第五章 微专题4 核能的计算-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册同步全程学习课时作业word（人教版）

微专题4　核能的计算 一、单项选择题:本题共6小题。每小题只有一个选项符合题目要求。 1.(2019·全国卷Ⅱ)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He+e+2ν。已知H和He的质量分别为mp=1.007 8 u和mα=4.002 6 u,1 u≈931 MeV 的能量。在4个 H转变成1个 He的过程中,释放的能量约为(　C　) A.8 MeV B.16 MeV C.26 MeV D.52 MeV 解析:由爱因斯坦质能方程得ΔE=Δm×931.5 MeV,忽略电子质量代入数据解得ΔE=(4×1.007 8-4.002 6)×931.5 MeV≈26.6 MeV,故C正确。 2.一个氘核和一个氚核发生核反应生成一个氦核的反应方程是HHHen,此反应过程产生的质量亏损为Δm。已知阿伏加德罗常数为NA,真空中的光速为c。若1 mol氘和1 mol氚完全发生核反应生成氦,则在这个核反应中释放的能量为(　A　) A.NAΔmc2 B.2NAΔmc2 C.4NAΔmc2 D.5NAΔmc2 解析:根据质能方程,一个氘核和一个氚核发生核反应,放出的能量为ΔE=Δmc2,因此1 mol氘和 1 mol 氚完全发生核反应,释放的能量为E=NAΔE=NAΔmc2,故A正确。 3.已知氘核的比结合能为1.1 MeV,氦核的比结合能为7.1 MeV,则两个氘核结合成一个氦核时(　C　) A.释放出4.9 MeV的能量 B.释放出6.0 MeV的能量 C.释放出24.0 MeV的能量 D.吸收4.9 MeV的能量 解析:根据题意可写出两个氘核结合成一个氦核的核反应方程为HHHe,由于氘核的比结合能为1.1 MeV,氦核的比结合能为7.1 MeV,故结合前氘核的结合能为E1=2×1.1 MeV,结合后氦核的结合能为E2=4×7.1 MeV,故ΔE=2E1-E2=-24.0 MeV,负号表示释放能量。故C正确。 4.(2021·山东济宁期末)太阳的能量来源是轻核的聚变,太阳中存在的主要元素是氢,核聚变反应可以看作是4个氢核(H)结合成1个氦核同时放出2个正电子。下表中列出了部分粒子的质量(取1 u=1.66× 10-27 kg)。 粒子名称 质子(p) α粒子 正电子(e) 中子(n) 质量/u 1.007 3 4.001 5 0.000 55 1.008 7 以下说法不正确的是(　B　) A.核反应方程为HHe+e B.4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为0.026 6 kg C.4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为4.42×10-29 kg D.聚变反应过程中释放的能量约为4.0×10-12 J 解析:由核反应的质量数守恒及电荷数守恒得He+e,A正确;反应中的质量亏损为 Δm=4mp-mα-2me=(4×1.007 3-4.001 5-2× 0.000 55) u=0.0266 u≈4.42×10-29 kg,B错误,C正确;由质能方程得ΔE=Δmc2=4.42×10-29×(3×108)2 J≈4×10-12 J,D正确。 5.一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核,衰变方程为UThHe。下列说法正确的是(　B　) A.衰变后钍核的动能等于α粒子的动能 B.衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小 C.铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间 D.衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量 解析:衰变过程中满足动量守恒定律,所以衰变后钍核的动量与α粒子的动量等大反向,故B正确;由动能和动量的关系式Ek=mv2=可知,由于钍核的质量大于α粒子的质量,所以钍核的动能小于α粒子的动能,故A错误;半衰期的定义是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间,并不是其放出一个α粒子所经历的时间,故C错误;由于该反应放出能量,所以一定会发生质量亏损,衰变后α粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量,故D错误。 6.在磁感应强度为B的匀强磁场中,一个静止的放射性原子核(原子序数较大)发生了一次α衰变。放射出的α粒子He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动,其半径为R。以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量,以M表示新核的质量。设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能。则下列说法正确的是(　D　) A.新核做圆周运动的半径一定大于R B.若α粒子在磁场中做逆时针的圆周运动,则新核在磁场中做顺时针的圆周运动 C.该衰变过程的质量亏损为M-m D.该衰变过程的质量亏损为 解析:因为衰变前原子核静止,根据动量守恒可知,衰变后产生的新核和α粒子总动量为零,动量大小相等,方向相反,根据R==可知,新核带电荷量大,所以新核做圆周运动的半径一定小于R,A错误;因为新核和α粒子运动方向相反,而且都带正电,根据