高中物理 第十九章 原子核 5 核力與結(jié)合能課堂演練 新人教版選修35

1、5 核力與結(jié)合能1對(duì)原子核的組成，下列說(shuō)法正確的是()a核力可使一些中子組成原子核b核力可使非常多的質(zhì)子組成原子核c不存在只有質(zhì)子的原子核d質(zhì)量較大的原子核內(nèi)一定有中子解析：由于原子核帶正電，不存在只有中子的原子核，但核力也不能把非常多的質(zhì)子集聚在一起組成原子核，原因是核力是短程力，質(zhì)子之間還存在“長(zhǎng)程力”庫(kù)侖力，a、b錯(cuò)誤；自然界中存在只有一個(gè)質(zhì)子的原子核，h，c錯(cuò)誤；較大質(zhì)量的原子核內(nèi)只有存在一些中子，才能削弱庫(kù)侖力，維系原子核的穩(wěn)定，故d正確答案：d2.一個(gè)91pa原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、核子數(shù)分別為（）a.91個(gè)91個(gè)234個(gè)b.143個(gè)91個(gè)234個(gè)c.91個(gè)143個(gè)234個(gè) d.

2、234個(gè)91個(gè)143個(gè)解析：原子核是由質(zhì)子和中子組成的，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子.91pa的原子序數(shù)為91，即質(zhì)子數(shù)為91，核子數(shù)為234，中子數(shù)等于核子數(shù)減去質(zhì)子數(shù)，即為23491143，故c正確，abd錯(cuò)誤.故選：c.答案：c3(多選)對(duì)核子結(jié)合成原子核的下列說(shuō)法正確的是()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(kù)侖力c當(dāng)n個(gè)核子靠近到核力作用的范圍而結(jié)合為原子核時(shí)，其間“勢(shì)能”一定減小d對(duì)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(huì)發(fā)生在相鄰核子之間，由此知a、b錯(cuò)誤；當(dāng)n個(gè)核子靠近到核力作用范圍內(nèi)，而距離大于0.8

3、5;1015 m，核力表現(xiàn)為引力，在此過(guò)程核力必做正功，其間勢(shì)能必定減小，形成原子核后距離一般不小于0.8×1015 m，故c正確；對(duì)質(zhì)子數(shù)較多的原子核，由于只有相鄰的質(zhì)子間才有核力，但各個(gè)質(zhì)子間均有很強(qiáng)的庫(kù)侖斥力，隨著質(zhì)子數(shù)的增加，其庫(kù)侖斥力增加，對(duì)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：cd4某核反應(yīng)方程為hhhex.已知h的質(zhì)量為2.013 6 u，h的質(zhì)量為3.018 0 u，he的質(zhì)量為4.002 6 u，x的質(zhì)量為1.008 7 u則下列說(shuō)法中正確的是()ax是質(zhì)子，該反應(yīng)釋放能量bx是中子，該反應(yīng)釋放能量cx是質(zhì)子，該反應(yīng)吸收能量dx是中子，

4、該反應(yīng)吸收能量解析：由題目所給核反應(yīng)方程式，根據(jù)核反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量數(shù)，電荷數(shù)守恒規(guī)律，可得：hhhen，x為中子，在該反應(yīng)發(fā)生前，反應(yīng)物的總質(zhì)量m12.013 6 u3.018 0 u5.031 6 u，反應(yīng)后產(chǎn)物總質(zhì)量m24.002 6 u1.008 7 u5.011 3 u，總質(zhì)量減少，出現(xiàn)了質(zhì)量虧損，根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程可知，該反應(yīng)釋放能量答案：b5.如圖所示，表示原子核的比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)a的關(guān)系，據(jù)此下列說(shuō)法中正確的是（）a.重的原子核，例如鈾核（92u），因?yàn)樗暮俗佣啵肆Υ?，所以結(jié)合得堅(jiān)固而穩(wěn)定b.鋰核（li）的核子的比結(jié)合能比鈾核的比結(jié)合能小，因而比鈾核結(jié)合得更堅(jiān)固更穩(wěn)定c.原

