高中物理 第十九章 原子核 19.5 核力与结合能同步训练含解析新人教版选修35

1、19.5核力与结合能一、选择题1、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3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2、下列说法不正确的是（） a、天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构b、氢原子从n=3的能级向低能级跃迁时只会辐射出两种不同频率的光c、比结合能大的原子核分解成比结合能小的原子核时要吸收能量d、放射性元素每经过一个半衰期，其质量减少一半3、随着科技的发展，大量的科学实验促进了人们对微观领域的认识，下列说法正确的是（） a、德布罗意首先提出了物

2、质波的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想b、比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固c、衰变中产生的射线是原子核外电子挣脱原子核束缚后形成的d、一个处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时可能只放出三种不同频率的光子4、关于原子核的结合能，下列说法不正确的是（） a、自由核子与自由核子结合成原子核时核力作正功，将放出能量，这能量就是原子核的结合能b、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c、一重原子核衰变成粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能d、结合能是由于核子结合成原子核而具有的能量5、严重雾霾天气要求我们尽快开发利用清洁能源，2014年，一大批核电项

3、目立项并开始实施核能利用与原子核的结合能和质量亏损关系密切，下列说法不正确的是（） 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量b、一重原子核衰变成粒子和另一原子核，衰变产物的质量之和一定小于原来重核的质量c、核电站的核能来源于聚变反应d、比结合能越大，原子核越稳定6、以下说法正确的是（） a、汤姆生发现电子并提出了原子核式结构模型b、放射性元素放出的粒子就是质子c、放射性元素放出的粒子就是原子的核外电子d、比结合能（平均结合能）越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定7、下列说法正确的是（） a、核子结合为原子核时总质量将增加b、天然放射现象说明原子具有核式结构c、发生

4、核反应时遵守电荷守恒和质量守恒d、原子核发生一次衰变核内增加一个质子8、下列说法正确的是（） a、用紫外线照射锌板时，逸出的光电子的动能可能不同b、从某种金属表面飞出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功就越大c、比结合能越大，原子核越不稳定d、原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量9、氘核、氚核、中子、氦核的质量分别是m1、m2、m3和m4 ， 如果氘核和氚核结合生成氦核，则下列说法中正确的是（） a、核反应方程为21h+31h52he+10nb、这是一个裂变反应c、核反应过程中的质量亏损m=m1+m2m3d、核反应过程中释放的核能e=（m1+m2m3m4）c210、已知氘核

5、的比结合能是1.09mev ， 氚核的比结合能是2.78mev ， 氦核的比结合能是7.03mev 在某次棱反应中，1个氘核和1个氚核结台生成1个氮核，则下列说法中正确的是（） a、这是一个裂变反应b、核反应方程式为 h+ h he+ nc、核反应过程中释放的核能是19.6mevd、目前核电站都采用上述核反应发电11、下列说法正确的是（） a、链式反应在任何条件下都能发生b、放射性元素的半衰期随环境温度的升高而缩短c、中等核的比结合能最大，因此这些核是最稳定的d、根据e=mc2可知，物体所具有的能量和它的质量之间存在着简单的正比关系12、关于原子核的结合能，下列说法不正确的是（） a、核子结合

6、成原子核时核力做正功，将放出能量，这部分能量等于原子核的结合能b、原子核的结合能等于使其分解为核子所需的最小能量c、一重原子核衰变成粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能d、结合能是由于核子结合成原子核而具有的能量13、关于核反应与核能，下列说法正确的是（） a、目前建成的核电站能源来自于轻核聚变b、核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能c、重核裂变和轻核聚变过程有质量亏损，均能向外界释放核能d、核子平均质量越大的原子核越稳定14、下列说法中正确的是（） a、发现天然放射现象的意义在于使人类认识到原子具有复杂的结构b、卢瑟福提出原子的核式结构模型建

7、立的基础是粒子的散射实验c、原子核内的某一核子与其他核子间都有核力作用d、比结合能大的原子核分解成比结合能小的原子核时要放出能量15、下列关于核反应的说法正确的是（） a、爱因斯坦的质能方程说明了物体质量就是能量，它们之间可以相互转化b、由质能方程可知，能量与质量之间存在正比关系，可以用物体的质量作为它所含有的能量的量度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，系统的总能量不守恒二、填空题16、2012年9月25日我国首艘航母“辽宁舰”正式服役可控核反应堆是驱动航空母舰的理想设备，其工作原理是利用重核裂变反应释放出大量核能

