高中物理 課時(shí)提升作業(yè)十一 第三章 原子核 3.4 原子核的結(jié)合能 教科版選修35

1、課時(shí)提升作業(yè) 十一原子核的結(jié)合能(30分鐘50分)一、選擇題(本大題共6小題,每小題5分,共30分)1.某核反應(yīng)方程為hhhe+x。已知h的質(zhì)量為2.013 6 uh的質(zhì)量為3.018 uhe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()a.x是質(zhì)子,該反應(yīng)釋放能量b.x是中子,該反應(yīng)釋放能量c.x是質(zhì)子,該反應(yīng)吸收能量d.x是中子,該反應(yīng)吸收能量【解析】選b。根據(jù)核反應(yīng)方程滿足質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒,x應(yīng)為中子,反應(yīng)前后m=2.013 6 u+3.018 u-4.002 6 u-1.008 7 u=0.020 3 u,故有質(zhì)量虧損,為放能反應(yīng),故b正確。2.一

2、個(gè)氘核和一個(gè)氚核聚合成一個(gè)氦核的反應(yīng)方程是hhhen,此反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生的質(zhì)量虧損為m。已知阿伏伽德羅常數(shù)為na,真空中的光速為c。若1 mol氘和1 mol氚完全發(fā)生核反應(yīng)生成氦,則在這個(gè)核反應(yīng)中釋放的能量為()a.namc2b.namc2c.2namc2d.5namc2【解析】選b。一個(gè)氘核和一個(gè)氚核結(jié)合成一個(gè)氦核時(shí),釋放出的能量為mc2,1 mol的氘核和1 mol的氚核結(jié)合成1 mol的氦核釋放的能量為namc2。3.(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)系圖像,下列說(shuō)法中正確的是()a.若d和e結(jié)合成f,結(jié)合過(guò)程中一定會(huì)吸收核能b.若d和e結(jié)合成f,結(jié)合過(guò)程中一定會(huì)釋放核

3、能c.若a分裂成b和c,分裂過(guò)程一定會(huì)吸收核能d.若a分裂成b和c,分裂過(guò)程一定會(huì)釋放核能【解題指南】明確了核子的平均質(zhì)量與結(jié)合能的對(duì)應(yīng)關(guān)系,就可以順利解答此題?！窘馕觥窟xb、d。由題圖可知,原子序數(shù)較小的核d、e結(jié)合成原子序數(shù)較大的核f時(shí),因f核子的平均質(zhì)量小于d、e核子的平均質(zhì)量,故出現(xiàn)質(zhì)量虧損,由質(zhì)能方程知,該過(guò)程一定放出核能,所以選項(xiàng)a錯(cuò)誤,選項(xiàng)b正確;因?yàn)閎、c核子的平均質(zhì)量小于a核子的平均質(zhì)量,故a分裂成b、c的過(guò)程中一定要釋放能量,所以選項(xiàng)c錯(cuò)誤,選項(xiàng)d正確。4.在某些恒星內(nèi),三個(gè)粒子可以結(jié)合成一個(gè)c,已知c核的質(zhì)量為1.992 72×10-26kg,粒子的質(zhì)量為6.6

4、46 72×10-27kg,真空中的光速c=3×108m/s,則這個(gè)反應(yīng)中釋放的核能約為()a.9×10-10jb.9×10-13jc.9×10-9jd.9×10-15j【解析】選b。三個(gè)粒子結(jié)合成一個(gè)c核的質(zhì)量虧損為m=3×6.646 72×10-27kg-1.992 72×10-26kg1×10-29kg.根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程得釋放的核能為e=mc2=1×10-29×(3×108)2j=9×10-13j。故選b。5.(多選)下列說(shuō)法符合事實(shí)的是()a.

