粤教版 (2019)选择性必修 第三册第三节 核力与核反应方程随堂练习题

5.3核力与核反应方程基础巩固2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．太阳内部核反应的主要模式之一是质子—质子循环，循环的结果可表示为4H→He＋2e＋2ν；已知H和He的质量分别为mp＝1.0078 u和mα＝4.0026 u，1 u＝931 MeV/c2，c为光速。在4个H转变成1个He的过程中，释放的能量约为（　　）

A．8 MeV B．16 MeV

C．26 MeV D．52 MeV

2．关于核力的说法正确的是（　　）

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

3．正电子发射型计算机断层显像的基本原理是将放射性同位素15O注入人体，15O在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇湮灭转化为一对γ光子，被探测器采集后，经计算机处理生成清晰图像。已知15O的半衰期为2.03min，正、负电子的质量均为m，光速c，普朗克常量h，下列说法正确的是（　　）

A．辐射出γ光子的动量为2mc

B．正、负电子相遇湮灭过程的质量亏损为mc2

C．15O在人体内衰变的方程是

D．经过4.06min剩余15O为原来的四分之一

4．某恒星内，三个α粒子结合成一个C核从而释放出核能。已知α粒子的质量mα=4.0026u、C的质量mC=12.0000u、质子的质量mp=1.0073u、中子的质量mn=1.0087u，1u=931 MeV/c2，c为光速，则C的比结合能约为（　　）

A．7.26 MeV B．7.45 MeV C．87.12 MeV D．89.38 MeV

5．核电池是各种深空探测器中最理想的能量源，它不受极冷极热的温度影响，也不被宇宙射线干扰。钚-238同位素温差电池的原理是其发生衰变时将释放的热能转化为电能。已知钚-238的半衰期为88年，其衰变方程为。下列说法正确的是（　　）

A．衰变放出的射线是高速氦核流，它的贯穿能力很强

B．的比结合能小于的比结合能

C．的核子平均质量小于的核子平均质量

D．钚-238在极高压下可加速衰变，其半衰期可小于88年

6．下列说法正确的是（　　）

A．原子核核子平均质量越小则其平均结合能越小

B．眼镜镜片上的增透膜是利用了光的干涉原理

C．激光从空气中射入玻璃中时频率会发生改变

D．额温枪通过测量物体辐射的紫外线来获得温度值

7．下列说法正确的是( )

A．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下1个原子核了

B．原子核内的中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是β粒子，这就是β衰变的实质

C．光子的能量由光的强度所决定

D．只要有核反应发生，就一定会释放出核能

8．下列说法正确的是

A．某原子核发生了β衰变，说明该原子核中有电子

B．放射性元素一次衰变能同时产生α射线和β射线

C．放射性元素发生β衰变，产生的新核的化学性质不变

D．比结合能越大，原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定

9．关于近代物理学，下列说法正确的是

A．氢核聚变过程释放能量，一定伴随着质量亏损

B．放射性物质的半衰期受环境温度的影响

C．α粒子散射实验揭示了原子核是可分的

D．能量为4.0eV的光子射到某一金属表面时，从金属表面逸出的电子最大初动能为.5eV，为使该金属发生光电效应，入射光的能量可以为1.5eV

10．用加速后动能为0.5MeV的质子轰击静止的某原子核，生成两个动能均为8.9MeV的α粒子（1MeV=1.6×10-13J），此反应中的质量亏损为（ ）

A．1.6×10-29kg B．3.1×10-29kg C．3.2×10-29kg D．1.3×10-29kg

11．下列说法中正确的是（       ）

A．无论入射光的频率多么低，只要该入射光照射金属的时间足够长也能产生光电效应

B．氢原子的核外电子，在由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道的过程中，放出光子，电子动能减小，原子的电势能减小

C．在用气垫导轨和光电门传感器做验证动量守恒定律的实验中，在两滑块相碰的端面上装不装上弹性碰撞架，不会影响动量是否守恒

D．铀原子核内的某一核子与其他核子间都有核力作用

12．下列说法中正确的是（     ）

A．采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期

B．由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子

C．卢瑟福根据ɑ粒子散射实验提出了核式结构模型这一原子核结构模型

D．原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量

13．下列说法中不正确的是

A．伽利略的理想斜面实验运用了实验和逻辑推理相结合的科学研究方法

B．“合力”、“交流电的有效值”用的是“等效替代”的科学研究方法

C．发生光电效应时，同一频率的入射光越强，光电子的最大初动能越大

D．已知中子质量、质子质量和氘核质量，则可以计算氘核的比结合能

14．现在太阳向外辐射的能量是由于太阳内部氢核聚变产生的，大约在40亿年以后太阳内部将会启动另一种核反应，其核反应方程为：，到那时太阳向外辐射的能量是由上述两种核反应共同产生的．已知的质量为m1，的质量为m2，则下列判断正确的是

