人教版(新教材)高中物理選擇性必修3課時作業(yè)6：5 3 核力與結合能練習

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊PAGEPAGE1第3節(jié)核力與結合能(限時35分鐘)題組一核力和四種基本相互作用1.氦原子核由兩個質(zhì)子與兩個中子組成，這兩個質(zhì)子之間存在著萬有引力、庫侖力和核力，則3種力從大到小的排列順序是()A.核力、萬有引力、庫侖力 B.萬有引力、庫侖力、核力C.庫侖力、核力、萬有引力 D.核力、庫侖力、萬有引力〖答案〗D〖解析〗核子間的核力最大，萬有引力最小，D項正確。2.下列對核力的認識正確的是()A.任何物體之間均存在核力B.核力廣泛存在于自然界中的核子之間C.核力只存在于質(zhì)子之間D.核力只發(fā)生在相距1.5×10－15m內(nèi)的核子之間，大于0.8×10－15m為吸引力，而小于0.8×10－15m為斥力〖答案〗D〖解析〗由核力的特點知道，只有相距1.5×10－15m內(nèi)的核子之間才存在核力，核力發(fā)生在質(zhì)子與質(zhì)子、質(zhì)子與中子及中子與中子之間，由此知選項D正確，A、B、C錯誤。題組二結合能與原子核的穩(wěn)定性3.下列關于結合能和比結合能的說法正確的是()A.核子結合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量稱為結合能B.比結合能越大的原子核越穩(wěn)定，因此它的結合能也一定越大C.重核與中等質(zhì)量的原子核相比較，重核的結合能和比結合能都大D.中等質(zhì)量原子核的結合能和比結合能均比輕核的要大〖答案〗D〖解析〗核子結合成原子核是放出能量，原子核拆解成核子是吸收能量，選項A錯誤；比結合能越大的原子核越穩(wěn)定，但比結合能越大的原子核，其結合能不一定大，例如中等質(zhì)量原子核的比結合能比重核大，但由于核子數(shù)比重核少，其結合能比重核小，選項B、C錯誤；中等質(zhì)量原子核的比結合能比輕核的大，它的核子數(shù)又比輕核多，因此它的結合能也比輕核大，選項D正確。4.(多選)對結合能、比結合能的認識，下列正確的是()A.一切原子核均具有結合能B.自由核子結合為原子核時，可能吸收能量C.結合能越大的原子核越穩(wěn)定D.比結合能越大的原子核越穩(wěn)定〖答案〗AD〖解析〗由自由核子結合成原子核的過程中，核力做正功，釋放出能量，反之，將原子核分開變?yōu)樽杂珊俗铀枰x予相應的能量，該能量即為結合能，故選項A正確，B錯誤；對核子較多的原子核的結合能越大，但它的比結合能不一定大，比結合能的大小反映了原子核的穩(wěn)定性，故選項C錯誤，D正確。題組三質(zhì)量虧損和核能的計算5.(多選)下列說法中正確的是()A.愛因斯坦質(zhì)能方程反映了物體的質(zhì)量就是能量，它們之間可以相互轉(zhuǎn)化B.由E＝mc2可知，能量與質(zhì)量之間存在著正比關系，可以用物體的質(zhì)量作為它所蘊藏的能量的量度C.核反應中發(fā)現(xiàn)的“質(zhì)量虧損”是由靜止質(zhì)量變成運動質(zhì)量D.因為在核反應中產(chǎn)生能量，有質(zhì)量的轉(zhuǎn)化，所以系統(tǒng)只有質(zhì)量數(shù)守恒，系統(tǒng)的總能量和總質(zhì)量并不守恒〖答案〗BC〖解析〗E＝mc2說明能量和質(zhì)量之間存在著聯(lián)系，即能量與質(zhì)量之間存在著正比關系，但并不能說明能量和質(zhì)量之間存在相互轉(zhuǎn)化的關系，故A錯誤，B正確；核反應中的“質(zhì)量虧損”并不是質(zhì)量消失，實際上是由靜止的質(zhì)量變成運動的質(zhì)量，并不是質(zhì)量轉(zhuǎn)變成能量，故C正確；在核反應中，質(zhì)量守恒，能量也守恒，在核反應前后只是能量的存在方式不同，總能量不變，在核反應前后只是物質(zhì)由靜質(zhì)量變成動質(zhì)量，故D錯誤。6.(多選)為紀念愛因斯坦對物理學的巨大貢獻，聯(lián)合國將2005年定為“國際物理年”。對于愛因斯坦提出的質(zhì)能方程E＝mc2，下列說法正確的是()A.E＝mc2定量地指出了物體具有的能量與其質(zhì)量之間的關系B.根據(jù)ΔE＝Δmc2可以計算核反應中釋放的核能C.一個中子和一個質(zhì)子結合成氘核時，釋放出核能，表明此過程中出現(xiàn)了質(zhì)量虧損D.E＝mc2中的E是發(fā)生核反應中釋放的核能〖答案〗ABC〖解析〗愛因斯坦質(zhì)能方程E＝mc2定量地指出了物體具有的能量與其質(zhì)量之間的關系，故A正確；由質(zhì)能方程知，當物體的質(zhì)量減少時，物體的能量減少，向外釋放了能量；反之，若物體的質(zhì)量增加了，則物體的能量增加，表明它從外界吸收了能量，所以由物體的質(zhì)量變化能算出物體的能量變化，故B、C正確，D錯誤。