2016-2017学年高中物理第十九章原子核5核力与结合能练习新人教版选修

第十九章 原子核5 核力与结合能1对原子核的组成，下列说法正确的是()A核力可使一些中子组成原子核B核力可使非常多的质子组成原子核C不存在只有质子的原子核D质量较大的原子核内一定有中子解析：由于原子核带正电，不存在只有中子的原子核，但核力也不能把非常多的质子集聚在一起组成原子核，原因是核力是短程力，质子之间还存在“长程力”库仑力，A、B错误；自然界中存在只有一个质子的原子核，H，C错误；较大质量的原子核内只有存在一些中子，才能削弱库仑力，维系原子核的稳定，故D正确答案：D2关于核力的说法正确的是()A核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用B核力就是电磁力C核力是短程力，作用范围在1.5×1015 m之内D核力与电荷有关解析：核力是短程力，超过1.5×1015 m，核力急剧下降几乎消失，故C对；核力与万有引力、电磁力不同，故A、B不对；核力与电荷无关，故D错答案：C3(多选)对核子结合成原子核的下列说法正确的是()A原子核内的核子间均存在核力B原子核内的质子间均存在核力和库仑力C当n个核子靠近到核力作用的范围而结合为原子核时，其间“势能”一定减小D对质子数较多的原子核，其中的中子起到增加核力、维系原子核稳定的作用解析：由于核力为短程力，只会发生在相邻核子之间，由此知A、B错误；当n个核子靠近到核力作用范围内，而距离大于0.8×1015 m，核力表现为引力，在此过程核力必做正功，其间势能必定减小，形成原子核后距离一般不小于0.8×1015 m，故C正确；对质子数较多的原子核，由于只有相邻的质子间才有核力，但各个质子间均有很强的库仑斥力，随着质子数的增加，其库仑斥力增加，对于稳定的原子核，必须存在较多的中子才能维系二者的平衡，故D正确答案：CD4某核反应方程为HHHeX.已知H的质量为2.013 6 u，H的质量为3.018 0 u，He的质量为4.002 6 u，X的质量为1.008 7 u则下列说法中正确的是()AX是质子，该反应释放能量BX是中子，该反应释放能量CX是质子，该反应吸收能量DX是中子，该反应吸收能量解析：由题目所给核反应方程式，根据核反应过程中质量数，电荷数守恒规律，可得：HHHen，X为中子，在该反应发生前，反应物的总质量m12.013 6 u3.018 0 u5.031 6 u，反应后产物总质量m24.002 6 u1.008 7 u5.011 3 u，总质量减少，出现了质量亏损，根据爱因斯坦的质能方程可知，该反应释放能量答案：B5一个锂核(Li)受到一个质子的轰击，变成两个粒子已知质子的质量是1.673 6×1027 kg，锂核的质量是11.650 5×1027 kg，氦核的质量是6.646 6×1027 kg.(1)写出上述核反应的方程；(2)计算上述核反应释放出的能量(保留三位有效数字)解析：(1)LiH2He.(2)核反应的质量亏损为mmLimH2m(11.650 5×10271.673 6×10272×6.646 6×1027) kg3.09×1029 kg.则释放的能量为Emc23.09×1029×(3×108)2 J2.78×1012 J.答案：(1)LiH2He(2)2.78×1012 J1(2014·北京卷)质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3.当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)()A(m1m2m3)cB(m1m2m3)cC(m1m2m3)c2 D(m1m2m3)c2解析：根据质能方程知C正确答案：C2如图所示是描述原子核核子的平均质量与原子序数Z的关系曲线，由图可知下列说法正确的是()A将原子核A分解为原子核B、C可能吸收能量B将原子核D、E结合成原子核F可能吸收能量C将原子核A分解为原子核B、F一定释放能量D将原子核F、C结合成原子核B一定释放能量解析：因B、C核子平均质量小于A的核子平均质量，故A分解为B、C时，出现质量亏损，则放出能量，故A错同理可知B、D错，C正确答案：C3原子质量单位为u，1 u相当于931.5 MeV的能量，真空中光速为c，当质量分别为m1和m2的原子核结合为质量为M的原子核时释放出的能量是()A(Mm1m2) u·c2B(m1m2M) u×931.5 JC(m1m2M)c2D(m1m2M)×931.5 eV解析：在核能计算时，如果质量的单位是kg，则用Emc2进行计算，如果质量的单位是u，则利用1 u相当于931.5 MeV的能量计算，即Em×931.5 MeV进行计算，故C正确，A、B、D错误答案：C4中子n、质子p、氘核D的质量分别为mn、mp、mD.