5、子核結(jié)合的松緊程度可以用“比結(jié)合能”來(lái)表征，比結(jié)合能的定義是每個(gè)核子的平均結(jié)合能；比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定d.以上三個(gè)表述都錯(cuò)誤解析：比結(jié)合能是指要把原子核內(nèi)核子分開平均每個(gè)核子需要的能量，所以比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，由圖知，中等大小的原子核比結(jié)合能最大，最穩(wěn)定，故abd錯(cuò)誤；c正確.答案：ca級(jí)抓基礎(chǔ)1.（多選）如圖所示是原子核的核子平均質(zhì)量與原子序數(shù)z的關(guān)系圖象，下列說(shuō)法正確的是（）a.若de能結(jié)合成f，結(jié)合過(guò)程一定能放出核能b.若de能結(jié)合成f，結(jié)合過(guò)程一定要吸收能量c.若cb能結(jié)合成a，結(jié)合過(guò)程一定要放出能量d.若cb能結(jié)合成a，結(jié)合過(guò)程一定要吸收能量解析：de結(jié)合成f，有質(zhì)量虧

6、損，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，有能量釋放，a正確，b錯(cuò)誤；若cb能結(jié)合成a，也有質(zhì)量虧損，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，要吸收能量，d正確，c錯(cuò)誤；故選ad.答案：ad2.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和m2的原子核結(jié)合為質(zhì)量為m的原子核時(shí)釋放出的能量是（）a.（mm1m2） u·c2b.（m1m2m） u×931.5 jc.（m1m2m）c2d.（m1m2m）×931.5 ev解析：在核能計(jì)算時(shí)，如果質(zhì)量的單位是kg，則用emc2進(jìn)行計(jì)算，如果質(zhì)量的單位是u，則利用1 u相當(dāng)于931.5 mev的能量計(jì)算，即em&#

7、215;931.5 mev進(jìn)行計(jì)算，故c正確，a、b、d錯(cuò)誤.答案：c3中子n、質(zhì)子p、氘核d的質(zhì)量分別為mn、mp、md.現(xiàn)用光子能量為e的射線照射靜止氘核使之分解，反應(yīng)方程為dpn，若分解后中子、質(zhì)子的動(dòng)能可視為相等，則中子的動(dòng)能是()a.(mdmpmn)c2eb.(mdmnmp)c2ec.(mdmpmn)c2ed.(mdmnmp)c2e解析：因?yàn)檩p核聚變時(shí)放出能量，質(zhì)量虧損，所以氘核分解為核子時(shí)，要吸收能量，質(zhì)量增加，本題核反應(yīng)過(guò)程中射線能量e對(duì)應(yīng)質(zhì)量的增加和中子與質(zhì)子動(dòng)能的產(chǎn)生，即emc22ek(mpmnmd)c22ek得eke(mpmnmd)c2(mdmpmn)c2e，故選c.答案：

8、c4(多選)中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí)，質(zhì)量虧損為m，相應(yīng)的能量emc22.2 mev是氘核的結(jié)合能，下列說(shuō)法正確的是()a用能量小于2.2 mev的光子照射靜止氘核時(shí)，氘核不能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子b用能量小于2.2 mev的光子照射靜止氘核時(shí)，氘核可能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子，它們的動(dòng)能之和不為零c用能量大于2.2 mev的光子照射靜止氘核時(shí)，氘核可能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子，它們的動(dòng)能之和為零d用能量大于2.2 mev的光子照射靜止氘核時(shí)，氘核可能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子，它們的動(dòng)能之和不為零解析：用能量小于結(jié)合能的光子照射氘核時(shí)，氘核一定不能分解，所以a正確，b錯(cuò)誤用能量大于結(jié)合能的光子

