2020_2021学年新教材高中物理第5章原子核与核能3核力与核能课时练习课件鲁科版选择性必修3202103181261

1、十三核力与核能【基础巩固基础巩固】 (25 (25分钟分钟6060分分) )一、选择题一、选择题( (本题共本题共4 4小题小题, ,每题每题5 5分分, ,共共2020分分) )1.1.关于原子核中的质子和中子关于原子核中的质子和中子, ,下列说法中正确的是下列说法中正确的是( () )A.A.两个质子之间两个质子之间, ,不管距离如何不管距离如何, ,核力总是大于库仑力核力总是大于库仑力B.B.除万有引力外除万有引力外, ,任意两个中子之间不存在其他相互作用力任意两个中子之间不存在其他相互作用力C.C.质子与中子的质量不等质子与中子的质量不等, ,但质量数相等但质量数相等D.D.同一种元素

2、的原子核有相同的核子数同一种元素的原子核有相同的核子数, ,但中子数可以不同但中子数可以不同【解析解析】选选C C。在两个质子之间。在两个质子之间, ,核力是短程力核力是短程力, ,作用范围在作用范围在1.51.51010-15-15m m之内之内, ,越越过此范围过此范围, ,则核力可以忽略不计则核力可以忽略不计, ,此时会小于库仑力此时会小于库仑力, ,故故A A错误。除万有引力外错误。除万有引力外, ,两个中子之间存在核力两个中子之间存在核力, ,故故B B错误。根据现在的测量可知错误。根据现在的测量可知, ,质子与中子的质量不质子与中子的质量不等等, ,但质量数相等但质量数相等, ,故

3、故C C正确。同位素具有相等的质子数和不同的中子数正确。同位素具有相等的质子数和不同的中子数, ,所以核所以核子数也不同子数也不同, ,故故D D错误。错误。2.(2.(多选多选) )下列说法正确的是下列说法正确的是( () )A.A.如图如图1 1汤姆孙认为阴极射线本质是带负电的粒子流并求出了其比荷汤姆孙认为阴极射线本质是带负电的粒子流并求出了其比荷B.B.如图如图2 2卢瑟福根据绝大多数卢瑟福根据绝大多数粒子大角度散射实验结果提出了原子的核式结粒子大角度散射实验结果提出了原子的核式结构模型构模型C.C.如图如图3 3中等大小原子核的比结合能最大中等大小原子核的比结合能最大, ,其中核子结合

4、得牢固其中核子结合得牢固, ,原子核最稳定原子核最稳定D.D.如图如图4 4自然界中较轻的原子核内质子数与中子数大致相等自然界中较轻的原子核内质子数与中子数大致相等, ,稳定的重原子核内稳定的重原子核内质子数比中子数多质子数比中子数多【解析解析】选选A A、C C。汤姆孙认为阴极射线本质是带负电的粒子流并求出了其比荷。汤姆孙认为阴极射线本质是带负电的粒子流并求出了其比荷, ,故故A A正确正确; ;卢瑟福根据少数卢瑟福根据少数粒子大角度散射实验结果提出原子的核式结构模型粒子大角度散射实验结果提出原子的核式结构模型, ,故故B B错误错误; ;中等大小原子核的比结合能最大中等大小原子核的比结合能

5、最大, ,其中核子结合得牢固其中核子结合得牢固, ,原子核最稳定原子核最稳定, ,故故C C正确正确; ;自然界中较轻的原子核自然界中较轻的原子核, ,质子数与中子数大致相等质子数与中子数大致相等, ,但对于较重的原子但对于较重的原子核核, ,中子数大于质子数中子数大于质子数, ,故故D D错误。错误。3.3.一个中子与某原子核发生反应一个中子与某原子核发生反应, ,生成一个氘核生成一个氘核, ,该反应放出的能量为该反应放出的能量为Q,Q,则氘核则氘核的比结合能为的比结合能为( () )A. A. B. QB. QC. C. D.2QD.2QQ2Q3【解析解析】选选A A。比结合能是原子核结合