5、所有的核反應(yīng)都會(huì)釋放出核能b.結(jié)合能與核子數(shù)之比叫比結(jié)合能c.重核分裂成較輕的原子核時(shí)要放出能量d.e=mc2表示發(fā)生的質(zhì)量虧損m變?yōu)槟芰糠懦鰜?lái)【解析】選b、c。核反應(yīng)中是否會(huì)釋放能量要看是否有質(zhì)量虧損,有些核反應(yīng)需要吸收能量才能發(fā)生,a錯(cuò);由比結(jié)合能的定義知,b正確;根據(jù)比結(jié)合能曲線知,重核分裂成較輕的原子核時(shí)要放出能量,c正確;質(zhì)量虧損m轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)質(zhì)量,d錯(cuò)。6.一個(gè)質(zhì)子與一個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)氘核時(shí)釋放2.2 mev的能量,兩個(gè)中子與兩個(gè)質(zhì)子結(jié)合成一個(gè)氦核時(shí),釋放28.3 mev的能量?，F(xiàn)在把兩個(gè)中子與兩個(gè)質(zhì)子先結(jié)合成兩個(gè)氘核,再把兩個(gè)氘核結(jié)合成一個(gè)氦核,那么在整個(gè)過(guò)程中釋放的能量為()a.

6、不知氘結(jié)合成氦核時(shí)釋放的能量,故無(wú)法判斷b.23.9 mevc.26.1 mevd.28.3 mev【解析】選d。核反應(yīng)過(guò)程中釋放核能的多少,與中間過(guò)程無(wú)關(guān),只由反應(yīng)前后原子核的比結(jié)合能來(lái)決定.本題中的兩種情況都是由兩個(gè)中子和兩個(gè)質(zhì)子,最終結(jié)合成一個(gè)氦核,所以釋放的能量是相同的,故d選項(xiàng)正確。二、非選擇題(本大題共2小題,共20分)7.(10分)氦核由2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子組成。每個(gè)質(zhì)子的質(zhì)量是1.007 277 u,每個(gè)中子的質(zhì)量是1.008 665 u,氦核的質(zhì)量是4.001 509 u,試求氦核的比結(jié)合能?！窘馕觥亢俗咏Y(jié)合成氦核的過(guò)程中質(zhì)量虧損為m=2×1.007277u+2

7、15;1.008 665 u-4.001 509 u=0.030 4 u與這個(gè)質(zhì)量差相對(duì)應(yīng)的能量即為氦核的結(jié)合能:e=mc2=0.0304×931.5mev=28.32mev所以氦核的比結(jié)合能為=7.08mev答案:7.08mev【總結(jié)提升】結(jié)合能與電離能無(wú)論質(zhì)子和質(zhì)子之間,中子和中子之間,還是質(zhì)子和中子之間,都存在核力,它們結(jié)合成原子核時(shí)釋放的能量叫結(jié)合能。要使氫原子電離,也就是要從氫原子中把電子剝離,需要通過(guò)碰撞、賦予光子等途徑讓電子得到能量,這個(gè)能量實(shí)際上就是電子與氫原子核的結(jié)合能,不過(guò)通常把它叫做氫原子的電離能。8.(10分)鐳(ra)是歷史上第一個(gè)被分離出來(lái)的放射性元素,已

8、知ra能自發(fā)地放出粒子而變成新核rn,已知ra的質(zhì)量為m1=3.753 3×10-25kg,新核rn的質(zhì)量為m2=3.686 7×10-25kg。粒子的質(zhì)量為m=6.646 6×10-27kg?，F(xiàn)有一個(gè)靜止的ra核發(fā)生衰變,衰變后粒子的速度為3.68×105m/s,求(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字):(1)寫出該核反應(yīng)的方程。(2)此反應(yīng)過(guò)程中放出的能量。(3)反應(yīng)后新核rn的速度大小?！窘馕觥?1)核反應(yīng)的方程為rahern(2)根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程e=mc2=(m1-m2-m)c2=1.2×10-12j(3)設(shè)rn的速度為v2,由動(dòng)量守恒定律m2v2-mv=0所以v2=m/s=6.6×103m/s答案:(1rahern(2)1.2×10-12j(3)6.6