核能測試A卷一、選擇題1、下列說法中正確的是（）A.當氫原子從n=2的狀態(tài)躍遷到n=6的狀態(tài)時，發(fā)射出光子B.放射性元素的半衰期是指大量該元素的原子核中有半數(shù)發(fā)生衰變需要的時間C.同一元素的兩種同位素具有相同的質子數(shù)D.中子與質子結合成笊核時吸收能量2、關于核力，下列說法中正確的是（）①原子核內每個核子只跟與它們相鄰的核子間才有核力作用②核力既可能是引力，又可能是斥力③核力對核子做正功，原子核要釋放核能④原子核內的某一核子與其他核子間都有核力作用A.①③ B.②④C.①②D.③④143、勻強磁場中有一個靜止的氮核'N,被與磁場方向垂直、速度迎的a粒子擊中形成復合核，然后沿相反方向釋放出一個速度也為v的質子，則（）①質子與反沖核的動能之比為17:25 ②質子與反沖核的動量大小之比為1：5③質子與反沖核的動量大小之比為8：17 ④質子與反沖核在磁場中旋轉頻率之比為17：8以上說法正確的是A.①② B.③④ C.①③D.②④4、中子n、質子p、笊核D的質量分別為叫、mp、m。.現(xiàn)用光子能量為E的Y射線照射靜止笊核使之分解，反應方程為Y+D=p+n.若分解后的中子、質子的動能可視為相等,則中子的動能是（）A.之A.之[(mD—m—m)C2—E]12[(mD—m—m)C2+E]B.之[(m+m-mJcz+E]1[[(m+m-mJc2-E]B卷二、解答題5、裂變反應是目前核能利用中常用的反應.以原子核”U為燃料的反應堆中，當以U俘獲一個慢中子后發(fā)生的裂變反應可以有多種方式，其中一種可表示為：2ZJ1B9 Lgmn54wrnU+nfXe+Sr+3n 235.04391.0087138.917893.9154反應方程下方的數(shù)字是中子及有關原子的靜止質量（以原子質量單位u為單位）.已知1口的質量對應的能量為9.3X103MeV,此裂變反應釋放出的能量是―MeV.6、假設在NaCl蒸氣中存在由鈉離子Na+的氯離子Cl-靠靜電相互作用構成的單個氯化鈉NaCl分子.若取Na+與Cl-相距無限遠時其電勢能為零，一個NaCl分子的電勢能為一6.1eV.已知使一個中性鈉原子Na最外層的電子脫離鈉原子而形成鈉離子Na+所需的能量（電離能）為5.1eV,使一個中性氯原子Cl結合一個電子形成氯離子Cl-所放出的能量（親和能）為3.8eV.由此可算出，在將一個NaCl分子分解成彼此遠離的中性鈉原子Na和中性氯原子Cl的過程中，外界供給的總能量等于eV.7、為確定愛因斯坦的質能方程9 的正確性，設計了如下實驗：用動能為1 MeV的質子轟擊靜止的鋰核3Li,生成兩個儂粒子，測得兩個酬粒子的動能之和為士 MeV。寫出該反應方程，并通過計算說明3加G正確。（已知質子、5粒子、鋰核的質量分別取產(chǎn) 、丸=4.0015^他仃=7.016M、 ）8、1996年清華大學和香港大學的學生合作研制了太陽能汽車，該車是以太陽能電池將所接受的太陽光能轉化為電能而提供電動機來驅動的。已知車上太陽能電池接收太陽光能的板面面積為8m2,正對太陽能產(chǎn)生120V的電壓，并對車上電動機提供10A的電流，電動機的直流電阻為4Q,而太陽光照射到地面處時單位面積上的輻射功率為103W/m2。（1）太陽能的能量實際上是由質子所參與的一系列反應所產(chǎn)生的，即在太陽內部持續(xù)不斷的進行著熱核反應，4個質子聚變?yōu)?個氮核。寫出核反應方程。（2）該車的太陽能電池轉化為太陽光能的效率”L=1,6726^10-37陋=66425X1Q-27（3）若質子、氮核、正電子的靜止質量分別為產(chǎn) kg、? kg、叫=0.0005xlO-37' kg,則m=1kg的質子發(fā)生上述熱核反應所釋放的能量完全轉化為驅動該車的有用功，能夠維持該車行駛的時間是多少？