格物学 近代物理原子核

质能方程的计算-原子核知识点考前进阶自测题解析-河南省等高中物理,平均正确率48.0%

2025-08-04
质能方程的计算-原子核知识点考前进阶自测题解析-河南省等高中物理,平均正确率48.0%
1、['裂变反应', '能级及能级跃迁', 'α粒子散射实验及其解释', '光电效应的实验规律的理解', '聚变反应', '质能方程的计算']

正确率40.0%下列说法中正确的是(

C

A.卢瑟福的$${{α}}$$粒子散射实验说明了原子核具有复杂结构

B.用紫外线照射锌板,能发生光电效应,若用红光照射此锌板也一定能发生光电效应

C.根据玻尔理论和能量守恒,氢原子核外电子从高能级跃迁到低能级,电子动能的增加量小于系统电势能的减少量

D.核电站主要是利用核裂变反应发电,是因为在消耗相同质量的核燃料时,核裂变反应比核聚变反应能释放更多的能量

2、['质能方程的计算']

正确率60.0%雷蒙德$${{⋅}}$$戴维斯因研究来自太阳的电子中微子$${{(}{{ν}_{e}}{)}}$$而获得了$${{2}{0}{0}{2}}$$年度诺贝尔物理学奖.他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满$${{6}{1}{5}{t}}$$四氯乙烯$$( C_{2} C l_{4} )$$溶液的巨桶.电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核,其核反应方程式为$$v_{e}+\mathit{\Pi}_{1 7}^{3 7} C l \to\mathit{\Pi}_{1 8}^{3 7} A r+\mathit{\Pi}_{-1}^{0} e$$.已知$$3 7_{1 7} C l$$核的质量为$$3 6. 9 5 6 5 8 u, \quad_{1 8}^{3 7} A r$$核的质量为$$3 6. 9 5 6 9 1 u, \textsubscript{0}_{-1} e$$的质量为$$0. 0 0 0 5 5 u, \, \, 1 u$$质量对应的能量为$$9 3 1. 5 M e V$$.根据以上数据,可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为$${{(}{)}}$$

A

A.$${{0}{.}{8}{2}}$$$${{M}{e}{V}}$$

B.$${{0}{.}{3}{1}}$$$${{M}{e}{V}}$$

C.$${{1}{.}{3}{3}}$$$${{M}{e}{V}}$$

D.$${{0}{.}{5}{1}}$$$${{M}{e}{V}}$$

3、['核反应', '质量亏损', '质能方程的计算']

正确率40.0%太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核的热核反应,这个核反应释放出的大量能量就是太阳能。已知质子的质量$$m_{p}=1. 0 0 7 3 \mathrm{u}, \, \, \, \alpha$$粒子的质量$$m_{\alpha}=4. 0 0 1 \mathrm{5 u}$$,电子的质量$$m_{e}=0. 0 0 0 5 \mathrm{u}. \mathrm{~} 1 \mathrm{u}$$的质量相当于$$9 3 1. 5 \mathrm{M e V}$$的能量,太阳每秒释放的能量为$$3. 8 \times1 0^{2 6} \, \mathrm{J}$$,则下列说法正确的是(

C

A.这个核反应方程是$$\mathrm{_1^2 H+^3 H \to_2^4 H e+_0^n}$$

B.这一核反应的质量亏损是$$0. 0 2 7 7 \mathrm{u}$$

C.该核反应释放的能量为$$3. 9 8 \times1 0^{-1 2} \, \mathrm{J}$$

D.太阳每秒减少的质量为$$4. 2 \times1 0^{1 0} \, \mathrm{k g}$$

4、['裂变反应', '能级及能级跃迁', '理解核子、电荷数和质量数', '质能方程的计算']

正确率60.0%下列说法正确的是$${{(}{)}}$$

C

A.人们在研究天然放射现象过程中发现了质子

B.铀核裂变的核反应方程$$2 3 5_{9 2} U \to~ {}_{5 6}^{1 4 1} B a+~ {}_{3 6}^{9 2} K r+2 ~ {}_{0}^{1} n$$

