2019-2020年高中物理第19章第5节核力与结合能同步练习新人教版选修3-5

1、2019-2020 年高中物理 第 19 章 第 5 节 核力与结合能同步练习新人教版选修 3-5一、选择题（14 题为单选题，5、6 题为多选题）1.（湛江 xxxx 学年高二下学期检测）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， 远超过两个质子之间的库仑力，两质子之间的万有引力远小于库仑力，故选项D 正确。2关于原子核中质子和中子的说法，正确的是（）A

2、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.（佛山 xxxx 学年高二下学期检测）某核反应方程为2H+ 1H4He+ X。已知2H 的质 量为2.0136U ,泊的质量为 3.0180U ,；He 的质量为 4.0026

3、u , X 的质量为 1.0087U，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：B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?H+1H；He+：X,贝UX 为中子，在该反应发生前反应物的总质量m= 2.0136u + 3.0180u =5.0316u ,反应后产物总质量m= 4.0026u + 1.0087u = 5.0113u，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，故选项4太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不

4、断减少。太阳每秒钟辐射出的能量 约为 4X1026J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近（）A.1036kg B. 1018kgC.1013kgD. 109kg答案：D解析：由质能方程 E= mC得：E4X10269& m=M =-?讥 川*kg4X10 kg, D 正确。5. 对公式 E= mC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mB.如果物体的质量增加了m,它的能量也一定相应增加mCC. 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

5、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mC,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。6. 爱因斯坦提出了质能方程，揭示了质量与能量的关系，关于质能方程，下列说法正确的是（）A.质量和能量可以相互转化B.当物体向外释放能量时，其质量必定减少，且减少的质量m与释放的能量 E满足 E= mC2C.物质的核能可用me表示D. mC是物体能够放出能量的总和B 正确。答案：BD解析：E=mC式中E表示物体具有的总能量，m表示物体的质量，故 C 项错误，D 正确；2E

6、= me表示当物体的能量增加或减少E时，其质量相应的增加或减少m故 A 错误，B 正确，所以选 B、Db二、非选择题7.三个a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?4 1212答案：(1)32H 6C+AE(2)1.165X10 J(3)7.28 MeV解析：反应前后的质量发生改变，根据AE=Am- c2可求解出结论。(1) 3 2H-：2c+ AE(2)Am=3X4.0026u12.0000u=0.0078u=12.928X10一30kgAE=

7、 Arrrc2=1.165X1012J(3)AE=1.165X1012J=7.28 MeV一、选择题(12 题为单选题，5 题为多选题)1 下列说法中正确的是 ()A. 爱因斯坦质能方程反映的物体质量就是能量，它们之间可以互相转化B. 由E=mC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：E=mC说明能量与质量之间存在着联系，即能量与质量之间存在着正比关系，并 不是说明了能量与质量之间存在相互转化的关

8、系，故 A 项错误，而 B 项正确。核反应中的“质量亏损”并不是质量消失， 实际上是从静止的质量变成运动的质量， 并不是质量转变为能量， 故 C项错误。在核反应中，质量守恒，能量也守恒，在核反应前后只是能量的存在方式不同， 总能量不变，在核反应前后只是物质由静质量变为动质量，故D 错误。2.当两个中子和两个质子结合成一个a粒子时， 放出28.30MeV 的能量，当三个a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 ()A21.02MeVB35.56MeVC77.62MeVD92.16MeV答案： D解析：6 个中

9、子和 6 个质子可结合成 3 个a粒子，放出能量 3X28.30MeV= 84.9MeV,3 个a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。3.原来静止的原子核bX 发生a衰变时，放出a粒子的动能为吕。假设衰变时产生的能A.卢瑟福在a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.C0曰Ba ! c2C.a7 曰aE)答案:解析:4粒子与新核质量比为尸，衰变过程满足动量

10、守恒，即nava=m新.v新，根4EDH- E）242a 4据动量和动能的关系p2= 2m- E37Ar+1e已知1；CI 核的质量为 36.956 58u, wAr 核的质量为 36.956 91u，-0e 质量为 0.000 55u,1u对应的能量为 931.5MeV。根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量A. 0.82MeVB. 0.31MeVC. 1.33MeVD. 0.51MeV答案：A解析：先计算出核反应过程中的质量增加: m= 36.956 91u + 0.000 55u 36.956 58u=0.000 88u再由爱因斯坦的质能方程得所需要的能量:2E= mc

