（新課標(biāo)）2018-2019學(xué)年高考物理 主題三 原子與原子核 3.3 原子核 3.3.5 核力與結(jié)合能學(xué)案 新人教版選修3-5.doc

3.3.5核力與結(jié)合能學(xué)習(xí)目標(biāo)核心提煉1.了解四種基本相互作用，知道核力的性質(zhì)。2.認(rèn)識(shí)原子核的結(jié)合能及質(zhì)量虧損，并能應(yīng)用質(zhì)能方程進(jìn)行計(jì)算。3.能簡(jiǎn)單解釋輕核和重核內(nèi)分子數(shù)、質(zhì)量數(shù)具有不同比例的原因。3個(gè)概念核力結(jié)合能質(zhì)量虧損1個(gè)方程Emc2一、核力與四種基本相互作用1.核力：原子核內(nèi)核子之間的相互作用力。2.核力的特點(diǎn)(1)核力是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn)，在原子核內(nèi)，核力比庫侖力大得多。(2)核力是短程力，作用范圍在1.51015_m之內(nèi)。在大于0.81015 m小于1.51015 m的范圍內(nèi)表現(xiàn)為吸引力，在小于0.81015 m時(shí)表現(xiàn)為斥力。(3)核力的飽和性：每個(gè)核子只跟鄰近的核子發(fā)生核力作用。3.四種基本相互作用思考判斷(1)原子核中的質(zhì)子是靠自身的萬有引力聚在一起的。()(2)核力是強(qiáng)相互作用力，在原子核的尺度內(nèi)，核力比庫侖力大得多。()(3)弱相互作用的力程比強(qiáng)力更短。()答案(1)(2)(3)二、原子核中質(zhì)子與中子的比例1.自然界中較輕的原子核，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等。2.較重的原子核，中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)，越重的元素，兩者相差越多。思考判斷(1)在原子核的組成中，質(zhì)子數(shù)等于中子數(shù)。()(2)原子核大到一定程度，原子核就不穩(wěn)定了。()(3)在宇宙演化過程中，只有穩(wěn)定的原子核長(zhǎng)久地留了下來。()答案(1)(2)(3)三、結(jié)合能和質(zhì)量虧損1.結(jié)合能和比結(jié)合能(1)結(jié)合能：原子核是核子憑借核力結(jié)合在一起構(gòu)成的，要把它們分開也需要能量，這就是原子核的結(jié)合能。(2)比結(jié)合能(平均結(jié)合能)：原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比稱為比結(jié)合能。比結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定，中等大小的核的比結(jié)合能最大、最穩(wěn)定。2.質(zhì)量虧損(1)愛因斯坦質(zhì)能方程Emc2。(2)質(zhì)量虧損：原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和的現(xiàn)象。(3)核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)的質(zhì)量虧損m，與它們?cè)诨ハ嘟Y(jié)合過程中放出的能量E的關(guān)系是Emc2。3.比結(jié)合能應(yīng)用前景(1)中等大小的核的比結(jié)合能最大，這些核最穩(wěn)定。(2)使較重的核分裂成中等大小的核，或者把較小的核合并成中等大小的核，都將釋放新的結(jié)合能。思考判斷(1)組成原子核的核子越多，它的結(jié)合能就越高。()(2)結(jié)合能越大，核子結(jié)合得越牢固，原子越穩(wěn)定。()(3)質(zhì)量虧損表明，的確存在著原子核的結(jié)合能。()答案(1)(2)(3)根據(jù)核力的性質(zhì)解釋原子核的穩(wěn)定性要點(diǎn)歸納1.核力的性質(zhì)(1)核力是四種相互作用中的強(qiáng)相互作用(強(qiáng)力)的一種表現(xiàn)。(2)核力是短程力。約在1015 m數(shù)量級(jí)時(shí)起作用，距離大于0.81015 m時(shí)為引力，距離小于0.81015 m時(shí)為斥力。距離為101015 m時(shí)核力幾乎消失。(3)核力具有飽和性。核子只對(duì)相鄰的少數(shù)核子產(chǎn)生較強(qiáng)的引力，而不是與核內(nèi)所有核子發(fā)生作用。(4)核力具有電荷無關(guān)性。核力與核子電荷無關(guān)。2.