7.(多選)一個質(zhì)子和一個中子結合成氘核，同時放出γ光子，核反應方程是eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(2,1)H＋γ，以下說法中正確的是()A.反應后氘核的質(zhì)量一定小于反應前質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和B.反應前后的質(zhì)量數(shù)不變，因而質(zhì)量不變C.反應前后質(zhì)量數(shù)不變，但會出現(xiàn)質(zhì)量虧損D.γ光子的能量為Δmc2，Δm為反應中的質(zhì)量虧損，c為光在真空中的速度〖答案〗ACD〖解析〗核反應中質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)及能量均守恒，由于反應中要釋放核能，會出現(xiàn)質(zhì)量虧損，由愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2可知，反應中氘核的質(zhì)量一定小于反應前質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和，但質(zhì)量數(shù)不變，且能量守恒，能量會以光子的形式向外釋放，根據(jù)質(zhì)能方程可知，γ光子的能量為Δmc2，故A、C、D正確，B錯誤。8.原子質(zhì)量單位為u，1u相當于931.5MeV的能量，真空中光速為c，當質(zhì)量分別為m1和m2的原子核結合為質(zhì)量為M的原子核時釋放出的能量是()A.(M－m1－m2)u·c2B.(m1＋m2－M)u×931.5JC.(m1＋m2－M)cD.(m1＋m2－M)×931.5MeV〖答案〗D〖解析〗核反應過程中，反應前后原子核的質(zhì)量虧損為Δm＝(m1＋m2－M)u1u相當于931.5MeV的能量，故釋放出的能量為ΔE＝Δm×931.5MeV＝(m1＋m2－M)×931.5MeV。9.在下列判斷中，正確的是()A.組成eq\o\al(238,92)U核的核子中任何兩個核子之間都存在不可忽略的核力作用B.組成eq\o\al(238,92)U核的中子中任何兩個中子之間都存在不可忽略的核力作用C.組成eq\o\al(238,92)U核的質(zhì)子中任何兩個質(zhì)子之間都存在不可忽略的庫侖斥力作用D.組成eq\o\al(238,92)U核的質(zhì)子中任何兩個質(zhì)子之間都存在不可忽略的核力作用〖答案〗C〖解析〗核力屬于短程力，由于組成eq\o\al(238,92)U核的核子較多，兩核子之間的距離可能超過核力的作用范圍，所以某些核子之間的作用力可能比較小，故A、B、D錯誤；原子核中任何兩質(zhì)子之間都存在庫侖斥力的作用，故C正確。10.(2021·濟南市歷城二中月考)在研究原子核的衰變過程中，發(fā)現(xiàn)U238發(fā)生衰變產(chǎn)生新核Th234，其衰變方程為eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(n,m)X，下列判斷正確的是()A.該衰變類型為β衰變B.衰變方程滿足質(zhì)量數(shù)守恒，所以沒有質(zhì)量虧損C.eq\o\al(238,92)U核的結合能大于eq\o\al(234,90)Th核的結合能D.eq\o\al(238,92)U核的比結合能大于eq\o\al(234,90)Th核的比結合能〖答案〗C〖解析〗根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得衰變方程為eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He，該衰變?yōu)棣了プ?，A錯誤；衰變方程滿足質(zhì)量數(shù)守恒，但是該反應為放能反應，有質(zhì)量虧損，B錯誤；eq\o\al(238,92)U核的核子數(shù)大于eq\o\al(234,90)Th核的核子數(shù)，所以eq\o\al(238,92)U核的結合能大于eq\o\al(234,90)Th核的結合能，C正確；衰變方程，是不穩(wěn)定的核向穩(wěn)定的核轉(zhuǎn)變，而比結合能越大的原子核越穩(wěn)定，所以eq\o\al(238,92)U核的比結合能小于eq\o\al(234,90)Th核的比結合能，D錯誤。