11、=0.000 88ux931.5MeV= 0.82MeV故选项 A 是正确的。5.关于原子结构和核反应的说法中正确的是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：ACD解析：卢瑟福在a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。二、非选择题6为确定爱因斯坦的质能方程 E=AmC的正确性，设计了如下实验：用动能为E= 0.6MeV的质子轰击静止的锂核

12、3Li，生成两个a粒子，测得两个a粒子的动能之和为 6 = 19.9MeV,已知质子、a粒子、锂粒子的质量分别取 nP= 1.007 3u、m = 4.001 5u、ru = 7.016 Ou。(1) 写出核反应方程；(2) 通过计算说明AE=AmW正确。答案：(1)3Li +1 2；He (2)见解析解析：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 +1H2；He(2) 核反应的质量亏损Am=mi+m 2m= 0.0203u，由质能方程可得，质量亏损相当的能量AE=AmC= 18.9MeV,而系统增加的能量AE=EE= 19.3MeV,这

13、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AE=AmC正确。7.用中子轰击锂核(泊)发生核反应，生成氚核(泊)和a粒子，并放出 4.8MeV 的能量。(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a粒子的动能比是多少？(4)a粒子的动能是多大？答案：(1)站+0n3H+；He (2)0.0052u(3)4 : 3(4)2.06MeV解析：(1)6Li +in3H+2He(2) 依据AE=AmC得：4.8A m=93T5u=0.0052u(3) 根据题意有：0 =mv1+mv2式中m、m、V1、V2分别为氚核和a粒子的质量和速度，由

14、上式及动能E=p/2m可得它们的动能之比为:(4)a粒子的动能：E=7(Eki+Ek2)=7x4.8MeN 2.06MeV。2019-2020 年高中物理 第 19 章 第 5 节 核力与结合能练习 新人教版选修 3-51 四种基本相互作用.(1) 自然界物体之间的相互作用除了以前学习的引力相互作用和电磁力相互作用，还存 在强相互作用和弱相互作用(2) 核力：原子核里的核子间有着一种核力，是核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳 定的原子核.(3) 核力的特点：核力是强相互作用的一种表现.核力是短程力，作用范围在 1.5Xm 之内，大于 0.8Xm 时表现为引力.小于 0.8Xm 表现为斥力.每个

15、核子只跟相邻的核 子发生核力作用，具有饱和性.2. 原子核中质子与中子的比例.原子核是由质子和中子组成，较轻的原子核，质子数与中子数 大致相等，但对于较重的原子核，中子数 大于质子数，越重的元素， 相差越大.这是因为核子数越多时，有些核之间 的距离越大，核力会迅速减小， 使核力不足以克服质子的库仑斥力，使原子核不稳定，可见原子核的粒子数不能无限多的原因是核力的饱和性 决定的.3. 结合能.由核子结合成原子核要放出能量，这就是原子核的 结合能.原子核的结合能与核子数之比，称作比结合能，也叫平均结合能.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.4. 质量亏损.(1) 原子核的质

16、量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫作质量亏损.(2) 质能方程：物体的能量与它的质量有简单比例关系，即E=，质量亏损Am与原子核的结合能的关系为：E=A.基地四旦1.原子核中质子与中子结合在一起依靠的是(C)A. 正负电荷相互吸引的力B. 正电荷之间的相互排斥力C. 核力D. 分子间的引力和斥力解析：因为中子是不带电的，所以不存在电荷之间的相互作用，所以 D 答案EkiEk2=2 2P:P_2m：2mm:m= 4 : 3。A B 是错误的;D 是错误的.中给出的是分子之间的作用力而不是质子和中子之间的作用力，故而2.(xx 北京卷)质子、中子和氘核的质量分别为m1、n2 和 n3.当一个

17、质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是（c表示真空中的光速）（C）A. （rrt+m2-m3）cB.（rdm2-m3）c（ （川+九一乃）*I）.（川 |盹用 3）解析：根据质能方程知 C 正确.3. 氢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种从大到小的排列顺序是（D）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、万有引力解析：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

18、之分.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.4.中子 n、质子 p、氘核 D 的质量分别为mn、mp、mD.现用光子能量为E的丫射线照 射静止氘核使之分解，反应方程为 丫 + Xp+ n.若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是（C）A.（川门川 p 一）? EB. ()c2+E解析：据能量守恒可知：E+A=2Ek,1得：Ek=2（E+A）,1即Ek= 2【（mD np- rm） +E，故 C 正确.5.（多选）质子数与中子数互换的核互为“镜像核”，例如是的“镜像核”，同样也是的“镜像核”，则下列说法正确的是（BCA,鹭N和殳0互

