人教版 (2019)选择性必修 第三册核力与结合能精练

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第三册核力与结合能精练，共15页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题
1.下列有关原子核的说法正确的是( )
A.结合能是指将原子核中的核子分开所需要的能量
B.结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定
C.质量亏损是指原子核的质量大于组成它的核子的质量之和
D.因为存在质量亏损,所以在原子核发生衰变时,质量数不守恒
2.下图是原子核的平均核子质量与原子序数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
3.恒星向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应,已知氘核 12H的比结合能为E1,氦核24He的比结合能为E2,则热核反应 12H+12H24He释放的能量可表示为( )
A.E2-E1B.E2-2E1
C.4E2-2E1D.4E2-4E1
ΔE=4E2-(2E1+2E1)=4E2-4E1,故选项D正确,A、B、C错误。
4.原子核A、B结合成放射性原子核C,核反应方程是A+BC,已知原子核A、B、C的质量分别为mA、mB、mC,结合能分别为EA、EB、EC,以下说法正确的是( )
A.原子核A、B、C中比结合能最小的是原子核C
B.原子核A、B结合成原子核C,释放的能量ΔE=(mA+mB-mC)c2
C.原子核A、B结合成原子核C,释放的能量ΔE=EA+EB-EC
D.大量原子核C经历两个半衰期时,已发生衰变的原子核占原来的14
5.我国高海拔宇宙射线观测站“拉索”首次完整记录迄今最亮“宇宙烟花”——伽马射线暴GRB 221009A爆发全过程,并精确测量了迄今最亮伽马暴的高能辐射能谱,据此为检验相对论的适用范围提供了重要信息。该伽马暴在1 s内释放的能量量级为1046 J。假设释放的能量来自物质质量的减少,则每分钟平均减少的质量数量级为(光速为3×108 m/s)( )
A.1019 kgB.1024 kg
C.1029 kgD.1030 kg
6.描述原子核核子的平均质量m与原子序数Z的关系曲线如图所示,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吸收能量
B.将原子核D、E结合成原子核F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
7.两个原子核 abX、cdY结合生成一个原子核 efZ,并放出能量ΔE,其核反应方程为 abX+cdYZ+ΔE。已知原子核 abX、cdY、efZ的比结合能分别为E1、E2、E3,则下列关系式正确的是( )
A.E1+E2=E3+ΔE
B.E1+E2=E3-ΔE
C.bE1+dE2=fE3+ΔE
D.bE1+dE2=fE3-ΔE
8.当两个中子和两个质子结合成一个α粒子时,放出28.30 MeV的能量;当三个α粒子结合成一个碳核时,放出7.26 MeV的能量;当六个中子和六个质子结合成一个碳核时,释放的能量为( )
MeV
MeV
MeV
MeV
二、多项选择题
9.用天然放射性元素镭放出α粒子轰击氮原子核,核反应可能不只有一种,比如①24He+714N817O+11H,②24He+714N→917F+01n,我们可以通过计算判断其是否有可能发生。已知各原子核的质量如下表所示,1 u的质量对应931.5 MeV的能量,下列关于第②种核反应的说法正确的是( )
A.第②种核反应为放能反应,一次核反应放出的能量约为4.735 MeV
B.第②种核反应为吸能反应,一次核反应吸收的能量约为4.735 MeV
C.用该α粒子(Ekα=4.793 MeV)轰击静止的靶核(714N),不可能发生第②种核反应
D.用该α粒子(Ekα=4.793 MeV)轰击静止的靶核(714N),可能发生第②种核反应
10.某静止的原子核发生核反应且放出能量Q,其方程为 ABX CDY+EFZ,假设释放的能量全部转化为新核Y和Z的动能,其中Z的速度为v,以下结论正确的是( )
A.Y原子核的动能与Z原子核的动能之比为F∶D
B.Y原子核的速度大小为ECv
C.Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量大Qc2(c为光速)
D.Y和Z的结合能之和一定大于X的结合能
11.关于原子核的结合能,下列说法正确的是( )
A.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量