原子核中質(zhì)子與中子的比例關(guān)系(1)較輕的原子核質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等，但對(duì)于較重的原子核中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)，越重的原子核，兩者相差越多。(2)形成原因若質(zhì)子與中子成對(duì)地人工構(gòu)建原子核，隨原子核的增大，核子間的距離增大，核力和電磁力都會(huì)減小，但核力減小得更快。所以當(dāng)原子核增大到一定程度時(shí)，相距較遠(yuǎn)的質(zhì)子間的核力不足以平衡它們之間的庫侖力，這個(gè)原子核就不穩(wěn)定了。若只增加中子，因?yàn)橹凶优c其他核子沒有庫侖斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于維系原子核的穩(wěn)定，所以穩(wěn)定的重原子核中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多。由于核力的作用范圍是有限的，以及核力的飽和性，若再增大原子核，一些核子間的距離會(huì)大到其間根本沒有核力的作用，這時(shí)候再增加中子，形成的核也一定是不穩(wěn)定的。精典示例例1 關(guān)于核力的說法正確的是()A.核力同萬有引力沒有區(qū)別，都是物體間的作用B.核力就是電磁力C.核力是短程力，作用范圍在1.51015 m之內(nèi)D.核力與電荷有關(guān)解析核力是短程力，超過1.51015 m。核力急劇下降幾乎消失，故選項(xiàng)C正確；核力與萬有引力、電磁力不同，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；核力與電荷無關(guān)。故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案C針對(duì)訓(xùn)練1 關(guān)于質(zhì)子和中子的說法，正確的是()A.原子核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)一定相等B.穩(wěn)定的重原子核里，質(zhì)子數(shù)比中子數(shù)多C.原子核都是非常穩(wěn)定的D.對(duì)于較重的原子核，由于核力的作用范圍是有限的，以及核力的飽和性，如果繼續(xù)增大原子核，形成的核也一定是不穩(wěn)定的解析自然界中較輕的原子核，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等，對(duì)于較重的原子核，中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)，越重的元素，兩者相差越多。因此正確答案選D。答案D對(duì)結(jié)合能的理解要點(diǎn)歸納1.中等質(zhì)量原子核的比結(jié)合能最大，輕核和重核的比結(jié)合能都比中等質(zhì)量的原子核要小。2.比結(jié)合能與原子核穩(wěn)定的關(guān)系(1)比結(jié)合能的大小能夠反映原子核的穩(wěn)定程度，比結(jié)合能越大，原子核就越難拆開，表示該原子核就越穩(wěn)定。(2)核子數(shù)較小的輕核與核子數(shù)較大的重核，比結(jié)合能都比較小，表示原子核不太穩(wěn)定；中等核子數(shù)的原子核，比結(jié)合能較大，表示原子核較穩(wěn)定。(3)當(dāng)比結(jié)合能較小的原子核轉(zhuǎn)化成比結(jié)合能較大的原子核時(shí)，就能釋放核能。例如，一個(gè)核子數(shù)較大的重核分裂成兩個(gè)核子數(shù)小一些的核，或者兩個(gè)核子數(shù)很小的輕核結(jié)合成一個(gè)核子數(shù)大一些的核，都能釋放出巨大的核能。精典示例例2 下列關(guān)于結(jié)合能和比結(jié)合能的說法正確的是()A.核子結(jié)合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量稱為結(jié)合能B.比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，因此它的結(jié)合能也一定越大C.重核與中等質(zhì)量原子核相比較，重核的結(jié)合能和比結(jié)合能都大D.