高中物理 第十九章 原子核 5 核力與結(jié)合能課堂演練 新人教版選修35

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1、 5 核力與結(jié)合能 1．對(duì)原子核的組成，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．核力可使一些中子組成原子核 B．核力可使非常多的質(zhì)子組成原子核 C．不存在只有質(zhì)子的原子核 D．質(zhì)量較大的原子核內(nèi)一定有中子 解析：由于原子核帶正電，不存在只有中子的原子核，但核力也不能把非常多的質(zhì)子集聚在一起組成原子核，原因是核力是短程力，質(zhì)子之間還存在“長(zhǎng)程力”——庫(kù)侖力，A、B錯(cuò)誤；自然界中存在只有一個(gè)質(zhì)子的原子核，H，C錯(cuò)誤；較大質(zhì)量的原子核內(nèi)只有存在一些中子，才能削弱庫(kù)侖力，維系原子核的穩(wěn)定，故D正確． 答案：D 2.一個(gè)91Pa原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、核子數(shù)分別為（　　） A.91個(gè)　

2、91個(gè)　234個(gè)　　B.143個(gè)　91個(gè)　234個(gè) C.91個(gè)　143個(gè)　234個(gè) D.234個(gè)　91個(gè)　143個(gè) 解析：原子核是由質(zhì)子和中子組成的，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子.91Pa的原子序數(shù)為91，即質(zhì)子數(shù)為91，核子數(shù)為234，中子數(shù)等于核子數(shù)減去質(zhì)子數(shù)，即為234－91＝143，故C正確，ABD錯(cuò)誤.故選：C. 答案：C 3．(多選)對(duì)核子結(jié)合成原子核的下列說(shuō)法正確的是(　　) A．原子核內(nèi)的核子間均存在核力 B．原子核內(nèi)的質(zhì)子間均存在核力和庫(kù)侖力 C．當(dāng)n個(gè)核子靠近到核力作用的范圍而結(jié)合為原子核時(shí)，其間“勢(shì)能”一定減小 D．對(duì)質(zhì)子數(shù)較多的原子核，其中的中子起到增加核力、

3、維系原子核穩(wěn)定的作用 解析：由于核力為短程力，只會(huì)發(fā)生在相鄰核子之間，由此知A、B錯(cuò)誤；當(dāng)n個(gè)核子靠近到核力作用范圍內(nèi)，而距離大于0.810－15 m，核力表現(xiàn)為引力，在此過(guò)程核力必做正功，其間勢(shì)能必定減小，形成原子核后距離一般不小于0.810－15 m，故C正確；對(duì)質(zhì)子數(shù)較多的原子核，由于只有相鄰的質(zhì)子間才有核力，但各個(gè)質(zhì)子間均有很強(qiáng)的庫(kù)侖斥力，隨著質(zhì)子數(shù)的增加，其庫(kù)侖斥力增加，對(duì)于穩(wěn)定的原子核，必須存在較多的中子才能維系二者的平衡，故D正確． 答案：CD 4．某核反應(yīng)方程為H＋H→He＋X.已知H的質(zhì)量為2.013 6 u，H的質(zhì)量為3.018 0 u，He的質(zhì)量為4.002 6 u

4、，X的質(zhì)量為1.008 7 u．則下列說(shuō)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：由題目所給核反應(yīng)方程式，根據(jù)核反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量數(shù)，電荷數(shù)守恒規(guī)律，可得：H＋H→He＋n，X為中子，在該反應(yīng)發(fā)生前，反應(yīng)物的總質(zhì)量m1＝2.013 6 u＋3.018 0 u＝5.031 6 u，反應(yīng)后產(chǎn)物總質(zhì)量m2＝4.002 6 u＋1.008 7 u＝5.011 3 u，總質(zhì)量減少，出現(xiàn)了質(zhì)量虧損，根據(jù)愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程可知，該反應(yīng)釋放能量． 答案：B 5.如圖所示，表示原子核的比結(jié)合能與質(zhì)