8、获得动力.92235u+nba+kr+yx是若干核反应的一种，其中n为中子，x为待求粒子，y为x的个数，则x是_（填“质子”“中子”或“电子”），y=_ 17、中子的质量为1.0087u ， 质子的质量为1.0073u ， 氘核的质量为2.0136u 中子和质子结合成氘核时质量亏损_，需_（填“吸收”、“放出”）能量_mev （1u=931.5mev）18、氦3是一种十分清洁、安全的能源，开发月壤中蕴藏丰富的氦3资源，对人类社会今后的可持续发展具有深远意义研究发现在太阳内部两个氘核可聚变成氦3，已知氘核的质量为2.0136u ， 中子的质量为1.0087u ， he核质量为3.0150u 若质

9、量亏损1u释放的核能为=931.5mev ， 则两个氘核聚变成he核的核反应方程为_；上述反应中释放的核能为_ 19、氢弹的工作原理是利用氢核聚变放出巨大能量在某次聚变中，一个氘核与一个氚核结合成一个氦核已知氘核的比结合能是1.09mev；氚核的比结合能是2.78mev；氦核的比结合能是7.03mev 则氢核聚变的方程是_一次氢核聚变释放出的能量是_ mev 20、质子的质量mp ， 中子的质量为mn ， 它们结合成质量为m的氘核，放出的能量应为_（真空中的光速为c）三、解答题21、取质子的质量mp=1.6726×1027kg，中子的质量mn=1.6749×1027kg，粒

10、子的质量m=6.6467×1027kg，光速c=3.0×108m/s，请计算粒子的结合能（计算结果保留两位有效数字）22、中科院等离子物理研究所设计并制造的世界上首个“人造太阳”实验装置大部件已安装完毕若在此装置中发生核反应的方程是h+hhe ， 已知 h、 he核的比结合能分别为eh=1.11mev、ehe=7.07mev ， 试求此核反应过程中释放的核能23、一个质子和两个中子聚变成一个氚核，已知质子质量为1.0073u ， 中子质量为1.0087u ， 氚核质量为3.0180u ，(1)写出核反应方程；(2)求该反应中释放的核能24、已知氘核的质量为2.0136u ，

11、 中子的质量为1.0087u ， he核的质量为3.0150u ， 两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成 he并放出一个中子，释放的核能也全部转化为机械能（质量亏损为1u时，释放的能量为931.5mev 除了计算质量亏损外， he的质量可以认为是中子的3倍）(1)写出该核反应的反应方程式；(2)该核反应释放的核能是多少？(3)若测得反应后生成中子的动能是3.12mev ， 则反应前每个氘核的动能是多少mev？25、用初动能为e1=0.6mev的质子轰击静止锂核li生成2个粒子己知质子质量mp=1.0078u ， 粒子的质量ma=4.0026u ， 锂核质量mli=7.0160u ， 质子的试回答下

12、列问题（1u相当于931.5mev）(1)写出核反应方程式(2)核反应中释放出的能量e(3)核反应释放的能量全部用来增加了两个粒子的动能，则核反应后两个粒子具有总动能是多少？答案解析部分一、选择题 1、【答案】 d【考点】质能方程【解析】【解答】核力是强力，它能将核子束缚在原子核内万有引力最弱，研究核子间相互作用时万有引力可以忽略故选：d【分析】氢原子核里有两个质子与两个中子组成，由于存在质量所以它们间存在万有引力、质子带正电，因此质子间存在库仑斥力和质子与中子统称核子，所以它们间存在核力，但这些力有大小之分2、【答案】 b【考点】质能方程【解析】【解答】a、天然放射现象的发现说明原子核内部是

13、有结构的，进而人们研究揭示了原子核有复杂的结构，故a正确b、从n=3的能级向低能级跃迁时会辐射3种不同频率的光；故b错误c、比结合能大的原子核分解成比结合能小的原子核时质量增加，要吸收核能；故c正确d、放射性元素样品中，放射性原子核的数目减少一半所需的时间等于半衰期，故发生衰变的物体每经过一个半衰期，其总质量将减少一半故d正确故选：b【分析】天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构；从n=3的能级向低能级跃迁时会辐射3种不同频率的光；比结合能大的原子核分解成比结合能小的原子核时释放核能；发生衰变的物体每经过一个半衰期，其总质量将减少一半；3、【答案】 c【考点】质能方程【解析】【解答】a、德