C.设质子$${、}$$中子$${、{α}}$$粒子的质量分别为$$m_{1}, ~ m_{2}, ~ m_{3}$$,两个质子和两个中子结合成一个$${{α}}$$粒子,释放的能量是$$( 2 m_{1}+2 m_{2}-m_{3} ) c^{2}$$

D.原子在$${{a}{、}{b}}$$两个能级的能量分别为$${{E}_{a}{、}{{E}_{b}}}$$,且$${{E}_{a}{>}{{E}_{b}}}$$,当原子从$${{a}}$$能级跃迁到$${{b}}$$能级时,吸收光子的波长$$\lambda=\frac{h c} {E_{a}-E_{b}} ($$其中$${{c}}$$为真空中的光速,$${{h}}$$为普朗克常量)

5、['裂变反应', '裂变的理解及计算', '半衰期的相关计算', '质能方程的计算']

正确率40.0%用中子轰击$$2 3 5_{9 2} U$$原子核某次的裂变方程为$$2 3 5_{9 2} U+_{0}^{1} n \to Y+_{3 8}^{1 3 6} X e+1 0_{0}^{1} n, \, \,_{9 2}^{2 3 5} U, \, \,_{0}^{1} n, \, \, Y, \, \,_{3 8}^{1 3 6} X e$$的质量分别为$$m_{1}, ~ m_{2}, ~ m_{3}, ~ m_{4}, ~_{9 2}^{2 3 5} U$$半衰期为$${{T}}$$,真空中的光速为$${{c}}$$。下列说法正确的是(

A

A.裂变时质量亏损$$m_{1}-9 m_{2}-m_{3}-m_{4}$$

B.裂变时释放的能量为$$\frac{1} {2} \, \left( \, m_{1}-9 m_{2}-m_{3}-m_{4} \right) \, c^{2}$$

C.若增大对$$2 3 5_{9 2} U$$的压力,$$2 3 5_{9 2} U$$的半衰期小于$${{T}}$$

D.$${{Y}}$$原子核中含有$${{5}{4}}$$个中子

6、['裂变反应', '裂变的理解及计算', '结合能与比结合能', '质能方程的计算']

正确率40.0%用中子轰击$$\stackrel{2 3 5} {9 2} \mathrm{U}$$原子核产生裂变反应,其中一个可能的裂变方程为$$\mathrm{\Delta_{9 2}^{2 3 5} U+\Delta_{0}^{1} n \to Y+\Pi_{3 6}^{8 9} K r+3 \Pi_{0}^{1} n \Delta,}$$已知$$2 3 5_{9 2} \mathrm{U}, \ Y,$$$$\mathrm{^{8 9}_{3 6} K r},$$$${^{1}_{0}{n}}$$的质量分别为$${{m}_{1}{、}}$$$${{m}_{2}{、}}$$$${{m}_{3}{、}}$$$${{m}_{4}}$$,光在真空中的传播速度为$${{c}}$$,下列叙述正确的是(

A

A.$${{K}{r}}$$中有$${{8}{9}}$$个核子

B.$${{Y}}$$原子核中含有$${{5}{6}}$$个中子

C.裂变式释放的能量为$$( m_{1}-m_{2}-m_{3}-m_{4} ) c_{2}$$

D.$${{U}}$$的比结合能大于$${{Y}}$$原子核的比结合能

7、['半衰期的概念', 'β衰变的特点、本质及其方程的写法', '质量亏损', '核反应', '质能方程的计算']

正确率40.0%$${{2}{0}{1}{1}}$$年$${{3}}$$月$${{1}{1}}$$日,日本发生$${{9}{.}{0}}$$级大地震,导致核电站安全壳破损,使全球遭受核污染.世界绝大多数地方都从大气中检测到了的碘$${{(}{I}{)}}$$一$${{1}{3}{1}}$$,就是核原料一铀钚混合氧化物裂变的主要产物之一.碘一$${{1}{3}{1}}$$的原子核内有$${{7}{8}}$$个中子,具有放射性.它发生衰变时,发射出$${{β}{、}{γ}}$$射线,生成氙$$( \mathrm{X e} )-1 3 1$$,若所发射的$${{β}{、}{γ}}$$射线的能量分别为$$0. 6 0 6 5 \mathrm{M e V}$$和$$0. 3 6 4 0 \mathrm{M e V}$$,下列说法中正确的是(

