2020高中物理刷题首选卷第十九章课时5核力与结合能(对点练巩固练)(含解析)新人教版选修3_5

1、课时 5 核力与结合能、选择题1( 多选) 以下关于核力的说法正确的是 ( )A. 核力存在于任何核子之间B. 核力只存在于相邻的核子之间C. 核力与万有引力性质相同D. 核力是一种短程的强作用力答案 BD解析 核力是短程力，只发生在相邻的核子之间，故A错误，B正确；由于原子核结合得很牢固，所以核力是一种短程强相互作用力，故D正确；核力与万有引力的性质不同，核力是短程力，表现为引力和斥力，万有引力是长程力，只有引力，其大小相差巨大，故C错误。2.某核反应方程为1H+1HR；He+ X。已知?H的质量为2.0136 u,泊的质量为3.0155 u, ；He的质量为4.0015 u, X的质量为1

2、.0087 u。则下列说法中正确的是 ()A. X是质子，该反应释放能量B. X是中子，该反应释放能量C X 是质子,该反应吸收能量D. X是中子，该反应吸收能量答案 B2 解析 由题目所给核反应方程式,根据核反应过程质量数、电荷数守恒规律,可得12H4He+ 0X,X为中子，在该反应发生前反应物的总质量m= 2.0136 u+ 3.0155 u= 5.0291 u,反应后产物总质量 m = 4.0015 u+ 1.0087 u= 5.0102 u。总质量减少，出现了质量亏损。根 据爱因斯坦的质能方程可知该反应释放能量，故B正确。3 质子、中子和氘核的质量分别为m、m和m,真空中光速为c,当质

3、子和中子结合成氘核时,放出的能量是 (2A m3c B （m1 m2）c2C （m3m2 m1）c D（m1 m2 m3）c答案 D m= m+ m m。解析 质子和中子结合成原子核氘核时,总质量减小了,即质量亏损 依据质能方程可知，放出的能量为 E= A m(:= (m1 + m ms)c2。4 氦原子核由两个质子与两个中子组成,这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力,则三种力从大到小的排列顺序是 ()A 核力、万有引力、库仑力B 万有引力、库仑力、核力C. 库仑力、核力、万有引力D. 核力、库仑力、万有引力答案 D解析 核力是核子之间的一种强相互作用， 其相互作用力巨大， 两质子之间的

4、万有引力 极其微小，所以我们在平时的计算中不考虑。故选D。5下列说法中正确的是 ( )A. 爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以互相转化B. 由E= md可知，能量与质量之间存在着正比关系，可以用物体的质量作为它所蕴含 能量的量度C. 核反应中发现的“质量亏损”是消失的质量转化成的D 因在核反应中产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒，系统的总能量 和总质量并不守恒答案 B解析 根据爱因斯坦质能方程可知， 物体具有的能量与质量有简单的正比关系。 物体质 量增大，能量也增大，认为能量与质量可以相互转化的观点是错误的，故A C错误，B正确；在核反应中系统的总能量是守恒的，

5、故D错误。6.为了直接验证爱因斯坦狭义相对论中著名的质能方程E= mS,科学家用中子轰击硫原子，分别测出原子捕获中子前后质量的变化以及核反应过程中放出的能量，然后进行比较，精确验证了质能方程的正确性。设捕获中子前的原子质量为m,捕获中子后的原子质量为m,被捕获的中子质量为 m,核反应过程放出的能量为 E,则这一实验需验证的关系式是( )2A E= (mi m m)c2B . E= (mi + m m)c2C. E= (m2 m m)c2D. E= (m2 m + m)c答案 B解析 反应前的质量总和为 m+ m,质量亏损 mF m+ m m,核反应释放的能量 E2=(mi+ m nt)c ,

6、B正确。7 .(多选)关于爱因斯坦质能方程，下列说法中正确的是 ()A E= md中的E是物体以光速c运动的动能B. E= mc是物体各种形式能的总和C. 由 E= A mc知，在核反应中，亏损的质量 m转化成能量 E放出D. 由A E= A mc知，在核反应中亏损的静质量转化为动质量，被放出的能量带走答案 BD2解析 E= mc表示物体的质量是指物体各种形式的能的总和，故以能量 E的形式被释放出去，故C错误，D正确。故选B、D,m与其能量E之间的对应关系，故 A错误；E= mc中的EB正确； E= mc表明，在核反应中，质量亏损 m将原子核的比结合能与质量数的关系如图所示，核子组合成原子核时

7、()A. 小质量数的原子核平均每个核子的质量亏损最大B. 中等质量数的原子核平均每个核子的质量亏损最大C. 大质量数的原子核平均每个核子的质量亏损最大D. 不同质量数的原子核平均每个核子的质量亏损相同答案 B解析 比结合能越大，原子核越稳定，从图中可以看出，中等质量的原子核比结合能最 大，两个较轻的核子结合成一个新核时，就会释放出巨大的能量，因此中等质量数的原子核平均每个核子的质量亏损最大， B正确。9.原子质量单位为 u, 1 u相当于931.5 MeV勺能量，真空中光速为 c,当质量分别为 m( kg)和m(kg)的原子核结合为质量为 M(kg)的原子核时释放出的能量是 ()2A. (M

8、m m) u cB. (m1 + m M) ux 931.5 J2C. (m1 + m M)cD. (m1 + m M)x 931.5 eV答案 C解析 在核能计算时，如果质量的单位是kg,则用 E= A m(:进行计算，如果质量的单位是u,则利用1 u相当于931.5 MeV的能量计算，即 A E= A mX 931.5 MeV进行计算， 故C正确，A、B D错误。10 .(多选)中子和质子结合成氘核时，质量亏损为A m,相应的能量 A E= A mC= 2.2 MeV是氘核的结合能。下列说法正确的是()A. 用能量小于2.2 MeV勺光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子B.