14、布罗意首先提出了物质波的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想，故a正确；b、比结合能是指原子核结合能对其中所有核子的平均值，亦即若把原子核全部拆成自由核子，平均对每个核子所要添加的能量，所以比结合能越大，原子核越牢固，故b正确；c、衰变中产生的射线实际上是原子核内的中子变成质子和电子，产生的电子是从核内发出的，并不是核外电子挣脱原子核的束缚而形成的，故c错误；d、一个氢原子从n=4能级向低能级跃迁时辐射的形式可能是43、32、21三种，故可能放出三种不同频率的光子故d正确故选：c【分析】玻尔建立了量子理论，成功解释了氢原子发光现现象普朗克通过对黑体辐射的研究，第一次提出了量子的概念德布罗意首先提

15、出了物质波的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固衰变中产生的射线实际上是原子核内的中子变成质子和电子根据跃迁的特点分析可能的情况4、【答案】d 【考点】质能方程 【解析】【解答】a、自由核子与自由核子结合成原子核时核力作正功，将放出能量，这能量就是原子核的结合能，当比结合能越大，原子核越稳定，故a正确；b、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，故b正确，d错误；c、一重原子核衰变成粒子和另一原子核，要释放能量，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，故c正确；故选：d【分析】比结合能：原子核结合能对其中所有核子的平均值，亦即若把原

16、子核全部拆成自由核子，平均对每个核子所要添加的能量用于表示原子核结合松紧程度结合能：两个或几个自由状态的粒子结合在一起时释放的能量自由原子结合为分子时放出的能量叫做化学结合能，分散的核子组成原子核时放出的能量叫做原子核结合能 5、【答案】 d【考点】质能方程【解析】【解答】a、根据结合能的定义，散的核子组成原子核时放出的能量叫做原子核结合能，所以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，故a正确；b、一重原子核衰变成粒子和另一原子核，要释放能量，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，故b正确；c、核电站的核能来源于重核的裂变反应故c错误；d、比结合能越大，原子核越稳定，故

17、d正确；故选：c【分析】比结合能：原子核结合能对其中所有核子的平均值，亦即若把原子核全部拆成自由核子，平均对每个核子所要添加的能量用于表示原子核结合松紧程度结合能：两个或几个自由状态的粒子结合在一起时释放的能量自由原子结合为分子时放出的能量叫做化学结合能，分散的核子组成原子核时放出的能量叫做原子核结合能6、【答案】 d【考点】质能方程【解析】【解答】a、汤姆生发现电子，卢瑟福在用a粒子轰击金箔的实验中，提出原子核式结构学说，故a错误；b、放射性元素放出的粒子是氦核，不是质子故b错误；c、粒子是由中子转变成质子和电子而放出的，故c错误d、原子核的比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳

18、定故d正确故选：d【分析】根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可粒子是由一个中子转变成一个质子和一个电子；比结合能的大小可以表示原子核结合的牢固程度7、【答案】 d【考点】质能方程【解析】【解答】a、核子结合为原子核时放出核能，有质量亏损，故a错误；b、天然放射现象说明原子核还可以再分，故b错误；c、发生核反应时遵守电荷守恒和质量数守恒，质量有亏损，故c错误；d、原子核发生一次衰变，一个中子转化为电子和质子，故核内增加一个质子，故d正确；故选：d【分析】核子结合为原子核时放出核能，存在质量亏损，是质量数守恒，不是质量守恒；原子核内没有电子，衰变产生的电子是原子核中一个中子转变为

19、一个电子和一个质子，电子释放出来；天然放射现象说明原子核还可以再分8、【答案】 d【考点】质能方程【解析】【解答】a、紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能不变，故a错误；b、根据爱因斯坦光电效应方程ekm=hw，可知光电子的最大初动能跟入射光的频率和金属的逸出功都有关，故b错误；c、比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故c错误；d、原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量，故d正确；故选：d【分析】根据光电效应发生条件，可知，光电子的最大初动能与入射频率有关，与入射的强度无关；比结合能越大时，

