2024-2025學年高中物理第十九章5核力與結(jié)合能練習含解析新人教版選修3-5

PAGEPAGE65核力與結(jié)合能基礎(chǔ)鞏固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,則三種力從大到小的排列依次是()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、萬有引力解析:核力是核子之間的一種強相互作用,其相互作用力巨大,兩質(zhì)子之間的萬有引力極其微小,所以我們在計算時不予考慮。答案:D2.(多選)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.核力是一種引力,核力把核子緊緊束縛在核內(nèi),形成穩(wěn)定的原子核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1.5×10-15m之內(nèi),只在相鄰核子間發(fā)生,是短程力,選項A正確;核力既能表現(xiàn)為引力,又能表現(xiàn)為反力,選項B錯誤;核力是質(zhì)子、中子之間的強相互作用力,選項C、D正確。答案:ACD3.對公式ΔE=Δmc2的理解,下列說法正確的是()A.能量可以轉(zhuǎn)化為質(zhì)量B.質(zhì)量可以轉(zhuǎn)化為能量C.能量的轉(zhuǎn)化與質(zhì)量的轉(zhuǎn)化是成比例的D.在核反應(yīng)中,能量與質(zhì)量都不守恒解析:ΔE=Δmc2只說明質(zhì)量虧損和釋放出核能這兩種現(xiàn)象間的聯(lián)系,并不是說明物體的質(zhì)量和能量之間存在著相互轉(zhuǎn)化關(guān)系,故選項A、B錯誤,C正確;我們都知道,在核反應(yīng)中,能量和質(zhì)量并不違反守恒定律,故選項D錯誤。答案:C4.下列關(guān)于原子核中質(zhì)子和中子的說法正確的是()A.原子核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)肯定相等B.穩(wěn)定的重原子核里,質(zhì)子數(shù)比中子數(shù)多C.原子核都是特別穩(wěn)定的D.由于核力的作用范圍是有限的,以及核力的飽和性,假如接著增大原子核,形成的核也肯定是不穩(wěn)定的解析:自然界中較輕的原子核,質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等,但對于較重的原子核,中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù),越重的元素兩者相差越多,穩(wěn)定的重原子核里,中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多。答案:D5.下列關(guān)于結(jié)合能和比結(jié)合能的說法,正確的是()A.核子結(jié)合成原子核汲取的能量或原子核拆解成核子放出的能量稱為結(jié)合能B.比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定,因此它的結(jié)合能也肯定越大C.重核與中等質(zhì)量原子核相比較,重核的結(jié)合能和比結(jié)合能都大D.中等質(zhì)量原子核的結(jié)合能和比結(jié)合能均比輕核的要大解析:核子結(jié)合成原子核時放出能量,原子核拆解成核子時汲取能量,A選項錯誤;比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定,但比結(jié)合能大的原子核,其結(jié)合能不肯定大,例如中等質(zhì)量原子核的比結(jié)合能比重核大,但由于核子數(shù)比重核少,其結(jié)合能比重核小,B、C選項錯誤;中等質(zhì)量原子核的比結(jié)合能比輕核的大,它的原子核內(nèi)核子數(shù)又比輕核多,因此它的結(jié)合能也比輕核大,D選項正確。答案:D6.(2024·江蘇卷)(多選)原子核的比結(jié)合能曲線如圖所示。依據(jù)該曲線,下列推斷正確的有()ABC.兩個D解析:由題圖可知,24He的比結(jié)合能約為7MeV,其結(jié)合能應(yīng)為28MeV,故A錯誤。比結(jié)合能越大的核越穩(wěn)定,故B正確。比結(jié)合能較小的核結(jié)合成比結(jié)合能較大的核時釋放能量,故答案:BC7.一個中子與某原子核發(fā)生核反應(yīng),生成一個氘核,其核反應(yīng)方程式為。

該反應(yīng)放出的能量為Q,則氘核的比結(jié)合能為。

解析:設(shè)某原子核的質(zhì)量數(shù)為x,電荷數(shù)為y,依據(jù)核反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)均守恒可得x+1=2,0+y=1,聯(lián)立兩式解得x=1,y=1,即該原子核為質(zhì)子,核反應(yīng)方程式為

01n答案:

