高中物理选修35 第四章 核能 章节练习含答案.docx
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高中物理选修35第四章核能章节练习含答案
高中物理新选修3-5章节练习
第四章核能
一、单选题
1.下列说法中不正确的是( )
A. β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B. 目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变
C. 一个氢原子从n=3的激发态跃迁到基态时,能辐射3种不同频率的光子
D. 卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型
E. 氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子的动能减小,原子总能量增大
2.下列说法正确的是( )
A. 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
B. 汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子,说明原子是有复杂结构的
C. 卢瑟福发现了中子、查德威克发现了质子
D. 一束光照射到某金属上不能发生光电效应,是因为该束光的波长太短
3.下列说法正确的是()
A. 原子核发生α衰变时,新核与α粒子的总质量等于原来的原子核的质量
B. 在原子核中,比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
C. 按照玻尔理论,氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子的动能减小,电势能增大,原子的总能量不变
D. 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应.
4.原子核ZAX与氘核12H反应生成一个α粒子和一个质子.由此可知()
A. A=2,Z=1 B. A=2,Z=2 C. A=3,Z=3 D. A=3,Z=2
5.下列说法不正确的是()
A. 太阳辐射的能量主要来自于太阳内部的热核反应
B. 波尔根据氢原子光谱分立的特性提出电子轨道和原子能量是量子化的
C. 核力是强相互作用的一种表现,在原子核内核力比库仑大得多
D. 光电效应和α粒子散射实验都证明了原子核式结构模型
6.关于原子物理的相关知识,下列说法正确的是()
A. 太阳辐射能量主要来自太阳内部的核聚变反应
B. 一束单色光照射到某种金属表面不能发生光电效应,是因为该光的波长太短
C. 发生光电效应时,入射光的频率越高,逸出的光电子的最大初动能就越小
D. 大量的氢原子从n=3能级向低能级跃迁时,只能辐射两种不同频率的光
7.以下物理过程中原子核发生变化而产生新核的有()
A. 光电效应现象 B. 卢瑟福的α粒子散射实验
C. X射线的产生过程 D. 太阳内部发生的剧烈反应
8.下列说法正确的是( )
A. 只有铀235裂变才能产生核能
B. H+H→He+n方程所描述的是核裂变反应
C. α粒子散射实验的结果证明原子核是由质子和中子组成的
D. 放射性元素发生正电子衰变时,产生的新核质量数不变,核电荷数减少1
二、填空题
9、2006年11月21日,中国、欧盟、美国、日本、韩国、俄罗斯和印度七方在法国总统府正式签署一个能源方面的联合实施协定及相关文件,该协定中的能源是指________能源.
10、原子核A经过若干次衰变后变成原子核B,已知B核的质子数比A核少8,B核的中子数比A核少16,则此衰变过程中共有________次α衰变,________次β衰变.
11、氦3是一种十分清洁、安全的能源,开发月壤中蕴藏丰富的氦3资源,对人类社会今后的可持续发展具有深远意义.研究发现在太阳内部两个氘核可聚变成氦3,则两个氘核聚变成He核的核反应方程为________.
三、综合题(共2题;共25分)
12.静止在匀强磁场中的锂核Li俘获一个速度为7.7×104m/s的中子而发生核反应,反应中放出α粒子及一个新核,已知α粒子的速度大小为2×104m/s,方向与反应前的中子速度方向相同,如图所示,设质子质量与中子质量相等.
(1)写出核反应方程式;
(2)求新生核的速度;
(3)当α粒子旋转6周时,新生核旋转几周.
13、科学家初步估计月球土壤中至少有100万吨“氦3”(即23He),它是热核聚变的重要原料如果月球开发成功,将为地球带来取之不尽的能源.已知氨3核与氘核发生聚变反应有质子流产生
(1)写出核反应方程,
(2)若该反应中质量亏损为9.0×l0﹣30kg,且释放的能量全部转化为生成物的总动能.试计算生成物的总动能(聚变前粒子的动能可忽略不计).
四、解答题(共1题;共5分)
14.一个氘核和一个氚核发生聚变,放出一个中子和17.6MeV的能量.计算2克氘和3克氚聚变放出的能量,并写出核反应方程.
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】A
【解析】【解答】A、β衰变放出的电子是由中子转变成质子而产生的,不是原子核内的,故A错误;
B、已建成的核电站的能量来自于重核裂变,故B正确;
C、从n=3的激发态跃迁到基态时,根据数学组合=3,能辐射3种不同频率的光子,故C正确;
D、卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射,绝大多数不偏转,从而提出了原子核式结构模型,故D正确;
E、玻尔理论,氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子的动能减小,电势能增大,且原子总能量增大,故E正确;
故选:
A
【分析】β衰变是中子转变成质子而放出的电子;核电站的能量来自于重核裂变;n=3的激发态跃迁到基态时,根据数学组合,即可求解;α粒子散射实验提出原子核式结构模型;玻尔理论,电子半径变大时,动能减小,电势能增大,而原子总能量增大.
2.【答案】B
【解析】【解答】A、太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应,故A不正确
B、汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子,说明原子是有复杂结构的,故B正确
C、卢瑟福发现了质子,查德威克发现了中子,故C错误;
D、一束光照射到某种金属上不能发生光电效应,说明入射频率小于极限频率,则该束光的波长太长,故D错误;
故选:
B
【分析】太阳内部的核聚变反应;
α粒子散射实验,表明原子具有核式结构;
卢瑟福发现了质子,查德威克发现了中;
不能发生光电效应,是入射频率小于极限频率,该束光的波长太长;
根据牛顿第二定律,结合库仑定律与向心力表达式,可确定,电子的半径变大后,动能与原子总能量如何变化.