中等質(zhì)量原子核的結(jié)合能和比結(jié)合能均比輕核的要大解析核子結(jié)合成原子核是放出能量，原子核拆解成核子是吸收能量，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，但比結(jié)合能越大的原子核，其結(jié)合能不一定大，例如中等質(zhì)量原子核的比結(jié)合能比重核大，但由于核子數(shù)比重核少，其結(jié)合能比重核小，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；中等質(zhì)量原子核的比結(jié)合能比輕核的大，它的原子核內(nèi)核子數(shù)又比輕核多，因此它的結(jié)合能也比輕核大，選項(xiàng)D正確。答案D (1)核子結(jié)合成原子核時(shí)一定釋放能量，原子核分開成核子時(shí)一定吸收能量，吸收或釋放的能量越大，表明原子核的結(jié)合能越大。(2)比結(jié)合能越大表明原子核越穩(wěn)定。一般情況下，中等質(zhì)量的原子核比輕核和重核的比結(jié)合能大。針對(duì)訓(xùn)練2 (多選)對(duì)結(jié)合能、比結(jié)合能的認(rèn)識(shí)，下列正確的是()A.一切原子核均具有結(jié)合能B.自由核子結(jié)合為原子核時(shí)，可能吸收能量C.結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定D.比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定解析由自由核子結(jié)合成原子核的過程中，核力做正功，釋放出能量，反之，將原子核分開變?yōu)樽杂珊俗铀枰x予相應(yīng)的能量，該能量即為結(jié)合能，故選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；對(duì)核子較多的原子核的結(jié)合能越大，但它的比結(jié)合能不一定大，比結(jié)合能的大小反映了原子核的穩(wěn)定性，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。答案AD質(zhì)量虧損與核能計(jì)算要點(diǎn)歸納1.質(zhì)量虧損的理解所謂質(zhì)量虧損，并不是質(zhì)量消失，減少的質(zhì)量在核子結(jié)合成核的過程中以能量的形式輻射出去了。反過來，把原子核分裂成核子，總質(zhì)量要增加，總能量也要增加，增加的能量要由外部供給?？傊?，物體的能量和質(zhì)量之間存在著密切的聯(lián)系，它們之間的關(guān)系就是Emc2。2.質(zhì)能方程Emc2的理解(1)質(zhì)能方程說明，一定的質(zhì)量總是跟一定的能量相聯(lián)系的。具體地說，一定質(zhì)量的物體所具有的總能量是一定的，等于光速的平方與其質(zhì)量之積，這里所說的總能量，不是單指物體的動(dòng)能、核能或其他哪一種能量，而是物體所具有的各種能量的總和。(2)根據(jù)質(zhì)能方程，物體的總能量與其質(zhì)量成正比。物體質(zhì)量增加，則總能量隨之增加，質(zhì)量減少，總能量也隨之減少，這時(shí)質(zhì)能方程也寫作Emc2。(3)質(zhì)能方程的本質(zhì)質(zhì)能方程揭示了質(zhì)量和能量的不可分割性，方程建立了這兩個(gè)屬性在數(shù)值上的關(guān)系，這兩個(gè)量分別遵守質(zhì)量守恒和能量守恒，質(zhì)量和能量在數(shù)值上的聯(lián)系決不等于這兩個(gè)量可以相互轉(zhuǎn)化。質(zhì)量虧損不是否定了質(zhì)量守恒定律。根據(jù)愛因斯坦的相對(duì)論，輻射出的光子靜質(zhì)量雖然為零，但它有動(dòng)質(zhì)量，而且這個(gè)動(dòng)質(zhì)量剛好等于虧損的質(zhì)量，所以質(zhì)量守恒、能量守恒仍成立。精典示例例3 (多選)關(guān)于質(zhì)能方程，下列說法正確的是()A.質(zhì)量減少，能量就會(huì)增加，在一定條件下質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量B.物體獲得一定的能量，它的質(zhì)量也相應(yīng)地增加一定值C.物體一定有質(zhì)量，但不一定有能量，所以質(zhì)能方程僅是某種特殊條件下的數(shù)量關(guān)系D.某一定量的質(zhì)量總是與一定量的能量相聯(lián)系的解析質(zhì)能方程Emc2表明某一定量的質(zhì)量與一定量的能量是相聯(lián)系的，當(dāng)物體獲得一定的能量，即能量增加某一定值時(shí)，它的質(zhì)量也相應(yīng)增加一定值，并可根據(jù)Emc2進(jìn)行計(jì)算，所以選項(xiàng)B、D正確。