8.歷史上第一次利用加速器實現(xiàn)的核反應(yīng),是用加速后動能為0.5MeV的質(zhì)子

(1)上述核反應(yīng)方程為。

(2)質(zhì)量虧損為kg。

解析:(1)依據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可寫出核反應(yīng)方程為

11H+3(2)設(shè)反應(yīng)前質(zhì)子的動能為Ek0,反應(yīng)后

24ΔE=2Ek-Ek0=(2×8.9-0.5)MeV=17.3MeV,依據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程,有Δm=ΔEc2=17.3×1.6答案:(1)11H+3(2)3.1×10-299.已知氮核質(zhì)量mN=14.00753u,氧17核的質(zhì)量mO=17.00454u,氦核質(zhì)量mHe=4.00387u,氫核質(zhì)量mH=1.00815u,試判斷:解析:反應(yīng)前總質(zhì)量:mN+mHe=18.01140u反應(yīng)后總質(zhì)量:mO+mH=18.01269u可以看出反應(yīng)后總質(zhì)量增加,故該反應(yīng)是汲取能量的反應(yīng),故ΔE=(18.01269-18.01140)×931.5MeV≈1.2MeV。答案:汲取能量1.2MeV實力提升1.(多選)愛因斯坦提出了質(zhì)能方程,揭示了質(zhì)量與能量的關(guān)系。關(guān)于質(zhì)能方程,下列說法正確的是()A.質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)化B.當物體向外釋放能量時,其質(zhì)量必定削減,且削減的質(zhì)量Δm與釋放的能量ΔE滿意ΔE=Δmc2C.物體的核能可用mc2表示D.mc2是物體能夠放出能量的總和解析:E=mc2式中E表示物體具有的總能量,m表示物體的質(zhì)量,故選項C錯誤,選項D正確;ΔE=Δmc2表示當物體的能量增加或削減ΔE時,其質(zhì)量相應(yīng)地增加或削減Δm,故選項A錯誤,選項B正確。答案:BD2.如圖所示,原子核的平均核子質(zhì)量A與原子序數(shù)Z的關(guān)系圖像,下列說法正確的是()A.若D、E能結(jié)合成F,結(jié)合過程肯定要釋放能量B.若D、E能結(jié)合成F,結(jié)合過程肯定要汲取能量C.若C、B能結(jié)合成G,結(jié)合過程肯定要釋放能量D.若F、C能結(jié)合成B,結(jié)合過程肯定要釋放能量解析:由ΔE=Δmc2可知,釋放能量時生成物比反應(yīng)物質(zhì)量小,反之則大。依據(jù)圖像可知,D、E結(jié)合成F,核子數(shù)不變,質(zhì)量削減,釋放能量,選項A正確。答案:A3.中子n、質(zhì)子p、氘核D的質(zhì)量分別為mn、mp、mD。現(xiàn)用能量為E的γ射線照耀靜止的氘核使之分解,反應(yīng)方程為γ+D→p+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.B.C.D.解析:核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損為Δm=mD-mp-mn核反應(yīng)過程中釋放的能量為ΔE=Δmc2=(mD-mp-mn)c2質(zhì)子和中子的總動能為Ek=ΔE+E中子的動能是總動能的一半,故選項C是正確的。答案:C4.首次用試驗驗證“愛因斯坦質(zhì)能方程”的核反應(yīng)方程是

3A.2和0.0181u B.2和1.9970uC.1和4.0212u D.1和2.0056u答案:A5.★某核反應(yīng)方程

XA.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)汲取能量D.X是中子,該反應(yīng)汲取能量解析:由核反應(yīng)規(guī)律可知X是中子,因為Δm=(2.0136+3.0180-4.0026-1.0087)u=0.0203u,可知該反應(yīng)為放能反應(yīng),B選項正確。答案:B6.靜止的鐳核

A.解析:鐳核的α衰變方程為依據(jù)動量守恒定律有0=mRnvRn+mαvα,得mRnvRn=-mαvα設(shè)氡核的動能為E1,有E1=而E0=(m衰變時釋放的總能量ΔE=E1+E0=由質(zhì)能方程,總質(zhì)量虧損為Δm=答案:D7.氘核的平均結(jié)合能為1.1MeV,氦核的平均結(jié)合能為7.1MeV,2個氘核結(jié)合成一個氦核質(zhì)量的虧損為多少千克?解析:反應(yīng)前的總結(jié)合能E1=2×2×1.1MeV=4.4MeV反應(yīng)后生成的氦核的結(jié)合能E2=7.1×4MeV=28.4MeV所以反應(yīng)釋放的核能ΔE=E2-E1=24MeV=3.84×10-12JΔm=ΔEc2≈4.3×10答案