A．3m1>m2

B．3m1<m2

C．3m1=m2

D．m1=3m2

15．2019年1月3日，“嫦娥四号”探测器完成了人类历史上的首次月背软着陆．“嫦娥四号”的核电池利用放射性同位素Pu衰变供电；静止的Pu衰变为铀核和X粒子，放出频率为ν的γ光子．已知：Pu、和X粒子的质量分别为mPu、mU和mX，普朗克常数为h，光速为c．则下列说法正确的是

A．X粒子是He

B．的比结合能比Pu的大

C．释放出的γ光子能量为(mPu- mU)c2

D．放射性同位素Pu的半衰期随温度降低而变大

二、填空题（共4题）

16．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________．       

17．天文学家测得银河系中氦的含量约为25%。有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两条：一是在宇宙诞生后2分钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部的氢核聚变反应生成的

(1)把氢核聚变反应简化为4个氢核（）聚变成氦核（），同时放出2个正电子（）和2个中微子（），请你写出该氢核聚变反应的方程_____________________，并计算一次反应释放的能量是_____________________J。

(2)研究表明，银河系的年龄约为，每秒钟银河系产生的能量约为。。现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应，请你尝试估算银河系中氦的含量，并根据你的估算结果，对银河系中氢的主要生成途径作出判断：银河系中的氦主要是______________（选填A或B）

A．宇宙诞生后2分钟左右生成的；

B．宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部的氢核聚变反应生成的（可能用到的数据：银河系质量约为，原子质量单位，相当于的能量，电子质量，氦核质量，氢核质量，中微子的质量为零）。

18．1932年查德威克用α粒子去轰击铍核，发现了中子，并产生一个碳核， 已知α粒子质量为，铍核的质量为，中子的质量为，碳核的质量为。该核反应方程为_________，核反应过程的质量亏损为________________。

19．裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核为燃料的反应堆中，当俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为

235.0439   1.0087       138.9178   93.9154

反应方程下方的数字是中子及有关原子的静止质量（以原子质量单位为单位），已知的质量对应的能量为，此裂变反应释放出的能量是______．

三、综合题（共4题）

20．太阳不断地向外辐射能量，太阳内部存在大量氢，在超高温作用下，氢原子被电离，互相碰撞能使4个氢核聚变成一个氦核，同时放出大量能量.已知质子质量，粒子质量，正电子质量.

（1）写出这个核反应方程式，

（2）核反应中释放的能量为多少兆电子伏?

（3）已知太阳每秒释放的能量为，则太阳每秒减少的质量为多少千克?

21．一个静止的质量为m1的铀核，放出一个质量为m2的α粒子后，衰变成质量为m3的钍核．（已知光速为c）

（1）写出核衰变反应方程

（2）算出该核衰变反应中释放出的核能

（3）假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和α粒子的动能，则钍核获得的动能有多大（用字母m1、m2、m3、c表示结果）

22．1996年清华大学和香港大学的学生合作研制了太阳能汽车，该车是以太阳能电池将所接受的太阳光能转化为电能而提供给电动机来驱动的。已知车上太阳能电池接收太阳光能的板面面积为，正对太阳能产生的电压，并对车上的电动机提供的电流，电动机的直流电阻为，而太阳光照射到地面处时单位面积上的辐射功率为.

(1)太阳光的能量实际上是由质子所参与的一系列反应所产生的，即在太阳内部持续不断地进行着热核反应，4个质子聚变为1个氦核（）写出核反应方程；

(2)该车的太阳能电池转化太阳光能的效率是多少？

(3)若质子、氦核、正电子的静止质量分别为，，，则的质子发生上述热核反应所释放的能量完全转化为驱动该车的输出机械功，能够维持该车行驶的时间是多少？

(4)已知太阳每秒释放的能量为，则太阳每秒减少的质量为多少千克？若太阳质量减少万分之三，热核反应不能继续进行，计算太阳能存在多少年？（太阳的质量为，结果保留一位有效数字）

23．一个锂核Li受到一个质子H轰击变为2个α粒子He)．已知质子的质量为1.672 6×10-27kg,锂原子的质量为11.650 5×10-27kg,一个α粒子的质量为6.646 7×10-27kg．

(1)写出该核反应的方程.

(2)该核反应释放的核能是多少?(真空中光速c=3.0×108m/s)

参考答案：

1．C

2．C

3．D

4．B

5．B

6．B

7．B

8．D

9．A

10．B

11．C

12．B

13．C

14．A

15．B

16．         

17．               A

18．         

19．

20．（1） （2）25.6MeV （3）kg

21．（1）   （2）(m1– m2–m3)c2   （3）

22．(1)；(2)；(3)；(4)年

23．（1）     （2）