答案BD質(zhì)能方程揭示了質(zhì)量和能量的不可分割性，方程建立了這兩個(gè)屬性在數(shù)值上的關(guān)系，這兩個(gè)量分別遵守質(zhì)量守恒和能量守恒，質(zhì)量和能量在數(shù)值上的聯(lián)系決不等于這兩個(gè)量可以相互轉(zhuǎn)化。例4 已知氮核質(zhì)量MN14.007 53 u，氧17核的質(zhì)量MO17.004 54 u，氦核質(zhì)量MHe4.003 87 u，氫核質(zhì)量MH1.008 15 u，試判斷：NHeOH這一核反應(yīng)是吸收能量還是放出能量？能量變化是多少？解析反應(yīng)前總質(zhì)量：MNMHe18.011 40 u，反應(yīng)后總質(zhì)量：MOMH18.012 69 u?？梢钥闯觯悍磻?yīng)后總質(zhì)量增加，故該反應(yīng)是吸收能量的反應(yīng)。吸收的能量利用Emc2來計(jì)算，若反應(yīng)過程中質(zhì)量增加1 u，就會(huì)吸收931.5 MeV的能量，故E(18.012 6918.011 40)931.5 MeV1.2 MeV。答案吸收能量1.2 MeV核能的計(jì)算方法(1)根據(jù)質(zhì)量虧損計(jì)算根據(jù)核反應(yīng)方程，計(jì)算核反應(yīng)前、后的質(zhì)量虧損m。根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程Emc2計(jì)算核能。其中m的單位是千克，E的單位是焦耳。(2)利用原子質(zhì)量單位u和電子伏特計(jì)算根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5 MeV的能量，用核子結(jié)合成原子核時(shí)質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位數(shù)乘以931.5 MeV，即Em931.5 MeV。其中m的單位是u，E的單位是MeV。 1.下列對(duì)核力的認(rèn)識(shí)，正確的是()A.核力是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn)，比庫侖力大得多B.核力存在于質(zhì)子和中子、中子和中子之間，質(zhì)子和質(zhì)子之間只有庫侖斥力C.核力是核子間相互吸引的力，是短程力D.核力只存在于相鄰的核子之間，具有飽和性解析在原子核的尺度內(nèi)，核力比庫侖力大得多，但當(dāng)原子核大到一定程度時(shí)，核力將不足以平衡庫侖力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；相鄰核子間都存在核力作用，具有飽和性，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，D正確；核子間的距離小于0.81015 m時(shí)核力表現(xiàn)為斥力，大于0.81015 m時(shí)表現(xiàn)為吸引力，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。答案D2.在自然界中，對(duì)于較重的原子核的中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)的比例關(guān)系，下列說法正確的是()A.中子數(shù)等于質(zhì)子數(shù) B.中子數(shù)小于質(zhì)子數(shù)C.中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù) D.無法確定解析原子核越重，原子間庫侖斥力就越大，而中子數(shù)多于質(zhì)子數(shù)，因中子與其他核子間沒有庫侖斥力，但有相互吸引的核力，所以才有助于維系原子核的穩(wěn)定，故穩(wěn)定的重原子核里，中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多。故正確答案為C。答案C3.(多選)關(guān)于原子核的結(jié)合能，下列說法正確的是()A.原子核的結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B.一重原子核衰變成粒子和另一原子核，衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來重核的結(jié)合能C.銫原子核(55Cs)的結(jié)合能小于鉛原子核(82Pb)的結(jié)合能D.