高考物理選修知識點鞏固練習(xí)原子能、粒子、宇宙

《高考物理選修知識點鞏固練習(xí)原子能、粒子、宇宙》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理選修知識點鞏固練習(xí)原子能、粒子、宇宙（8頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 【鞏固練習(xí)】 一、選擇題 1．根據(jù)愛因斯坦的研究成果，物體的能量和質(zhì)量的關(guān)系是E=mc2，這一關(guān)系叫愛因斯坦質(zhì)能方程．質(zhì)子的質(zhì)量為mp，中子的質(zhì)量為mn，氦核的質(zhì)量為，下列關(guān)系式正確的是（ ）． A．） B． C． D．以上關(guān)系式都不正確 2．氫核、中子、氘核質(zhì)量分別為m1、m2、m3，那么氫核和中子結(jié)合為氘核時釋放出的能量表達(dá)式為（ ）． A．m3c2 B．(m1+m2)c C．(m3－m1－m2)c2 D．(m1+m2－m3)c2 3．吸收一個慢中子后，分裂成和，還放出（ ）．

2、A．1個粒子 B．3個中子 C．10個中子 D．10個質(zhì)子 4．以下說法正確的是（ ）． A．聚變是裂變的逆反應(yīng) B．如果裂變釋放能量，則聚變反應(yīng)必定吸收能量 C．聚變須將反應(yīng)物加熱至數(shù)百萬度以上高溫，顯然是吸收能量 D．裂變與聚變均可釋放巨大能量 5．關(guān)于反粒子，下列說法正確的是（ ）． A．電子的反粒子就是正電子，它的電荷量與電子相同，但帶的是正電荷 B．質(zhì)子的反粒子就是反質(zhì)子，它的電荷量與質(zhì)子相同，但帶的是負(fù)電荷 C．粒子與它的反粒子質(zhì)量相同 D．粒子與它的反粒子的物

3、理性質(zhì)相反 6、(2015 陜西三模)如圖是各種元素的原子核中核子的平均質(zhì)量與原子序數(shù)Z的關(guān)系圖象，由此可知（　　） A． 若原子核D和E結(jié)合成原子核F，結(jié)合過程一定會釋放能量 B． 若原子核D和E結(jié)合成原子核F，結(jié)合過程一定要吸收能量 C． 若原子核A分裂成原子核B和C，分裂過程一定要釋放能量 D． 若原子核A分裂成原子核B和C，分裂過程一定要吸收能量 7、(2015 張掖三診)下列說法正確的是???????????????? A．β衰變現(xiàn)象說明電子是原子核的組成部分 B．在中子轟擊下生成和的過程中，原子核中的平均核子質(zhì)量變小 C．太陽輻射能量主要來自太陽內(nèi)部的

4、聚變反應(yīng) D．盧瑟福依據(jù)極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度散射提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型 E．按照玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，電子的動能減小，原子總能量減小 二、填空題 8．原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和，這個現(xiàn)象叫做________．不同原子核的比結(jié)合能不一樣，________的核的比結(jié)合能最大．這些核________． 9．太陽每秒輻射的能量為3.8×1026 J，則其質(zhì)量每秒減少________kg． 10．一個鈾核衰變?yōu)殁Q時釋放一個粒子，已知鈾核的質(zhì)量是3.853131×10－25 kg，釷核的質(zhì)量為3.786567×10－25 kg

5、，粒子的質(zhì)量為6.64672×10－27 kg，在這個衰變過程中釋放出的能量等于________J．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字） 11．質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3，質(zhì)子和中子結(jié)合成氘核時，發(fā)出一個光子，已知普朗克常量為h，真空中的光速為c，則光子的頻率為________． 12．完成下列反應(yīng)方程． ________；________； ________；________． 13．一個鋰核（）受到一個質(zhì)子的轟擊，變成兩個粒子，這一過程的核反應(yīng)方程是________．已知一個氫原子的質(zhì)量是1.6736×10－27 kg，一個鋰原子的質(zhì)量是11.6

