高中物理 第十九章 原子核 5 核力與結合能課堂演練 新人教版選修35

5 核力與結合能1對原子核的組成，下列說法正確的是()A核力可使一些中子組成原子核B核力可使非常多的質子組成原子核C不存在只有質子的原子核D質量較大的原子核內一定有中子解析：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子集聚在一起組成原子核，原因是核力是短程力，質子之間還存在“長程力”庫侖力，A、B錯誤；自然界中存在只有一個質子的原子核，H，C錯誤；較大質量的原子核內只有存在一些中子，才能削弱庫侖力，維系原子核的穩(wěn)定，故D正確答案：D2.一個91Pa原子核內的質子數(shù)、中子數(shù)、核子數(shù)分別為（）A.91個91個234個B.143個91個234個C.91個143個234個 D.234個91個143個解析：原子核是由質子和中子組成的，質子和中子統(tǒng)稱為核子.91Pa的原子序數(shù)為91，即質子數(shù)為91，核子數(shù)為234，中子數(shù)等于核子數(shù)減去質子數(shù)，即為23491143，故C正確，ABD錯誤.故選：C.答案：C3(多選)對核子結合成原子核的下列說法正確的是()A原子核內的核子間均存在核力B原子核內的質子間均存在核力和庫侖力C當n個核子靠近到核力作用的范圍而結合為原子核時，其間“勢能”一定減小D對質子數(shù)較多的原子核，其中的中子起到增加核力、維系原子核穩(wěn)定的作用解析：由于核力為短程力，只會發(fā)生在相鄰核子之間，由此知A、B錯誤；當n個核子靠近到核力作用范圍內，而距離大于0.81015 m，核力表現(xiàn)為引力，在此過程核力必做正功，其間勢能必定減小，形成原子核后距離一般不小于0.81015 m，故C正確；對質子數(shù)較多的原子核，由于只有相鄰的質子間才有核力，但各個質子間均有很強的庫侖斥力，隨著質子數(shù)的增加，其庫侖斥力增加，對于穩(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：CD4某核反應方程為HHHeX.已知H的質量為2.013 6 u，H的質量為3.018 0 u，He的質量為4.002 6 u，X的質量為1.008 7 u則下列說法中正確的是()AX是質子，該反應釋放能量BX是中子，該反應釋放能量CX是質子，該反應吸收能量DX是中子，該反應吸收能量解析：由題目所給核反應方程式，根據核反應過程中質量數(shù)，電荷數(shù)守恒規(guī)律，可得：HHHen，X為中子，在該反應發(fā)生前，反應物的總質量m12.013 6 u3.018 0 u5.031 6 u，反應后產物總質量m24.002 6 u1.008 7 u5.011 3 u，總質量減少，出現(xiàn)了質量虧損，根據愛因斯坦的質能方程可知，該反應釋放能量答案：B5.如圖所示，表示原子核的比結合能與質量數(shù)A的關系，據此下列說法中正確的是（）A.重的原子核，例如鈾核（92U），因為它的核子多，核力大，所以結合得堅固而穩(wěn)定B.鋰核（Li）的核子的比結合能比鈾核的比結合能小，因而比鈾核結合得更堅固更穩(wěn)定C.原子核結合的松緊程度可以用“比結合能”來表征，比結合能的定義是每個核子的平均結合能；比結合能越大的原子核越穩(wěn)定D.以上三個表述都錯誤解析：比結合能是指要把原子核內核子分開平均每個核子需要的能量，所以比結合能越大，原子核越穩(wěn)定，由圖知，中等大小的原子核比結合能最大，最穩(wěn)定，故ABD錯誤；C正確.答案：CA級抓基礎1.（多選）如圖所示是原子核的核子平均質量與原子序數(shù)Z的關系圖象，下列說法正確的是（）A.若DE能結合成F，結合過程一定能放出核能B.若DE能結合成F，結合過程一定要吸收能量C.若CB能結合成A，結合過程一定要放出能量D.若CB能結合成A，結合過程一定要吸收能量解析：DE結合成F，有質量虧損，根據愛因斯坦質能方程，有能量釋放，A正確，B錯誤；若CB能結合成A，也有質量虧損，根據愛因斯坦質能方程，要吸收能量，D正確，C錯誤；故選AD.答案：AD2.原子質量單位為u，1 u相當于931.5 MeV的能量，真空中光速為c，當質量分別為m1和m2的原子核結合為質量為M的原子核時釋放出的能量是（）A.（Mm1m2） uc2B.（m1m2M） u931.5 JC.（m1m2M）c2D.（m1m2M）931.5 eV解析：在核能計算時，如果質量的單位是kg，則用Emc2進行計算，如果質量的單位是u，則利用1 u相當于931.5 MeV的能量計算，即Em931.5 MeV進行計算，故C正確，A、B、D錯誤.答案：C3中子n、質子p、氘核D的質量分別為mn、mp、mD.現(xiàn)用光子能量為E的射線照射靜止氘核使之分解，反應方程為Dpn，若分解后中子、質子的動能可視為相等，則中子的動能是()A.