B.一重原子核衰变成α粒子和另一原子核,衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能
C.铯原子核(55133Cs)的结合能小于铅原子核(82208Pb)的结合能
D.自由核子组成原子核时,其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能
三、非选择题
12.已知一种核聚变的方式是两个氘核通过核反应产生一个 23He核和一个中子,其中氘核的质量为2.013 u,该氦核的质量为3.015 u,中子的质量为1.008 7 u,已知1 u相当于931.5 MeV的能量。
(1)写出核反应方程;
(2)求该核反应方程释放的能量E(计算结果保留四位有效数字)。
13.假设钚的同位素离子 94239Pu静止在某一匀强磁场中,该离子沿着与磁场垂直的方向放出一个α粒子后,变成了铀的一个同位素离子,同时放出能量为E=0.09 MeV的光子。若已知钚核的质量为m1=238.999 655 u,铀核的质量为m2=234.993 470 u,α粒子的质量为m3=4.001 509 u。普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,光在真空中的速度为c=3×108 m/s,1 u的质量对应于931.5 MeV的能量。
(1)写出这一过程的核反应方程。
(2)放出的光子的波长是多少。
(3)求α粒子和新核获得的总动能。
14.在质量较小的恒星中,有少量氦核是由碳氮氧循环的过程产生的,其中一种反应是 715N吸收一个质子转变成 612C和一个α粒子,并释放出一个γ光子。已知γ光子的波长为λ,普朗克常量为h,真空中光速为c。
(1)写出 715N转变成 612C的核反应方程,并求γ光子的能量E0。
(2)715N的比结合能为E1,612C的比结合能为E2,24He的比结合能为E3,求核反应过程中的质量亏损Δm。
标准答案
一、单选题
1.答案:A
解析:结合能是指将原子核中的核子分开所需要的能量,故选项A正确;比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定,故选项B错误;质量亏损是指原子核的质量小于组成它的核子的质量之和,故选项C错误;原子核发生衰变时,质量数守恒,故选项D错误。
2.答案:A
解析:由平均核子质量与原子序数Z的关系图像可知,D与E的平均核子质量大于F的平均核子质量,所以D、E结合成F,平均核子质量减小,有质量亏损,根据爱因斯坦质能方程,有能量释放,故选项A正确,B错误;同理可知,C、B结合成A要吸收能量,F、C结合成B要吸收能量,选项C、D错误。
3.答案:D
解析:该反应放出热量,氘核的比结合能为E1,氦核的比结合能为E2,根据比结合能等于结合能与核子数的比值,则核反应中释放的核能为
4.答案:B
解析:原子核A、B结合成放射性原子核C,要释放能量,原子核C的比结合能最大,释放的能量ΔE=EC-(EA+EB),根据质能方程得ΔE=(mA+mB-mC)c2,故选项A、C错误,B正确;原子核的半衰期是原子核有半数发生衰变所需要的时间,大量原子核C经历两个半衰期时,未发生衰变的原子核占原来的14,选项D错误。
5.答案:D
解析:根据质能方程ΔE=Δmc2,可得每分钟平均减少的质量为Δm=ΔEc2×60=6×1030 kg,即每分钟平均减少的质量数量级为1030 kg,选项D正确。
6.答案:C
解析:因B、C核子平均质量小于A核子的平均质量,故A分解为B、C时,会出现质量亏损,故一定放出能量,选项A错误。同理可得选项B、D错误,C正确。
7.答案:D
解析:根据比结合能等于结合能与核子数的比值,由能量守恒有bE1+dE2+ΔE=fE3,即bE1+dE2=fE3-ΔE,选项D正确。
8.答案:B
解析:设中子的质量为mn,质子的质量为mp,α粒子的质量为mα,碳原子核的质量为mC,根据质能方程ΔE1=28.30 MeV=[2(mn+mp)-mα]c2,ΔE2=7.26 MeV=(3 mα-mC)c2,ΔE3=(6 mn+6 mp-mC)c2,联立各式解得ΔE3=92.16 MeV,选项B正确。
二、多选题
9.答案:BC
解析:第②种核反应的质量亏损Δm=(m1+m2-m3-m4)=-0.005 083 u,核反应后质量增加,该反应为吸能反应,故选项A错误;ΔE=Δmc2=0.005 083×931.5 MeV=4.735 MeV,一次核反应吸收的能量约为4.735 MeV,故选项B正确;用α粒子轰击静止的靶核,当发生完全非弹性碰撞时,系统损失动能最多,由动量守恒有m1v1=(m1+m2)v2,由能量守恒有12m1v12=12(m1+m2)v22+ΔE,解出ΔE=m2m1+m2×12m1v12=3.728 MeV