5、量數(shù)A的關(guān)系，據(jù)此下列說(shuō)法中正確的是（　?。? A.重的原子核，例如鈾核（92U），因?yàn)樗暮俗佣?，核力大，所以結(jié)合得堅(jiān)固而穩(wěn)定 B.鋰核（Li）的核子的比結(jié)合能比鈾核的比結(jié)合能小，因而比鈾核結(jié)合得更堅(jiān)固更穩(wěn)定 C.原子核結(jié)合的松緊程度可以用“比結(jié)合能”來(lái)表征，比結(jié)合能的定義是每個(gè)核子的平均結(jié)合能；比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定 D.以上三個(gè)表述都錯(cuò)誤 解析：比結(jié)合能是指要把原子核內(nèi)核子分開(kāi)平均每個(gè)核子需要的能量，所以比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，由圖知，中等大小的原子核比結(jié)合能最大，最穩(wěn)定，故ABD錯(cuò)誤；C正確. 答案：C [A級(jí)　抓基礎(chǔ)] 1.（多選）如圖所示是原子核的核子

6、平均質(zhì)量與原子序數(shù)Z的關(guān)系圖象，下列說(shuō)法正確的是（　　） A.若DE能結(jié)合成F，結(jié)合過(guò)程一定能放出核能 B.若DE能結(jié)合成F，結(jié)合過(guò)程一定要吸收能量 C.若CB能結(jié)合成A，結(jié)合過(guò)程一定要放出能量 D.若CB能結(jié)合成A，結(jié)合過(guò)程一定要吸收能量 解析：DE結(jié)合成F，有質(zhì)量虧損，根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程，有能量釋放，A正確，B錯(cuò)誤；若CB能結(jié)合成A，也有質(zhì)量虧損，根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程，要吸收能量，D正確，C錯(cuò)誤；故選AD. 答案：AD 2.原子質(zhì)量單位為u，1 u相當(dāng)于931.5 MeV的能量，真空中光速為c，當(dāng)質(zhì)量分別為m1和m2的原子核結(jié)合為質(zhì)量為M的原子核時(shí)釋放出的能量是（　?。?/p>

7、 A.（M－m1－m2） uc2 B.（m1＋m2－M） u931.5 J C.（m1＋m2－M）c2 D.（m1＋m2－M）931.5 eV 解析：在核能計(jì)算時(shí)，如果質(zhì)量的單位是kg，則用ΔE＝Δmc2進(jìn)行計(jì)算，如果質(zhì)量的單位是u，則利用1 u相當(dāng)于931.5 MeV的能量計(jì)算，即ΔE＝Δm931.5 MeV進(jìn)行計(jì)算，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤. 答案：C 3．中子n、質(zhì)子p、氘核D的質(zhì)量分別為mn、mp、mD.現(xiàn)用光子能量為E的γ射線照射靜止氘核使之分解，反應(yīng)方程為γ＋D→p＋n，若分解后中子、質(zhì)子的動(dòng)能可視為相等，則中子的動(dòng)能是(　　) A.[(mD－mp－mn)c2－E]

8、 B.[(mD＋mn－mp)c2＋E] C.[(mD－mp－mn)c2＋E] D.[(mD＋mn－mp)c2－E] 解析：因?yàn)檩p核聚變時(shí)放出能量，質(zhì)量虧損，所以氘核分解為核子時(shí)，要吸收能量，質(zhì)量增加，本題核反應(yīng)過(guò)程中γ射線能量E對(duì)應(yīng)質(zhì)量的增加和中子與質(zhì)子動(dòng)能的產(chǎn)生，即E＝Δmc2＋2Ek＝(mp＋mn－mD)c2＋2Ek得Ek＝[E－(mp＋mn－mD)c2]＝[(mD－mp－mn)c2＋E]，故選C. 答案：C 4．(多選)中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí)，質(zhì)量虧損為Δm，相應(yīng)的能量ΔE＝Δmc2＝2.2 MeV是氘核的結(jié)合能，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．用能量小于2.2 MeV的光子

9、照射靜止氘核時(shí)，氘核不能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子 B．用能量小于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時(shí)，氘核可能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子，它們的動(dòng)能之和不為零 C．用能量大于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時(shí)，氘核可能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子，它們的動(dòng)能之和為零 D．用能量大于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時(shí)，氘核可能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子，它們的動(dòng)能之和不為零 解析：用能量小于結(jié)合能的光子照射氘核時(shí)，氘核一定不能分解，所以A正確，B錯(cuò)誤．用能量大于結(jié)合能的光子照射氘核時(shí)，氘核可能分解，只要分解，分解出的質(zhì)子和中子動(dòng)能之和一定不為零(若動(dòng)能之和為零就分不開(kāi)了)，所以C錯(cuò)誤，D正確．