20、原子核越稳定；只有入射光的频率大于金属的极限频率，才能发生光电效应；9、【答案】 d【考点】质能方程【解析】【解答】a、核反应过程中质量数和电荷数守恒，由此可知a不正确；b、该反应为聚变反应，故b错误；c、该反应的中质量亏损为：m=m1+m2m3m4 ， 故c错误；d、根据质能方程得e=mc2=（m1+m2m3m4）c2 ， 故d正确故选d【分析】解答本题需要掌握：核反应方程要遵循质量数和电荷数守恒；明确裂变和聚变反应的区别；聚变反应后质量减小，放出能量；正确利用质能方程求释放的能量10、【答案】 b【考点】质能方程【解析】【解答】a、1个氘核和1个氚核结台生成1个氮核，这是聚变反应故a错误；

21、b、1个氘核和1个氚核结台生成1个氮核，根据质量数与质子数守恒知同时有一个中子生成，反应方程为h+hhe+n 故b正确；c、根据质能方程e=mc2得一次聚变释放出的能量：e=e2e1=7.03×4（2.78×3+1.29×2）=17.6mev；故c不正确；d、目前核电站都采用核裂变发电故d错误；故选：b【分析】1个氘核和1个氚核结台生成1个氮核，这是聚变反应；由质量数守恒和电荷数守恒判定反应方程是否正确；由质能方程判断出释放的核能；目前核电站都采用核裂变发电11、【答案】 c【考点】质能方程【解析】【解答】a、链式反应在满足临界体积与临界质量时，才能发生，故a错误

22、；b、放射性元素的半衰期不受到环境的变化而变化，故b错误；c、比结合能越大，原子核越稳定，故c正确；d、爱因斯坦的质能方程e=mc2 ， 不是质量和能量可以相互转化，二者概念根本不同，不能简单地认为物体所具有的能量和它的质量之间存在着简单的正比关系，故d错误；故选：c【分析】根据满足临界体积与临界质量时，才会发生链式反应；元素的半衰期不会受环境的影响而变化，比结合能越大，原子核越稳定；爱因斯坦的质能方程e=mc2 ， 不是质量和能量可以相互转化，二者概念根本不同，当发生质量亏损时，质量只是以能量形式发射出去12、【答案】 d【考点】质能方程【解析】【解答】a、自由核子与自由核子结合成原子核时核

23、力作正功，将放出能量，这能量就是原子核的结合能，当比结合能越大，原子核越稳定，故a正确；b、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，故b正确，d错误；c、一重原子核衰变成粒子和另一原子核，要释放能量，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，故c正确；d、卢瑟福用粒子轰击氮核，第一次实现了原子核的人工转变故选：d【分析】比结合能：原子核结合能对其中所有核子的平均值，亦即若把原子核全部拆成自由核子，平均对每个核子所要添加的能量用于表示原子核结合松紧程度结合能：两个或几个自由状态的粒子结合在一起时释放的能量自由原子结合为分子时放出的能量叫做化学结合能，分散的核子组成原子核时放出

24、的能量叫做原子核结合能13、【答案】c 【考点】核裂变与核聚变，原子的核式结构 【解析】【解答】a、核电站能源来自重核裂变，故a错误b、自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，故b错误c、重核裂变和轻核聚变都有质量亏损，均向外界释放核能，故c正确d、比结合能越大的原子核越稳定，故d错误故选：c【分析】核电站采用重核裂变；重核裂变和轻核聚变都有质量亏损，释放能量比结合能越大的原子核，该原子核越稳定 14、【答案】 b【考点】质能方程【解析】【解答】a、发现天然放射现象的意义在于使人类认识到原子核具有复杂的结构，不是使人类认识到原子具有复杂的结构故a错误；b、卢瑟福通过粒