6、能对其中所有核子的平均值。比结合能是原子核结合能对其中所有核子的平均值, ,亦即若把原亦即若把原子核全部拆成自由核子子核全部拆成自由核子, ,平均对每个核子所要添加的能量。氘核的原子核中有平均对每个核子所要添加的能量。氘核的原子核中有两个核子两个核子, ,比结合能为比结合能为 , ,故故A A正确正确,B,B、C C、D D错误。错误。Q24.4.如图所示如图所示, ,表示原子核的比结合能与质量数表示原子核的比结合能与质量数A A的关系的关系, ,据此下列说法中正确的据此下列说法中正确的是是( () )A.A.原子核结合的松紧程度可以用原子核结合的松紧程度可以用“比结合能比结合能”来表征来表征

7、, ,比结合能的定义是每个比结合能的定义是每个核子的平均结合能核子的平均结合能, ,比结合能越大的原子核越稳定比结合能越大的原子核越稳定B.B.重的原子核重的原子核, ,例如例如, ,铀核铀核( ),( ),因为它的核子多因为它的核子多, ,核力大核力大, ,所以结合得坚固而稳所以结合得坚固而稳定定C.C.锂核锂核( )( )的核子的比结合能比铀核的比结合能小的核子的比结合能比铀核的比结合能小, ,因而比铀核结合得更坚因而比铀核结合得更坚固更稳定固更稳定D.D.以上三个表述都错误以上三个表述都错误23592U63L i【解析解析】选选A A。原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能

8、量。原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量; ;组成原子核的核子越多组成原子核的核子越多, ,它的结合能并不是越高它的结合能并不是越高; ;比结合能越大比结合能越大, ,原子核中的核原子核中的核子结合得越牢固子结合得越牢固, ,原子核越稳定原子核越稳定, ,故故A A正确正确,B,B、C C、D D错误。错误。二、计算题二、计算题(10(10分。要有必要的文字说明和解题步骤分。要有必要的文字说明和解题步骤, ,有数值计算的要标明单位有数值计算的要标明单位) )5.5.三个三个粒子结合成一个粒子结合成一个 , ,已知碳原子的质量为已知碳原子的质量为12.000 0 u,12.00

9、0 0 u,氦原子的质量氦原子的质量为为4.002 6 u4.002 6 u。(1 u=1.66(1 u=1.661010-27-27 kg) kg)(1)(1)写出核反应的方程写出核反应的方程; ;(2)(2)这个核反应放出的能量是多少焦这个核反应放出的能量是多少焦? ?(3)(3)这个能量合多少兆电子伏特这个能量合多少兆电子伏特? ?126C【解析解析】(1)(1) + +E E(2)(2)m=3m=34.002 6 u-12.000 0 u=0.007 8 u4.002 6 u-12.000 0 u=0.007 8 um=0.007 8m=0.007 81.661.661010-27-2

10、7 kg=1.294 8 kg=1.294 81010-29-29 kg kgE=E=mcmc2 21.1651.1651010-12-12 J J(3)(3)E=E= eV7.28 eV7.2810106 6 eV=7.28 MeV eV=7.28 MeV答案答案: :(1) +E(1) +E(2)1.165(2)1.1651010-12-12 J J(3)7.28 MeV(3)7.28 MeV412263 He C12191.165 101.6 10412263 HeC【能力提升能力提升】 (10(10分钟分钟2020分分) ) 6.(66.(6分分)()(多选多选) )由图可得出的结论是

