人教版(新教材)高中物理选择性必修3课时作业6：5 3 核力与结合能练习

人教版(新教材)高中物理选择性必修第三册PAGEPAGE1第3节核力与结合能(限时35分钟)题组一核力和四种基本相互作用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〖答案〗D〖解析〗核子间的核力最大，万有引力最小，D项正确。2.下列对核力的认识正确的是()A.任何物体之间均存在核力B.核力广泛存在于自然界中的核子之间C.核力只存在于质子之间D.核力只发生在相距1.5×10－15m内的核子之间，大于0.8×10－15m为吸引力，而小于0.8×10－15m为斥力〖答案〗D〖解析〗由核力的特点知道，只有相距1.5×10－15m内的核子之间才存在核力，核力发生在质子与质子、质子与中子及中子与中子之间，由此知选项D正确，A、B、C错误。题组二结合能与原子核的稳定性3.下列关于结合能和比结合能的说法正确的是()A.核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能B.比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大C.重核与中等质量的原子核相比较，重核的结合能和比结合能都大D.中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大〖答案〗D〖解析〗核子结合成原子核是放出能量，原子核拆解成核子是吸收能量，选项A错误；比结合能越大的原子核越稳定，但比结合能越大的原子核，其结合能不一定大，例如中等质量原子核的比结合能比重核大，但由于核子数比重核少，其结合能比重核小，选项B、C错误；中等质量原子核的比结合能比轻核的大，它的核子数又比轻核多，因此它的结合能也比轻核大，选项D正确。4.(多选)对结合能、比结合能的认识，下列正确的是()A.一切原子核均具有结合能B.自由核子结合为原子核时，可能吸收能量C.结合能越大的原子核越稳定D.比结合能越大的原子核越稳定〖答案〗AD〖解析〗由自由核子结合成原子核的过程中，核力做正功，释放出能量，反之，将原子核分开变为自由核子它需要赋予相应的能量，该能量即为结合能，故选项A正确，B错误；对核子较多的原子核的结合能越大，但它的比结合能不一定大，比结合能的大小反映了原子核的稳定性，故选项C错误，D正确。题组三质量亏损和核能的计算5.(多选)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，它们之间可以相互转化B.由E＝mc2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藏的能量的量度C.核反应中发现的“质量亏损”是由静止质量变成运动质量D.因为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〗BC〖解析〗E＝mc2说明能量和质量之间存在着联系，即能量与质量之间存在着正比关系，但并不能说明能量和质量之间存在相互转化的关系，故A错误，B正确；核反应中的“质量亏损”并不是质量消失，实际上是由静止的质量变成运动的质量，并不是质量转变成能量，故C正确；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成动质量，故D错误。6.(多选)为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”。对于爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2，下列说法正确的是()A.E＝mc2定量地指出了物体具有的能量与其质量之间的关系B.根据ΔE＝Δmc2可以计算核反应中释放的核能C.一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损D.E＝mc2中的E是发生核反应中释放的核能〖答案〗ABC〖解析〗爱因斯坦质能方程E＝mc2定量地指出了物体具有的能量与其质量之间的关系，故A正确；由质能方程知，当物体的质量减少时，物体的能量减少，向外释放了能量；反之，若物体的质量增加了，则物体的能量增加，表明它从外界吸收了能量，所以由物体的质量变化能算出物体的能量变化，故B、C正确，D错误。7.(多选)一个质子和一个中子结合成氘核，同时放出γ光子，核反应方程是eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(2,1)H＋γ，以下说法中正确的是()A.反应后氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和B.反应前后的质量数不变，因而质量不变C.反应前后质量数不变，但会出现质量亏损D.γ光子的能量为Δmc2，Δm为反应中的质量亏损，c为光在真空中的速度〖答案〗ACD〖解析〗核反应中质量数、电荷数及能量均守恒，由于反应中要释放核能，会出现质量亏损，由爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2可知，反应中氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和，但质量数不变，且能量守恒，能量会以光子的形式向外释放，根据质能方程可知，γ光子的能量为Δmc2，故A、C、D正确，B错误。8.原子质量单位为u，1u相当于931.5MeV的能量，真空中光速为c，当质量分别为m1和m2的原子核结合为质量为M的原子核时释放出的能量是()A.(M－m1－m2)u·c2B.(m1＋m2－M)u×931.5JC.(m1＋m2－M)cD.(m1＋m2－M)×931.5MeV〖答案〗D〖解析〗核反应过程中，反应前后原子核的质量亏损为Δm＝(m1＋m2－M)u1u相当于931.5MeV的能量，故释放出的能量为ΔE＝Δm×931.5MeV＝(m1＋m2－M)×931.5MeV。