C

A.戴口罩可以防止碘一$${{1}{3}{1}}$$的辐射

B.铀钚混合氧化物中,铀与钚的半衰期都发生了变化

C.碘一$${{1}{3}{1}}$$发生衰变时,核反应方程是$${\frac{1 3 1} {5 3}} \mathrm{I} \to{\frac{1 3 1} {5 4}} \mathrm{X E}+{_{-1}^{0}} \mathrm{e}$$

D.碘一$${{1}{3}{1}}$$发生衰变时,有$$1. 7 4 5 \times1 0^{-3 0} \, \mathrm{k g}$$的质量转化为能量

8、['α衰变的特点、本质及其方程的写法', '质能方程的计算']

正确率60.0%放射性同位素在实际生产和生活中有广泛的应用,往往同位素在核衰变时会放出核能,如$$\stackrel{2 3 8} {9 4} P u$$核衰变会放出核能,其核反应方程为$$\stackrel{2 3 8} {9 4} P u \to\stackrel{2 3 4} {9 2} U+X+\triangle E,$$已知光在真空中的速度为$${{c}}$$。则下列判断正确的是(

B

A.$${{X}}$$是$$\overset{3} {2} H e,$$一个$$\stackrel{2 3 8} {9 4} P u$$核衰变时质量亏损为$$\frac{\triangle E} {c^{2}}$$

B.$${{X}}$$是$$2 H e,$$一个$$\stackrel{2 3 8} {9 4} P u$$核衰变时质量亏损为$$\frac{\triangle E} {c^{2}}$$

C.$${{X}}$$是$$2 H e,$$一个$$\stackrel{2 3 8} {9 4} P u$$核衰变时质量亏损为$$\frac{\triangle E} {c^{2}}$$

D.$${{X}}$$是$${{1}^{2}{H}{,}}$$一个$$\stackrel{2 3 8} {9 4} P u$$核衰变时质量亏损为$$\frac{\triangle E} {c^{2}}$$

9、['核反应', '质能方程的计算']

正确率40.0%核反应方程$$\mathrm{^{1 5} N+_{1}^{1} H \to_{6}^{1 2} \ C+X+\Delta E}$$中,$$\overbrace{7}^{1 5} \mathrm{N}$$的质量为$${{m}_{1}{、^{1}_{1}}{H}}$$的质量为$$m_{2}, ~ {}_{6}^{1 2} \mathrm{C}$$的质量为$${{m}_{3}{、}{X}}$$的质量为$${{m}_{4}}$$,光在真空中的速度为$${{c}}$$,则下列判断正确的是(

B

A.$${{X}}$$是$$\mathrm{~_2^3 ~ H e. ~} \Delta\; E=( m_{1}+m_{2}-m_{3}-m_{4} ) c^{2}$$

B.$${{X}}$$是$$\mathrm{~_2^4 ~ H e, ~} \Delta\ E=( m_{1}+m_{2}-m_{3}-m_{4} ) c^{2}$$

C.$${{X}}$$是$$\mathrm{^3 H e}, ~ ~ \Delta~ E=$$$$( m_{3}+m_{4}-m_{1}-m_{2} )$$$${{c}^{2}}$$

D.$${{X}}$$是$$\mathrm{~_4^4 ~ H e, ~} \Delta\ E=( m_{3}+m_{4}-m_{1}-m_{2} ) c^{2}$$

10、['结合能与比结合能', '质量亏损', '质能方程的计算']

正确率60.0%氘核和氚核聚变的核反应方程为$$^2_{1} H+_{1}^{3} H \to_{2}^{4} H e+_{0}^{1} n$$,已知$${^{3}_{1}{H}}$$的比结合能是$$2. 7 8 M e V, ~_{1}^{2} H$$的比结合能是$$1. 0 9 M e V, ~ \frac{4} {2} H e$$的比结合能是$$7. 0 3 M e V$$,则$${{(}{)}}$$