比結(jié)合能越大，原子核越不穩(wěn)定解析結(jié)合能是把核子分開所需的最小能量，選項(xiàng)A正確；一重原子核衰變成粒子和另一原子核，存在質(zhì)量虧損，核子比結(jié)合能增大，衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來重核的結(jié)合能，選項(xiàng)B正確；核子數(shù)越多，結(jié)合能越大，選項(xiàng)C正確；比結(jié)合能也叫平均結(jié)合能，比結(jié)合能越大，分開核子所需的能量越大，原子核越穩(wěn)定，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案ABC4.(多選)為紀(jì)念愛因斯坦對(duì)物理學(xué)的巨大貢獻(xiàn)，聯(lián)合國(guó)將2005年定為“國(guó)際物理年”。對(duì)于愛因斯坦提出的質(zhì)能方程Emc2，下列說法正確的是()A.Emc2定量地指出了物體具有的能量與其質(zhì)量之間的關(guān)系B.根據(jù)Emc2可以計(jì)算核反應(yīng)中釋放的核能C.一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí)，釋放出核能，表明此過程中出現(xiàn)了質(zhì)量虧損D.Emc2中的E是發(fā)生核反應(yīng)中釋放的核能解析愛因斯坦質(zhì)能方程Emc2定量地指出了物體具有的能量與其質(zhì)量之間的關(guān)系，A正確；由質(zhì)能方程知，當(dāng)物體的質(zhì)量減少時(shí)，物體的能量降低，向外釋放了能量；反之，若物體的質(zhì)量增加了，則物體的能量升高，表明它從外界吸收了能量，所以由物體的質(zhì)量變化能算出物體的能量變化，故B、C正確，D錯(cuò)誤。答案ABC5.在鈾核裂變成鋇和氪的裂變反應(yīng)中，質(zhì)量虧損m0.215 3 u，那么，一個(gè)鈾核裂變釋放的能量為多少？反應(yīng)中平均每個(gè)核子釋放的能量為多少？解析由愛因斯坦質(zhì)能方程，可求得鈾核裂變時(shí)釋放的能量Emc20.215 3931.25 MeV200 MeV。鈾核中含有235個(gè)核子，所以平均每個(gè)核子放出的能量0.85 MeV。答案200 MeV0.85 MeV1.下列對(duì)核力的認(rèn)識(shí)正確的是()A.任何物體之間均存在核力B.核力廣泛存在于自然界中的核子之間C.核力只存在于質(zhì)子之間D.核力只發(fā)生在相距1.51015 m內(nèi)的核子之間，大于0.81015 m為吸引力，而小于0.81015 m為斥力解析由核力的特點(diǎn)知道，只有相距1.51015 m內(nèi)的核子之間才存在核力，核力發(fā)生在質(zhì)子與質(zhì)子、質(zhì)子與中子及中子與中子之間，由此知選項(xiàng)D正確，A、B、C錯(cuò)誤。答案D2.核子結(jié)合成原子核或原子核分解為核子時(shí)，都伴隨著巨大的能量變化，這是因?yàn)?)A.原子核帶正電，電子帶負(fù)電，電荷間存在很大的庫侖力B.核子具有質(zhì)量且相距很近，存在很大的萬有引力C.核子間存在著強(qiáng)大的核力D.核子間存在著復(fù)雜磁力解析核子之間存在核力作用，核子結(jié)合成原子核或原子核分解為核子時(shí)，都有核力作用，故伴隨著巨大的能量變化，故選項(xiàng)C正確。答案C3.某核反應(yīng)方程為HHHeX。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，X的質(zhì)量為1.008 7 u。則下列說法正確的是()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)吸收能量解析根據(jù)核反應(yīng)過程質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒，可得HHHeX，X為中子，在該反應(yīng)發(fā)生前反應(yīng)物的總質(zhì)量m12.013 6 u3.018 0 u5.031 6 u，反應(yīng)后產(chǎn)物總質(zhì)量m24.002 6 u1.008 7 u5.011 3 u?？傎|(zhì)量減少，出現(xiàn)了質(zhì)量虧損，故該反應(yīng)釋放能量。答案B4.當(dāng)兩個(gè)中子和兩個(gè)質(zhì)子結(jié)合成一個(gè)粒子時(shí)，放出28.30 MeV 的能量，當(dāng)三個(gè)粒子結(jié)合成一個(gè)碳核時(shí)，放出7.26 MeV的能量，則當(dāng)6個(gè)中子和6個(gè)質(zhì)子結(jié)合成一個(gè)碳核時(shí)，釋放的能量為()A.21.04 MeV B.35.56 MeVC.92.16 MeV D.77.64 MeV解析設(shè)中子的質(zhì)量為mn，質(zhì)子的質(zhì)量為mp，粒子的質(zhì)量為m，碳原子核的質(zhì)量為mC。