【物理题】人教版物理高二选修3-5 19.5核力与结合能同步训练

高中物理知识点原子物理与相对论原子核原子核的组成核裂变与核聚变核力与结合能质能方程解答题

【解答题】请将解答写在答题纸指定的位置上(解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤)。

【题目1】来自太阳和宇宙深处的高能粒子流,与高层大气作用产生一种叫做μ子的次级宇宙线.μ子低速运动时的寿命只有3.0μs,按常理,f子不可能穿过高度大于100km的大气层到达地面,但实际上在地面上可以观测到许多μ子.则根据相对论可以确定:在地球上测量向地球高速飞行的该粒子的平均寿命与3.0μs关系?如果观察者和μ子一起以接近光速的速度飞向地面,观察者认为大气层厚度与100km关系?如果观察者和μ子一起以0.99c的速度飞向地面,观察者观察同方向向地球照射的太阳光的光速c关系


【题目2】太阳能是在太阳内部,氢原子核发生什么?释放出的核能.电能属于什么能源?


【题目3】取质子的质量mp=1.6726×1027Kg,中子的质量mn=1.6749×1027Kg,α粒子的质量mα=6.6467×1027Kg,光速c=3.0×108m/s,请计算α粒子的结合能.(计算结果保留两位有效数字)

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【答案1】解答:μ子低速运动时的寿命只有3.0μs , 根据钟慢效应得在地球上测量向地球高速飞行的该粒子的平均寿命大于3.0μs .
根据尺缩效应得如果观察者和μ子一起以接近光速的速度飞向地面,观察者认为大气层厚度小于100km;
根据光速不变原理得如果观察者和μ子一起以0.99c的速度飞向地面,观察者观察同方向向地球照射的太阳光的光速等于c .
故答案为:大于小于等于
【解析】​狭义相对论的几个重要的效应:
①钟慢效应:运动的钟比静止的钟走得慢,而且,运动速度越快,钟走的越慢,接近光速时,钟就几乎停止了;
②尺缩效应:在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短,当速度接近光速时,尺子缩成一个点.
③质量变大:质量(或能量)并不是独立的,而是与运动状态相关的,速度越大,质量越大.


【答案2】解答:太阳能是在太阳内部,氢原子核发生聚变,释放出的核能,这一过程每时每刻在太阳的内部都在进行着,因此,其能量相当巨大;
电能无法从自然界直接获取和利用,因此属于二次能源.
故答案为:聚变;二次.
【解析】根据对太阳能实质的了解来回答第一个问题;一次能源是指可直接从自然界获取并利用的能量,而二次能源则需要从其它能源转化而来,无法直接获取.
【考点精析】关于本题考查的核裂变与核聚变,需要了解所有核反应的反应前后都遵守:质量数守恒、电荷数守恒才能得出正确答案.


【答案3】解答:组成α粒子的核子与α粒子的质量差为:
△m=(2mp+2mn)﹣mα
所以结合能为:△E=△mc2
代入数据解得:△E=4.3×1012J
答:α粒子的结合能为4.3×1012J
【解析】​组成α粒子的核子与α粒子的质量差即为两个质子和两个中子结合成一个α粒子时损失的质量,有质能方程代入数据即可得知α粒子的结合能.
【考点精析】解答此题的关键在于理解质能方程的相关知识,掌握爱因斯坦的相对论指出:物体的能量和质量之间存在着密切的联系,它们的关系是:E = mc2,这就是爱因斯坦的质能方程.

(以上来源于网络,仅供参考)

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