人教版选修35核力与结合能 第1课时 作业 (1).docx

核力与结合能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:c2.如图所示是原子核的平均核子质量a与原子序数z的关系图象,下列说法正确的是()a.若d、e能结合成f,结合过程一定要释放能量b.若d、e能结合成f,结合过程一定要吸收能量c.若c、b能结合成g,结合过程一定要释放能量d.若f、c能结合成b,结合过程一定要释放能量解析:由e=mc2可知,释放能量时生成物比反应物质量小,反之则大。根据图象可知,d、e结合成f,核子数不变,质量减少,释放能量,a选项正确。答案:a3.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:d4.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(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】ac3关于核力的下列说法正确的是() 【导学号：64772106】a核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用b核力就是电磁力c核力是短程力d核力与电荷有关【解析】核力是短程力，故c对；核力与万有引力、电磁力不同，故a、b不对；核力与电荷无关，故d错【答案】c4(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】ac5(多选)一个质子和一个中子结合成氘核时，产生光子，由此可见()a氘核的质量等于质子和中子的质量之和b氘核的质量小于质子和中子的质量之和c核子结合成原子核时会释放核能d原子核分解成核子时会释放核能【解析】由于结合时产生光子，即产生能量，故反应中有质量亏损，但反应过程中质量数守恒，b正确，a错误质子和中子统称核子，该反应为核子结合成原子核的反应，故c对，d错【答案】bc1(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() 【导学号：64772052】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】abc2(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】abd3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4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(m1m2m)c2.【答案】(m1m2m)c25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 j能力提升1(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】ac2一个氘核(h)和一个氚核(h)结合成一个氦核并放出一个中子时，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氚完全发生上述核反应，则在核反应中释放的能量为_【解析】根据爱因斯坦质能方程，一个氘核(h)和一个氚核(h)结合成一个氦核并放出一个中子时释放的能量为mc2,1 mol氘和1 mol氚完全发生上述核反应，释放的能量应为mc2的na倍，即为namc2.【答案】namc23一个锂核(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 j4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 mev5.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：c6.在下列判断中，正确的是()a.组成核的核子中任何两个核子之间都存在不可忽略的核力作用b.组成核的中子中任何两个中子之间都存在不可忽略的核力作用c.组成核的质子中任何两个质子之间都存在不可忽略的库仑斥力作用d.组成核的质子中任何两个核子之间，除库仑斥力之外还存在不可忽略的核力作用解析：只有相邻的核子之间才有核力，a、b、d三项错误，c项正确。答案：c7.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三项正确，b项错。答案：acd8原来静止的原子核，质量为m1，处在区域足够大的匀强磁场中，经衰变成质量为m2的原子核y，粒子的质量为m3，已测得粒子的速度垂直磁场b，且动能为e0，假定原子核x衰变时释放的核能全部转化为动能，则下列四个结论中，正确的是()a.核y与粒子在磁场中运动的周期之比为b.核y与粒子在磁场中运动的半径之比为c.此衰变过程中的质量亏损为m1m2m3d.此衰变过程中释放的核能为解析：原子核发生衰变时核子质量数减少4而核电荷数减少2。由题知x核原先静止，则衰变粒子和反冲核y的动量大小相等，由知，b项正确；而周期之比由知，故a错；该过程质量亏损mm1(m2m3)，故c项正确；由知y核的动能，则释放的核能，d项正确。答案：bcd9两个动能均为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 mev10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。11.太阳每秒辐射的能量为3.81026 j，则其质量每秒减少_kg.解析：由质能方程e=mc2知m=kg=4.2109 kg.答案：4.210912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