9、 用能量等于2.2 MeV勺光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子， 它们的动能之和为零C. 用能量大于2.2 MeV勺光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子， 它们的动能之和为零D. 用能量大于22 MeV勺光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子， 它们的动能之和不为零答案 AD解析 静止的氘核吸收的光子的能量大于其结合能时，才能分解为一个中子和一个质子，A对、B错；根据能量守恒，光子的能量大于氘核的结合能，多余的能量以核子动能的形式 呈现，C错、D对。二、非选择题11. 一个a粒子轰击一个硼1!B变成一个未知粒子和碳 14，还放出0.75 X 10

10、6eV的能量， 写出核反应方程式 ，反应过程中质量亏损为 kg。4. . 11 14亠 1 . .30答案 2He+ 5B6C+ 1H1.3 X 10解析 根据质量数守恒和电荷数守恒可以写出核反应方程为2He+ sB C+ ；H；由爱因斯坦质能方程 E= A mc2,得 m=，代入数据计算得 m-1.3 X 10 30kg。12. 有些核反应过程是吸收能量的。例如，在X+147 - 178決1H中，核反应吸收的能量QJ= (mo+ rh) (mx+ rn)c在该核反应方程中，X表示什么粒子？ X粒子以动能 Ek轰击静止的147N核，若E= Q则该核反应能否发生？请简要说明理由。答案见解析解析

11、根据电荷数守恒和质量数守恒，X应为2He,即a粒子；若Ek= Q,则该核反应不能发生，a粒子以动能E轰击静止的1；N核，说明a粒子有动量，根据动量守恒，a粒子与147N核碰撞后，总动量不等于零，则总动能也不等于零，根据能量守恒，剩余的能量不足 以提供发生核反应吸收的能量。13. 如果要把168O分成8个质子和8个中子，要给它多少能量？要把它分成4个；He,要 给它多少能量？(已知168O的核子比结合能是 7.98 MeV ；He的核子比结合能是 7.07 MeV答案 127.68 MeV 14.56 MeV解析 将168O分成8个质子和8个中子所提供的能量为168O的结合能，即为其核子数与比结

12、合能的乘积。需提供的能量为A E= 16X 7.98 MeV= 127.68 MeV168O 的结合能为 Eo= 127.68 MeV4个；He总的结合能为EHe= 4X 4X 7.07 MeV= 113.12 MeV将168O分成4个；He需提供的能量为A E= Eo EHe= 127.68 MeV- 113.12 MeV=14.56 MeV14. 一个锂；Li核受到一个质子的轰击，变成两个a粒子。已知一个氦原子核的质量是6.6466 X 10 27kg，一个锂原子核的质量是1.16506 X 10 26kg，一个氢原子核的质量是一 271.6726 x 10 kg,(1) 试写出这一过程的

13、核反应方程；(2) 计算这一过程中的质量亏损；(3) 计算这一过程中所释放的核能。答案 3Li + 1HH2 ；He(2)3.0 x 10 一29kg(3)2.7 x 10“J解析(1)这一过程的核反应方程为：3Li + ；HH24He=一27一 27(2) 质量亏损 m= mii + mH- 2ma = 11.6506 x 10 kg+ 1.6726 x 10 kg-2x 6.6466 x 1027-29.kg = 3.0 x 10 kg。2一298 212(3) 释放核能 E= A mc = 3.0 x 10 x (3 x 10 ) J = 2.7 x 10 J。15. 1H的质量是 3.

14、016050 U,质子的质量是 1.007277 U,中子质量是 1.008665 U。求：(1) 一个质子和两个中子结合为氚核时，是吸收还是放出能量？该能量为多少？(2) 氚核的结合能和比结合能各是多少？(3) 如果这些能量是以光子形式放出，则光子的频率是多少？答案 (1)放出能量7.97 MeV21(2)7.97 MeV 2.66 MeV (3)1.92 x 10 Hz解析(1)一个质子和两个中子结合成氚核的反应方程式是!h+ 20门7泊，反应前各核子总质量为m+ 2m = 1.007277 u + 2x 1.008665 u= 3.024607 u,反应后新核的质量为 mH= 3.016050 u,质量亏损为A m= 3.024607 u-3.016050 u= 0.008557 u。因反应前的总质量大于反应后的总质量，故此核反应放出能量。释放的能量为A E= 0.008557 x 931