A

A.该核反应释放$$1 7. 6 M e V$$能量

B.该核反应释放$$3. 1 6 M e V$$能量

C.该核反应吸收$$1 7 6 M e V$$能量

D.该核反应吸收$${{3}{.}{1}{6}}$$$${{M}{e}{V}}$$能量

1. 选项C正确。根据玻尔理论,氢原子核外电子从高能级跃迁到低能级时,系统电势能的减少量等于电子动能增加量与辐射光子能量之和,因此电子动能的增加量小于系统电势能的减少量。选项A错误,卢瑟福实验说明原子核集中了正电荷和大部分质量;选项B错误,红光频率低于锌的截止频率,不能发生光电效应;选项D错误,核裂变和核聚变的质量亏损与能量释放需具体计算,不能直接比较。

2. 电子中微子的最小能量为质量亏损对应的能量。核反应质量亏损为$$(36.95691u + 0.00055u) - 36.95658u = 0.00088u$$,对应能量为$$0.00088 \times 931.5 = 0.82 \text{ MeV}$$,故选A。

3. 选项B和D正确。四个质子聚变为一个氦核的质量亏损为$$4 \times 1.0073u - 4.0015u - 2 \times 0.00055u = 0.0277u$$(选项B正确)。太阳每秒释放能量$$3.8 \times 10^{26} \text{ J}$$,对应质量亏损为$$\frac{3.8 \times 10^{26}}{(3 \times 10^8)^2} \approx 4.2 \times 10^9 \text{ kg}$$(选项D数值错误,应为$$4.2 \times 10^9 \text{ kg}$$)。选项A核反应方程错误,选项C未给出单个反应能量。

4. 选项C正确。两个质子和两个中子结合成$$α$$粒子释放的能量为$$(2m_1 + 2m_2 - m_3)c^2$$。选项A错误,质子是人为发现的;选项B错误,铀核裂变需中子轰击;选项D错误,跃迁时发射光子而非吸收。

5. 选项D正确。$$Y$$为$$_{54}^{140}\text{Xe}$$,中子数$$140 - 54 = 86$$(题目描述有误,应为86个中子)。选项A质量亏损错误,应为$$m_1 + m_2 - m_3 - m_4 - 10m_2$$;选项B能量计算错误;选项C错误,半衰期与外界条件无关。

6. 选项A正确。$$^{89}_{36}\text{Kr}$$核子数为89。选项B错误,$$Y$$为$$^{144}_{56}\text{Ba}$$,中子数$$144 - 56 = 88$$;选项C错误,释放能量为$$(m_1 + m_2 - m_3 - m_4 - 3m_2)c^2$$;选项D错误,重核裂变后比结合能增大。

7. 选项C和D正确。衰变方程为$$^{131}_{53}\text{I} \to ^{131}_{54}\text{Xe} + ^0_{-1}e$$(选项C正确)。质量转化$$E = (0.6065 + 0.3640) \text{ MeV} = 0.9705 \text{ MeV}$$,对应质量$$\frac{0.9705 \times 1.6 \times 10^{-13}}{(3 \times 10^8)^2} \approx 1.73 \times 10^{-30} \text{ kg}$$(选项D近似正确)。选项A错误,口罩不能防辐射;选项B错误,半衰期不受化学状态影响。

8. 选项A正确。根据质量数和电荷数守恒,$$X$$为$$^4_2\text{He}$$,质量亏损为$$\frac{\Delta E}{c^2}$$。

9. 选项A正确。根据核反应守恒,$$X$$为$$^4_2\text{He}$$,释放能量$$\Delta E = (m_1 + m_2 - m_3 - m_4)c^2$$。

10. 选项A正确。反应能量为产物与反应物的结合能之差:$$(7.03 \times 4) - (1.09 \times 2 + 2.78 \times 3) = 17.6 \text{ MeV}$$。

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