根據(jù)質(zhì)能方程：E128.30 MeV2(mnmp)mc2E27.26 MeV3mmCc2E36mn6mpmCc2由以上各式得E392.16 MeV。答案C5.如圖1所示是描述原子核核子的平均質(zhì)量與原子序數(shù)Z的關(guān)系曲線，由圖可知下列說法正確的是()圖1A.將原子核A分解為原子核B、C可能吸收能量B.將原子核D、E結(jié)合成原子核F可能吸收能量C.將原子核A分解為原子核B、F一定釋放能量D.將原子核F、C結(jié)合成原子核B一定釋放能量解析因B、C核子平均質(zhì)量小于A的核子平均質(zhì)量，故A分解為B、C時(shí)，會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量虧損，故放出核能，故選項(xiàng)A錯(cuò)，同理可得選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤，C正確。答案C6.中子n、質(zhì)子p、氘核D的質(zhì)量分別為mn、mp、mD?，F(xiàn)用光子能量為E的射線照射靜止的氘核使之分解，核反應(yīng)方程為Dpn，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.(mDmpmn)c2EB.(mDmnmp)c2EC.(mDmpmn)c2ED.(mDmnmp)c2E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)過程中射線能量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Emc22Ek(mpmnmD)c22Ek得EkE(mpmnmD)c2(mDmpmn)c2E，故選項(xiàng)C正確。答案C7.(多選)一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核，同時(shí)放出光子，核反應(yīng)力程是HnH，以下說法正確的是()A.反應(yīng)后氘核的質(zhì)量一定小于反應(yīng)前質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和B.反應(yīng)前后的質(zhì)量數(shù)不變，因而質(zhì)量不變C.光子的能量為mc2，m為反應(yīng)中的質(zhì)量虧損，c為光在真空中的速度D.因存在質(zhì)量虧損m，所以“物質(zhì)不滅”的說法不正確解析核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)及能量均守恒，由于反應(yīng)中要釋放核能，會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量虧損，反應(yīng)后氘核的質(zhì)量一定小于反應(yīng)前質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和，所以質(zhì)量不守恒，但質(zhì)量數(shù)不變，且能量守恒，釋放的能量會(huì)以光子的形式向外釋放，故正確答案為A、C。答案AC8.(多選)中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí)，質(zhì)量虧損為m，相應(yīng)的能量Emc22.2 MeV是氘核的結(jié)合能。下列說法正確的是()A.用能量小于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時(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，所以選項(xiàng)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了)，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。答案AD9.一個(gè)氘核H質(zhì)量為m1，一個(gè)氚核H質(zhì)量為m2，它們結(jié)合成一個(gè)質(zhì)量為m3的氦核。核反應(yīng)方程如下：HHHeX。在這一核反應(yīng)過程中釋放的能量為E。