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2019-2020年高中物理第十九章原子核19.5核力與結合能檢測新人教版 1．關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1.510－15 m之內 D．核力與電荷有關 【解析】　核力是短程力，超過1.510－15 m．核力急劇下降幾乎消失，故C對．核力與萬有引力、電磁力不同，故A、B不對．核力與電荷無關，故D錯． 【答案】　C 2．關于原子核中質子和中子的說法，正確的是(　　) A．原子核中質子數(shù)和中子數(shù)一定相等 B．穩(wěn)定的重原子核里，質子數(shù)比中子數(shù)多 C．原子核都是非常穩(wěn)定的 D．由于核力的作用范圍是有限的，以及核力的飽和性，不可能無節(jié)制的增大原子核而仍穩(wěn)定存在 【解析】　由穩(wěn)定核的質子數(shù)與中子數(shù)的關系圖象可知，質量越大的原子核內中子數(shù)越多于質子數(shù)．A、B錯誤；放射現(xiàn)象說明原子核也會發(fā)生變化，C錯誤；由核力作用特點可知，核子數(shù)越多的原子核越不穩(wěn)定，D正確． 【答案】　D 3．為了直接驗證愛因斯坦狹義相對論中著名的質能方程E＝mc2，科學家用中子轟擊硫原子，分別測出原子捕獲中子前后質量的變化以及核反應過程中放出的能量，然后進行比較，精確驗證了質能方程的正確性．設捕獲中子前的原子質量為m1，捕獲中子后的原子質量為m2，被捕獲的中子質量為m3，核反應過程放出的能量為ΔE，則這一實驗需驗證的關系式是(　　) A．ΔE＝(m1－m2－m3)c2 B．ΔE＝(m1＋m3－m2)c2 C．ΔE＝(m2－m1－m3)c2 D．ΔE＝(m2－m1＋m3)c2 【解析】　反應前的質量總和為m1＋m3，質量虧損Δm＝m1＋m3－m2，核反應釋放的能量ΔE＝(m1＋m3－m2)c2，選項B正確． 【答案】　B 4．太陽因核聚變釋放出巨大的能量，同時其質量不斷減少．太陽每秒鐘輻射出的能量約為41026 J，根據(jù)愛因斯坦質能方程，太陽每秒鐘減少的質量最接近(　　) A．1036 kg B．1018 kg C．1013 kg D．109 kg 【解析】　根據(jù)愛因斯坦質能方程ΔE＝Δmc2，得Δm＝＝ kg≈109 kg. 【答案】　D 5．在下列判斷中，正確的是(　　) A．組成92U核的核子中任何兩個核子之間都存在不可忽略的核力作用 B．組成92U核的中子中任何兩個中子之間都存在不可忽略的核力作用 C．組成92U核的質子中任何兩個質子之間都存在不可忽略的庫侖斥力作用 D．組成92U核的質子中任何兩個質子之間都存在不可忽略的核力作用 【解析】　核力屬于短程力，由于組成92U核的核子較多，兩核子之間的距離可能超過核力的作用范圍，所以某些核子之間的作用力可能比較小，所以選項A、B、D錯誤，但任何兩質子之間都存在庫侖力的作用，所以選項C正確． 【答案】　C 6．核子結合成原子核或原子核分解為核子時，都伴隨著巨大的能量變化，這是因為(　　) A．原子核帶正電，電子帶負電，電荷間存在很大的庫侖力 B．核子具有質量且相距很近，存在很大的萬有引力 C．核子間存在強大的核力 D．核子間存在著復雜磁力 【解析】　核反應中核能的變化是因為核子間存在著特別強大的核力，不是因為萬有引力，也不是因為庫侖力或磁場力，這些力與核力相比都很小，故C正確． 【答案】　C 7．如圖所示是描述原子核核子的平均質量m與原子序數(shù)Z的關系曲線，由圖可知下列說法正確的是(　　) A．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結合成原子核B一定釋放能量 【解析】　因B、C核子平均質量小于A的核子平均質量，故A分解為B、C時，出現(xiàn)質量虧損，放出核能，故A項錯；同理可得B、D項錯，C項正確． 【答案】　C 8．一個鈾核衰變?yōu)殁Q核時釋放出一個α粒子，已知鈾核的質量為3.85313110－25 kg，釷核的質量為3.78656710－25 kg，α粒子的質量為6.6467210－27 kg.在這個衰變過程中釋放出來的能量等于________J．(保留兩位有效數(shù)字) 【解析】　先計算質量虧損： Δm＝[3.85313110－25－(3.78656710－25)－6.6467210－27] kg＝9.6810－30kg. 再由質能方程：ΔE＝Δmc2＝9.6810－30(3108)2 J＝8.710－13 J. 【答案】　8.710－13 9．如果要把O分成8個質子和8個中子，需給它多少能量？要把它分為4個He，需給它多少能量？已知O的核子平均結合能是7.98 MeV，He的核子平均結合能是7.07 MeV. 