19、为“镜像核莎B.芍N和；C互为池镜像核”C.B衰变的本质是一个中子转变为一个质子，同时放出一个电子衰变解析：考查原子物理知识的质子数为 7、中子数为 6,的质子数为 6、中子数为 7,依 题意和互为镜像核，B 对；的质子数为 7、中子数为 8，的质子数为 8、中子数为 8，A 错； 对 D 选项中的核反应为轻核的聚变反应，D 错；3衰变的本质是一个中子转变为一个质子，同时放出一个电子，C 对.6.（多选）用质子轰击锂核（）生成两个a粒子， 以此进行有名的“验证爱因斯坦质能方 程”的实验.已知质子的初动能是0.6MeV,质子、a粒子和锂核的质量分别是 1.0073u、4.001 5u 和 7.0

20、01 6u.已知 1u 相当于 931.5MeV,则下列叙述中正确的是（CDA. 此反应过程质量减少 0.010 3uB. 生成的两个a粒子的动能之和是 18.3MeV,与实验相符C.核反应中释放的能量是 18.9MeV,与实验相符D. 生成的两个a粒子的动能之和是 19.5MeV,与实验相符解析： 根据题意可知该反应的核反应方程式：；核反应前后的质量亏损为：m 1.007 3 u + 7.016 u 2X4.001 5 u= 0.020 3 u ，故 A 错误；若生成的两个a粒子的动能之和是 吐=E+E1 = 0.020 3X931.5 MeW 0.6 MeV = 19.509 45 MeV

21、，故 B 错 误，D 正确；核反应中释放的能量 E= m（2 = 18.909 45 MeV，故 C 正确；故选 CD.7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 4X1026J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近（C）A. 1036kg1018kgC. 1013kgD. IO9kg解析：根据爱因斯坦的质能方程得：E4X1026“m=c2=9X1016& 4.4X109（kg） , D 正确.能 2 捌丄& （多选）如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图象下列说法中正确的是（AC）A.若D和E能结合成F,结合过程一定

22、要释放能量B.若D和E能结合成F,结合过程一定要吸收能量C.若A能分裂成B和C,分裂过程一定要释放能量D.若A能分裂成B和C,分裂过程一定要吸收能量解析：题目图象说明不同的原子核，其核子的平均质量（原子核的质量除以核子数）与原子序数的关系从图中可以看出，Fe 的核子的平均质量最小，DE的核子的平均质量比F大，故D E结合成F时，总质量会减小，应释放核能同样的理由，A分裂成B和C时，总质量也会减少，一定会释放核能.9.（多选）下列说法中正确的是（BDA. 中等大小的核的结合能最大，因此这些核是最稳定B. 由于每种原子都有自己的特征谱线，故可以根据原子光谱来鉴别物质D.核反应f H +冷的生成物中

23、有a粒子，该反应是C. 氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电 子的动能减小，电势能增大D. 质子和中子结合成原子核一定有质量亏损，释放出能量解析：比结合能越大的原子核越稳定；能级跃迁时，通过轨道半径的变化，根据库仑引力提供向心力，判断电子动能的变化， 从而根据能量的变化判断电势能的变化. 中等大小的 核比结合能最大，这些核最稳定故 A 错误；由于每种原子都有自己的特征谱线， 故可以根 据原子光谱来鉴别物质.故 B 正确；氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，释放光子，轨道半径减小，能量减小，根据k=m知，电子的动能增大，电势能减小故 C 错误； 质子和

24、中子结合成原子核一定有质量亏损，释放出能量故D 正确.10.在实验室内较精准地测量到的双3衰变事例是在 1987年公布的，在进行了 7 960小时的实验后，以 68%勺置信度认出发生的 36 个双3衰变事例已知静止的发生双3衰变时，将释放出两个电子和两个中微子(中微子的质量数和电荷数都为零)，同时转变成一个新核 X,则 X 核的中子数为 _ ;若衰变过程释放的核能是E真空中的光速为C,则衰变过程的质量亏损是 _.解析：中有 82- 34= 48 个中子，发生双3衰变时有两个中子释放出电子而变为质子，E则衰变后中子数为 46 个；由质能方程可得，衰变过程中质量亏损m=.E答案：4611 .2 个质子和 1 个中子结合可以生成氦 3 ,