11.(2021·河南駐馬店市期末)1932年查德威克用α粒子(eq\o\al(4,2)He)轟擊鈹9(eq\o\al(9,4)Be)產(chǎn)生了一個新核X，并發(fā)現(xiàn)了中子，釋放出γ光子。若α粒子、鈹9(eq\o\al(9,4)Be)、新核X、中子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3、m4，光在真空中的傳播速度大小為c，則下列說法正確的是()A.新核X的電荷數(shù)比鈹9的電荷數(shù)多3B.新核X的中子數(shù)比鈹9的中子數(shù)多3C.新核X的比結合能比鈹9的比結合能大D.放出的γ光子的能量為(m4＋m3－m1－m2)c2〖答案〗C〖解析〗查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應方程為eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n，新核X為eq\o\al(12,6)C，eq\o\al(12,6)C的電荷數(shù)比eq\o\al(9,4)Be的電荷數(shù)多2，A錯誤；eq\o\al(12,6)C的中子數(shù)為12－6＝6，eq\o\al(9,4)Be的中子數(shù)為9－4＝5，eq\o\al(12,6)C的中子數(shù)比eq\o\al(9,4)Be的中子數(shù)多6－5＝1，B錯誤；核反應后的產(chǎn)物比反應前的物質(zhì)更穩(wěn)定，比結合能更大，C正確；該核反應釋放岀γ光子，說明核反應過程中發(fā)生質(zhì)量虧損，γ光子的能量為ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3－m4)c2，D錯誤。12.(2021·江蘇常州市開學考)關于核反應方程eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋X，下列說法正確的是()A.此核反應一定會釋放能量B.通過降低溫度的方法，一定能縮短U的半衰期C.此核反應方程中的X代表的粒子為氫原子核D.鈾核的比結合能大于釷核的比結合能〖答案〗A〖解析〗此核反應是α衰變方程，一定會釋放能量，A正確；外部條件不能改變U的半衰期，B錯誤；此核反應方程中的X質(zhì)量數(shù)為4，電荷數(shù)為2，則X代表的粒子為氦原子核，C錯誤；因反應釋放能量，則鈾核的比結合能小于釷核的比結合能，D錯誤。13.(2021·廣東深圳市一模)核電池又稱“放射性同位素電池”，利用衰變放出的射線能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芏瞥??？茖W家利用eq\o\al(147,61)Pm→eq\o\al(147,62)Sm＋x反應制成核電池，已知eq\o\al(147,61)Pm的半衰期約為2.6年，eq\o\al(147,61)Pm、eq\o\al(147,62)Sm原子核及x粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、m，真空中的光速為c，則()A.射線粒子x的符號是eq\o\al(0,1)eB.5.2年后所有eq\o\al(147,61)Pm原子核均已衰變C.每個eq\o\al(147,61)Pm原子核衰變放出的能量為(m1－m2－m)c2D.單位時間內(nèi)該電池因衰變而放出的核能一直保持不變〖答案〗C〖解析〗根據(jù)核反應過程電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)守恒可知射線粒子x的符號是eq\o\al(0,－1)e，所以A錯誤；5.2年后經(jīng)過了2個半衰期，由半衰期公式m′＝m(eq\f(1,2))eq\f(t,τ)可知有eq\f(3,4)的eq\o\al(147,61)Pm原子核已衰變，所以B錯誤；由愛因斯坦的質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2可得，每個eq\o\al(147,61)Pm原子核衰變放出的能量為(m1－m2－m)c2，所以C正確；由能量守恒定律可知核電池衰變后，單位時間內(nèi)該電池因衰變而放出的核能會逐漸減小，所以D錯誤。14.用中子轟擊鋰核(eq\o\al(6,3)Li)發(fā)生核反應，產(chǎn)生氚和α粒子并放出4.8MeV的能量。(1)寫出核反應方程式；(2)求上述反應中的質(zhì)量虧損為多少(保留2位有效數(shù)字)?！即鸢浮?1)