2018-2019学年高中物理课时提升作业十一 原子核3.4原子核的结合能.docx

课时提升作业 十一原子核的结合能(30分钟50分)一、选择题(本大题共6小题,每小题5分,共30分)1.某核反应方程为HHHe+X。已知H的质量为2.013 6 uH的质量为3.018 uHe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()A.X是质子,该反应释放能量B.X是中子,该反应释放能量C.X是质子,该反应吸收能量D.X是中子,该反应吸收能量【解析】选B。根据核反应方程满足质量数和电荷数守恒,X应为中子,反应前后m=2.013 6 u+3.018 u-4.002 6 u-1.008 7 u=0.020 3 u,故有质量亏损,为放能反应,故B正确。2.一个氘核和一个氚核聚合成一个氦核的反应方程是HHHen,此反应过程产生的质量亏损为m。已知阿伏伽德罗常数为NA,真空中的光速为c。若1 mol氘和1 mol氚完全发生核反应生成氦,则在这个核反应中释放的能量为()A.NAmc2B.NAmc2C.2NAmc2D.5NAmc2【解析】选B。一个氘核和一个氚核结合成一个氦核时,释放出的能量为mc2,1 mol的氘核和1 mol的氚核结合成1 mol的氦核释放的能量为NAmc2。3.(多选)如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图像,下列说法中正确的是()A.若D和E结合成F,结合过程中一定会吸收核能B.若D和E结合成F,结合过程中一定会释放核能C.若A分裂成B和C,分裂过程一定会吸收核能D.若A分裂成B和C,分裂过程一定会释放核能【解题指南】明确了核子的平均质量与结合能的对应关系,就可以顺利解答此题。【解析】选B、D。由题图可知,原子序数较小的核D、E结合成原子序数较大的核F时,因F核子的平均质量小于D、E核子的平均质量,故出现质量亏损,由质能方程知,该过程一定放出核能,所以选项A错误,选项B正确;因为B、C核子的平均质量小于A核子的平均质量,故A分裂成B、C的过程中一定要释放能量,所以选项C错误,选项D正确。4.在某些恒星内,三个粒子可以结合成一个C,已知C核的质量为1.992 7210-26kg,粒子的质量为6.646 7210-27kg,真空中的光速c=3108m/s,则这个反应中释放的核能约为()A.910-10JB.910-13JC.910-9JD.910-15J【解析】选B。三个粒子结合成一个C核的质量亏损为m=36.646 7210-27kg-1.992 7210-26kg110-29kg.根据爱因斯坦质能方程得释放的核能为E=mc2=110-29(3108)2J=910-13J。故选B。5.(多选)下列说法符合事实的是()A.所有的核反应都会释放出核能B.结合能与核子数之比叫比结合能C.重核分裂成较轻的原子核时要放出能量D.E=mc2表示发生的质量亏损m变为能量放出来【解析】选B、C。核反应中是否会释放能量要看是否有质量亏损,有些核反应需要吸收能量才能发生,A错;由比结合能的定义知,B正确;根据比结合能曲线知,重核分裂成较轻的原子核时要放出能量,C正确;质量亏损m转变为运动质量,D错。6.一个质子与一个中子结合成一个氘核时释放2.2 MeV的能量,两个中子与两个质子结合成一个氦核时,释放28.3 MeV的能量。现在把两个中子与两个质子先结合成两个氘核,再把两个氘核结合成一个氦核,那么在整个过程中释放的能量为()A.不知氘结合成氦核时释放的能量,故无法判断B.23.9 MeVC.26.1 MeVD.28.3 MeV【解析】选D。核反应过程中释放核能的多少,与中间过程无关,只由反应前后原子核的比结合能来决定.本题中的两种情况都是由两个中子和两个质子,最终结合成一个氦核,所以释放的能量是相同的,故D选项正确。二、非选择题(本大题共2小题,共20分)7.(10分)氦核由2个质子和2个中子组成。每个质子的质量是1.007 277 u,每个中子的质量是1.008 665 u,氦核的质量是4.001 509 u,试求氦核的比结合能。【解析】核子结合成氦核的过程中质量亏损为m=21.007277u+21.008 665 u-4.001 509 u=0.030 4 u与这个质量差相对应的能量即为氦核的结合能:E=mc2=0.0304931.5MeV=28.32MeV所以氦核的比结合能为=7.08MeV答案:7.08MeV【总结提升】结合能与电离能无论质子和质子之间,中子和中子之间,还是质子和中子之间,都存在核力,它们结合成原子核时释放的能量叫结合能。要使氢原子电离,也就是要从氢原子中把电子剥离,需要通过碰撞、赋予光子等途径让电子得到能量,这个能量实际上就是电子与氢原子核的结合能,不过通常把它叫做氢原子的电离能。8.(10分)镭(Ra)是历史上第一个被分离出来的放射性元素,已知Ra能自发地放出粒子而变成新核Rn,已知Ra的质量为M1=3.753 310-25kg,新核Rn的质量为M2=3.686 710-25kg。粒子的质量为m=6.646 610-27kg。现有一个静止的Ra核发生衰变,衰变后粒子的速度为3.68105m/s,求(计算结果保留两位有效数字):(1)写出该核反应的方程。(2)此反应过程中放出的能量。(3)反应后新核Rn的速度大小。【解析】(1)核反应的方程为RaHeRn(2)根据爱