人教版选修35核力与结合能 第1课时 作业.docx

核力与结合能1.中子n、质子p、氘核d的质量分别为mn、mp、md。现用能量为e的射线照射静止的氘核使之分解,反应方程为+dp+n,若分解后中子、质子的动能可视为相等,则中子的动能是()a.12(md-mp-mn)c2-eb.12(mp+mn-md)c2-ec.12(md-mp-mn)c2+ed.12(mp+mn-md)c2+e解析:核反应过程中的质量亏损为m=md-mp-mn核反应过程中释放的能量为e=mc2=(md-mp-mn)c2质子和中子的总动能为ek=e+e中子的动能是总动能的一半,故选项c是正确的。答案:c2.当两个中子和两个质子结合成一个粒子时,放出28.30mev的能量,当三个粒子结合成一个碳(c)核时,放出7.26mev能量,则当6个中子和6个质子结合成一个碳(c)核时,释放的能量约为()a.21.04 mevb.35.56 mevc.77.64 mevd.92.16 mev解析:6个中子和6个质子可结合成3个粒子,放出能量328.30mev=84.9mev,3个粒子再结合成一个碳核,放出7.26mev能量,故6个中子和6个质子结合成一个碳核时,释放能量为84.9mev+7.26mev=92.16 mev。答案:d3.核力具有下列哪些性质( )a.核力是短程力，作用范围很小，只在相邻核子间发生b.核力可能是引力，也可能是斥力.核力把核子紧紧束缚在核内，形成稳定的原子核，但又不会融合在一起c.质子间、中子间、质子和中子之间都有核力d.核力是一种强相互作用力，在其作用范围内，核力比库仑力大得多解析：核力作用的范围在10-15 m区域内，只在相邻核子间发生，是短程力，a对.当两核子间距离减小时，核力也迅速减小，至一定值时，核力表现为斥力，b正确.核力是质子、中子之间的强相互作用力，c、d对.答案：abcd4.在下述几种情况中，能释放原子核能的是( )a.由核子组成原子核b.由质量小的原子核组成质量较大的原子核c.核反应中产生质量亏损时d.由重核裂变成质量较小的中等核解析：任何一个原子核的质量总是小于组成它的所有核子的质量之和，由爱因斯坦质能方程，只要在反应过程中有质量亏损，就有能量释放出来.故a、c、d正确，b错.答案：acd5.根据爱因斯坦的研究成果，物体的能量和质量的关系是e=mc2，这一关系叫爱因斯坦质能方程.质子的质量为mp，中子的质量为mn，氦核的质量为m，下列关系式正确的是( )a.m=(2mp+2mn) b.m(2mp+2mn)c.m(2mp+2mn) d.以上关系式都不正确解析：2+2，2mp+2mnm，故b正确.答案：b6(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】abd7.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 kg和m2 kg的原子核结合成质量为m kg的原子核时，释放出的能量是()a.(mm1m2)uc2jb.(m1m2m)u931.5 jc.(m1m2m)c2jd.(m1m2m)931.5 ev解析：应用emc2求核能时，一是要先求出质量亏损mm1m2m，二是要统一单位。在该题中，释放的核能是(m1m2m)c2j，c项正确。答案：c8.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.核子间存在强大的核力d.核子间存在复杂的磁力解析：由于核子间存在很强的核力，无论核子结合成原子核，还是原子核分裂为核子，都存在核力做功，总是伴随着巨大的能量变化，c项正确。答案：c9.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】d10(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】bd11一个锂核(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 j12如果需把o分成8个质子和8个中子，要给它多少能量？要把它分成4个he，要给它多少能量？已知o的核子平均结合能是7.98 mev，he的核子平均结合能是7.07 mev.【解析】把o分成8个质子和8个中子需提供的能量为e1167.98 mev127.68 mev.将2个质子和2个中子结合成一个he所放出的能量为e247.07 mev28.28 mev.则将o分成4个he需提供的能量为ee14e2127.68 mev428.28 mev14.56 mev.【答案】127.68 mev14.56 mev13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 j14已知氚核的质量是3.016 050 u，质子的质量是1.007 277 u中子的质量是1.008 665 u，求核子结合成氚核时释放的能量。解析：质子和两个中子结合成氚核时的核反应方程为：一个质子和两个中子结合成氚核时的质量亏损为m(1.007 27721.008 665)3.016 050u根据emc2(1)若取1 u1.661027 kg，则e0.008 5571.661027(3.0108)2 j1.281012 j。(2)若取1 u931 mev，则e0.008 557931 mev7.97 mev。答案：1.281012 j或7.97 mev15三个粒子结合成一个碳12，已知碳原子的质量为12.000 0 u，氦原子的质量为4.0026u。(1)写出核反应方程；(2)这个核反应放出的能量是多少焦耳？(3)这个能量合多少兆电子伏？解析：(1)。(2)m34.002 6 u12.000 0 u0.007 8 u，m0.007 81.661027 kg1.294 81029 kg，emc21.1651012 j。(3)。答案：(1) (2)1.1651012 j(3)7.28 mev16两个动能均为1 mev的氘核发生正面碰撞，引起如下反应：，已知：氘核的质量为2.013 6 u，氚核的质量为3.015 6 u，氢核的质量为1.007 3 u，1原子质量单位(u)相当于931.5 mev。试求：(1)此核反应中放出的能量e为多少mev？(2)若放出的能量全部变为新生核的动能，则新生的氢核所具有的动能为多少 mev？解析：(1)emc2(22.013 6 u3.015 6 u1.007 3 u)(3108)24.005 mev(2)相互作用过程中动量守恒p1p2由能量守恒得2ekeek1ek2ek24.5 mev答案：(1)4.005 mev(2)4.5 mev17静止的锂核()俘获一个速度为7.7106 m/s的中子，发生核反应后若只产生了两个新粒子，其中一个粒子为氦核()，它的速度大小是8.0106 m/s，方向与反应前的中子速度方向相同。(1)写出此核反应的方程式；(2)求反应后产生的另一个粒子的速度大小及方向；(3)此反应过程中是否发生了质量亏损?说明依据。解析：(1)(2)用m1、m2和m3分别表示中子()、氦核()和氚核的速度，由动量守恒定律得m1v1m2v2m3v3代入数值，得v38.1106 m/s即反应后生成的氚核的速度大小为8.1106 m/s方向与反应前中子的速度方向相反。(3)反应前的总动能反应后的总动能经计算知e2e1，故可知反应中发生了质量亏损。答案：(1) (2)8.1106 m/s，与中子方向相反。(3)发生了质量亏损。18.如图4-1-5所示，静止在匀强磁场中的核俘获一个速度为v0=7.7104 m/s的中子而发生核反应+.若已知的速度v2=2.0104 m/s，其方向与反应前中子速度方向相同.求：图4-1-5(1)的速度是多大？(2)在图中画出两粒子的运动轨迹并求出轨道半径之比；(3)当粒子