人教版選修35核力與結(jié)合能 第1課時 作業(yè).docx

核力與結(jié)合能1.中子n、質(zhì)子p、氘核d的質(zhì)量分別為mn、mp、md?，F(xiàn)用能量為e的射線照射靜止的氘核使之分解,反應(yīng)方程為+dp+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.12(md-mp-mn)c2-eb.12(mp+mn-md)c2-ec.12(md-mp-mn)c2+ed.12(mp+mn-md)c2+e解析:核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損為m=md-mp-mn核反應(yīng)過程中釋放的能量為e=mc2=(md-mp-mn)c2質(zhì)子和中子的總動能為ek=e+e中子的動能是總動能的一半,故選項c是正確的。答案:c2.當(dāng)兩個中子和兩個質(zhì)子結(jié)合成一個粒子時,放出28.30mev的能量,當(dāng)三個粒子結(jié)合成一個碳(c)核時,放出7.26mev能量,則當(dāng)6個中子和6個質(zhì)子結(jié)合成一個碳(c)核時,釋放的能量約為()a.21.04 mevb.35.56 mevc.77.64 mevd.92.16 mev解析:6個中子和6個質(zhì)子可結(jié)合成3個粒子,放出能量328.30mev=84.9mev,3個粒子再結(jié)合成一個碳核,放出7.26mev能量,故6個中子和6個質(zhì)子結(jié)合成一個碳核時,釋放能量為84.9mev+7.26mev=92.16 mev。答案:d3.核力具有下列哪些性質(zhì)( )a.核力是短程力，作用范圍很小，只在相鄰核子間發(fā)生b.核力可能是引力，也可能是斥力.核力把核子緊緊束縛在核內(nèi)，形成穩(wěn)定的原子核，但又不會融合在一起c.質(zhì)子間、中子間、質(zhì)子和中子之間都有核力d.核力是一種強相互作用力，在其作用范圍內(nèi)，核力比庫侖力大得多解析：核力作用的范圍在10-15 m區(qū)域內(nèi)，只在相鄰核子間發(fā)生，是短程力，a對.當(dāng)兩核子間距離減小時，核力也迅速減小，至一定值時，核力表現(xiàn)為斥力，b正確.核力是質(zhì)子、中子之間的強相互作用力，c、d對.答案：abcd4.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(yīng)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(yīng)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：acd5.根據(jù)愛因斯坦的研究成果，物體的能量和質(zhì)量的關(guān)系是e=mc2，這一關(guān)系叫愛因斯坦質(zhì)能方程.質(zhì)子的質(zhì)量為mp，中子的質(zhì)量為mn，氦核的質(zhì)量為m，下列關(guān)系式正確的是( )a.m=(2mp+2mn) b.m(2mp+2mn)c.m(2mp+2mn) d.以上關(guān)系式都不正確解析：2+2，2mp+2mnm，故b正確.答案：b6(多選)對公式emc2的正確理解是()a如果物體的能量減少了e，它的質(zhì)量也一定相應(yīng)減少mb如果物體的質(zhì)量增加了m，它的能量也一定相應(yīng)增加mc2cm是某原子核在衰變過程中增加的質(zhì)量d在把核子結(jié)合成原子核時，若放出的能量是e，則這些核子的質(zhì)量和與組成原子核的質(zhì)量之差就是m【解析】一定質(zhì)量對應(yīng)于一定的能量，物體的能量減少了e，它的質(zhì)量也一定相應(yīng)減少m，即發(fā)生質(zhì)量虧損，如果物體的質(zhì)量增加了m，它的能量一定相應(yīng)增加mc2，所以選項a、b、d正確；某原子核在衰變時，一定發(fā)生質(zhì)量虧損，所以選項c錯誤【答案】abd7.原子質(zhì)量單位為u，1 u相當(dāng)于931.5 mev的能量，真空中光速為c，當(dāng)質(zhì)量分別為m1 kg和m2 kg的原子核結(jié)合成質(zhì)量為m kg的原子核時，釋放出的能量是()a.(mm1m2)uc2jb.(m1m2m)u931.5 jc.(m1m2m)c2jd.