11、由图可得出的结论是( () ) A.A.质子和中子的质量之和小于氘核的质量质子和中子的质量之和小于氘核的质量B.B.质子和中子的质量之和大于氘核的质量质子和中子的质量之和大于氘核的质量C.C.氘核分解为质子和中子时要吸收能量氘核分解为质子和中子时要吸收能量D.D.质子和中子结合成氘核时要吸收能量质子和中子结合成氘核时要吸收能量【解析解析】选选B B、C C。氘核吸收了。氘核吸收了光子后光子后, ,能量增加分裂成了一个中子和一个质能量增加分裂成了一个中子和一个质子子, ,故故C C对对,D,D错错; ;根据能量守恒和爱因斯坦质能方程可知根据能量守恒和爱因斯坦质能方程可知, ,能量增加对应的质量也

12、能量增加对应的质量也增加增加, ,故质子和中子的质量之和大于氘核的质量故质子和中子的质量之和大于氘核的质量,A,A错错,B,B对。对。7.(147.(14分分) )一静止的氡核一静止的氡核 发生发生衰变转变成钋核衰变转变成钋核 , ,已知放出的已知放出的粒子粒子的质量为的质量为m,m,速度为速度为v v0 0。假设氡核发生衰变时。假设氡核发生衰变时, ,释放的能量全部转化为释放的能量全部转化为粒子和粒子和钋核的动能。钋核的动能。(1)(1)试写出氡核衰变的核反应方程。试写出氡核衰变的核反应方程。(2)(2)求出氡核发生衰变时的质量亏损。求出氡核发生衰变时的质量亏损。( (已知光在真空中的速度为

13、已知光在真空中的速度为c)c)22286Rn21884Po【解析解析】(1)(1)衰变的核反应方程衰变的核反应方程 (2)(2)由动量守恒定律由动量守恒定律:0=mv:0=mv0 0-Mv,-Mv,其中其中 , ,由由mcmc2 2= ,= ,得得m= m= 。答案答案: :(1) (2) (1) (2) m4M21822011mvMv22202111mv218c202111mv218c222218486842RnPoHe。222218486842RnPoHe。【总结提升总结提升】对质能方程理解的三个误区对质能方程理解的三个误区(1)(1)由质能方程由质能方程E=mcE=mc2 2, ,可推得

14、可推得E=mcE=mc2 2, ,进而误认为质量就是能量、质量可以进而误认为质量就是能量、质量可以转化为能量。产生这种误区的原因是对质量和能量这两个概念以及对质能方程转化为能量。产生这种误区的原因是对质量和能量这两个概念以及对质能方程中的质量和能量间的关系理解不到位造成的。实际上质量和能量是两个完全不中的质量和能量间的关系理解不到位造成的。实际上质量和能量是两个完全不同的概念同的概念, ,它们表征的对象不同它们表征的对象不同, ,相互之间也不可能转化相互之间也不可能转化; ;而质能方程而质能方程E=mcE=mc2 2则体则体现了两者的联系现了两者的联系, ,深刻地揭示了物质与运动的关系。深刻地

15、揭示了物质与运动的关系。(2)(2)误认为关系式误认为关系式E=mcE=mc2 2中的质量亏损表明在核反应时质量不守恒。这是由中的质量亏损表明在核反应时质量不守恒。这是由于对质量这个概念的理解不够全面造成的。质量有静止质量和运动质量于对质量这个概念的理解不够全面造成的。质量有静止质量和运动质量, ,质量质量亏损本质是静止质量的一部分转化为运动质量亏损本质是静止质量的一部分转化为运动质量, ,是质量守恒定律在核反应中的是质量守恒定律在核反应中的客观体现。客观体现。(3)(3)误认为在核反应时常有误认为在核反应时常有光子释放光子释放, ,根据根据E=mcE=mc2 2可知可知光子有一定的质量光子有一定的质量, ,这这与与光子的质量数为零相矛盾。出现这种错误认识是由于对质量这个概念的理光子的质量数为零相矛盾。出现这种错误认识是由于对质量这个概念的理解不够全面造成的。一般我们所说的质量数是指粒子静止时的相对质量解不够全面造成的。一般我们所说的质量数是指粒子静止时的相对质量, ,所谓所谓光子的质量数为零即指光子的质量数为零