6、505×10－27 kg，一個氦原子的質(zhì)量是6.6466×10－27 kg，上述核反應(yīng)所釋放的能量等于________J．（最后結(jié)果取三位有效數(shù)字） 14．一個電子和一個正電子對撞發(fā)生“湮滅”而轉(zhuǎn)化為一對光子．設(shè)正、負(fù)電子對撞前的質(zhì)量均為m，動能均為Ek，光速為c，普朗克常量為h，則對撞過程中的質(zhì)量虧損為______；轉(zhuǎn)化成的光子在真空中波長=______． 15．重核的裂變反應(yīng)、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)、輕核的聚變反應(yīng)三者中，臨界體積是________的條件，107℃以上的高溫是________需要的條件． 16．一個鈾235核裂變時釋放出196 MeV的能量，則1 kg鈾235完全裂變時

7、所放出的能量為________J，它相當(dāng)于________t優(yōu)質(zhì)煤完全燃燒時放出的能量．（煤的熱值為3.36×106 J） 三、解答題 17．1993年，中國科學(xué)院上海原子核研究所制得了一種新的鉑元素的同位素．制取過程如下： （1）用質(zhì)子轟擊鈹產(chǎn)生快中子； （2）用快中子轟擊汞，反應(yīng)過程可能有兩種：①生成，放出氦原子核；②生成，放出質(zhì)子、中子．寫出上述核反應(yīng)方程式． 18．如下一系列核反應(yīng)是在恒星內(nèi)部發(fā)生的． ，，， ，，． 其中p為質(zhì)子，為粒子，e+為正電子，為一種中微子已知質(zhì)子的質(zhì)量為mp=1.672648×10－27 kg，粒子的質(zhì)量為kg

8、，正電子的質(zhì)量為kg，中微子的質(zhì)量可忽略不計．真空中的光速c=3.00×108 m／s．試計算該系列核反應(yīng)完成后釋放的能量． 19．在鈾核裂變成鋇和氪的裂變反應(yīng)中，質(zhì)量虧損Δm=0.2153 u，那么，一個鈾核裂變釋放的能量為多少？反應(yīng)中平均每個核子釋放的能量為多少？ 20．太陽內(nèi)部持續(xù)不斷地發(fā)生著四個質(zhì)子聚變?yōu)橐粋€氦核的熱核反應(yīng)．這個核反應(yīng)釋放出的大量能量就是太陽的能源． （1）寫出這個核反應(yīng)方程； （2）這一核反應(yīng)能釋放出多少能量？ （3）根據(jù)太陽每秒釋放能量3.8×1026 J，計算每秒鐘太陽的質(zhì)量減少多少千克．（mp=1.0073 u，m=4.

9、0015 u，me=0.00055 u） 21、(2015 北京西城區(qū)二模)（1）從宏觀現(xiàn)象中總結(jié)出來的經(jīng)典物理學(xué)規(guī)律不一定都能適用于微觀體系。但是在某些問題中利用經(jīng)典物理學(xué)規(guī)律也能得到與實際比較相符合的結(jié)論。 例如，玻爾建立的氫原子模型，仍然把電子的運動看做經(jīng)典力學(xué)描述下的軌道運動。他認(rèn)為，氫原子中的電子在庫侖力的作用下，繞原子核做勻速圓周運動。已知電子質(zhì)量為m，元電荷為e，靜電力常量為k，氫原子處于基態(tài)時電子的軌道半徑為r1。 a．氫原子處于基態(tài)時，電子繞原子核運動，可等效為環(huán)形電流，求此等效電流值。 b．氫原子的能量等于電子繞原子核運動的動能、電子與原子核系統(tǒng)的電勢能的總和。

