课时跟踪检测(十九) 核反应 结合能（Word练习）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（教科版）

课时跟踪检测(十九)　核反应　结合能 (网阅作业,选择题请在答题区内作答) 1.(2024·甘肃高考)2024年2月,我国科学家在兰州重离子加速器国家大科学装置上成功合成了新核素Os,核反应方程如下CdNiOs+4X,该方程中X是 (　 ) A.质子 B.中子 C.电子 D.α粒子 2.原子质量单位为u,1 u相当于931.5 MeV的能量,真空中光速为c,当质量分别为m1和m2的原子核结合为质量为M(单位均为kg)的原子核时释放出的能量是 (　 ) A.(M-m1-m2)u·c2 B.(m1+m2-M)u×931.5 J C.(m1+m2-M)c2 D.(m1+m2-M)×931.5 eV 3.(2024·江苏高考)用粒子轰击氮核从原子核中打出了质子,该实验的核反应方程式是XNHO,粒子X为 (　 ) A.正电子e B.中子n C.氘核H D.氦核He 4.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 HHe+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/c2,c为光速。在4个H转变成1个He的过程中,释放的能量约为 (　 ) A.8 MeV B.16 MeV C.26 MeV D.52 MeV 5.对于爱因斯坦提出的质能方程E=mc2,下列说法中不正确的是 (　 ) A.E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比 B.根据ΔE=Δmc2可以计算核反应中释放的核能 C.若m表示核电站参与反应的铀235的质量,则E表示核反应释放的核能 D.已知太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应,则太阳的质量在不断减少 6.(多选)放射性元素氡Rn)的半衰期为T,氡核放出一个Χ粒子后变成钋核Po)。设氡核、钋核和Χ粒子的质量分别为m1、m2和m3,下列说法正确的是 (　 ) A.该过程的核反应方程是RnPoHe B.发生一次核反应释放的核能为(m1-m2-m3)c2 C.1 g氡经2T时间后,剩余氡的质量为0.5 g D.钋核的比结合能比氡核的比结合能小 7.一个中子与一个质子发生核反应,生成一个氘核,该反应放出的能量为Q1。两个氘核发生核反应生成一个氦核,核反应方程是HHen,该反应放出的能量为Q2。则核反应中生成氦核的比结合能为 (　 ) A. B. C. D. 8.1932年,考克饶夫和瓦尔顿用质子加速器进行人工核蜕变实验,验证了质能关系的正确性。在实验中,锂原子核俘获一个质子后成为不稳定的铍原子核,随后又蜕变为两个原子核,核反应方程为LiHBe2X。已知H、Li、X的质量分别为m1=1.007 28 u、m2=7.016 01 u、m3=4.001 51 u,光在真空中的传播速度为c,则在该核反应中 (　 ) A.质量亏损Δm=4.021 78 u B.释放的核能ΔE=c2 C.铍原子核内的中子数是5 D.X表示的是氚原子核 9.在能源需求剧增的现代社会,核能作为一种新能源被各国竞相开发利用。核原料中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素,钚的一种同位素Pu的半衰期为24 100年,其衰变方程为PuXHe+γ,下列有关说法中正确的是 (　 ) A.X原子核中含有92个中子 B.钚衰变发出的γ射线具有很强的电离能力 C.20克的Pu经过48 200年后,还有5克未衰变 D.钚核衰变前的质量等于衰变后X、He核的质量之和 10.中国首颗暗物质粒子探测卫星“悟空”采用的是分辨粒子种类的新探测技术方法,既能探测低能区,也能探测高能区,特别是首次走进能量为1 TeV(1 TeV=1.0×1012 eV,e=1.6×10-19 C)以上的“无人区”,“悟空”首次直接测量到了能谱在1 TeV 处的“拐折”及在1.4 TeV处的“尖峰”。从数据分析来看,产生“奇异”电子信号的来源很可能是暗物质湮灭或衰变。如果进一步证实了这种观点,人们就可以根据“悟空”的探测结果获知暗物质粒子的质量和湮灭率。结合上述信息,下列说法正确的是 (　 ) A.“拐折”处的电子宇宙射线粒子的能量高达1.6×1031 J B.电子宇宙射线从地球赤道上空垂直射向地面时,在地球磁场的作用下会向西偏转 C.假设暗物质湮灭亏损的质量为Δm,则湮灭过程中释放的能量为ΔE=Δmc(c为光在真空中的传播速度) D.若暗物质衰变的规律与普通放射性元素相同,则其半衰期随温度的升高而减小 11.原子核A、B结合成放射性原子核C时会释放能量,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 12.(12分)一静止的U核发生衰变后放出一个粒子变成Th核。已知U核质量为m1,放出的粒子质量为m2Th核质量为m3,光在真空中的传播速度为c。 (1)写出衰变方程;(4分) (2)如果放出的粒子的速度大小为v,求Th核的速度大小v';(4分) (3)求此衰变过程中释放的总能量。(4分) 13.(14分)假设钚的同位素离子Pu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。