9.在下列判断中，正确的是()A.组成eq\o\al(238,92)U核的核子中任何两个核子之间都存在不可忽略的核力作用B.组成eq\o\al(238,92)U核的中子中任何两个中子之间都存在不可忽略的核力作用C.组成eq\o\al(238,92)U核的质子中任何两个质子之间都存在不可忽略的库仑斥力作用D.组成eq\o\al(238,92)U核的质子中任何两个质子之间都存在不可忽略的核力作用〖答案〗C〖解析〗核力属于短程力，由于组成eq\o\al(238,92)U核的核子较多，两核子之间的距离可能超过核力的作用范围，所以某些核子之间的作用力可能比较小，故A、B、D错误；原子核中任何两质子之间都存在库仑斥力的作用，故C正确。10.(2021·济南市历城二中月考)在研究原子核的衰变过程中，发现U238发生衰变产生新核Th234，其衰变方程为eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(n,m)X，下列判断正确的是()A.该衰变类型为β衰变B.衰变方程满足质量数守恒，所以没有质量亏损C.eq\o\al(238,92)U核的结合能大于eq\o\al(234,90)Th核的结合能D.eq\o\al(238,92)U核的比结合能大于eq\o\al(234,90)Th核的比结合能〖答案〗C〖解析〗根据质量数守恒和电荷数守恒得衰变方程为eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He，该衰变为α衰变，A错误；衰变方程满足质量数守恒，但是该反应为放能反应，有质量亏损，B错误；eq\o\al(238,92)U核的核子数大于eq\o\al(234,90)Th核的核子数，所以eq\o\al(238,92)U核的结合能大于eq\o\al(234,90)Th核的结合能，C正确；衰变方程，是不稳定的核向稳定的核转变，而比结合能越大的原子核越稳定，所以eq\o\al(238,92)U核的比结合能小于eq\o\al(234,90)Th核的比结合能，D错误。11.(2021·河南驻马店市期末)1932年查德威克用α粒子(eq\o\al(4,2)He)轰击铍9(eq\o\al(9,4)Be)产生了一个新核X，并发现了中子，释放出γ光子。若α粒子、铍9(eq\o\al(9,4)Be)、新核X、中子的质量分别为m1、m2、m3、m4，光在真空中的传播速度大小为c，则下列说法正确的是()A.新核X的电荷数比铍9的电荷数多3B.新核X的中子数比铍9的中子数多3C.新核X的比结合能比铍9的比结合能大D.放出的γ光子的能量为(m4＋m3－m1－m2)c2〖答案〗C〖解析〗查德威克发现中子的核反应方程为eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n，新核X为eq\o\al(12,6)C，eq\o\al(12,6)C的电荷数比eq\o\al(9,4)Be的电荷数多2，A错误；eq\o\al(12,6)C的中子数为12－6＝6，eq\o\al(9,4)Be的中子数为9－4＝5，eq\o\al(12,6)C的中子数比eq\o\al(9,4)Be的中子数多6－5＝1，B错误；核反应后的产物比反应前的物质更稳定，比结合能更大，C正确；该核反应释放岀γ光子，说明核反应过程中发生质量亏损，γ光子的能量为ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3－m4)c2，D错误。12.(2021·江苏常州市开学考)关于核反应方程eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋X，下列说法正确的是()A.此核反应一定会释放能量B.通过降低温度的方法，一定能缩短U的半衰期C.此核反应方程中的X代表的粒子为氢原子核D.铀核的比结合能大于钍核的比结合能〖答案〗A〖解析〗此核反应是α衰变方程，一定会释放能量，A正确；外部条件不能改变U的半衰期，B错误；此核反应方程中的X质量数为4，电荷数为2，则X代表的粒子为氦原子核，C错误；因反应释放能量，则铀核的比结合能小于钍核的比结合能，D错误。13.(2021·广东深圳市一模)核电池又称“放射性同位素电池”，利用衰变放出的射线能量转变为电能而制成。科学家利用eq\o\al(147,61)Pm→eq\o\al(147,62)Sm＋x反应制成核电池，已知eq\o\al(147,61)Pm的半衰期约为2.6年，eq\o\al(147,61)Pm、eq\o\al(147,62)Sm原子核及x粒子的质量分别为m1、m2、m，真空中的光速为c，则()A.射线粒子x的符号是eq\o\al(0,1)eB.5.2年后所有eq\o\al(147,61)Pm原子核均已衰变C.每个eq\o\al(147,61)Pm原子核衰变放出的能量为(m1－m2－m)c2D.单位时间内该电池因衰变而放出的核能一直保持不变〖答案〗C〖解析〗根据核反应过程电荷数、质量数守恒可知射线粒子x的符号是eq\o\al(0,－1)e，所以A错误；5.2年后经过了2个半衰期，由半衰期公式m′＝m(eq\f(1,2))eq\f(t,τ)可知有eq\f(3,4)的eq\o\al(147,61)Pm原子核已衰变，所以B错误；由爱因斯坦的质能方程ΔE＝Δmc2可得，每个eq\o\al(147,61)Pm原子核衰变放出的能量为(m1－m2－m)c2，所以C正确；由能量守恒定律可知核电池衰变后，单位时间内该电池因衰变而放出的核能会逐渐减小，所以D错误。14.用中子轰击锂核(eq\o\al(6,3)Li)发生核反应，产生氚和α粒子并放出4.8MeV的能量。(1)写出核反应方程式；(2)求上述反应中的质量亏损为多少(保留2位有效数字)。〖答案〗(1)