（4）已知太陽每秒釋放的能量為3.8X1026J,則太陽每秒減小的質量為多少千克？若太陽質量減少萬分之三，熱核反應不能繼續(xù)進行，計算太陽能存在多少年？A7?=加尸 &=0.69、為確定愛因斯坦的質能方程35比的正確性，設計了如下實驗：用動能為1 MeV的質子:值 名=19一9轟擊靜止的鋰核'，生成兩個狀粒子，測得兩個3粒子的動能之和為2MeV,求（1）寫出該反應方程。（2）通過計算說明33內匚正確。（已知質子、狀粒子、鋰核的質量分別取P 、酬=4.0015^他仃=7.016M口 X X、）10、云室處在磁感強度為B的勻強磁場中，一靜止的質量為M的原子核在云室中發(fā)生一次儀衰變，粒子的

質量為m,電量為q,其運動軌跡在與磁場垂直的平面內?，F(xiàn)測得段粒子運動的軌道半徑為R,求在衰變過程中的質量虧損。（注：涉及動量問題時，虧損的質量可忽略不計）11、兩個笊核聚變產(chǎn)生一個中子和氮核（氮的同位素）。已知笊核的質量/ ，氮核的質量酬屜3.015M量酬屜3.015M 一?口「信7”，中子的質量“（1）寫出聚變方程并計算釋放的核能。（2）若反應前兩個笊核的動能為0.35Mev。它們正面對撞發(fā)生聚變，且反應后釋放的核能全部轉化為動能，則產(chǎn)生的氮核和中子的動能各為多大？12、科學家發(fā)現(xiàn)太空中的,射線一般都是從很遠的星體放射出來的。當,射線爆發(fā)時，在數(shù)秒鐘所產(chǎn)生的能量，相當于太陽在過去一百億年所發(fā)出的能量總和的一千倍左右，大致相當于將太陽全部質量轉化為能量的總和，科學家利用超級計算機對'射線爆發(fā)的狀態(tài)進行了模擬。經(jīng)過模擬，發(fā)現(xiàn)'射線爆發(fā)是起源于一個垂死的星球的“坍塌”過程，只有星球“坍塌”時，才可以發(fā)出這么巨大的能量。已知太陽光照射到地球上大約需要8分鐘時間，由此估算：宇宙中，一次,射線爆發(fā)所放出的能量。（G=6.67X10—11Nm2/Kg2）13、兩個笊核的質量為2.0136u,氦3的質量為3.0150u,中子的質量為1.0087u.（1）寫出核反應方程.（2）計算兩個笊核聚變釋放的能量.（3）計算1kg笊完全聚變?yōu)楹?所釋放的能量，這能量相當于多少煤完全燃燒放出的熱能？（煤的燃燒值q=3.344X107J/kg）14、在其他能源中，核能具有能量大、地區(qū)適應性強的優(yōu)勢.在核電站中，核反應堆釋放的核能轉化為電能.核反應堆的工作原理是利用中子轟擊重核發(fā)生裂變反應，釋放出大量核能.口力1 141 52（1）核反應方程式％U十°n-元Ba+前Kr+aX是反應堆中發(fā)生的許多核反應中的一種，n為中子，235 141Q2X為待求粒子，a為X的個數(shù)，則X為,a=.以m、m、m分別表示“U、"Ba、無任核的uBaKr質量，mn、mp分別表示中子、質子的質量，c為光在真空中傳播的速度，則在上述核反應過程中放出的核能AE=.（2）有一座發(fā)電能力為P=1.00X106kW的核電站，核能轉化為電能的效率n=40%.假定反應堆中發(fā)生的裂變反應全是本題（1）中的核反應，已知每次核反應過程放出的核能AE=2.78X10-11J,8U核的質量235QjMu=390X10-27kg.求每年（1年=3.15X107s）消耗的 U的質量.§7測試答案一、答案：1-4BCAAC5:解析：本題考查愛因斯坦質能方程，同時考查質量虧損以及運算能力.由題可計算核反應前后的質量虧損：Am=235.0439+1.0087-138.9178-93.9154-3X1.0087=0.1933(u)AE=Anc2=0.1933X9.3X102=1.8X102(MeV)答案：1.8X1026:解析：本題研究將岫口分子變成鈉原子和氯原子過程中能量轉化情況.