10、已知當(dāng)取無窮遠(yuǎn)處電勢為零時，點電荷電場中離場源電荷q為r處的各點的電勢。求處于基態(tài)的氫原子的能量。 （2）在微觀領(lǐng)域，動量守恒定律和能量守恒定律依然適用。在輕核聚變的核反應(yīng)中，兩個氘核（）以相同的動能E0=0.35MeV做對心碰撞，假設(shè)該反應(yīng)中釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為氦核（）和中子（）的動能。已知氘核的質(zhì)量mD=2.0141u，中子的質(zhì)量mn=1.0087u，氦核的質(zhì)量mHe=3.0160u，其中1u相當(dāng)于931MeV。在上述輕核聚變的核反應(yīng)中生成的氦核和中子的動能各是多少MeV（結(jié)果保留1位有效數(shù)字）？ 22．如圖所示，有界的勻強磁場磁感應(yīng)強度為B=0.05 T，磁場方向垂直于紙面向里，

11、MN是磁場的左邊界，在磁場中A處放一個放射源，內(nèi)裝（鐳），放出某種放射線后衰變成（氡）．試寫出衰變的方程．若A距磁場的左邊界MN的距離OA=1.0 m時，放在MN左側(cè)的粒子接收器接收到垂直于邊界MN方向射出的質(zhì)量較小的粒子，此時接收器距離OA 1.0 m．試推斷出一個靜止鐳核衰變時放出的能量是多少？（結(jié)果保留2位有效數(shù)字，取1 u=1.6×10－27 kg，電子電荷量e=1.6×10－19 C） 【答案與解析】 一、選擇題 1．【答案】B 【解析】，2m。+2m。>m。，故B正確． 2．【答案】D 【解析】，，故D項正確． 3．【答案】C

12、 【解析】設(shè)放出的粒子的質(zhì)量數(shù)為x，電荷數(shù)為y，核反應(yīng)過程滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒．由題意可得，解得．由此判斷該核反應(yīng)放出的一定是中子，且個數(shù)是10． 4．【答案】D 【解析】對A，從形式上看，裂變與聚變似乎是互為逆反應(yīng)，但其實不然，因為二者的反應(yīng)物與生成物全然不同．裂變是重核分裂成中等核，而聚變則是輕核聚合成為次輕核，無直接關(guān)聯(lián)，并非互為逆反應(yīng)．對B，既然裂變與聚變不是互為逆反應(yīng)，則在能量的流向上也不必相反．對C，誠然，要實現(xiàn)聚變反應(yīng)，必須使參加反應(yīng)的輕核充分接近，需要數(shù)百萬度高溫提供能量．但聚變反應(yīng)一旦實現(xiàn)，所釋放的能量遠(yuǎn)大于所吸收的能量．因此，總的說來，聚變反應(yīng)還是釋放熱量．故

13、D正確． 5．【答案】A、B、C、D 6、【答案】AC 【解析】根據(jù)重核裂變、輕核聚變都有質(zhì)量虧損，都向外釋放能量，從而即可求解． D和E結(jié)合成F，有質(zhì)量虧損，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，有能量釋放．故A正確，B錯誤．若A分裂成B和C，也有質(zhì)量虧損，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，有能量釋放．故C正確，D錯誤． 7、【答案】BCD 【解析】A、衰變放出的電子是由中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子而產(chǎn)生的，不是原子核內(nèi)的，故A錯誤； B、是裂變反應(yīng)，原子核中的平均核子質(zhì)量變小，有質(zhì)量虧損，以能量的形式釋放出來，故B正確； C、太陽輻射能量主要來自太陽內(nèi)部的輕核的聚變反應(yīng)，故C正確； D、盧瑟福依據(jù)極少數(shù)粒

14、子發(fā)生大角度散射，絕大多數(shù)不偏轉(zhuǎn)，從而提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，故D正確； E、玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，電子的動能減小，電勢能增大，且原子總能量增大，故E錯誤。 故選：BCD 二、填空題 8．【答案】質(zhì)量虧損 中等大小 最穩(wěn)定 9．【答案】4.2×109 【解析】由質(zhì)能方程ΔE=Δmc2知 ． 10．【答案】1.7×10－11 【解析】， ΔE=Δmc2得： =8.7×10－13 J． 11．【答案】(m1+m2－m3)c2／h 【解析】根據(jù)題意，可知反應(yīng)中釋放的能量以射線的形式出現(xiàn)。則

