2012高中物理 4.4 核力与结合能每课一练1 粤教版选修3-5

用心 爱心 专心 1 4 44 4 核力与结合能核力与结合能 每课一练 粤教版选修每课一练 粤教版选修 3 53 5 1 氦原子核由两个质子与两个中子组成 这两个质子之间存在着万有引力 库仑力和 核力 则 3 种力从大到小的排列顺序是 A 核力 万有引力 库仑力 B 万有引力 库仑力 核力 C 库仑力 核力 万有引力 D 核力 库仑力 万有引力 2 双选 关于核力 下列说法中正确的是 A 核力是电磁力的一种 是核子中电荷间的相互作用 B 核力就是分子力 都属于短程力 C 只有相邻核子之间才存在核力的作用 D 核子间的距离大于 0 8 10 15 m 时核力表现力引力 距离小于 0 8 10 15 m 时核力 表现为斥力 超过 1 5 10 15 m 时核力急剧下降几乎消失 3 下列关于原子核中质子和中子的说法中正确的是 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 不可能无节制的增大原子核而 仍稳定存在 4 一个中子和一个质子能结合成氘核 结合这一事实 下列说法正确的是 A 核子结合成原子核时 一定要放出能量 B 核反应中放出的电磁波 可称之为 X 射线 C 发生这一反应的过程中 出现了质量亏损 因此核反应前后质量数不守恒 D 这一核反应的过程中 有质量转化为能量 因此总能量增加 5 对于爱因斯坦提出的质能方程 E mc2 下列说法中不正确的是 A E mc2表明物体具有的能量与其质量成正比 B 根据 E mc2可以计算核反应中释放的核能 C 一个中子和一个质子结合成氘核时 释放出核能 表明此过程中出现了质量亏损 D E mc2中的 E 是发生的核反应中释放的核能 6 一个氘核 H 质量为 m1 一个氚核 H 质量为 m2 它们结合成一个质量为 m3的氦 2 13 1 核 核反应方程如下 H H He X 在这一核反应过程中释放的能量为 E 已知光速为 2 13 14 2 c 则以下判断正确的是 A X 是质子 B X 是正电子 C X 的质量为 m1 m2 m3 D X 的质量为 m1 m2 m3 E c2 7 一个质子和一个中子结合成一个氘核 同时辐射一个 光子 已知质子 中子 氘 核的质量分别为 m1 m2 m3 普朗克常量为 h 真空中的光速为 c 下列说法正确的是 A 核反应方程是 H n H 1 11 03 1 用心 爱心 专心 2 B 聚变反应中的质量亏损 m m1 m2 m3 C 辐射出的 光子的能量 E m3 m1 m2 c2 D 光子的波长 h m1 m2 m3 c2 8 对结合能 平均结合能的认识 下列正确的是 A 除 H 外一切原子核均具有结合能 1 1 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 9 原来静止的原子核 X 质量为 m1 处在区域足够大的匀强磁场中 经 衰变后变成 A Z 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 2 Z 2 B 核 Y 与 粒子在磁场中运动的半径之比为 Z 2 2 C 此衰变过程中的质量亏损为 m1 m2 m3 D 此衰变过程中释放的核能为 AE0 A 4 题 号 123456789 答 案 10 历史上第一次利用加速器实现的核反应 是用加速后动能为 0 5 MeV 的质子 H 轰击 1 1 静止的 X 生成两个动能均为 8 9 MeV 的 He 1 MeV 1 6 10 13 J A Z4 2 1 上述核反应方程为 2 质量亏损为 kg 11 已知氮核质量 mN 14 007 53 u 氧核质量 mO 17 004 54 u 氦核质量 mHe 4 003 87 u 质子质量 mH 1 008 15 u 试判断核反应14 7 N He 17 8 O H 是吸能反应还是放能 4 21 1 反应 能量变化是多少 1 u 931 5 MeV 12 太阳中能量来源的一种途径是 4 个质子和两个电子结合成一个 粒子 并释放能 量 若质子的质量 mp 1 007 277 u 电子的质量 me 0 000 549 u 粒子质量 m 4 001 50 u 则上述该反应释放的能量为多少 eV 1 u 1 66 10 27 kg 用心 爱心 专心 3 13 一个锂 Li 受到一个质子的轰击 变成两个 粒子 已知一个氦原子核的质量是 7 3 6 646 6 10 27 kg 一个锂原子核的质量是 1 165 06 10 26 kg 一个氢原子核的质量是 1 673 6 10 27 kg 1 试写出这一过程的核反应方程 2 计算这一过程中的质量亏损 3 计算这一过程中所释放的核能 14 已知Po 原子核质量为 209 982 87 u Pb 原子核的质量为205 974 46 u He 21084206824 2 原子核的质量为 4 002 60 u 静止的Po 核在 衰变中放出 粒子后变成Pb 求 2108420682 1 在衰变过程中释放的能量 2 粒子从 Po 核中射出的动能 3 反冲核的动能 已知核反应释放的能量只转化为动能 15 H 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 3 1 u 求 1 一个质子和两个中子结合为氚核时 是吸收还是放出能量 该能量为多少 2 氚核的结合能和比结合能各是多少 3 如果这些能量是以光子形式放出 则光子的频率是多少 用心 爱心 专心 4 参考答案参考答案 