9、照射氘核時(shí)，氘核可能分解，只要分解，分解出的質(zhì)子和中子動(dòng)能之和一定不為零(若動(dòng)能之和為零就分不開了)，所以c錯(cuò)誤，d正確答案：adb級(jí)提能力5.（多選）我國(guó)首次使用核電池隨“嫦娥三號(hào)”軟著陸月球，并用于嫦娥三號(hào)的著陸器和月球車上，核電池是通過(guò)半導(dǎo)體換能器，將放射性同位素衰變過(guò)程中釋放出的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?嫦娥三號(hào)采用放射性同位素94pu，靜止的94pu衰變?yōu)殁櫤?2u和粒子，并放出頻率為的光子，已知94pu、92u和粒子的質(zhì)量分別為mpu、mu、m.下列說(shuō)法正確的是（）a.94pu的衰變方程為94pu92uheb.此核反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量虧損為mmpumumc.釋放出的光子的能量為（mpumum）c2

10、d.反應(yīng)后92u和粒子結(jié)合能之和比94pu的結(jié)合能大解析：根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒與電荷數(shù)守恒可知，94pu的衰變方程為94pu92uhe，故a正確；此核反應(yīng)過(guò)程中的質(zhì)量虧損等于反應(yīng)前后質(zhì)量的差，為mmpumum，故b正確；釋放的光子的能量為h，核反應(yīng)的過(guò)程中釋放的能量：e（mpumum）c2，由于核反應(yīng)的過(guò)程中釋放的核能轉(zhuǎn)化為新核與粒子的動(dòng)能以及光子的能量，所以光子的能量小于（mpumum）c2，故c錯(cuò)誤； 94pu衰變成92u和 粒子后，釋放核能，將原子核分解為單個(gè)的核子需要的能量更大，原子變得更穩(wěn)定，所以反應(yīng)后92u和粒子結(jié)合能之和比94pu的結(jié)合能大，故d正確；故選abd.答案：abd6.h的質(zhì)

11、量為3.016 050 u，質(zhì)子的質(zhì)量是1.007 277 u，中子的質(zhì)量是1.008 655 u.求：（1）一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合為氚核時(shí)，是吸收還是放出能量？該能量為多少？（2）氚核的結(jié)合能和比結(jié)合能各是多少？（3）如果此能量是以光子形式放出的，則光子的頻率是多少？解析：（1）一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成氚核的核反應(yīng)方程是：h2nh，反應(yīng)前各核子總質(zhì)量為：mp2mn1.007 277 u2×1.008 665 u3.024 607 u，反應(yīng)后新核的質(zhì)量mh3.016 050 u，質(zhì)量虧損m3.024 607 u3.016 050 u0.008 557 u，因反應(yīng)前的總質(zhì)量大于反應(yīng)后的

12、總質(zhì)量，故此核反應(yīng)釋放能量；釋放的核能e0.008 557×931.5 mev7.97 mev.（2）氚核的結(jié)合能e7.97 mev，它的比結(jié)合能為：2.66 mev.（3）放出光子的頻率 hz1.92×1021 hz.答案：（1）放出能量7.97 mev（2）7.97 mev2.66 mev（3）1.92×1021 hz7鐳核ra發(fā)生衰變放出一個(gè)粒子變?yōu)殡焙藃n.已知鐳核226質(zhì)量為226.025 4 u，氡核222質(zhì)量為222.016 3 u，放出粒子的質(zhì)量為4.002 6 u.(1)寫出核反應(yīng)方程；(2)求鐳核衰變放出的能量；(3)若衰變放出的能量均轉(zhuǎn)變?yōu)殡焙撕头懦隽Ｗ拥膭?dòng)能，求放出粒子的動(dòng)能解析：(1)核反應(yīng)方程為rarnhe.(2)鐳核衰變放出的能量為em·c2(226.025 44.002 6222.016 3)×931.5 mev6.05 mev.(3)設(shè)鐳核衰變前靜止，鐳核衰變時(shí)動(dòng)量守恒，則由動(dòng)量守恒定律可得mrnvrnmv0.又因?yàn)樗プ兎懦龅哪芰哭D(zhuǎn)變?yōu)殡焙撕土Ｗ拥膭?dòng)能，則emrnvmv.由可得e·e×6.05 mev5.94 mev.答案：(1)rarnhe(2)6.05 mev(