10、答案：AD B級(jí)　提能力 5.（多選）我國(guó)首次使用核電池隨“嫦娥三號(hào)”軟著陸月球，并用于嫦娥三號(hào)的著陸器和月球車上，核電池是通過(guò)半導(dǎo)體換能器，將放射性同位素衰變過(guò)程中釋放出的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?嫦娥三號(hào)采用放射性同位素94Pu，靜止的94Pu衰變?yōu)殁櫤?2U和α粒子，并放出頻率為ν的γ光子，已知94Pu、92U和α粒子的質(zhì)量分別為mPu、mU、mα.下列說(shuō)法正確的是（　?。? A.94Pu的衰變方程為94Pu→92U＋He＋γ B.此核反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量虧損為Δm＝mPu－mU－mα C.釋放出的γ光子的能量為（mPu－mU－mα）c2 D.反應(yīng)后92U和α粒子結(jié)合能之和比94Pu的結(jié)合能大

11、 解析：根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒與電荷數(shù)守恒可知，94Pu的衰變方程為94Pu→92U＋He＋γ，故A正確；此核反應(yīng)過(guò)程中的質(zhì)量虧損等于反應(yīng)前后質(zhì)量的差，為Δm＝mpu－mU－mα，故B正確；釋放的γ光子的能量為hν，核反應(yīng)的過(guò)程中釋放的能量：E＝（mpu－mU－mα）c2，由于核反應(yīng)的過(guò)程中釋放的核能轉(zhuǎn)化為新核與α粒子的動(dòng)能以及光子的能量，所以光子的能量小于（mpu－mU－mα）c2，故C錯(cuò)誤； 94Pu衰變成92U和α 粒子后，釋放核能，將原子核分解為單個(gè)的核子需要的能量更大，原子變得更穩(wěn)定，所以反應(yīng)后92U和α粒子結(jié)合能之和比94Pu的結(jié)合能大，故D正確；故選ABD. 答案：ABD 6.H的

12、質(zhì)量為3.016 050 u，質(zhì)子的質(zhì)量是1.007 277 u，中子的質(zhì)量是1.008 655 u.求： （1）一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合為氚核時(shí)，是吸收還是放出能量？該能量為多少？ （2）氚核的結(jié)合能和比結(jié)合能各是多少？ （3）如果此能量是以光子形式放出的，則光子的頻率是多少？ 解析：（1）一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成氚核的核反應(yīng)方程是：H＋2n→H， 反應(yīng)前各核子總質(zhì)量為：mp＋2mn＝1.007 277 u＋21.008 665 u＝3.024 607 u， 反應(yīng)后新核的質(zhì)量 mH＝3.016 050 u， 質(zhì)量虧損 Δm＝3.024 607 u－3.016 050 u＝0.

13、008 557 u， 因反應(yīng)前的總質(zhì)量大于反應(yīng)后的總質(zhì)量，故此核反應(yīng)釋放能量； 釋放的核能 ΔE＝0.008 557931.5 MeV＝7.97 MeV. （2）氚核的結(jié)合能ΔE＝7.97 MeV， 它的比結(jié)合能為：≈2.66 MeV. （3）放出光子的頻率 ν＝＝ Hz≈1.921021 Hz. 答案：（1）放出能量　7.97 MeV （2）7.97 MeV　2.66 MeV （3）1.921021 Hz 7．鐳核Ra發(fā)生衰變放出一個(gè)粒子變?yōu)殡焙薘n.已知鐳核226質(zhì)量為226.025 4 u，氡核222質(zhì)量為222.016 3 u，放出粒子的質(zhì)量為4.002 6 u.

14、 (1)寫出核反應(yīng)方程； (2)求鐳核衰變放出的能量； (3)若衰變放出的能量均轉(zhuǎn)變?yōu)殡焙撕头懦隽Ｗ拥膭?dòng)能，求放出粒子的動(dòng)能． 解析：(1)核反應(yīng)方程為Ra→Rn＋He. (2)鐳核衰變放出的能量為ΔE＝Δmc2＝(226.025 4－4.002 6－222.016 3)931.5 MeV≈6.05 MeV. (3)設(shè)鐳核衰變前靜止，鐳核衰變時(shí)動(dòng)量守恒，則由動(dòng)量守恒定律可得 mRnvRn－mαvα＝0.① 又因?yàn)樗プ兎懦龅哪芰哭D(zhuǎn)變?yōu)殡焙撕挺亮Ｗ拥膭?dòng)能，則 ΔE＝mRnv＋mαv.② 由①②可得 Eα＝ΔE＝6.05 MeV≈5.94 MeV. 答案：(1)Ra→Rn＋He (2)6.05 MeV　(3)5.94 MeV 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375