2023年全国乙卷物理试题T16-利用质能方程公式进行计算-选择题

【原题-16】 1．2022年10月，全球众多天文设施观测到迄今最亮伽马射线暴，其中我国的“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中作出重要贡献。由观测结果推断，该伽马射线暴在1分钟内释放的能量量级为 。假设释放的能量来自于物质质量的减少，则每秒钟平均减少的质量量级为（光速为） A． B． C． D． 【变式题-基础1】 2．下列说法正确的是（　　） A．自由核子结合成原子核时，一定遵守质量守恒定律 B．在发生核反应时，反应前物质的总质量一定等于反应后所生成物质的总质量 C．发生核反应时，若反应前的总质量大于反应后的总质量，则这个反应是放能反应 D．发生核反应时，若反应前的总质量大于反应后的总质量，这个反应必定吸收能量 【变式题-基础2】 3．俘获1个粒子后生成X并放出1个质子，已知、、X的核子平均质量分别为、、，质子质量为。则该核反应放出的核能为（    ） A． B． C． D． 【变式题-基础3】 4．“β衰变”的实质是原子核内一个中子（）转变为一个质子（），同时释放一个电子（）若质子的质量为，中子的质量为，电子的质量为，光速为c，则该核反应过程释放出的核能为（　　） A． B． C． D． 【变式题-巩固1】 5．2020年12月4日，我国新一代“人造太阳”装置—中国环流器二号M装置在成都建成并成功放电（如图），为本世纪中叶实现核聚变能应用的目标打下了坚实的基础。“人造太阳”装置中的核反应主要是一个氘核（H）与一个核（H）反应生成一个新核，同时放出一个中子，释放核能△E。已知真空中光速为c，下列说法正确的是（　　） A．H核与H核是两种不同元素的原子核 B．一个H核与一个H核反应生成的新核中子数为3 C．H核的比结合能为 D．一个H核与一个H核反应过程中的质量亏损为 【变式题-巩固2】 6．氘核聚变反应方程为，已知氘核（）的质量为2.0136u，氦核（）的质量为3.0150u，的质量为1.0087u。u为原子质量单位，已知质量亏损lu将释放931MeV的核能，，则核反应过程中释放的核能为（　　） A．3.2585MeV B．0.0035MeV C． D． 【变式题-巩固3】 7．有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置取得新突破，成功实现可重复的。2亿摄氏度和1.6亿摄氏度等离子体运行。其内部发生的一种核聚变反应方程式为，已知的质量为，的质量为，的质量为，相当于。则X的核子平均质量为（　　） A． B． C． D． 【变式题-提升1】 8．已知某种核电池的电能由Pu衰变释放的能量提供，该衰变方程形式上可表示为Pu→。某次由静止Pu衰变释放的能量为E，射出的α粒子动能是Eα，假定Pu衰变释放的能量全部转化为新核和α粒子的动能。则（　　） A．A=234，Z=92， B．A=234，Z=92， C．A=236，Z=94， D．A=236，Z=94， 【变式题-提升2】 9．一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘和氚聚合成氦，并释放一个中子。已知氘核质量为2.0136u，氚核质量为3.0160u，氦核质量为4.0026u，中子质量为1.0087u，1u相当于931MeV。若建一座功率为3.0×105kW的核聚变电站，假设聚变所产生能量的50%转变为电能，则每年消耗的氘的质量约为（1年按3.2×107s计算，1MeV=1.6×10-13J）（　　） A．23.4kg B．11.7kg C．35.1kg D．46.8kg 【变式题-提升3】 10．中子n、质子p、氘核D的质量分别为mn、mp、mD。现用能量为E的γ射线照射静止的氘核使之分解，反应方程为，若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是（　　） A． B． C． D． 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1．C 【详解】根据质能方程可知，则每秒钟平均减少的质量为 则每秒钟平均减少的质量量级为。 故选C。 2．C 【详解】当自由核子结合成原子核时，一定存在质量亏损；核反应前后一般存在质量的变化，若质量减少则放出能量，反之吸收能量，由此知C正确，A、B、D错误。 故选C。 3．D 【详解】根据质量数和电荷数守恒可知X的质量数为26；根据爱因斯坦质能方程可知，释放的能量是 故选D。 4．C 【详解】β衰变的转化方程为 根据质能方程，可知该核反应过程释放出的核能为。 故选C。 5．D 【详解】A．H核与H核均为氢的同位素，故A错误； B．核反应方程为，新核为氦核，中子数为2，故B错误； CD．由爱因斯坦质能方程△E=mc2可知该反应得到的能量不能计算H的比结合能，只能计算该反应的质量亏损，根据 可得质量亏损为 故D正确，C错误。 故选D。 6．A 【详解】核反应过程中损失的质量为 释放的核能为 故A正确，BCD错误。 故选A。 7．C 【详解】由核反应质量数守恒和核电荷数守恒可知X为，设的核子平均质量为m，由爱因斯坦质能方程得 解得 ABD错误，C正确。 故选C。 8．B 【详解】根据和反应的质量数和电荷数守恒可知 A=238－4=234 Z=94－2=92 生成物X与α粒子动量守恒，则 根据 可知 则 故选B。 9．A 【分析】考查核聚变。 【详解】由质能方程得 每年消耗的总能量可表示为Pt，每年消耗的氘的质量 A项正确，BCD项错误。 故选A。 10．B 【详解】根据质能方程可知，氘核分解为核子需要吸收的能量为 设质子、中子的动能均为，根据能量守恒定律有 联立解得 B正确，ACD错误。 故选B。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$