已知光速為c，則以下判斷正確的是()A.X是質(zhì)子B.X是正電子C.X的質(zhì)量為m1m2m3D.X的質(zhì)量為m1m2m3解析由電荷數(shù)守恒知，X的質(zhì)子數(shù)為0，由質(zhì)量數(shù)守恒知，X的質(zhì)量數(shù)為1，故X為中子，設(shè)X的質(zhì)量為m，反應(yīng)中的質(zhì)量虧損mm1m2m3m，釋放的核能Emc2(m1m2m3m)c2，則X的質(zhì)量為m1m2m3，故選項(xiàng)D正確。答案D10.雷蒙德戴維斯因研究來自太陽的電子中微子(e)而獲得了2002年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，他探測(cè)電子中微子所用的探測(cè)器的主體是一個(gè)貯滿615 t四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶，電子中微子可以將一個(gè)氯核轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)氬核，其核反應(yīng)方程式為eClAre，已知Cl核的質(zhì)量為36.956 58 u，Ar核的質(zhì)量為36.956 91 u，e的質(zhì)量為0.000 55 u，1 u質(zhì)量對(duì)應(yīng)的能量為931.5 MeV。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以判斷參與上述反應(yīng)的電子中微子的最小能量為()A.1.33 MeV B.0.82 MeVC.0.51 MeV D.0.31 MeV解析根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5 MeV的能量，則Em931.5 MeV(36.956 910.000 5536.956 58)931.5 MeV0.82 MeV。答案B11.氘核和氚核聚變時(shí)的核反應(yīng)方程為HHHen，已知H的平均結(jié)合能是2.78 MeV，H的平均結(jié)合能是1.09 MeV，He的平均結(jié)合能是7.03 MeV，則核反應(yīng)時(shí)釋放的能量為多少M(fèi)eV?解析聚變反應(yīng)前氘核和氚核的總結(jié)合能E1(1.0922.783) MeV10.52 MeV。反應(yīng)后生成的氦核的結(jié)合能E27.034 MeV28.12 MeV。由于單個(gè)核子無結(jié)合能，所以聚變過程釋放出的能量為EE2E1(28.1210.52) MeV17.6 MeV。答案17.612.運(yùn)動(dòng)的原子核X放出粒子后變成靜止的原子核Y。已知X、Y和粒子的質(zhì)量分別是M、m1和m2，真空中的光速為c，粒子的速度遠(yuǎn)小于光速。求反應(yīng)后與反應(yīng)前的總動(dòng)能之差以及粒子的動(dòng)能。解析由于反應(yīng)過程存在質(zhì)量虧損，所以反應(yīng)前、后總動(dòng)能之差等于質(zhì)量虧損而釋放的核能，則根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程得Ekm2vMv(Mm1m2)c2；反應(yīng)過程中三個(gè)粒子組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，則有MvXm2v聯(lián)立解得粒子的動(dòng)能m2v(Mm1m2)c2。答案(Mm1m2)c2(Mm1m2)c213.H的質(zhì)量是3.016 050 u，質(zhì)子的質(zhì)量是1.007 277 u，中子的質(zhì)量是1.008 665 u。1 u相當(dāng)于931.5 MeV的能量，求：(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(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H2nH，反應(yīng)前各核子總質(zhì)量為mp2mn1.007 277 u21.008 665 u3.024 607 u，反應(yīng)后新核的質(zhì)量為mH3.016 050 u，質(zhì)量虧損為m3.024 607 u3.016 050 u0.008 557 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。釋放的核能為E0.008 557931.5 MeV7.97 MeV。(2)氚核的結(jié)合能即為E7.97 MeV。它的比結(jié)合能為2.66 MeV。(3)放出光子的頻率為 Hz1.921021 Hz。答案(1)放出能量7.97 MeV(2)7.97 MeV2.66 MeV(3)1.921021Hz