(普朗克常量是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)。求: (1)这一过程的核反应方程式;(4分) (2)放出的光子的波长;(4分) (3)α粒子和新核获得的总动能。(6分) 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 课时跟踪检测(十九) 1.选B　根据核反应前后质量数和电荷数守恒可知X是n,即中子。 2.选C　在核能计算时,如果质量的单位是kg,则用ΔE=Δmc2进行计算,如果质量的单位是u,则利用1 u相当于931.5 MeV的能量计算,即ΔE=Δm×931.5 MeV 进行计算,Δm=m1+m2-M,故C正确,A、B、D错误。 3.选D　根据质量数守恒可知X的质量数为A=17+1-14=4,根据电荷数守恒可知X的电荷数为Z=8+1-7=2,可知X为氦核He。故选D。 4.选C　由核反应方程可知,4个H转变成1个He的过程中的质量亏损Δm≈4×1.007 8 u-4.002 6 u=0.028 6 u,释放的核能ΔE=0.028 6×931 MeV≈26.6 MeV,故选项C正确。 5.选C　爱因斯坦提出的质能方程E=mc2告诉我们,物体具有的能量与它的质量成正比,故A正确,不符合题意;ΔE=Δmc2中,如果Δm是亏损质量,则ΔE是释放的核能,故B正确,不符合题意;若m表示核电站参与反应的铀235的质量,则E表示其具有的能量,不表示核反应释放的核能,故C错误,符合题意;太阳辐射的能量来自太阳内部的核聚变反应,则核聚变释放核能,有质量亏损,故D正确,不符合题意。 6.选AB　根据质量数守恒可知,Χ的质量数是222-218=4,电荷数是:86-84=2,所以该过程的核反应方程是RnPoHe,故A正确;该核反应的过程中释放能量,有质量亏损,所以发生一次核反应释放的核能为E=(m1-m2-m3)c2,故B正确;1 g氡经2T时间后,剩余氡原子的质量为:m=m0==0.25 g,故C错误;该核反应的过程中释放能量,且钋核比氡核更加稳定,所以钋核的比结合能比氡核的比结合能大,故D错误。 7.选C　两个中子和两个质子结合成两个氘核放出的能量为2Q1,两个氘核结合成一个氦核放出的能量为Q2,则生成一个氦核释放的能量为2Q1+Q2,氦核的核子数等于3,则氦核的比结合能为,故C正确,A、B、D错误。 8. 选B　根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒,可知方程为LiHBeHe,则Z=4,A=8,铍原子核内的中子数是4,X表示的是氦核,故C、D错误;核反应质量亏损为Δm=m1+m2-2m3=0.020 27 u,则释放的核能为ΔE=c2,故A错误,B正确。 9. 选C　根据质量数守恒和电荷数守恒得钚衰变方程为PuXHe+γ,故X的电荷数为92,质量数为235,中子数为143,故A错误;钚衰变发出的γ射线是波长很短的光子,不带电,具有很强的穿透能力,电离能力非常弱,故B错误;根据半衰期公式:m=m0=20× g=5 g,故C正确;由于衰变时释放巨大能量,根据E=mc2,衰变过程总质量减小,故D错误。 10.选B　“拐折”处的电子宇宙射线粒子的能量高达1.0×1012 eV=1.0×1012×1.6×10-19 J=1.6×10-7 J,故A错误;根据左手定则,电子宇宙射线从地球赤道上空垂直射向地面时,在地球磁场的作用下会向西偏转,故B正确;假设暗物质湮灭亏损的质量为Δm,根据质能方程则湮灭过程中释放的能量为ΔE=Δmc2,故C错误;若暗物质衰变的规律与普通放射性元素相同,衰变是由原子核内部因素决定的,与外界环境无关,故D错误。 11.选B　某原子核的结合能是独立核子结合成该核时释放的能量。原子核A、B结合成放射性原子核C时会释放能量,原子核C的比结合能最大,释放的能量为ΔE=EC-(EA+EB),根据爱因斯坦质能方程得ΔE=(mA+mB-mC)c2,故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,已发生衰变的原子核占原来的,故D错误。 12. 解析:(1)根据衰变过程质量数守恒、电荷数守恒,可知衰变方程为UThHe; (2U核发生衰变后放出一个α粒子的过程中,系统动量守恒,以Th核的速度方向为正方向,根据动量守恒定律有m3v'-m2v=0,解得v'=v; (3)该核反应的质量亏损为Δm=m1-m2-m3,根据爱因斯坦质能方程得释放的总能量为ΔE=Δmc2=(m1-m2-m3)c2。 答案:(1UThHe　(2)v (3)(m1-m2-m3)c2 13. 解析:铀核相对α粒子做反向运动(反冲),在磁场中形成相切的圆轨迹,衰变中系统的动量及总能量均是守恒的,释放出的能量,一部分转变成两个生成核的动能,另一部分以光子的形式辐射出去。 (1PuUHe (2)因E=hν=h,所以λ== m≈1.38×10-11 m。 (3)衰变中释放的能量:ΔE=(m1-m2-m3)×931.5 MeV,根据能量守恒定律得,铀核和α粒子的总动能为: Ek=EkU+Ekα=ΔE-E=(m1-m2-m3)×931.5 MeV-0.09 MeV≈4.266 MeV。 答案:(1PuUHe　(2)1.38×10-11 m (3)4.266 MeV(或6.83×10-13 J) $