鲁科版（2019）高中物理选择性必修第三册 5.3《核力与核能》练习

2024鲁科版高中物理选择性必修第三册同步第3节　核力与核能基础过关练题组一　核力与核的稳定性　四种基本相互作用　　　　　　　　　　　　　　　1.下列关于核力的说法正确的是 (　　)A.核力同万有引力没有区别,都是物体间的作用力B.核力就是电磁力C.核力是短程力D.核力与电荷有关2.关于原子核中质子和中子的说法,正确的是 (　　)A.原子核中质子数和中子数一定相等B.在稳定的重原子核内,质子数比中子数多C.原子核都是非常稳定的D.由于核力的作用范围是有限的,核力具有饱和性,原子核不可能无节制地增大且仍稳定存在3.关于核力,下列说法正确的是 (　　)A.在原子核内,靠核力将所有核子束缚在一起B.在原子核内,只有质子和中子之间有核力C.在原子核内,任意两个核子之间都存在核力的作用D.核力和万有引力是同种性质的力题组二　结合能与平均结合能4.下列对结合能、平均结合能的认识正确的是 (　　)A.除1H外的原子核均具有结合能B.自由核子结合为原子核时,可能吸收能量C.结合能越大的原子核越稳定D.平均结合能越大的原子核越稳定5.(2022河北唐山二模)考古人员一般利用 614C的衰变测定古物距今的年代。已知 614C的衰变方程为 614C→714N+−10e,614C和 714N相比较,下列判断正确的是 (　　)A.614C的结合能较大B.714N的结合能较小C.614C的比结合能较大D.714N的比结合能较大6.(2022山东及第中学模拟预测)原子核的平均结合能曲线如图所示。根据该曲线,下列判断正确的是 (　　)A.24He核的结合能约为14 MeVB.36Li核比 24He核更稳定C.两个 12H核结合成 24He核时释放能量D.92235U核中核子的平均结合能比 3689Kr核中的大7.(2021浙江湖州期末)如图所示是原子核的平均核子质量A与原子序数Z的关系图像。下列说法正确的是 (　　)A.若D、E能结合成F,结合过程一定要释放能量B.若D、E能结合成F,结合过程一定要吸收能量C.若C、B能结合成A,结合过程一定要释放能量D.若F、C能结合成B,结合过程一定要释放能量8.(2023福建厦门实验中学期末)铀核(92235U)经过　　　　次α衰变和　　　　次β衰变变成铅核(82207Pb),关于该过程,铀核(92235U)的比结合能比铅核(82207Pb)的比结合能　　　　(填“大”“小”“相等”)。 题组三　质能方程与核能的计算9.关于质能方程,下列说法正确的是 (　　)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.一定量的质量总是与一定量的能量相联系的10.下列对公式ΔE=Δmc2的理解正确的是 (　　)A.如果物体的能量减少了ΔE,它的质量也一定相应减少了ΔEc2B.如果物体的质量增加了Δm,它的能量也一定相应增加Δmc2C.Δm是某原子核在衰变过程中增加的质量D.在把核子结合成原子核时,若放出的能量是ΔE,则这些核子与结合成的原子核的质量之差就是ΔEc211.(2022北京昌平前锋学校二模)某核反应方程为 12H+13H→24He+X。已知 12H的质量为2.014 1 u,13H的质量为3.016 0 u,24He的质量为4.002 6 u,X的质量为1.008 7 u。则下列说法中正确的是 (　　)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12.(2023山东泰安期中)用中子轰击静止的锂核,核反应方程为 01n+36Li→24He+13H+γ。已知γ光子的波长为λ,锂核的比结合能为E1,氦核的比结合能为E2,氚核的比结合能为E3,普朗克常量为h,真空中的光速为c,下列说法中正确的是 (　　)A.该核反应放出的核能ΔE=hcλB.该核反应放出的核能ΔE=hλcC.该核反应放出的核能ΔE=4E2+3E3-7E1D.该核反应放出的核能ΔE=4E2+3E3-6E113.一个氘核(12H)和一个氚核(13H)结合成一个氦核并放出一个中子时,质量亏损为Δm,已知阿伏伽德罗常数为NA,真空中的光速为c,若1 mol氘和1 mol氚完全发生上述核反应,则在核反应中释放的能量为　　　　。 14.(2022辽宁沈阳期中)某次核反应中,92235U变成 54136Xe和 3890Sr,同时释放出若干中子。92235U的平均结合能约为7.6 MeV, 54136Xe的平均结合能约为8.4 MeV,3890Sr的平均结合能约为8.7 MeV。(1)把 92235U分解成核子时,要吸收多少能量?