考查學生原子組成、能量守恒定律等知識.由題意可知，將NaCl變成Na+和Cl-的過程中，需克服電場力做功，吸收6.1eV的能量轉化為電勢能，將Na+變成Na的過程需電場力做正功，電勢能減少，放出5.1eV的能量，將Cl-變成Cl的過程中，克服電場力做功，電勢能增加，吸收3.8eV的能量，整個過程中，共需外界提供的總能量等于6.1+3.8-5.1=4.8(eV)7： 核反應方程為3L2bm=十徵,-2m=0.0203l(核反應的質量虧損 學 ，由質能方程可得，質量虧損相當?shù)哪芰靠诳谟啥?1◎二MeV而系統(tǒng)增加的能量 2 1MeV,這些能量來自核反應中，在誤差允許的范圍內可認為相等maAS在誤差允許的范圍內可認為相等maAS= 工應所以 正確。8：解析:竺空而竺空而4M ,=1.30xl011s= =0.4><1010^(4)太陽每秒釋放的能量為3.8X1026J,則太陽每秒減小的質量為 U(4)t=—=5xl09太陽的質量為2X1O3okg,太陽還能存在的時間為 △陽 年。9：解析:(1)核反應方程為(1)核反應方程為1 2Aw=根方十旗#一2掰=0.020%(2)核反應的質量虧損 學 ，由質能方程可得，質量虧損AT?= =1S§M&v A5J=E.~E.=相當?shù)哪芰?山叱 ?立立旗下而系統(tǒng)增加的能量 2 1 這些能量來自，、一、， , ,,一一，,一A7F=Am；r?3 ―核反應中，在誤差允許的范圍內可認為相等，所以3#正確。10:解析：該衰變放出a粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，其軌道半徑為R與速度v的關系由牛頓第二定律和洛qvB=侖茲力可得 及，核衰變過程中動量守恒，得0=mv-(M~耀)3，又衰變過程中能量來自質量虧損，即2=—(M-m)v2+—mv22 2 聯(lián)立求解，11:解析：(1)聚變的核反應方程：1 'u核反應過程中的質量虧損為Am=2網(wǎng)工一(用展十嵋J=0.00351J釋放的核能為秘==0加3%1=3-26MeV(2)對撞過程動量守恒，由于反應前兩笊核動能相同，其動量等值反向，因此反應前后系統(tǒng)的動量為0。0=齦屜下星+掰門R即透曜“%反應前后總能量守恒，得g幽施下國3+；加產(chǎn)/二座+2百加,5及=/=2.91Msv解得S ，■^ 。12:解析：地球公轉周期：T=365天=31536000s日地間距：R=ct=3X108X8X60=144X109mC寸=“彳『&融=k丁=1%xl°萬有引力提供向心力：民1 5愛因斯坦質能方程，得一次乎射線爆發(fā)所放出的能量：E=Mc2=1.764X1047/13:解析：2 2 3 1(1)核反應方程式為LH+，Hf3H十°n(2)兩個笊核聚變前后的質量虧損為：Am=2mH-(mHe+mn)=2X2.0136u—(3.0150+1.0087)u=0.0035u根據(jù)質能方程，釋放的能量AE=Amc2=0.0035X1.66X10-27X(3.0X108)J=5.23X10-13J1mol笊含有6.02X1023個笊核，1kg笊所含笊核數(shù)1000n=2 X6.02X1023=3.01X1026每2個笊聚變釋放的能量為5.23X1013J,1kg笊完全聚變?yōu)楹?所釋放的能量3.0M1產(chǎn)E=2 X5.23X10-13J=3.87X1013J3.87乂10凌相當于完全燃燒3口44'10，kg=1.16X106kg的煤放出的能量.14:解析：(1)由核反應方程的電荷數(shù)守恒和質量數(shù)守恒知X的電荷數(shù)為零，且質量數(shù)不為零，故X為中