(m1m2m)931.5 ev解析：應(yīng)用emc2求核能時，一是要先求出質(zhì)量虧損mm1m2m，二是要統(tǒng)一單位。在該題中，釋放的核能是(m1m2m)c2j，c項正確。答案：c8.核子結(jié)合成原子核或原子核分解為核子時，都伴隨著巨大的能量變化，這是因為()a.原子核帶正電，電子帶負(fù)電，電荷間存在很大的庫侖力b.核子具有質(zhì)量且相距很近，存在很大的萬有引力c.核子間存在強大的核力d.核子間存在復(fù)雜的磁力解析：由于核子間存在很強的核力，無論核子結(jié)合成原子核，還是原子核分裂為核子，都存在核力做功，總是伴隨著巨大的能量變化，c項正確。答案：c9.核子結(jié)合成原子核的下列說法中，正確的是()a原子核內(nèi)的核子間均存在核力b原子核內(nèi)的質(zhì)子間均存在核力和庫侖力c當(dāng)n個核子靠近到核力作用的范圍而結(jié)合為原子核時，其間勢能一定增加d質(zhì)子數(shù)較多的原子核，其中的中子起到增加核力、維系原子核穩(wěn)定的作用【解析】由于核力為短程力，只會發(fā)生在相鄰核子之間，與核子是否帶電無關(guān)，由此知a、b錯誤；當(dāng)n個核子靠近到核力作用范圍內(nèi)，而距離大于0.81015 m時，核力表現(xiàn)為引力，在此過程中核力必做正功，其間勢能必定減小，形成原子核后距離一般不小于0.81015 m，故c錯誤；質(zhì)子數(shù)較多的原子核由于只有相鄰的核子間才有核力，但各個質(zhì)子間均有很強的庫侖斥力，隨著質(zhì)子數(shù)的增加，其庫侖力增加，對于穩(wěn)定的原子核，必須存在較多的中子才能維系二者的平衡，故d正確【答案】d10(多選)關(guān)于愛因斯坦質(zhì)能方程，下列說法正確的是()aemc2中的e是物體以光速c運動的動能bemc2是物體各種形式能的總和c由emc2知，在核反應(yīng)中虧損的質(zhì)量m轉(zhuǎn)化成能量e放出d由emc2知，在核反應(yīng)中虧損的靜質(zhì)量轉(zhuǎn)化為動質(zhì)量被放出的能量帶走【解析】愛因斯坦的質(zhì)能方程emc2表明，物體的質(zhì)量與其他各種形式的能量之間的關(guān)系，故a錯誤，b正確emc2表明，在核反應(yīng)中虧損的質(zhì)量m將產(chǎn)生emc2的能量，只是以另一種形態(tài)的質(zhì)量(動質(zhì)量)釋放出來，與這部分質(zhì)量m相對應(yīng)的能量為mc2，而絕不是質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量了，故c錯誤，d正確【答案】bd11一個鋰核(li)受到一個質(zhì)子的轟擊，變成兩個粒子已知質(zhì)子的質(zhì)量是1.673 61027 kg，鋰核的質(zhì)量是11.650 51027 kg，氦核的質(zhì)量是6.646 61027 kg.(1)寫出上述核反應(yīng)的方程；(2)計算上述核反應(yīng)釋放出的能量(保留3位有效數(shù)字)【解析】(1)由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得lih2he.(2)核反應(yīng)的質(zhì)量虧損mmlimp2m(11.650 510271.673 6102726.646 61027) kg3.091029 kg.釋放的能量emc23.091029(3108)2 j2.781012 j.【答案】(1)lih2he(2)2.781012 j12如果需把o分成8個質(zhì)子和8個中子，要給它多少能量？要把它分成4個he，要給它多少能量？已知o的核子平均結(jié)合能是7.98 mev，he的核子平均結(jié)合能是7.07 mev.【解析】把o分成8個質(zhì)子和8個中子需提供的能量為e1167.98 mev127.68 mev.將2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合成一個he所放出的能量為e247.07 mev28.28 mev.則將o分成4個he需提供的能量為ee14e2127.68 mev428.28 mev14.56 mev.【答案】127.68 mev14.56 mev13如下一系列核反應(yīng)是在恒星內(nèi)部發(fā)出的，pcnncepcnpnoonepnc.