高中物理第十九章原子核5核力与结合能课时训练新人教版.docx

核力与结合能题组一核力、四种基本相互作用1.核子结合成原子核或原子核分解为核子时,都伴随着巨大的能量变化,这是因为()A.原子核带正电,电子带负电,电荷间存在很大的库仑力B.核子具有质量且相距很近,存在很大的万有引力C.核子间存在着强大的核力D.核子间存在着复杂的磁力解析:核子结合成原子核或原子核分解为核子都有核力在做功,只有核子间存在着强大的核力,才伴随着巨大的能量变化,因为功是能量转化的量度,有巨大的能量变化,就得做功多,所以选C。答案:C2.(多选)关于核子结合成原子核,下列说法中正确的是()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,故A、B错误。当n个核子靠近到核力作用范围内,而距离大于0.810-15 m的核力表现为引力,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0.810-15 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:CD题组二结合能与比结合能3.下面关于结合能和比结合能的说法中,正确的是()A.核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能B.比结合能越大的原子核越稳定,因此它的结合能也越大C.重核与中等质量的原子核相比较,重核的结合能和比结合能都大D.中等质量的原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大解析:根据结合能与比结合能的定义可知,只有D正确。答案:D4.下列关于原子和原子核的说法正确的是()A.衰变现象说明电子是原子核的组成部分B.玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化C.放射性元素的半衰期随温度的升高而变短D.比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固解析:衰变是原子核内一个中子转化为一个质子,同时放出一个电子,核反应方程为H+e,选项A错误;放射性元素的半衰期不随外界温度、压强等发生改变,选项C错误;比结合能越大,核子结合的越牢固,选项D错误。答案:B题组三核能、爱因斯坦质能关系方程5.下列说法正确的是()A.自由核子结合成原子核时,一定遵循质量守恒B.在发生核反应时,反应前物质的总质量一定等于反应后所生成物质的总质量C.发生核反应时,反应前的总质量大于反应后的总质量,这个反应是放能反应D.发生核反应时,反应前的总质量大于反应后的总质量,这个反应必须吸收能量才能发生核反应解析:核反应过程满足电荷数守恒和质量数守恒,其中质量数守恒并不是质量守恒。核反应过程中往往伴随着质量亏损,并有能量变化。若反应后质量减小,则释放出能量,反之则吸收能量,所以选项C正确。答案:C6.一个粒子轰击一个硼B变成一个未知粒子和碳14,还放出0.75106 eV的能量,写出核反应方程式,反应过程中质量亏损为 kg。解析:根据质量数守恒和电荷数守恒可以写出核反应方程为HeH;由爱因斯坦质能方程E=mc2得m=,代入数据计算得 m=1.310-30 kg。答案HeH1.310-307.Co发生一次衰变后变为Ni,其衰变方程为;在该衰变过程中还发出频率为1、2的两个光子,其总能量为。解析:发生一次衰变,原子核质量数不变,电荷数增加1,产生一个电子,衰变方程为CoNi+e;每个光子的能量为h,总能量为h(1+2)。答案CoNieh(1+2)8.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,放出粒子质量为4.002 6 u(1 u相当于931.5 MeV)。(1)写出核反应方程;(2)求镭核衰变放出的能量。解析:(1)核反应(衰变)方程为RaRnHe。(2)镭核衰变放出的能量为E=mc2=(226.025 4-4.002 6-222.016 3)931.5 MeV=6.05 MeV。答案:(1RaRnHe(2)6.05 MeV(建议用时:30分钟)1.关于原子核内的核力和库仑力,下列说法中正确的是() A.组成U核的核子中任何两个核子之间都存在着不可忽略的核力的作用B.组成U核的中子中任何两个中子之间都存在着不可忽略的核力的作用C.组成U核的质子中任何两个质子之间都存在着不可忽略的库仑力的作用D.组成U核的质子中任何两个质子之间,除库仑力之外还都存在着不可忽略的核力作用解析:原子核内任何两个质子之间都存在库仑力作用,但每个核子只跟相邻的核子发生核力作用,故选项C正确。答案:C2.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.(m1+m2-m3)cB.(m1-m2-m3)cC.(m1+m2-m3)c2D.(m1-m2-m3)c2解析:根据爱因斯坦质能方程E=mc2,此核反应放出的能量E=(m1+m2-m3)c2,故C正确。答案:C3.下列说法中正确的是()A.原子核内的所有质子间都存在核力和库仑力B.对质子数较多的原子核,其中的中子起到维系原子核稳定的作用C.重核比中等质量的核更稳定D.两个质子之间不管距离如何,核力总大于库仑力解析:只有相邻质子间才存在核力,选项A、D错误;中子与其他核子间没有库仑斥力,但有相互吸引的核力,起到维系原子核稳定的作用,选项B正确;中等质量大小的核最稳定,选项C错误。答案:B4.关于原子核中质子和中子的说法,正确的是()A.原子核中质子数和中子数一定相等B.稳定的重原子核里,质子数比中子数多C.原子核都是非常稳定的D.由于核力的作用范围是有限的,以及核力的饱和性,如果继续增大原子核,形成的核也一定是不稳定的解析:自然界中较轻的原子核,质子数与中子数大致相等,但对于较重的原子核,中子数大于质子数,越重的元素两者相差越多,稳定的重原子核里,中子数要比质子数多。答案:D5.(多选)对结合能、比结合能的认识,下列说法正确的是()A.一切原子核均具有结合能B.自由核子结合为原子核时,可能吸收能量C.结合能越大的原子核越稳定D.比结合能越大的原子核越稳定解析:由自由核子结合成原子核的过程中,核力做正功,释放出能量,反之,将原子核分开变为自由核子它需要赋予相应的能量,该能量即为结合能,故A正确,B错误;对核子较多的原子核的结合能越大,但它的比结合能不一定大,比结合能的大小反映了原子核的稳定性,故C错误,D正确。答案:AD6.(多选)关于质能方程,下列说法中正确的是()A.质量减少,能量就会增加,在一定条件下质量转化为能量B.物体获得一定的能量,它的质量也相应地增加一定值C.物体一定有质量,但不一定有能量,所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系D.某一定量的质量总是与一定量的能量相联系的解析:质能方程E=mc2表明某一定量的质量与一定量的能量是相联系的,当物体获得一定的能量,即能量增加某一定值时,它的质量也相应增加一定值,并可根据 E=mc2进行计算,所以选项B、D正确。答案:BD7.某核反应方程为He+X。已知H的质量为2.013 6 uH的质量为3.018 0 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:由题目所给核反应方程式,根据核反应过程质量数、电荷数守恒规律,可得HX,X是中子,在该反应发生前反应物的总质量m1=2.013 6 u+3.018 0 u=5.031 6 u,反应后产物总质量m2=4.002 6 u+1.008 7 u=5.011 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。故B正确。答案:B8.已知质子的质量是1.008 665 u、中子的质量也是1.008 665 u,氢原子的质量是1.007 825 u,碳原子的原子量是12.000 000 u,12个核子结合成碳原子核时,质量亏损是,碳原子核的比结合能是。解析:碳原子可以看成是6个氢原子与6个中子结合而成,质量亏损m=61.007 825 u+61.008 665 u-12.000 000 u=0.098 940 u比结合能=7.68 MeV。答案:0.098 940 u7.68 MeV9.铍核在俘获一个粒子后放出一个中子并生成一个新核,已知铍核 Be质量为9.012 190 u,粒子质量为4.002 600 u,中子质量为1.008 665 u。(1)写出核反应方程;