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第十九章51.在下述幾種情況中,能釋放原子核能的是()A.由核子組成原子核B.由質(zhì)量小的原子核組成質(zhì)量較大的原子核C.核反應中產(chǎn)生質(zhì)量虧損時D.由重核裂變成質(zhì)量較小的中等核解析:任何一個原子核的質(zhì)量總是小于組成它的所有核子的質(zhì)量之和,由愛因斯坦質(zhì)能方程,只要在反應過程中有質(zhì)量虧損,就有能量釋放出來.故A、C、D正確,B錯.答案:ACD2.對結合能、比結合能的認識,下列正確的是()A.一切原子核均具有結合能B.自由核子結合為原子核時,可能吸收能量C.結合能越大的原子核越穩(wěn)定D.比結合能越大的原子核越穩(wěn)定解析:由自由核子結合成原子核的過程中,核力做正功,釋放出能量.反之,將原子核分開變?yōu)樽杂珊俗铀枰x予相應的能量,該能量即為結合能,故A正確,B錯誤;對核子較多的原子核的結合能越大,但它的比結合能不一定大,比結合能的大小反映了原子核的穩(wěn)定性,故C錯誤,D正確.答案:AD3.一種元素和各種同位素間質(zhì)量數(shù)A與中子數(shù)N的關系若用A-N函數(shù)圖象表示,如圖所示,其中正確的是()解析:由于同位素的質(zhì)子數(shù)相等,而質(zhì)量數(shù)隨中子數(shù)的增加而增加,且有A=P+N,即A與N成一次函數(shù)關系.故正確答案為C.答案:C4.關于愛因斯坦質(zhì)能方程,下列說法中正確的是()A.E=mc2中的E是物體以光速c運動的動能B.E=mc2是物體各種形式能的總和C.由ΔE=Δmc2知,在核反應中,虧損的質(zhì)量Δm轉化成能量ΔE放出D.由ΔE=Δmc2知,在核反應中虧損的靜質(zhì)量轉化為動質(zhì)量,被放出的能量帶走解析:E=mc2表示物體的質(zhì)量m與其能量E之間的對應關系,故選項A錯誤;E=mc2中的E是指物體各種形式的能的總和,選項B正確;ΔE=Δmc2表明,在核反應中,質(zhì)量虧損Δm將以能量ΔE的形式被釋放出去,故選項C錯誤,D正確.答案:BD5.一個質(zhì)子和一個中子結合成氘核,同時放出γ光子,核反應方程是eq\o\al(1,1)H+eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(2,1)H+γ,以下說法中正確的是()A.反應中氘核的質(zhì)量一定小于反應前質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和B.反應前后的質(zhì)量數(shù)不變,因而質(zhì)量不變C.γ光子的能量為Δmc2,Δm為反應中的質(zhì)量虧損,c為光在真空中的速度D.因存在質(zhì)量虧損Δm,所以“物質(zhì)不滅”的說法不正確解析:核反應中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)及能量均守恒,由于反應中要釋放核能,會出現(xiàn)質(zhì)量虧損,反應中氘核的質(zhì)量一定小于反應前質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和,所以質(zhì)量不守恒,但質(zhì)量數(shù)不變,且能量守恒,釋放的能量會以光子的形式向外釋放.故正確答案為A、C.答案:AC6.已知氘核的平均結合能為1.1MeV,氦核的平均結合能為7.1MeV,則兩個氘核結合成一個氦核時()A.釋放出4.9MeV的能量 B.釋放出6.0MeV的能量C.釋放出24.0MeV的能量 D.吸收4.9MeV的能量解析:依據(jù)題意可寫出兩個氘核結合成一個氦核的方程式為eq\o\al(2,1)H+eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He,因氘核的平均結合能為1.1MeV,氦核的平均結合能為7.1MeV,故結合前氘核的能量為E1=2×1.1MeV,結合后氦核的能量E2=4×7.1MeV,于是吸收的能量為ΔE=2E1-E2=-24.0MeV,式中負號表示釋放核能,故選C.答案:C7.在某些恒星內(nèi),3個α粒子結合成1個eq\o\al(12,)6C核,eq\o\al(12,)6C原子的質(zhì)量是12.0000u,eq\o\al(4,2)He原子的質(zhì)量為4.0026u.已知1u=1.66×10-27kg,則()A.反應過程中的質(zhì)量虧損是0.0078uB.反應過程中的質(zhì)量虧損是1.29×10-29C.反應過程中釋放的能量是7.27MeVD.