15、射線的能量就是反應(yīng)前后的質(zhì)量虧損，而射線的能量又與射線的頻率有關(guān)．容易求解． 反應(yīng)前后的質(zhì)量虧損為 Δm=m1+m2－m3． 釋放的能量為 E=Δmc2=(m1+m2－m3)c2． 光子的能量為 h=(m1+m2－m3)c2． ∴光子的頻率為 =(m1+m2－m3)c2／h． 解答本題，只要準(zhǔn)確地掌握反應(yīng)前后的質(zhì)量虧損，也就抓住了解題的脈絡(luò)． 12．【答案】 13．【答案】 2.78×10－12 【解析】核反應(yīng)方程為 ． 則上述核反應(yīng)過程中質(zhì)量虧損為． 上式中的質(zhì)量均可用其原子的質(zhì)量

16、來代替原子核的質(zhì)量，這是因為電子質(zhì)量在上述虧損式中可消去，故 Δm=11.6505×10－27 kg+1.6736×10－27 kg－2×6.6466×10－27 kg=0.0309×10－27 kg． 由愛因斯坦質(zhì)能方程可算出釋放的能量為 ΔE=Δmc2=2.78×10－12 J． 14．【答案】2m 15．【答案】鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 輕核的聚變反應(yīng) 16．【答案】8.03×1013 2.4×104 【解析】1 kg鈾235完全裂變時所釋放的能量為 ． 相當(dāng)于優(yōu)質(zhì)煤的質(zhì)量為 ． 三、解答題 17．【答案】見解析。 【解析】（1）；（2）①；②．

17、 18．【答案】3.95×10－12 J 【解析】這一系列反應(yīng)最終等效為4p→+2e++2．設(shè)反應(yīng)后釋放的能量為Q，根據(jù)質(zhì)能關(guān)系和能量守恒得，可得Q=3.95×10－12 J． 19．【答案】見解析。 【解析】鈾核裂變時放出的能量： ΔE=Δm×931.5 MeV=0.2153×931.5 MeV=201 MeV． 鈾核中含有235個核子，所以平均每個核子放出的能量為： ． 放出的總能量除以核子的總個數(shù)，就是每個核子放出的能量． 20．【答案】見解析。 【解析】（1）核反應(yīng)方程是． （2）這一核反應(yīng)的質(zhì)量虧損是Δm=4mp－－2

18、me=0.0266 u． ΔE=Δm×931.5 MeV=0.0266×931.5 MeV=24.78 MeV． （3）由ΔE＇=Δm＇c2得每秒鐘太陽質(zhì)量減少 ． 21、【答案】（1）a、此等效電流值為；b、處于基態(tài)的氫原子的能量為； （2）上述輕核聚變的核反應(yīng)中生成的氦核動能為，中子的動能各為。 【解析】（1）a．電子繞原子核做勻速圓周運動，則有： ，解得： 電子繞原子核運動的等效電流： 解得： b．由a.可知，處于基態(tài)的氫原子的電子的動能，有： 取無窮遠(yuǎn)處電勢為零，距氫原子核為r處的電勢，有： 處于基態(tài)的氫原子的電勢能為： 所以，處于

19、基態(tài)的氫原子的能量為： （2）由愛因斯坦的質(zhì)能方程，核聚變反應(yīng)中釋放的核能為： 解得： 根據(jù)核反應(yīng)中系統(tǒng)的能量守恒，有： 根據(jù)核反應(yīng)中系統(tǒng)的動量守恒，有： 由 可知： 解得： 22．【答案】 2.0×10－14 J 【解析】鐳衰變放出粒子和氡核，在磁場中做勻速圓周運動，粒子垂直于MN邊界射出被接收器接收．粒子在磁場中的軌跡為1／4圓周，得圓半徑為R=1.0 m． 由得 粒子的動量 mv=qBR=1.6×10－20 kg·m／s． 粒子的動能為 ． 衰變過程中動量守恒，有 mv=Mv＇． 氡核反沖的動能為 ． 衰變過程釋放出的能量為 ．