25、子散射实验提出的原子核式结构模型，故b正确c、根据核力的特点可知，原子核内的某一核子只与和它邻近的核子间才有核力作用；故c错误；d、比结合能大的原子核分解为比结合能小的原子核时，核子的总结合能减小，一定要吸收核能才能完成，故d错误故选：b【分析】发现天然放射现象的意义在于使人类认识到原子核具有复杂的结构；卢瑟福提出的原子核式结构模型，仅能解释粒子散射实验；原子核内的某一核子只与和它邻近的核子间才有核力作用；比结合能大的原子核分解为比结合能小的原子核时吸收能量15、【答案】b 【考点】质能方程 【解析】【解答】a、由质能方程可知，能量与质量之间存在着一定的必然对应的关系，而不能认为质量就是能量，

26、能量就是质量，能量与质量是两个不同的概念只有在核反应过程中，对应着质量的减少，才有能量释放出来，故a错误b、由质能方程可知，能量与质量之间存在正比关系，可以用物体的质量作为它所含有的能量的量度，故b正确c、核反应中出现的“质量亏损”不是指消失的质量转变成了能量故c错误d、核反应中，质量数守恒、能量也守恒故d错误故选：b【分析】质能方程e=mc2 ， 知物体具有的能量与其质量成正比，根据e=mc2可计算核反应中的能量 二、填空题 16、【答案】中子；3 【考点】质能方程 【解析】【解答】根据电荷数守恒、质量数守恒知，yx的总电荷数为0，总质量数为3，知x为中子，y为3故答案为：中子，3【分析】根

27、据质量数守恒、电荷数守恒确定x的质量数和电荷数，从而确定x为何种粒子 17、【答案】 0.0024u；放出；2.2356mev【考点】质能方程【解析】【解答】中子和质子结合成氘核时质量亏损m=1.0087+1.00732.0136u=0.0024u ，根据爱因斯坦质能方程得，释放的能量：e=0.0024×931.5mev=2.2356mev 故答案为：0.0024u ， 放出，2.2356mev【分析】根据反应前后质量的关系得出质量亏损，从而结合爱因斯坦质能方程求出释放的核能18、【答案】h+ h he+ n；3.26mev 【考点】质能方程 【解析】【解答】根据质量数守恒和核电荷数

28、守恒知，聚变的核反应方程：h+hhe+n；核反应过程中的质量亏损为：m=2md（mhe+mn）=0.0035u释放的核能为：e=mc2=0.0035uc2=3.26mev故答案为：h+hhe+n ， 3.26mev 【分析】根据核反应过程遵循质量数守恒和核电荷数守恒求出新核的质量数、核电荷数从而确定新核，并最终写出核反应方程式要计算计算释放的核能，就必须知道核反应亏损的质量，根据爱因斯坦质能方程e=mc2即可求出核反应释放的能量 19、【答案】 h+ h he+ n；17.6mev【考点】质能方程【解析】【解答】（1）根据质量数与质子数守恒，则有核反应方程为：h+hhe+n；（2）根据质能方程

29、e=mc2得一次聚变释放出的能量：e=e2e1=7.03×4（2.78×3+1.29×2）=17.6mev；故答案为：h+hhe+n；17.6mev 【分析】（1）根据核反应过程中质量数和电荷数守恒可正确写出核反应方程（2）根据质能方程可正确解答20、【答案】 (mp+mnm）c2【考点】质能方程【解析】【解答】由爱因斯坦质能方程：e=mc2得：e=（mp+mnm）c2故答案为：（mp+mnm）c2 【分析】爱因斯坦质能方程：e=mc2 ， 可求得放出的能量三、解答题 21、【答案】 解答：组成粒子的核子与粒子的质量差为：m=（2mp+2mn）m所以结合能为：e=

30、mc2代入数据解得：e=4.3×1012j答：粒子的结合能为4.3×1012j【考点】质能方程【解析】【分析】组成粒子的核子与粒子的质量差即为两个质子和两个中子结合成一个粒子时损失的质量，有质能方程代入数据即可得知粒子的结合能22、【答案】 解答：由质能方程：e=mc2 ，则核反应过程中释放的核能：e=（4ehe4eh）c2=4×（7.071.11）mev=23.84mev；答：此核反应过程中释放的核能23.84mev 【考点】质能方程【解析】【分析】根据质能方程，依据比结合能等于结合能与核子数的比值，从而即可求解23、【答案】 （1）根据电荷数守恒、质量数守恒得， h+2 n h（2）该核反应中质量亏损m=1.0073u+2×1.0087u3.0180u=0.0067u ，则释放的核能e=mc2=0.0067×931mev=6