2024-2025学年高中物理第十九章5核力与结合能练习含解析新人教版选修3-5

PAGEPAGE65核力与结合能基础巩固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,则三种力从大到小的排列依次是()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,两质子之间的万有引力极其微小,所以我们在计算时不予考虑。答案:D2.(多选)核力具有下列哪些性质()A.核力是短程力,作用范围很小,只在相邻核子间发生B.核力是一种引力,核力把核子紧紧束缚在核内,形成稳定的原子核C.质子间、中子间、质子和中子之间都有核力D.核力是一种强相互作用力,在其作用范围内,核力比库仑力大得多解析:核力作用的范围在1.5×10-15m之内,只在相邻核子间发生,是短程力,选项A正确;核力既能表现为引力,又能表现为反力,选项B错误;核力是质子、中子之间的强相互作用力,选项C、D正确。答案:ACD3.对公式ΔE=Δmc2的理解,下列说法正确的是()A.能量可以转化为质量B.质量可以转化为能量C.能量的转化与质量的转化是成比例的D.在核反应中,能量与质量都不守恒解析:ΔE=Δmc2只说明质量亏损和释放出核能这两种现象间的联系,并不是说明物体的质量和能量之间存在着相互转化关系,故选项A、B错误,C正确;我们都知道,在核反应中,能量和质量并不违反守恒定律,故选项D错误。答案:C4.下列关于原子核中质子和中子的说法正确的是()A.原子核中质子数和中子数肯定相等B.稳定的重原子核里,质子数比中子数多C.原子核都是特别稳定的D.由于核力的作用范围是有限的,以及核力的饱和性,假如接着增大原子核,形成的核也肯定是不稳定的解析:自然界中较轻的原子核,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,越重的元素两者相差越多,稳定的重原子核里,中子数要比质子数多。答案:D5.下列关于结合能和比结合能的说法,正确的是()A.核子结合成原子核汲取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,因此它的结合能也肯定越大C.重核与中等质量原子核相比较,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解析:核子结合成原子核时放出能量,原子核拆解成核子时汲取能量,A选项错误;比结合能越大的原子核越稳定,但比结合能大的原子核,其结合能不肯定大,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,B、C选项错误;中等质量原子核的比结合能比轻核的大,它的原子核内核子数又比轻核多,因此它的结合能也比轻核大,D选项正确。答案:D6.(2024·江苏卷)(多选)原子核的比结合能曲线如图所示。依据该曲线,下列推断正确的有()ABC.两个D解析:由题图可知,24He的比结合能约为7MeV,其结合能应为28MeV,故A错误。比结合能越大的核越稳定,故B正确。比结合能较小的核结合成比结合能较大的核时释放能量,故答案:BC7.一个中子与某原子核发生核反应,生成一个氘核,其核反应方程式为。

该反应放出的能量为Q,则氘核的比结合能为。

解析:设某原子核的质量数为x,电荷数为y,依据核反应前后质量数、电荷数均守恒可得x+1=2,0+y=1,联立两式解得x=1,y=1,即该原子核为质子,核反应方程式为

01n答案:

8.历史上第一次利用加速器实现的核反应,是用加速后动能为0.5MeV的质子

(1)上述核反应方程为。

(2)质量亏损为kg。

解析:(1)依据电荷数和质量数守恒可写出核反应方程为

11H+3(2)设反应前质子的动能为Ek0,反应后

24ΔE=2Ek-Ek0=(2×8.9-0.5)MeV=17.3MeV,依据爱因斯坦质能方程,有Δm=ΔEc2=17.3×1.6答案:(1)11H+3(2)3.1×10-299.已知氮核质量mN=14.00753u,氧17核的质量mO=17.00454u,氦核质量mHe=4.00387u,氢核质量mH=1.00815u,试判断:解析:反应前总质量:mN+mHe=18.01140u反应后总质量:mO+mH=18.01269u可以看出反应后总质量增加,故该反应是汲取能量的反应,故ΔE=(18.01269-18.01140)×931.5MeV≈1.2MeV。答案:汲取能量1.2MeV实力提升1.(多选)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,其质量必定削减,且削减的质量Δm与释放的能量ΔE满意ΔE=Δmc2C.物体的核能可用mc2表示D.mc2是物体能够放出能量的总和解析:E=mc2式中E表示物体具有的总能量,m表示物体的质量,故选项C错误,选项D正确;ΔE=Δmc2表示当物体的能量增加或削减ΔE时,其质量相应地增加或削减Δm,故选项A错误,选项B正确。答案:BD2.如图所示,原子核的平均核子质量A与原子序数Z的关系图像,下列说法正确的是()A.若D、E能结合成F,结合过程肯定要释放能量B.若D、E能结合成F,结合过程肯定要汲取能量C.若C、B能结合成G,结合过程肯定要释放能量D.若F、C能结合成B,结合过程肯定要释放能量解析:由ΔE=Δmc2可知,释放能量时生成物比反应物质量小,反之则大。依据图像可知,D、E结合成F,核子数不变,质量削减,释放能量,选项A正确。答案:A3.中子n、质子p、氘核D的质量分别为mn、mp、mD。现用能量为E的γ射线照耀静止的氘核使之分解,反应方程为γ+D→p+n,若分解后中子、质子的动能可视为相等,则中子的动能是()A.B.C.D.解析:核反应过程中的质量亏损为Δm=mD-mp-mn核反应过程中释放的能量为ΔE=Δmc2=(mD-mp-mn)c2质子和中子的总动能为Ek=ΔE+E中子的动能是总动能的一半,故选项C是正确的。答案:C4.首次用试验验证“爱因斯坦质能方程”的核反应方程是

3A.2和0.0181u B.2和1.9970uC.1和4.0212u D.1和2.0056u答案:A5.★某核反应方程

XA.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,该反应汲取能量D.X是中子,该反应汲取能量解析:由核反应规律可知X是中子,因为Δm=(2.0136+3.0180-4.0026-1.0087)u=0.0203u,可知该反应为放能反应,B选项正确。答案:B6.静止的镭核

A.解析:镭核的α衰变方程为依据动量守恒定律有0=mRnvRn+mαvα,得mRnvRn=-mαvα设氡核的动能为E1,有E1=而E0=(m衰变时释放的总能量ΔE=E1+E0=由质能方程,总质量亏损为Δm=答案:D7.氘核的平均结合能为1.1MeV,氦核的平均结合能为7.1MeV,2个氘核结合成一个氦核质量的亏损为多少千克?解析:反应前的总结合能E1=2×2×1.1MeV=4.4MeV反应后生成的氦核的结合能E2=7.1×4MeV=28.4MeV所以反应释放的核能ΔE=E2-E1=24MeV=3.84×10-12JΔm=ΔEc2≈4.3×10答案