核力与结合能作业有答案

19 5 核力与结合能 1 对于核力 以下哪些说法是正确的 A 核力是弱相互作用 作用力很小 B 核力是强相互作用 是强力 C 核子之间的距离小于 0 8 10 15m 时 核力表现为斥力 因此核子不会融合在一起 D 人们对核力的了解很清楚 特别是在小于 0 8 10 15m 时 核力的变化规律更清楚 答案 BC 解析 核力是强相互作用的一种表现 它的作用范围在 1 5 10 15m 之内 核力比库仑力 大得多 因此 选项 B 正确 A 错误 核力在大于 0 8 10 15m 时 表现为吸引力 且随距离增大而减小 在距离小于 0 8 10 15m 时 核力表现为斥力 因此核子不会融合在一起 所以 选项 C 正确 人们对核力的了解还不是很清楚 这是科学家们奋力攻克的堡垒 故 D 项不正确 2 关于原子核中质子和中子的说法 正确的是 A 原子核中质子数和中子数一定相等 B 稳定的重原子核里 质子数比中子数多 C 原子核都是非常稳定的 D 由于核力的作用范围是有限的以及核力的饱和性 不可能无节制的增大原子核而仍稳 定存在 答案 D 解析 原子核中质子数和中子数不一定相等 特别是在原子序数越大的原子核中 中子数 比质子数多 且原子序数大的和小的都没有中等质量原子核稳定 故 A B C 错 又由于核 力是短程力及饱和性的特点 使原子核不可能无节制的增大 故 D 正确 3 对公式 E mc2的正确理解是 A 如果物体的能量减少了 E 它的质量也一定相应减少 m B 如果物体的质量增加了 m 它的能量也一定相应增加 mc2 C m 是某原子核在衰变过程中增加的质量 D 在把核子结合成原子核时 若放出的能量是 E 则这些核子与组成的原子核的质量之 差就是 m 答案 ABD 解析 一定质量对应于一定的能量 物体的能量减少了 E 它的质量也一定相应减少 m 即发生质量亏损 所以选项 A D 正确 如果物体的质量增加了 m 它的能量也一定相 应增加 mc2 所以选项 B 正确 某原子核在衰变时 一定发生质量亏损 所以选项 C 错误 解析 在四种相互作用中 核力的作用最强 其次是库仑力 再次是万有引力 故选 D 4 2012 试题调研 太阳因核聚变释放出巨大的能量 同时其质量不断减少 太阳每秒钟 辐射出的能量约为 4 1026J 根据爱因斯坦质能方程 太阳每秒钟减少的质量最接近 A 1036 kg B 1018 kg C 1013 kg D 109 kg 答案 D 解析 由质能方程 E mc2得 m kg 4 109kg D 正确 E c2 4 1026 3 0 108 2 5 关于原子结构和核反应的说法中错误的是 A 卢瑟福在 粒子散射实验基础上提出了原子的核式结构模型 B 天然放射现象的发现 揭示了原子核是由质子和中子组成的 C 据图可知 原子核 A 裂变成原子核 B 和 C 要放出核能量 D 据图可知 原子核 D 和 E 聚变成原子核 F 要放出能量 答案 B 解析 卢瑟福在 粒子散射实验基础上提出了原子的核式结构模型即 A 正确 天然放射现 象的发现 揭示了原子核具有复杂的结构 故 B 错误 A 裂变为 B 和 C D 和 E 聚变为 F 由 于核子的平均质量都减少 所以都发生质量亏损 都放出了能量 故 C D 正确 所以选 B 6 甘肃兰州诊断考试 原来静止的原子核 X 发生 衰变时 放出 粒子的动能为 E0 假 a b 设衰变时产生的能量全部以动能的形式释放出来 则在此衰变过程中的质量亏损是 A B E0 c2 E0 a 4 c2 C D a 4 E0 c2 aE0 a 4 c2 答案 D 解析 粒子与新核质量比为 衰变过程满足动量守恒 即 m v m新 v新 根据动 4 a 4 量和动能的关系 p2 2m Ek可知 新核动能为E0 由 E mc2 得 m 4 a 4 E0 4 a 4E0 c2 故 D 选项正确 aE0 a 4 c2 7 当两个中子和两个质子结合成一个 粒子时 放出 28 30MeV 的能量 当三个 粒子 结合成一个碳 C 核时 放出 7 26MeV 能量 则当 6 个中子和 6 个质子结合成一个碳 C 核时 释放的能量约为 A 21 04MeV B 35 56MeV C 77 64MeV D 92 16MeV 答案 D 解析 6 个中子和 6 个质子可结合成 3 个 粒子 放出能量 3 28 30MeV 84 9MeV 3 个 粒子再结合成一个碳核 放出 7 26MeV 