【解析】　將O分成8個質子和8個中子所提供的能量為O的結合能，即為其核子數(shù)與平均結合能的乘積．將O分成4個He可以看做兩個過程：一是將O分成8個質子和8個中子，然后再將8個質子和8個中子結合成4個He，需提供的能量為此兩個過程的能量之差． 把O分成8個質子和8個中子需提供的能量為： ΔE1＝167.98 MeV＝127.68 MeV. 將2個質子和2個中子結合成一個He所放出的能量為： ΔE2＝47.07 MeV＝28.28 MeV. 則將O分成4個He需提供的能量為：ΔE′＝ΔE1－4ΔE2＝127.68 MeV－428.28 MeV＝14.56 MeV. 【答案】　127.68 MeV　14.56 MeV 能力提升 1．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．(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】　在核能計算時，如果質量的單位是kg，則用ΔE＝Δmc2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ΔE＝Δm931.5 MeV進行計算，故C正確，A、B、D錯． 【答案】　C 2．(多選)對結合能、比結合能的認識，下列正確的是(　　) A．一切原子核均具有結合能 B．自由核子結合為原子核時，可能吸收能量 C．結合能越大的原子核越穩(wěn)定 D．比結合能越大的原子核越穩(wěn)定 【解析】　由自由核子結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予相應的能量，該能量即為結合能，故A正確，B錯誤；對核子較多的原子核的結合能越大，但它的比結合能不一定大，比結合能的大小反映了原子核的穩(wěn)定性，故C錯誤．D正確． 【答案】　AD 3．某核反應方程為H＋H―→He＋X.已知H的質量為2.0136 u，H的質量為3.0180 u，He的質量為4.0026 u，X的質量為1.0087 u．則X是________，該反應________(選填“吸收”或“釋放”)能量． 【解析】　設“X”的質量數(shù)為a，核電荷數(shù)為b則由質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒知：2＋3＝4＋a,1＋1＝2＋b，所以a＝1，b＝0，故X為中子． 核反應方程的質量虧損為 Δm＝(2.0136 u＋3.0180 u)－(4.0026 u＋1.0087 u)＝0.0203 u，由此可知，該反應釋放能量． 【答案】　中子　釋放 4．歷史上第一次利用加速器實現(xiàn)的核反應，是用加速后動能為0.5 MeV的質子H轟擊靜止的X，生成兩個動能均為8.9 MeV的He.(1MeV＝1.610－13 J) (1)上述核反應方程為 ________________________________________________________________________； (2)質量虧損為________kg. 【解析】　(1)由核反應過程中質量數(shù)和電荷數(shù)守恒得 Z＋2＋2－1＝3， A＝4＋4－1＝7. 所以核反應方程為： H＋X→He＋He或H＋Li→He＋He (2)由能量守恒得，核反應中釋放的核能 ΔE＝28.9 MeV－0.5 MeV＝17.3 MeV＝27.6810－13 J 根據(jù)質能方程ΔE＝Δmc2 可得質量虧損 Δm＝＝ kg＝3.110－29kg. 【答案】　(1)H＋X―→He＋He或H＋Li―→He＋He (2)3.110－29 kg 5．一靜止的氡核(Rn)發(fā)生α衰變，放出一個速度為v0，質量為m的α粒子和一個質量為M的反沖核釙(Po)，若氡核發(fā)出衰變時，釋放的能量全部轉化為α粒子和釙核的動能． (1)寫出衰變方程； (2)求出反沖核的速度；(計算結果不得使用原子量表示) (3)求出這一衰變過程中虧損的質量；(計算結果不得使用原子量表示) (4)若氡核發(fā)生衰變時，釋放出一個頻率為ν0的光子，則氡核在衰變過程中釋放的結合能又是多少？ 【解析】　(1)設生成物的原子核為X，根據(jù)質量守恒A＝222－4＝218，據(jù)電荷數(shù)守恒Z＝86－2＝84. 即原子序數(shù)為84是釙(Po)，核反應方程為Rn→Po＋He. (2)設釙核的反沖速度大小為v，由動量守恒定律， 得0＝mv0－Mv，v＝. (3)在衰變過程中產生的核能 ΔE＝mv＋Mv2＝ 由質能方程ΔE＝Δmc2 可知質量虧損為Δm＝＝. (4)在衰變過程中釋放的結合能 ΔE＝mv＋Mv2＋hν0 又v＝ 得ΔE＝＋hν0. 【答案】　(1)Rn→Po＋He　(2) (3)　(4)＋hν0