2022-2023學(xué)年高中物理 課時提升作業(yè)十一 第三章 原子核 3.4 原子核的結(jié)合能 教科版選修3-5

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1、2022-2023學(xué)年高中物理 課時提升作業(yè)十一 第三章 原子核 3.4 原子核的結(jié)合能 教科版選修3-5一、選擇題(本大題共6小題,每小題5分,共30分)1.某核反應(yīng)方程為HHHe+X。已知H的質(zhì)量為2.013 6 uH的質(zhì)量為3.018 uHe的質(zhì)量為4.002 6 u,X的質(zhì)量為1.008 7 u。則下列說法中正確的是()A.X是質(zhì)子,該反應(yīng)釋放能量B.X是中子,該反應(yīng)釋放能量C.X是質(zhì)子,該反應(yīng)吸收能量D.X是中子,該反應(yīng)吸收能量【解析】選B。根據(jù)核反應(yīng)方程滿足質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒,X應(yīng)為中子,反應(yīng)前后m=2.013 6 u+3.018 u-4.002 6 u-1.008 7 u=0.0

2、20 3 u,故有質(zhì)量虧損,為放能反應(yīng),故B正確。2.一個氘核和一個氚核聚合成一個氦核的反應(yīng)方程是HHHen,此反應(yīng)過程產(chǎn)生的質(zhì)量虧損為m。已知阿伏伽德羅常數(shù)為NA,真空中的光速為c。若1 mol氘和1 mol氚完全發(fā)生核反應(yīng)生成氦,則在這個核反應(yīng)中釋放的能量為()A.NAmc2B.NAmc2C.2NAmc2D.5NAmc2【解析】選B。一個氘核和一個氚核結(jié)合成一個氦核時,釋放出的能量為mc2,1 mol的氘核和1 mol的氚核結(jié)合成1 mol的氦核釋放的能量為NAmc2。3.(多選)如圖所示是原子核的核子平均質(zhì)量與原子序數(shù)Z的關(guān)系圖像,下列說法中正確的是()A.若D和E結(jié)合成F,結(jié)合過程中一

3、定會吸收核能B.若D和E結(jié)合成F,結(jié)合過程中一定會釋放核能C.若A分裂成B和C,分裂過程一定會吸收核能D.若A分裂成B和C,分裂過程一定會釋放核能【解題指南】明確了核子的平均質(zhì)量與結(jié)合能的對應(yīng)關(guān)系,就可以順利解答此題?！窘馕觥窟xB、D。由題圖可知,原子序數(shù)較小的核D、E結(jié)合成原子序數(shù)較大的核F時,因F核子的平均質(zhì)量小于D、E核子的平均質(zhì)量,故出現(xiàn)質(zhì)量虧損,由質(zhì)能方程知,該過程一定放出核能,所以選項(xiàng)A錯誤,選項(xiàng)B正確;因?yàn)锽、C核子的平均質(zhì)量小于A核子的平均質(zhì)量,故A分裂成B、C的過程中一定要釋放能量,所以選項(xiàng)C錯誤,選項(xiàng)D正確。4.在某些恒星內(nèi),三個粒子可以結(jié)合成一個C,已知C核的質(zhì)量為1.9

4、92 7210-26kg,粒子的質(zhì)量為6.646 7210-27kg,真空中的光速c=3108m/s,則這個反應(yīng)中釋放的核能約為()A.910-10JB.910-13JC.910-9JD.910-15J【解析】選B。三個粒子結(jié)合成一個C核的質(zhì)量虧損為m=36.646 7210-27kg-1.992 7210-26kg110-29kg.根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程得釋放的核能為E=mc2=110-29(3108)2J=910-13J。故選B。5.(多選)下列說法符合事實(shí)的是()A.所有的核反應(yīng)都會釋放出核能B.結(jié)合能與核子數(shù)之比叫比結(jié)合能C.重核分裂成較輕的原子核時要放出能量D.E=mc2表示發(fā)生的質(zhì)量

5、虧損m變?yōu)槟芰糠懦鰜怼窘馕觥窟xB、C。核反應(yīng)中是否會釋放能量要看是否有質(zhì)量虧損,有些核反應(yīng)需要吸收能量才能發(fā)生,A錯;由比結(jié)合能的定義知,B正確;根據(jù)比結(jié)合能曲線知,重核分裂成較輕的原子核時要放出能量,C正確;質(zhì)量虧損m轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)動質(zhì)量,D錯。6.一個質(zhì)子與一個中子結(jié)合成一個氘核時釋放2.2 MeV的能量,兩個中子與兩個質(zhì)子結(jié)合成一個氦核時,釋放28.3 MeV的能量?，F(xiàn)在把兩個中子與兩個質(zhì)子先結(jié)合成兩個氘核,再把兩個氘核結(jié)合成一個氦核,那么在整個過程中釋放的能量為()A.不知氘結(jié)合成氦核時釋放的能量,故無法判斷B.23.9 MeVC.26.1 MeVD.28.3 MeV【解析】選D。核反應(yīng)過程

6、中釋放核能的多少,與中間過程無關(guān),只由反應(yīng)前后原子核的比結(jié)合能來決定.本題中的兩種情況都是由兩個中子和兩個質(zhì)子,最終結(jié)合成一個氦核,所以釋放的能量是相同的,故D選項(xiàng)正確。二、非選擇題(本大題共2小題,共20分)7.(10分)氦核由2個質(zhì)子和2個中子組成。每個質(zhì)子的質(zhì)量是1.007 277 u,每個中子的質(zhì)量是1.008 665 u,氦核的質(zhì)量是4.001 509 u,試求氦核的比結(jié)合能?！窘馕觥亢俗咏Y(jié)合成氦核的過程中質(zhì)量虧損為m=21.007277u+21.008 665 u-4.001 509 u=0.030 4 u與這個質(zhì)量差相對應(yīng)的能量即為氦核的結(jié)合能:E=mc2=0.0304931.5

7、MeV=28.32MeV所以氦核的比結(jié)合能為=7.08MeV答案:7.08MeV【總結(jié)提升】結(jié)合能與電離能無論質(zhì)子和質(zhì)子之間,中子和中子之間,還是質(zhì)子和中子之間,都存在核力,它們結(jié)合成原子核時釋放的能量叫結(jié)合能。要使氫原子電離,也就是要從氫原子中把電子剝離,需要通過碰撞、賦予光子等途徑讓電子得到能量,這個能量實(shí)際上就是電子與氫原子核的結(jié)合能,不過通常把它叫做氫原子的電離能。8.(10分)鐳(Ra)是歷史上第一個被分離出來的放射性元素,已知Ra能自發(fā)地放出粒子而變成新核Rn,已知Ra的質(zhì)量為M1=3.753 310-25kg,新核Rn的質(zhì)量為M2=3.686 710-25kg。粒子的質(zhì)量為m=6.646 610-27kg?，F(xiàn)有一個靜止的Ra核發(fā)生衰變,衰變后粒子的速度為3.68105m/s,求(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字):(1)寫出該核反應(yīng)的方程。(2)此反應(yīng)過程中放出的能量。(3)反應(yīng)后新核Rn的速度大小?！窘馕觥?1)核反應(yīng)的方程為RaHeRn(2)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程E=mc2=(M1-M2-m)c2=1.210-12J(3)設(shè)Rn的速度為v2,由動量守恒定律M2v2-mv=0所以v2=m/s=6.6103m/s答案:(1RaHeRn(2)1.210-12J(3)6.6103m/s