能量 故 6 个中子和 6 个质子结合成一个碳核时 释 放能量为 84 9MeV 7 26MeV 92 16MeV 8 一个电子 质量为 m 电荷量为 e 和一个正电子 质量为 m 电荷量为 e 以相等的初 动能 Ek相向运动 并撞到一起发生 湮灭 产生两个频率相同的光子 设产生光子的频率为 若这两个光子的能量都为 h 动量分别为 p 和 p 下面关系中正确的是 A h mc2 p p B h mc2 p p 1 2 C h mc2 Ek p p D h mc2 Ek p p 1 2 答案 C 解析 以相等动能相向运动发生碰撞而湮灭的正负电子的总能量为 2Ek 2mc2 化为两 个光子后 总动量守恒且为零 故 p p 根据能量守恒有 2Ek 2mc2 2h 即 h Ek mc2 9 为确定爱因斯坦的质能方程 E mc2的正确性 设计了如下实验 用动能为 E1 0 6MeV 的质子轰击静止的锂核 Li 生成两个 粒子 测得两个 粒子的动能之和为 7 3 E2 19 9MeV 已知质子 粒子 锂粒子的质量分别取 mP 1 007 3u m 4 001 5u mLi 7 016 0u 1 写出核反应方程 2 通过计算说明 E mc2正确 答案 1 Li H 2 He 2 见解析 7 31 14 2 解析 根据质能方程解出质量亏损相当的能量 再算出系统增加的能量进行比较分析 1 核反应方程为 Li H 2 He 7 31 14 2 2 核反应的质量亏损 m mLi mp 2m 0 0203u 由质能方程可得 质量亏损相当的能 量 E mc2 18 9MeV 而系统增加的能量 E E2 E1 19 3MeV 这些能量来自核反应中 在误 差允许的范围内可认为相等 所以 E mc2正确 10 用中子轰击锂核 Li 发生核反应 生成氚核 H 和 粒子 并放出 4 8MeV 的能量 6 33 1 1 写出核反应方程 2 求出质量亏损 3 若中子和锂核是以等值反向的动量相碰 则氚核和 粒子的动能比是多少 4 粒子的动能是多大 答案 1 Li n H He 2 0 0052u 6 31 03 14 2 3 4 3 4 2 06MeV 解析 1 Li n H He 6 31 03 14 2 2 依据 E mc2得 m u 0 0052u 4 8 931 5 3 根据题意有 0 m1v1 m2v2 式中 m1 m2 v1 v2分别为氚核和 粒子的质量和速度 由上式及动能 Ek p2 2m 可得 它们的动能之比为 Ek1 Ek2 m2 m1 4 3 p2 2m1 p2 2m2 4 粒子的动能 Ek2 Ek1 Ek2 4 8MeV 2 06MeV 3 7 3 7 11 三个 粒子结合成一个碳 12 已知碳原子的质量 12 0000u 氦原子的质量为 4 0026u 1 写出核反应方程 2 这个核反应放出的能量是多少焦耳 3 这个能量合多少 MeV 答案 1 3 He C E 2 1 165 10 12J 4 212 6 3 7 28 MeV 解析 反应前后的质量发生改变 根据 E m c2可求解出结论 1 3 He C E 4 212 6 2 m 3 4 0026u 12 0000u 0 0078u 12 948 10 30kg E m c2 1 165 10 12J 3 E 1 165 10 12J 7 28 MeV 12 已知 氮核质量 MN 14 00753u 氧 17 核的质量为 MO 17 004 54u 氦核质量 MHe 4 003 87u 氢核质量为 MH 1 008 15u 试判断N He O H 这一核反应吸收能量还是放出能量 能量变化多少 14 74 217 81 1 答案 吸收能量 能量变化 1 2MeV 解析 反应前总质量 MN MHe 18 011 40u 反应后总质量 MO MH 18 012 69u 可以看出 反应后总质量增加 故该反应是吸收能量的反应 吸收的能量利用 E m c2 来计算 若反应过程中质量增加 1u 就会吸收 931 5MeV 的能量 故 E 18 012 69 18 011 40 931 5MeV 1 2MeV 13 粒子的质量 m 6 646 7 10 27 kg 质子的质量 mp 1 672 6 10 27 kg 中子的质量 mn 1 674 9 10 27 kg 求 粒子 氦核 的比结合能 解析 核子的质量之和 2mp 2mn 2 1 672 6 1 674 9 10 27