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2019-2020年高中物理第十九章原子核5核力與結(jié)合能檢測新人教版 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(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“長程力”——庫侖力，A、B錯誤；自然界中存在只有一個質(zhì)子的原子核，H，C錯誤；較大質(zhì)量的原子核內(nèi)只有存在一些中子，才能削弱庫侖力，維系原子核的穩(wěn)定，故D正確． 答案：D 2．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(nèi) 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 3．(多選)對核子結(jié)合成原子核的下列說法正確的是(　　) 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侖力 C．當n個核子靠近到核力作用的范圍而結(jié)合為原子核時，其間“勢能”一定減小 D．對質(zhì)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(nèi)，而距離大于0.810－15 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0.810－15 m，故C正確；對質(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，但各個質(zhì)子間均有很強的庫侖斥力，隨著質(zhì)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：CD 4．某核反應方程為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，X的質(zhì)量為1.008 7 u．則下列說法中正確的是(　　) A．X是質(zhì)子，該反應釋放能量 B．X是中子，該反應釋放能量 C．X是質(zhì)子，該反應吸收能量 D．X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(jù)核反應過程中質(zhì)量數(shù)，電荷數(shù)守恒規(guī)律，可得：H＋H→He＋n，X為中子，在該反應發(fā)生前，反應物的總質(zhì)量m1＝2.013 6 u＋3.018 0 u＝5.031 6 u，反應后產(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)愛因斯坦的質(zhì)能方程可知，該反應釋放能量． 答案：B 5．當兩個中子和兩個質(zhì)子結(jié)合成一個α粒子時，放出28.30 MeV的能量，當三個α粒子結(jié)合成一個碳核時，放出7.26 MeV的能量，則當6個中子和6個質(zhì)子結(jié)合成一個碳核時，釋放的能量為(　　) A．21.04 MeV　　 B．35.56 MeV C．92.16 MeV D．77.64 MeV 解析：設中子的質(zhì)量為mn，質(zhì)子的質(zhì)量為mp，α粒子的質(zhì)量為mα，碳原子核的質(zhì)量mC.根據(jù)質(zhì)能方程，得 ΔE1＝28.30 MeV＝[2(mn＋mp)－mα]c2， ΔE2＝7.26 MeV＝(3mα－mC)c2， ΔE3＝(6mn＋6mp－mC)c2， 由上式得ΔE3＝92.16 MeV. 答案：C A級　抓基礎 1．(多選)關于原子內(nèi)的相互作用力，下列說法正確的是(　　) A．原子核與電子之間的作用力主要是電磁力 B．中子和質(zhì)子間的作用力主要是核力 C．質(zhì)子與質(zhì)子間的核力，在2.010－15 m的距離內(nèi)遠大于它們相互間的庫侖力 D．原子核與電子之間的萬有引力大于它們之間的電磁力 解析：電子在原子核與電子之間庫侖力的作用下繞原子核做圓周運動，選項A正確，D錯誤；中子和質(zhì)子、質(zhì)子與質(zhì)子間的核力，主要是表現(xiàn)在相鄰的核子之間，在1.510－15 m的距離內(nèi)遠大于它們相互間的庫侖力，大于1.510－15 m的距離核力幾乎為零，故選項B正確，C錯誤． 答案：AB 2．如圖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(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，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，則放出能量，故A錯．同理可知B、D錯，C正確． 答案：C 3．原子質(zhì)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(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(zhì)量的單位是kg，則用ΔE＝Δmc2進行計算，如果質(zhì)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錯誤． 答案：C 4．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，反應方程為γ＋D→p＋n，若分解后中子、質(zhì)子的動能可視為相等，則中子的動能是(　　) A.[(mD－mp－mn)c2－E] B.[(mD＋mn－mp)c2＋E] C.[(mD－mp－mn)c2＋E] D.[(mD＋mn－mp)c2－E] 解析：因為輕核聚變時放出能量，質(zhì)量虧損，所以氘核分解為核子時，要吸收能量，質(zhì)量增加，本題核反應過程中γ射線能量E對應質(zhì)量的增加和中子與質(zhì)子動能的產(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 5．(多選)中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核時，質(zhì)量虧損為Δm，相應的能量ΔE＝Δmc2＝2.2 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，氘核不能分解為一個質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)子和一個中子，它們的動能之和不為零 解析：用能量小于結(jié)合能的光子照射氘核時，氘核一定不能分解，所以A正確，B錯誤．用能量大于結(jié)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(zhì)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：AD B級　提能力 6．一個靜止的鈾核U(原子質(zhì)量為232.037 2 u)放出一個α粒子(原子質(zhì)量為4.002 6 u)后衰變成釷核Th(原子質(zhì)量為228.028 7 u)，已知原子質(zhì)量單位1 u＝1.6710－27 kg，1 u相當于931.5 MeV的能量． (1)寫出鈾核的衰變反應方程； (2)算出該衰變反應中釋放出的核能； (3)若釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為新核的動能，則α粒子的動能是多少？ 解析：(1)U―→Th＋He. (2)質(zhì)量虧損 Δm＝mU－mα－mTh＝0.005 9 u 所以ΔE＝Δmc2＝0.005 9931.5 MeV＝5.50 MeV. (3)系統(tǒng)動量守恒，釷核和α粒子的動量大小相等，即 pTh＋(－pα)＝0， pTh＝pα， EkTh＝，Ekα＝ 又EkTh＋Ekα＝ΔE， 所以α粒子獲得的動能 Ekα＝ΔE＝5.5 MeV＝5.41 MeV. 答案：(1)U―→Th＋He (2)5.50 MeV　(3)5.41 MeV 7.H的質(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)一個質(zhì)子和兩個中子結(jié)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(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)一個質(zhì)子和兩個中子結(jié)合成氚核的核反應方程是H＋2n→H， 反應前各核子總質(zhì)量為mp＋2mn＝1.007 277 u＋21.008 665 u＝3.024 607 u， 反應后新核的質(zhì)量為 mH＝3.016 050 u， 質(zhì)量虧損為 Δm＝3.024 607 u－3.016 050 u＝0.008 557 u， 因反應前的總質(zhì)量大于反應后的總質(zhì)量，故此核反應釋放能量． 釋放的核能為 ΔE＝0.008 557931.5 MeV＝7.97 MeV. (2)氚核的結(jié)合能即為ΔE＝7.97 MeV， 它的比結(jié)合能為≈2.66 MeV. (3)放出光子的頻率為 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 8．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(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. (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(zhuǎn)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 mRnvRn－mαvα＝0.① 又因為衰變放出的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡焙撕挺亮Ｗ拥膭幽埽瑒t 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