现用光子能量为E的射线照射静止氘核使之分解，反应方程为Dpn，若分解后中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是()A.(mDmpmn)c2EB.(mDmnmp)c2EC.(mDmpmn)c2ED.(mDmnmp)c2E解析：因为轻核聚变时放出能量，质量亏损，所以氘核分解为核子时，要吸收能量，质量增加，本题核反应过程中射线能量E对应质量的增加和中子与质子动能的产生，即Emc22Ek(mpmnmD)c22Ek得EkE(mpmnmD)c2(mDmpmn)c2E，故选C.答案：C5(多选)中子和质子结合成氘核时，质量亏损为m，相应的能量Emc22.2 MeV是氘核的结合能，下列说法正确的是()A用能量小于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子B用能量小于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零C用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零D用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零解析：用能量小于结合能的光子照射氘核时，氘核一定不能分解，所以A正确，B错误用能量大于结合能的光子照射氘核时，氘核可能分解，只要分解，分解出的质子和中子动能之和一定不为零(若动能之和为零就分不开了)，所以C错误，D正确答案：AD6氘核和氚核聚变时的核反应方程为HHHen，已知H的平均结合能是2.78 MeV，H的平均结合能是1.09 MeV，He的平均结合能是7.03 MeV，则核反应时释放的能量为_MeV.解析：聚变反应前氘核和氚核的总结合能E1(1.09×22.78×3) MeV10.52 MeV.反应后生成的氦核的结合能E27.03×4 MeV28.12 MeV.由于单个核子无结合能，所以聚变过程释放出的能量为EE2E1(28.1210.52) MeV17.6 MeV.答案：17.67.H的质量为3.016 050 u，质子的质量是1.007 277 u，中子的质量是1.008 655 u求：(1)一个质子和两个中子结合为氚核时，是吸收还是放出能量？该能量为多少？(2)氚核的结合能和比结合能各是多少？(3)如果此能量是以光子形式放出的，则光子的频率是多少？解析：(1)一个质子和两个中子结合成氚核的核反应方程是H2nH，反应前各核子总质量为mp2mn1.007 277 u2×1.008 665 u3.024 607 u，反应后新核的质量为mH3.016 050 u，质量亏损为m3.024 607 u3.016 050 u0.008 557 u，因反应前的总质量大于反应后的总质量，故此核反应释放能量释放的核能为E0.008 557×931.5 MeV7.97 MeV.(2)氚核的结合能即为E7.97 MeV，它的比结合能为2.66 MeV.(3)放出光子的频率为 Hz1.92×1021 Hz.答案：(1)放出能量7.97 MeV(2)7.97 MeV2.66 MeV(3)1.92×1021 Hz8镭核Ra发生衰变放出一个粒子变为氡核Rn.已知镭核226质量为226.025 4 u，氡核222质量为222.016 3 u，放出粒子的质量为4.002 6 u.(1)写出核反应方程；(2)求镭核衰变放出的能量；(3)若衰变放出的能量均转变为氡核和放出粒子的动能，求放出粒子的动能解析：(1)核反应方程为RaRnHe.(2)镭核衰变放出的能量为Em·c2(226.025 44.002 6222.016 3)×931.5 MeV6.05 MeV.(3)设镭核衰变前静止，镭核衰变时动量守恒，则由动量守恒定律可得mRnvRnmv0.又因为衰变放出的能量转变为氡核和粒子的动能，则EmRnvmv.由可得E·E×6.05 MeV5.94 MeV.答案：(1)RaRnHe(2)6.05 MeV(3)5.94 MeV