(mDmpmn)c2EB.(mDmnmp)c2EC.(mDmpmn)c2ED.(mDmnmp)c2E解析：因為輕核聚變時放出能量，質量虧損，所以氘核分解為核子時，要吸收能量，質量增加，本題核反應過程中射線能量E對應質量的增加和中子與質子動能的產生，即Emc22Ek(mpmnmD)c22Ek得EkE(mpmnmD)c2(mDmpmn)c2E，故選C.答案：C4(多選)中子和質子結合成氘核時，質量虧損為m，相應的能量Emc22.2 MeV是氘核的結合能，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，氘核不能分解為一個質子和一個中子B用能量小于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時，氘核可能分解為一個質子和一個中子，它們的動能之和不為零C用能量大于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時，氘核可能分解為一個質子和一個中子，它們的動能之和為零D用能量大于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時，氘核可能分解為一個質子和一個中子，它們的動能之和不為零解析：用能量小于結合能的光子照射氘核時，氘核一定不能分解，所以A正確，B錯誤用能量大于結合能的光子照射氘核時，氘核可能分解，只要分解，分解出的質子和中子動能之和一定不為零(若動能之和為零就分不開了)，所以C錯誤，D正確答案：ADB級提能力5.（多選）我國首次使用核電池隨“嫦娥三號”軟著陸月球，并用于嫦娥三號的著陸器和月球車上，核電池是通過半導體換能器，將放射性同位素衰變過程中釋放出的能量轉變?yōu)殡娔?嫦娥三號采用放射性同位素94Pu，靜止的94Pu衰變?yōu)殁櫤?2U和粒子，并放出頻率為的光子，已知94Pu、92U和粒子的質量分別為mPu、mU、m.下列說法正確的是（）A.94Pu的衰變方程為94Pu92UHeB.此核反應過程中質量虧損為mmPumUmC.釋放出的光子的能量為（mPumUm）c2D.反應后92U和粒子結合能之和比94Pu的結合能大解析：根據質量數(shù)守恒與電荷數(shù)守恒可知，94Pu的衰變方程為94Pu92UHe，故A正確；此核反應過程中的質量虧損等于反應前后質量的差，為mmpumUm，故B正確；釋放的光子的能量為h，核反應的過程中釋放的能量：E（mpumUm）c2，由于核反應的過程中釋放的核能轉化為新核與粒子的動能以及光子的能量，所以光子的能量小于（mpumUm）c2，故C錯誤； 94Pu衰變成92U和 粒子后，釋放核能，將原子核分解為單個的核子需要的能量更大，原子變得更穩(wěn)定，所以反應后92U和粒子結合能之和比94Pu的結合能大，故D正確；故選ABD.答案：ABD6.H的質量為3.016 050 u，質子的質量是1.007 277 u，中子的質量是1.008 655 u.求：（1）一個質子和兩個中子結合為氚核時，是吸收還是放出能量？該能量為多少？（2）氚核的結合能和比結合能各是多少？（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）一個質子和兩個中子結合成氚核的核反應方程是：H2nH，反應前各核子總質量為：mp2mn1.007 277 u21.008 665 u3.024 607 u，反應后新核的質量mH3.016 050 u，質量虧損m3.024 607 u3.016 050 u0.008 557 u，因反應前的總質量大于反應后的總質量，故此核反應釋放能量；釋放的核能E0.008 557931.5 MeV7.97 MeV.（2）氚核的結合能E7.97 MeV，它的比結合能為：2.66 MeV.（3）放出光子的頻率 Hz1.921021 Hz.答案：（1）放出能量7.97 MeV（2）7.97 MeV2.66 MeV（3）1.921021 Hz7鐳核Ra發(fā)生衰變放出一個粒子變?yōu)殡焙薘n.已知鐳核226質量為226.025 4 u，氡核222質量為222.016 3 u，放出粒子的質量為4.002 6 u.(1)寫出核反應方程；(2)求鐳核衰變放出的能量；(3)若衰變放出的能量均轉變?yōu)殡焙撕头懦隽Ｗ拥膭幽?，求放出粒子的動能解析?1)核反應方程為RaRnHe.(2)鐳核衰變放出的能量為Emc2(226.025 44.002 6222.016 3)931.5 MeV6.05 MeV.(3)設鐳核衰變前靜止，鐳核衰變時動量守恒，則由動量守恒定律可得mRnvRnmv0.又因為衰變放出的能量轉變?yōu)殡焙撕土Ｗ拥膭幽?，則EmRnvmv.由可得EE6.05 MeV5.94 MeV.答案：(1)RaRnHe(2)6.05 MeV(3)5.94 MeV6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375