其中p為質(zhì)子，為粒子，e為正電子，為一種中微子已知質(zhì)子的質(zhì)量為mp1.672 6481027 kg，粒子的質(zhì)量為m6.644 9291027 kg，正電子的質(zhì)量為m9.111031 kg，中微子的質(zhì)量可忽略不計，真空中的光速c3.00108 m/s.試計算該系列核反應(yīng)完成后釋放的能量【解析】將題中的幾個核反應(yīng)方程左右分別相加，消去兩邊相同的項，上述系列反應(yīng)等效為：4p2e2，質(zhì)量虧損m4mp(m2m)41.672 6481027 kg6.644 9291027 kg29.111031 kg0.043 8411027 kg，釋放的能量emc20.043 8411027(3.00108)2 j3.951012 j.【答案】3.951012 j14已知氚核的質(zhì)量是3.016 050 u，質(zhì)子的質(zhì)量是1.007 277 u中子的質(zhì)量是1.008 665 u，求核子結(jié)合成氚核時釋放的能量。解析：質(zhì)子和兩個中子結(jié)合成氚核時的核反應(yīng)方程為：一個質(zhì)子和兩個中子結(jié)合成氚核時的質(zhì)量虧損為m(1.007 27721.008 665)3.016 050u根據(jù)emc2(1)若取1 u1.661027 kg，則e0.008 5571.661027(3.0108)2 j1.281012 j。(2)若取1 u931 mev，則e0.008 557931 mev7.97 mev。答案：1.281012 j或7.97 mev15三個粒子結(jié)合成一個碳12，已知碳原子的質(zhì)量為12.000 0 u，氦原子的質(zhì)量為4.0026u。(1)寫出核反應(yīng)方程；(2)這個核反應(yīng)放出的能量是多少焦耳？(3)這個能量合多少兆電子伏？解析：(1)。(2)m34.002 6 u12.000 0 u0.007 8 u，m0.007 81.661027 kg1.294 81029 kg，emc21.1651012 j。(3)。答案：(1) (2)1.1651012 j(3)7.28 mev16兩個動能均為1 mev的氘核發(fā)生正面碰撞，引起如下反應(yīng)：，已知：氘核的質(zhì)量為2.013 6 u，氚核的質(zhì)量為3.015 6 u，氫核的質(zhì)量為1.007 3 u，1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5 mev。試求：(1)此核反應(yīng)中放出的能量e為多少mev？(2)若放出的能量全部變?yōu)樾律说膭幽?，則新生的氫核所具有的動能為多少 mev？解析：(1)emc2(22.013 6 u3.015 6 u1.007 3 u)(3108)24.005 mev(2)相互作用過程中動量守恒p1p2由能量守恒得2ekeek1ek2ek24.5 mev答案：(1)4.005 mev(2)4.5 mev17靜止的鋰核()俘獲一個速度為7.7106 m/s的中子，發(fā)生核反應(yīng)后若只產(chǎn)生了兩個新粒子，其中一個粒子為氦核()，它的速度大小是8.0106 m/s，方向與反應(yīng)前的中子速度方向相同。(1)寫出此核反應(yīng)的方程式；(2)求反應(yīng)后產(chǎn)生的另一個粒子的速度大小及方向；(3)此反應(yīng)過程中是否發(fā)生了質(zhì)量虧損?說明依據(jù)。解析：(1)(2)用m1、m2和m3分別表示中子()、氦核()和氚核的速度，由動量守恒定律得m1v1m2v2m3v3代入數(shù)值，得v38.1106 m/s即反應(yīng)后生成的氚核的速度大小為8.1106 m/s方向與反應(yīng)前中子的速度方向相反。(3)反應(yīng)前的總動能反應(yīng)后的總動能經(jīng)計算知e2e1，故可知反應(yīng)中發(fā)生了質(zhì)量虧損。答案：(1) (2)8.1106 m/s，與中子方向相反。(3)發(fā)生了質(zhì)量虧損。18.如圖4-1-5所示，靜止在勻強磁場中的核俘獲一個速度為v0=7.7104 m/s的中子而發(fā)生核反應(yīng)+.若已知的速度v2=2.0104 m/s，其方向與反應(yīng)前中子速度方向相同.求：圖4-1-5(1)的速度是多大？(2)在圖中畫出兩粒子的運動軌跡并求出軌道半徑之比；(3)當(dāng)粒子