反應過程中釋放的能量是1.16×10-19J解析:由題意可得核反應方程為3eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,)6C+ΔE,則核反應中的質(zhì)量虧損為Δm=(3×4.0026-12.0000)u=0.0078×1.66×10-27kg=1.29×10-29kg,由質(zhì)能方程得ΔE=Δmc2=1.29×10-29×(3×108)2J=1.161×10-12J=7.26MeV.故正確答案為A、B、C.答案:ABC8.一個鈾核衰變?yōu)殁Q時釋放一個α粒子,已知鈾核的質(zhì)量是3.853131×10-25kg,釷核的質(zhì)量為3.786567×10-25kg,α粒子的質(zhì)量為6.64672×10-27kg,解析:Δm=m鈾-m釷-mα,ΔE=Δmc2得:ΔE=(m鈾-m釷-mα)c2=(3.853131×10-25-3.786567×10-25-6.64672×10-27)×(3.0×108)2J=8.7×10-13J.答案:8.7×10-119.如圖所示是原子核的平均核子質(zhì)量A與原子序數(shù)Z的關系圖象,下列說法正確的是()A.若D、E能結合成F,結合過程一定要釋放能量B.若D、E能結合成F,結合過程一定要吸收能量C.若C、B能結合成A,結合過程一定要釋放能量D.若F、C能結合成B,結合過程一定要釋放能量解析:由A-Z圖象看出,D、E的平均核子質(zhì)量均大于F的平均核子質(zhì)量,因此,D、E結合成F時,要釋放能量,選項A正確、B錯誤;C、B的平均核子質(zhì)量均小于A的平均核子質(zhì)量,因此,C、B結合成A時要吸收能量,選項C錯誤;F、C的平均核子質(zhì)量均小于B的平均核子質(zhì)量,因此,F(xiàn)、C結合成B時要吸收能量,選項D錯誤.答案:A10.靜止的氡核eq\o\al(222,)86Rn放出α粒子后變成釙核eq\o\al(218,)84Po,α粒子動能為Eα.若衰變放出的能量全部變?yōu)獒暫撕挺亮W拥膭幽?,真空中的光速為c,則該反應中的質(zhì)量虧損為()A.eq\f(4,218)·eq\f(Eα,c2) B.0C.eq\f(222,218)·eq\f(Eα,c2) D.eq\f(218,222)·eq\f(Eα,c2)解析:由于動量守恒,釙核和α粒子的動量大小相等,由Ek=eq\f(p2,2m)∝eq\f(1,m),它們的動能之比為4∶218,因此衰變釋放的總能量是eq\f(222,218)Eα,由質(zhì)能方程得質(zhì)量虧損是eq\f(222,218)·eq\f(Eα,c2).答案:C11.中子n、質(zhì)子p、氘核D的質(zhì)量分別為mn、mp、mD.(質(zhì)量的單位均為:kg.)現(xiàn)用光子能量為E的γ射線照射靜止氘核使之分解,反應方程為γ+D→p+n.若分解后中子、質(zhì)子的動能可視為相等,則中子的動能是()A.eq\f(1,2)[(mD-mp-mn)c2-E] B.eq\f(1,2)[(mD+mn-mp)c2+E]C.eq\f(1,2)[(mD-mp-mn)c2+E] D.eq\f(1,2)[(mD+mn-mp)c2-E]解析:因為輕核聚變時放出能量,質(zhì)量虧損,所以氘核分解為核子時,要吸收能量,質(zhì)量增加,本題核反應過程中γ射線能量E對應質(zhì)量的增加和中子與質(zhì)子動能的產(chǎn)生,即E=Δmc2+2Ek=(mp+mn-mD)c2+2Ek得Ek=eq\f(1,2)eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(E-mp+mn-mDc2))=eq\f(1,2)eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(mD-mp-mnc2+E)),故選C.答案:C12.一個靜止的钚核eq\o\al(239,)94Pu自發(fā)衰變成一個鈾核eq\o\al(235,)92U和另一個原子核X,并釋放出一定的能量.其核衰變方程為:eq\o\al(239,)94Pu→eq\o\al(235,92)U+X.(1)方程中的“X”核符號為________;(2)钚核的質(zhì)量為239.0522u,鈾核的質(zhì)量為235.0439u,X核的質(zhì)量為4.0026u,已知1u相當于931MeV,則該衰變過程放出的能量是________MeV;(3)假設钚核衰變釋放的能量全部轉變?yōu)殁櫤撕蚗核的動能,則X核與鈾核的動能之比是________.解析:(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒,得X核的質(zhì)量數(shù)為239-235=4,核電核數(shù)為94-92=2,故“X”核為氦核,符號為eq\o\al(4,2)He.(2)钚核衰變過程中的質(zhì)量虧損Δm=239.0522u-235.0439u-4.0026u=0.0057u,根據(jù)愛因斯坦
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