1 D 核子间的核力最大 万有引力最小 D 正确 2 CD 由核力的特点知只有 C D 正确 3 D 自然界中较轻的原子核 质子数与中子数大致相等 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 因此选项 D 正确 4 A 考查原子物理中核反应的各种守恒规律及对质能方程的理解 由质量数守恒知 C 错 由能量守恒知 D 错 核反应中放出的是 射线 B 错 5 D E mc2中 c 为光速 所以物体具有的能量 E 与其质量成正比 A 正确 E mc2可以计算核反应中释放的核能 B 正确 一个中子和一个质子结合成氘核 释放 出核能 表明此过程中出现了质量亏损 C 正确 E mc2中 E 是指物体所具有的能量 E mc2中 E 是核反应中发生质量亏损释放的核能 D 错误 6 D 由电荷数守恒知 X 的质子数为 0 由质量数守恒知 X 的质量数为 1 故 X 为中 子 设 X 的质量为 m 反应中的质量亏损 m m1 m2 m3 m 释放的核能 E mc2 m1 m2 m3 m c2 则 X 的质量为 m1 m2 m3 故选项 D 正确 E c2 7 B 根据该反应过程中质量数守恒 电荷数守恒可知核反应方程为 H n H 故选项 A 错误 聚变过程中辐射出 光子 质量亏损 m m1 m2 m3 1 11 02 1 故选项 B 正确 由质能方程知 辐射出的 光子的能量 E m1 m2 m3 c2 故选项 C 错误 由 E 知 光子的波长 故选项 D 错误 hc h m1 m2 m3 c 8 AD 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 选项正确 B 选项错 误 核子越多的原子核的结合能越大 但它的平均结合能不一定大 平均结合能的大小反映 了原子核的稳定性 故 C 选项错误 D 选项正确 9 CD 原子核发生 衰变时核子质量数减小 4 而核电荷数减小 2 由题知 X 核原先静止 则衰变后 粒子和反冲核 Y 的动量大小相等 由 R 知 RY R q qY 2 Z 2 mv Bq 故 B 项错误 而周期之比由 T 知 TY T 故 A 项错误 该 2 m Bq mY qY q m A 4 2 Z 2 过程质量亏损 m m1 m2 m3 故 C 项正确 由 Ek 知 Y 核的动能EkY 则释放 p2 2m 4E0 A 4 的核能 E Ek EkY 故 D 项正确 AE0 A 4 10 1 H X He He 或 H Li He He 1 17 34 24 21 17 34 24 2 2 3 1 10 29 kg 解析 1 H X He He 1 17 34 24 2 或 H Li He He 1 17 34 24 2 2 mc2 E末 E初 m kg E末 E初 c2 2 8 9 0 5 1 6 10 13 3 108 2 3 1 10 29 kg 用心 爱心 专心 5 11 吸能反应 1 2 MeV 解析 反应前总质量 mN mHe 18 011 40 u 反应后总质量 mO mH 18 012 69 u 质量增加 为吸能反应 所吸收的能量为 E mc2 18 012 69 18 011 40 931 5 MeV 1 2 MeV 12 2 68 107 eV 或 2 67 107 eV 也对 解析 根据爱因斯坦质能方程 E mc2 只要求出质量亏损就可以求出释放的能量 解法一 核反应前的质量是 4mp 2me 核反应后的质量是 m 质量亏损为 m 4mp 2me m 0 028 71 u 释放的能量为 E mc2 eV 0 028 71 1 66 10 27 3 108 2 1 60 10 19 2 68 107 eV 解法二 释放的能量为 E 0 028 71 931 5 MeV 26 7 MeV 2 67 107 eV 13 1 Li H 2 He 2 3 1 10 29 kg 7 31 14 2 3 2 79 10 12 J 解析 1 这一过程的核反应方程为 Li H 2 He 7 31 14 2 2 质量亏损 m mLi mH 2m 11 650 6 10 27 kg 1 673 6 10 27 kg 2 6 646 6 10 27 kg 3 1 10 29 kg 3 释放核能 E mc2 3 1 10 29 3 108 2 J 2 79 10 12 J 14 1 5 412 MeV 2 5 309 MeV 3 0 103 MeV 解析 1 衰变方程Po Pb He 21084206824 2 衰变过程中质量亏损为 m 209 982 87 u 205 974 46 u 4 002 60 u 0 005 81 u 反应过程中释放的能量为 E 0 005 81 931 5 MeV 5 412 MeV 2 因衰变前后动量守恒 则衰变后 粒子和铅核的动量大小相等 方向相反 而 p mv 则 2m Ek 2mPbEkPb 即 m Ek mPbEkPb 又因核反应释放的能量只能转化为两者的动能 故 Ek EkPb E 5 412 MeV 所以 粒子从钋核中射出的动能 Ek 5 309 MeV 3 反冲核即铅核的动能 EkPb 0 103 MeV 15 1 放出 7 97MeV 2 7 97MeV 2 66MeV 3 1 92 1021Hz 解析 1 一个质子和两个中子结合成氚核的反应方程式是 H 2 n H 反应前各核子 1 11 03 1 总质量为 用心 爱心 专心 6 mp 2mn 1 007 277 u 2 1 008 665 u