3.4原子核的结合能

第页4原子核的结合能1关于核力与比结合能的说法正确的是().A.核力具有饱和性和短程性B.原子核为了稳定,故重核在形成时其中子数多于质子数C.比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定释放核能D.中等核的比结合能比较小的核与较大核的比结合能小解析:核力是短程力,只能在1.5×10-15m的距离内起作用,且只有相邻的核子间才有核力作用,核力具有饱和性,选项A正确;核力克服了原子核中质子与质子间的库仑斥力,使原子核稳定,重核在形成时,核力比库仑斥力减小得快,只有中子数多于质子数才能使核稳定,选项B正确;比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定释放核能,选项C正确;中等核的比结合能比较小的核与较大核的比结合能大,选项D错误.答案:ABC2爱因斯坦提出了质能方程,揭示了质量与能量的关系,关于质能方程,下列说法正确的是().A.质量和能量可以相互转化B.当物体向外释放能量时,质量必定减少,且减少的质量Δm与释放的能量ΔE满足ΔE=Δmc2C.物质的核能可用mc2表示D.mc2是物体能够放出能量的总和解析:爱因斯坦质能方程告诉我们:一定的质量总与一定的能量相联系,物体具有的能量跟它的质量间存在着正比关系,A、C、D错误.故正确选项为B.答案:B3为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献,联合国将2019年定为“国际物理年”.对于爱因斯坦提出的质能方程E=mc2,下列说法中正确的是().A.E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比B.根据ΔE=Δmc2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是发生核反应中释放的核能解析:E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比,其中E不能理解为发生核反应中释放的核能,选项A正确,D错误;根据ΔE=Δmc2可以计算核反应中释放的核能,选项B正确;一个中子和一个质子结合成氘核时发生聚变反应,会有质量亏损,亏损的质量以能量的形式释放出来,即释放出核能,选项C正确.答案:ABC4中子n、质子p、氘核D的质量分别为mn、mp、mD.现用光子能量为E的γ射线照射静止氘核使之分解,反应方程为γ+D→p+n.若分解后的中子、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:据能量守恒可知:E+Δmc2=2Ek,得Ek=12(E+Δmc2),即Ek=12[(mD-mp-mn)c2+E],故C正确答案:C5如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图像,下列说法正确的是().①如D和E结合成F,结合过程一定会吸收核能;②如D和E结合成F,结合过程一定会释放核能;③如A分裂成B和C,分裂过程一定会吸收核能;④如A分裂成B和C,分裂过程一定会释放核能.A.①④B.②④C.②③ D.①③解析:由图像知F的核子平均质量小于D、E的核子平均质量,B、C的核子平均质量小于A的,所以当D、E结合成F时,A分裂成B和C时,均会有质量亏损,由爱因斯坦质能方程知均会有核能放出,所以正确的为②④.答案:B6静止的镭核86236Ra发生α衰变,释放出的α粒子的动能为E0,假设衰变时能量全部以动能形式释放出来,则衰变过程中总的质量亏损是().A.4E0222C.E0c2解析:86226Ra→84222Rn+24He,由动量守恒:氡核和氦核动量大小相等,设为p,则两个原子核的动能分别为:222mERn=p2,4mE0=p2,所以4E0=222ERn,核反应释放的总能量为E=E0+ERn=E0+4222E0=226222E0,由爱因斯坦质能方程226222E0=Δmc2答案:B7某核反应方程为

12H+13H→24He+X.已知

12H的质量为2.0136u,13H的质量为3.0180u,24A.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:12H+13H→24He+01X,X是中子,在该反应发生前反应物的总质量m1=2.0136u+3.0180u=5.0316u,反应后产物总质量m2=4.0026u+1.0087u=5.011答案:B8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0.5MeV的质子

11H轰击静止的

ZAX,生成两个动能均为8.9MeV的

24He.(1MeV=1.6×(1)上述核反应方程为.

(2)质量亏损为kg.

解析:核反应过程中释放的能量为ΔE=2EkHe-EkH=17.3MeV根据爱因斯坦质能方程:ΔE=Δmc2解得质量亏损Δm=ΔEc2=17.3×1.6×10-13(答案:(1)11H+37Li→24He+29氘核和氚核聚变时的核反应方程为

12H+13H→

24He+01n.已知

13H的比结合能是2.78MeV,1解析:聚变反应前氘核和氚核的总结合能E1=(1.09×2+2.78×3)MeV=10.52MeV.反应后生成的氦核的结合能E2=7.03×4MeV=28.12MeV.由于单个核子无结合能,所以聚变过程释放出的能量ΔE=E2-E1=(28.12-10.52)MeV=17.6MeV.答案:17.6MeV10两个中子和两个质子结合成一个氦核,同时释放一定的核能,若已知中子质量为1.0087u,质子质量为1.0073u,氦核质量为4.0026u.试计算用中子和质子生成1kg氦时释放的核能.解析:计算核能的步骤一般是:首先,写出核反应方程;其次,计算质量亏损Δm;然后根据质能方程ΔE=Δmc2计算核能.若Δm以原子核质量单位(u)为单位,可直接用ΔE=Δm(u)×931.5MeV计算,此法较方便且常用.两个质子和两个中子结合成氦核的反应如下:201n+211H→质量亏损Δm=2×1.0087u+2×1.0073