鲁教版选修35 核力与核能 第1课时 作业.docx

4.1核力与核能1.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答案:d2. 对于核力,以下说法正确的是()a.核力是弱相互作用,作用力很小b.核力是强相互作用的表现,是强力c.核子之间的距离小于0.810-15m时,核力表现为斥力,因此核子不会融合在一起d.人们对核力的了解很清楚,特别是在小于0.810-15m时核力的变化规律更清楚答案:bc解析:核力是强相互作用的一种表现,它的作用范围在1.510-15m之内,核力比库仑力大得多。因此,选项b正确,a错误。核力在大于0.810-15 m时表现为吸引力,且随距离增大而减小;在距离小于0.810-15 m时,核力表现为斥力,因此核子不会融合在一起,所以选项c正确。人们对核力的了解还不是很清楚,这是科学家们奋力攻克的堡垒,故d项不正确。3.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答案:bd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。4下列关于平均结合能的说法正确的是()a核子数越多，平均结合能越大b核子数越多，平均结合能越小c结合能越大，平均结合能越大d平均结合能越大，原子核越稳定【解析】中等质量核的平均结合能比轻核和重核的平均结合能都大，故a、b、c均不正确平均结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故d正确【答案】d5下列说法中正确的是()a质子与中子的质量不等，但质量数相等b两个质子之间，不管距离如何，核力总是大于库仑力c同一种元素的原子核有相同的质量数，但中子数可以不同d除万有引力外，两个中子之间不存在其他相互作用力【解析】质子和中子的质量不相等，但差别不大，质量数相等，故a对核子之间的核力随距离变化而变化，并不总大于库仑力，故b错同位素之间核电荷数相同，中子数不同，质量数也不同，故c错核子之间除万有引力外，还可能存在核力、库仑力，故d错【答案】a6对结合能、平均结合能的认识，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平均结合能越大的原子核越稳定【解析】氢原子核只有一个质子不具有结合能，故a错；自由核子结合为原子核时，放出能量，故b错；平均结合能越大的原子核越稳定，故c错，d正确【答案】d7.核子结合成原子核的下列说法中，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，其间势能一定增加d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，与核子是否带电无关，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0.81015 m时，核力表现为引力，在此过程中核力必做正功，其间势能必定减小，形成原子核后距离一般不小于0.81015 m，故c错误；质子数较多的原子核由于只有相邻的核子间才有核力，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】d8(多选)关于爱因斯坦质能方程，下列说法正确的是()aemc2中的e是物体以光速c运动的动能bemc2是物体各种形式能的总和c由emc2知，在核反应中亏损的质量m转化成能量e放出d由emc2知，在核反应中亏损的静质量转化为动质量被放出的能量带走【解析】爱因斯坦的质能方程emc2表明，物体的质量与其他各种形式的能量之间的关系，故a错误，b正确emc2表明，在核反应中亏损的质量m将产生emc2的能量，只是以另一种形态的质量(动质量)释放出来，与这部分质量m相对应的能量为mc2，而绝不是质量转化为能量了，故c错误，d正确【答案】bd9(多选)下列说法中正确的是()a质子与中子的质量不等，但质量数相等b两个质子之间，不管距离如何，核力总是大于库仑力c同一种元素的原子核有相同的质子数，但中子数可以不同d除万有引力外，两个中子之间不存在其他相互作用力【解析】质子和中子的质量不相等，但差别不大，质量数相等，故a对核子之间的核力随距离变化而变化，并不总大于库仑力，故b错同位素之间质子数相同，中子数不同，质量数也不同，故c对核子之间除万有引力外，还可能存在核力、库仑力，但质子与中子之间、中子与中子之间没有库仑力，d错误【答案】ac10(多选)关于原子核的结合能与平均结合能，下列说法中正确的是() a原子核的结合能等于核子与核子之间结合成原子核时核力做的功b原子核的结合能等于核子从原子核中分离，外力克服核力做的功c平均结合能是核子与核子结合成原子核时平均每个核子放出的能量d不同原子核的平均结合能不同，重核的平均结合能比中等质量核的平均结合能大【解析】原子核中，核子与核子之间存在核力，要将核子从原子核中分离，需要外力克服核力做功当自由核子结合成原子核时，核力将做功，释放能量对某种原子核，平均每个核子的结合能称为平均结合能不同原子核的平均结合能不同重核的平均结合能比中等质量核的平均结合能要小综上所述，正确选项为a、b、c.