(2)使相应的核子分别结合成 54136Xe和 3890Sr时,分别要释放出多少能量?(3)在这个核反应中是吸收能量还是释放能量,这个能量大约是多少?能力提升练题组一　对结合能与平均结合能的理解及应用　　　　　　　　　　　　　　　1.(2021河南二模)下列与铀核反应有关的说法正确的是 (　　)A.92238U的半衰期约为45亿年,随着地球环境的不断变化,其半衰期可能变短B.92238U原子核经过一次α衰变和两次β衰变后,核内中子数减少2个C.92238U发生衰变时同时释放出α粒子和β粒子D.92238U核受到一个快中子的轰击时,裂变为两个中等质量的原子核,其比结合能变大2.(2023山东滨州二模)不同原子核的平均结合能不同,如图是按照实际测量结果画的图像,根据图像和所学知识,下列说法中正确的是(　　)A.结合能是由于核子结合成原子核而具有的能量B.随着原子质量数的增加,原子核的平均结合能增大C.铀核 92235U比钡核 54144Ba结合能大D.两个氘核 12H结合成氦核 24He,需要吸收能量3.(2021福建福州第二中学期末)某行星内部含有氦核(24He),在一定条件下氦核经过核反应会生成碳核(612C)。已知1个质子的质量为mp,1个中子的质量为mn,1个氦核(24He)的质量为m1、1个碳核(612C)的质量为m2,真空中的光速为c,下列说法正确的是 (　　)A.24He转变为 612C的核反应方程为224He→612CB.24He转变为 612C的核反应中质量亏损为6mp+6mn-m2C.碳核(612C)的平均结合能为(6mp+6mn−m2)c212D.612C的同位素 614C中有6个中子,14个核子题组二　核能的计算4.(2022福建三明三模)氘核聚变反应方程为 12H+12H→23He+01n,已知氘核(12H)的质量为2.013 6 u,氦核(23He)的质量为3.015 0 u,01n的质量为1.008 7 u。u为原子质量单位,已知质量亏损1 u将释放931 MeV的核能,1 MeV=1.6×10-13J,则该核反应过程中释放的核能为 (　　)A.3.258 5 MeVB.0.003 5 MeVC.5.6×10-10 JD.5.213 6×10-10 J5.(2021福建莆田二十五中期中)某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论,其中的两个核反应方程为 11H+715N→612C+24He+Q1,X+ 612C→713N+Q2。方程式中Q1、Q2表示释放的能量,相关的原子核质量如表所示,则　 (　　)A.X是 01n,Q2>Q1　　　　B.X是 01n,Q2Q1　　　　D.X是 11H,Q2Δm2,故Q1>Q2,故C错误,D正确。故选D。6.AC　核反应方程为 94239Pu→24He+92235U,该反应放出的核能为ΔE=(m1-m2-m3)c2=0.004 78×931.5 MeV=4.452 57 MeV,又因为反应过程遵循动量守恒和能量守恒,所以有m2v2=m3v3,ΔE=Ek2+Ek3,解得Ek3≈4.4 MeV,故C正确,D错误;由qvB=mv2R可知Rα∶RU=qU∶qα=92∶2=46∶1,故A正确,B错误。故选A、C。7.答案　(1)510B+01n→37Li+24He+γ　hcE0(2)Δmc2　Δmc2+10E1−4E27解析　(1)核反应方程为 510B+01n→37Li+24He+γ根据E0=hcλ,可求得γ光子的波长λ=hcE0。(2)由爱因斯坦质能方程可知,核反应中放出的能量E=Δmc2由能量关系可得E=7E3+4E2-10E1解得E3=Δmc2+10E1−4E27。8.答案　(1)ZAX→Z−2A−4Y+24He(2)q2B2πm(3)(m+M)q2B2R22mMc2解析　(1)该衰变的核反应方程式为 ZAX→Z−2A−4Y+24He。(2)设α粒子做匀速圆周运动的速度大小为v,则有vT=2πR,I=qT,qvB=mv2R联立解得I=q2B2πm。(3)设衰变后原子核Y的动量大小为p,根据动量守恒定律知α粒子的动量大小也为p,则有p=mv,qvB=mv2R,Δmc2=p22M+p22m联立解得Δm=(m+M)q2B2R22mMc2。原子核 11H 23He 24He 612C 713N 715N质量/u1.007 83.016 04.002 612.000 013.005 715.000 11.C2.D3.A4.AD5.D6.C7.A9.BD10.ABD11.B12.D1.D2.C3.C4.A5.D6.AC