3.【答案】D
【解析】【解答】A、原子核发生α衰变时,由于质量亏损,新核与α粒子的总质量小于原来的原子核的质量.故A错误;
B、在原子核中,比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固,在原子核中,比结合能越小表示原子核中的核子结合得越不稳定.故B错误;
C、氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,吸收光子,原子的总能量增大.故C错误;
D、太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应.故D正确.
故选:
D
【分析】根据α衰变的特点解答A,根据原子核的微观特点解答B,根据波尔理论解答C,太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应.
4.【答案】D
【解析】【解答】写出该反应的方程有:
ZAX+12H→24He+11H
应用质量数与电荷数的守恒得:
A+2=4+1,Z+1=2+1,解得A=3,Z=2,故ABC错误,D正确.
故选D.
【分析】解本题的关键是学会书写核反应方程,在核反应过程中,电荷数和质量数是守恒的,根据这两个守恒从而确定A和Z的数值.
5.【答案】D
【解析】【解答】A、太阳内部在进行剧烈的热核反应,释放出巨大的核能,故A正确;
B、玻尔根据氢原子光谱分立的特性提出电子轨道和原子能量是量子化的,故B正确;
C、核力是核子之间的作用力,它是核子组成稳定的原子核的非常巨大的力,是一种强相互作用,主要是吸引力,比库仑力大得多,在吸引范围内,核力约是静电斥力的100倍,故C正确;
D、α粒子散射实验证明了原子核式结构模型,光电效应证明光具有粒子性,故D错误;
故选:
D.
【分析】太阳内部发生的热核反应;玻尔提出了电子轨道的量子化和能量的量子化;核力是一种强相互作用力.光电效应说明光具有粒子性.在核反应中,电荷数守恒、质量数守恒.
6.【答案】A
【解析】【解答】A、太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应.故A正确;
B、一束单色光照射到某种金属表面不能发生光电效应,说明了光子的能量太小,是因为该束光的波长太长;故B错误;
C、发生光电效应时,入射光的光强一定,频率越高,光子的能量越大,由:
Ekm=Hγ﹣W逸出功得,逸出的光电子的最大初动能就越大.故C不正确
D、大量的氢原子从n=3的能级向低能级跃迁时,会辐射三种不同频率的光,故D错误
故选:
A.
【分析】太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应;一束单色光照射到某种金属表面不能发生光电效应,是因为该束光的波长太长;发生光电效应时,入射光的光强一定,频率越高,逸出的光电子的最大初动能就越大
7.【答案】D
【解析】【解答】A、光电效应是发出光电子的现象,未产生新核.故A错误.
B、卢瑟福的α粒子散射实验,是氦核受到库仑斥力发生偏转,未产生新核.故B错误.
C、伦琴射线的产生过程,是核外电子逸出,未产生新核.故C错误.
D、太阳内部发生的是聚变反应,产生新核.故D正确.
故选:
D.
【分析】通过判断各种物理现象的实质,确定有无新核的产生.
8.【答案】D
【解析】解答:
A、轻核聚变和重核都能产生核能.铀238裂变也能产生核能.故A错误.B、H+H→He+n方程所描述的是核聚变反应,故B错误.
C、α粒子散射实验的结果证明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里,故C错误.
D、放射性元素发生正电子衰变时,根据质量数和电荷数守恒知,正电子的质量为0,则产生的新核质量数不变,核电荷数减少1.故D正确.
故选:
D.
分析:
轻核聚变和重核都能产生核能.α粒子散射实验的结果是卢瑟福提出原子核式结构模型的实验依据.放射性元素发生衰变时遵守质量数和电荷数守恒.据此分析.
二、填空题
9.【答案】核聚变
【解析】【解答】国际热核聚变实验反应堆的原理,类似太阳发光发热.即在上亿度的超高温条件下.利用氢的同位素氘、氚的聚变反应释放出核能.热核聚变燃料氘、氚可以从海水中提取,1升海水中的氘、氚经过核聚变反应释放的能量.相当于300升汽油,可以说原料取之不尽;核聚变反应不产生温室气体和核废料,不会危害环境.这项计划的实施结果,将决定人类能否迅速、大规模使用核聚变能源,从而可能影响人类从根本上解决能源问题的进程,意义非常巨大.
故答案为:
核聚变.
【分析】参加国际热核聚变实验反应堆计划的欧盟、中国、美国、日本、韩国、俄罗斯、印度七方代表,11月21日在法国总统府爱丽舍富正式签署联合实验协定以及相关文件,人类开发热核聚变能源的宏伟计划全面启动.
10.【答案】6;4
【解析】【解答】发生α衰变是放出He,发生β衰变是放出电子10e,设发生了x次α衰变和y次β衰变,则根据质量数和电荷数守恒有:
2x﹣y=8,4x=16,解得x=6,y=4,故衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变.
故答案为:
(1)6;
(2)4.
【分析】正确解答本题的关键是:
理解α、β衰变的实质,正确根据衰变过程中质量数和电荷数守恒进行解题.
11.【答案】nH+H→He+n
【解析】【解答】根据质量数守恒和核电荷数守恒知,聚变的核反应方程:
nH+H→He+n
故答案为:
H+H→He+n
【分析】根据核反应过程遵循质量数守恒和核电荷数守恒求出新核的质量数、核电荷数从而确定新核,并最终写出核反应方程式.
三、综合题
12.【答案】
(1)
(2)核反应前后动量守恒:
mnvn=mHvH+mava
所以=1×103m
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