【答案】abc11(多选)对公式emc2的正确理解是()a如果物体的能量减少了e，它的质量也一定相应减少mb如果物体的质量增加了m，它的能量也一定相应增加mc2cm是某原子核在衰变过程中增加的质量d在把核子结合成原子核时，若放出的能量是e，则这些核子的质量和与组成原子核的质量之差就是m【解析】一定质量对应于一定的能量，物体的能量减少了e，它的质量也一定相应减少m，即发生质量亏损，如果物体的质量增加了m，它的能量一定相应增加mc2，所以选项a、b、d正确；某原子核在衰变时，一定发生质量亏损，所以选项c错误【答案】abd能力提升12(多选)如图411是原子核的核子平均质量与原子序数z的关系图象下列说法中正确的是() 【导学号：64772107】图411a若d、e能结合成f，结合过程一定释放能量b若d、e能结合成f，结合过程一定吸收能量c若a能分裂成b、c，分裂过程一定释放能量d若a能分裂成b、c，分裂过程一定吸收能量【解析】由图可知fe原子核的核子的平均质量最小，则原子序数较小的核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正确，选项b错误；因为c、b核子的平均质量小于a核子的平均质量，故a分裂成b、c过程一定要释放能量，所以选项c正确，选项d错误【答案】ac13一个锂核(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 61027 kg，锂核的质量是11.650 51027 kg，氦核的质量是6.646 61027 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3位有效数字)【解析】(1)由质量数和电荷数守恒可得lih2he.(2)核反应的质量亏损mmlimp2m(11.650 510271.673 6102726.646 61027) kg3.091029 kg.释放的能量emc23.091029(3108)2 j2.781012 j.【答案】(1)lih2he(2)2.781012 j14三个粒子结合成一个碳c，已知碳原子的质量为12.000 0 u，氦原子的质量为4.002 6 u(1 u1.661027 kg) 【导学号：64772051】(1)写出核反应的方程；(2)这个核反应放出的能量是多少焦？(3)这个能量合多少mev?【解析】(1)3hece(2)m34.002 6 u12.000 0 u0.007 8 um0.007 81.661027 kg1.294 81029 kgemc21.1651012 j.(3)eev7.28106 ev7.28 mev.【答案】(1)3hece(2)1.1651012 j(3)7.28 mev15如下一系列核反应是在恒星内部发出的，pcnncepcnpnoonepnc.其中p为质子，为粒子，e为正电子，为一种中微子已知质子的质量为mp1.672 6481027 kg，粒子的质量为m6.644 9291027 kg，正电子的质量为m9.111031 kg，中微子的质量可忽略不计，真空中的光速c3.00108 m/s.试计算该系列核反应完成后释放的能量【解析】将题中的几个核反应方程左右分别相加，消去两边相同的项，上述系列反应等效为：4p2e2，质量亏损m4mp(m2m)41.672 6481027 kg6.644 9291027 kg29.111031 kg0.043 8411027 kg，释放的能量emc20.043 8411027(3.00108)2 j3.951012 j.【答案】3.951012 j162个质子和1个中子结合可以生成氦3，反应方程式：2hnhe，已知每个质子的质量为1.007 277 u，中子的质量为1.008 665 u，氦he的质量为3.002 315 u试求氦3的结合能【解析】粒子结合前后的质量亏损为m21.007 277 u1.008 665 u3.002 315 u0.020 904 u.解法一：由爱因斯坦质能方程得，结合能为emc20.020 9041.660 61027(3108)2 j3.1241012 j.解法二：由于1 u相当于931.56 mev，则结合能为 e0.020 904931.56 mev19.47 mev.【答案】3.1241012 j或19.47 mev17.已知氮核质量mn14.007 53 u，氧核质量mo17.004 54 u，氦核质量mhe4.003 87 u，质子质量mh1.008 15 u，试判断核反应nheoh是吸能反应，还是放能反应？能量变化多少？【审题指导】由反应物和生成物的质量大小关系来判断反应是吸能反应还是放能反应，能量的多少可以用emc2来计算【解析】先计算出质量亏损m，然后由1 u相当于931.5 mev能量代入计算即可反应前总质量为mnmhe18.011 40 u，反应后总质量为momh18.012 69 u.因为反应中质量增加，所以此反应为吸能反应，所吸收的能量为emc2(18.012 6918.011 40)931.5 mev1.2 mev.【答案】吸能反应1.2 mev18一个锂核(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 61027 kg，锂核的质量是11.650 51027 kg，氦核的质量是6.646 61027 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3位有效数字)【解析】(1)由质量数和电荷数守恒可得lih2he.(2)核反应的质量亏损mmlimp2m(11.650 510271.673 6102726.646 61027) kg3.091029 kg.释放的能量emc23.091029(3108)2 j2.781012 j.【答案】(1)lih2he(2)2.781012 j19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 7u，则x是_，该反应_(填“释放”或“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hhhex，则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】中子释放20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_【解析】m1、m2、m的单位是kg，mm1m2m其单位也为kg，由emc2可得核反应过程释放的能量e(