间的关系：中性原子的质子数=核外电子数，质量数=质子数+中子数。