2024-2025学年高中物理第十九章原子核5核力与结合能课时作业含解析新人教版选修3-5

PAGE5-核力与结合能[A组素养达标]1．下列说法正确的是()A．原子核内的全部质子间都存在核力和库仑力B．对质子数较多的原子核，其中的中子起到维系原子核稳定的作用C．重核比中等质量的核更稳定D．两个质子之间不管距离如何，核力总大于库仑力解析：只有相邻质子间才存在核力，选项A、D错误；中子与其他核子间没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，起到维系原子核稳定的作用，选项B正确；中等质量大小的核最稳定，选项C错误．答案：B2.eq\o\al(12,6)C的核由6个质子与6个中子组成，两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则三种力从大到小的排列依次是()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、万有引力解析：核力是强相互作用力，是它将核子束缚在原子核内；库仑力假如大于核力，原子核内质子就不能存在于这么小的范围内；万有引力最弱，探讨核子间相互作用时万有引力可以忽视．所以A、B、C错，选D.答案：D3．(多选)对公式ΔE＝Δmc2的正确理解是()A．假如物体的能量削减了ΔE，它的质量也肯定相应削减ΔmB．假如物体的质量增加了Δm，它的能量也肯定相应增加Δmc2C．Δm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ΔE，则这些核子与组成的原子核的质量之差就是Δm解析：肯定的质量对应肯定的能量，物体的能量削减了ΔE，它的质量也肯定相应削减Δm，即发生质量亏损，所以选项A、D正确；假如物体的质量增加了Δm，它的能量也肯定相应增加Δmc2，所以选项B正确；某原子核在衰变时，肯定发生质量亏损，所以选项C错误．答案：ABD4．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改变，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．核子间存在着强大的核力D．核子间存在着困难的磁力解析：核子结合成原子核，核力做正功，要释放能量，原子核分解成核子要克服核力做功，须要能量，因核力很大，故伴随着巨大的能量改变，库仑力、万有引力、磁力都没有这么强，不行能产生这么大的能量改变，故A、B、D错，C对．答案：C5．(多选)原子核内的核子能稳定地结合在一起，是因为有核力的作用．下列说法中正确的是()A．核力是核子间的库仑力和万有引力的合力B．每个核子与核内的其他核子之间都存在着核力的作用C．每个核子只跟与它相邻的核子之间有核力作用D．核力是一种很强的力，是在核子之间存在的、超短距离的作用力解析：核力属于强相互作用区分于库仑力和万有引力，A错误；核力是短程力，每个核子只跟它相邻的核子间有核力作用，B错误，C正确；核力是一种强力，是在核子之间存在的超短距离的作用力，D正确．答案：CD6．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γ射线照耀静止的氘核使之分解，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.eq\f(1,2)[(mD－mp－mn)c2－E]B.eq\f(1,2)[(mp＋mn－mD)c2－E]C.eq\f(1,2)[(mD－mp－mn)c2＋E]D.eq\f(1,2)[(mp＋mn－mD)c2＋E]解析：核反应过程中的质量亏损Δm＝mD－mp－mn.核反应过程中释放的能量ΔE＝Δmc2＝(mD－mp－mn)c2.质子和中子的总动能Ek＝ΔE＋E.中子的动能是总动能的一半，故选项C正确．答案：C7．(多选)用质子轰击锂核(eq\o\al(7,3)Li)生成两个α粒子，以此进行出名的验证爱因斯坦质能方程的试验．已知质子的初动能是0.6MeV，质子、α粒子和锂核的质量分别是1.0073u、4.0015u和7.0160u．已知1u相当于931.5MeV，则下列叙述中正确的是()A．此反应过程质量削减0.0103uB．生成的两个α粒子的动能之和是18.3MeV，与试验相符C．核反应中释放的能量是18.9MeV，与试验相符D．生成的两个α粒子的动能之和是19.5MeV，与试验相符解析：核反应前的总质量为1.0073u＋7.0160u＝8.0233u，核反应后的总质量为2×4.0015u＝8.0030u，此反应过程中质量削减了0.0203u，故A错；依据质能方程ΔE＝Δm×931.5MeV＝18.9MeV，故核反应释放的核能为18.9MeV，C对；由反应过程中能量守恒知反应后两个α粒子的总动能E总＝18.9MeV＋0.6MeV＝19.5MeV，故B错，D对．答案：CD8．一个α粒子轰击硼(eq\o\al(11,5)B)核变成碳14和一个未知粒子，并放出7.5×105eV的能量，写出核反应方程并求出反应过程中的质量亏损．解析：依据质量数守恒和核电荷数守恒可得eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(11,5)B→eq\o\al(14,6)C＋eq\o\al(1,1)HΔE＝7.5×105×1.6×10－19J＝1.2×10－13J.由ΔE＝Δmc2可得Δm＝eq\f(ΔE,c2)≈1.3×10－30kg.答案：eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(11,5)B→eq\o\al(14,6)C＋eq\o\al(1,1)H1.3×10－30kg[B组素养提升]9.如图所示是描述原子核核子的平均质量eq\x\to(m)与原子序数Z的关系曲线，由图可知下列说法正确的是()A．将原子核A分解为原子核B、C可能汲取能量B．将原子核D、E结合成原子核F可能汲取能量C．将原子核A分解为原子核B、F肯定释放能量D．将原子核F、C结合成原子核B肯定释放能量解析：因B、C核子平均质量小于A的核子平均质量，故A分解为B、C时，出现质量亏损，故放出核能，A错；同理可得B、D错，C对．答案：C10．当两个中子和两个质子结合成一个α粒子时，放出28.30MeV的能量，当三个α粒子结合成一个碳核时，放出7.26MeV的能量，则当6个中子和6个质子结合成一个碳核时，释放的能量为()A．21.04MeV B．35.56MeVC．92.16MeV D．77.64MeV解析：设中子的质量为mn，质子的质量为mp，α粒子的质量为mα，碳原子核的质量为mC.依据质能方程得ΔE1＝28.30MeV＝[2(mn＋mp)－mα]c2ΔE2＝7.26MeV＝(3mα－mC)c2ΔE3＝(6mn＋6mp－mC)c2由各式得ΔE3＝92.16MeV.答案：C11．一个锂核(eq\o\al(7,3)Li)受到一个质子的轰击，变成两个α粒子．已知一个氢原子核的质量是1.6736×10－27kg，一个锂核的质量是11.6505×10－27kg，一个氦核的质量是6.6466×10－27kg.(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．解析：(1)这一过程的核反应方程为eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(1,1)H→2eq\o\al(4,2)He.(2)质量亏损Δm＝mLi＋mH－2mα＝11.6505×10－27kg＋1.6736×10－27kg－2×6.6466×10－27kg＝3.09×10－29kg.(3)释放核能ΔE＝Δmc2＝3.09×10－29×(3×108)2J＝2.781×10－12J.答案：(1)eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(1,1)H→2eq\o\al(4,2)He(2)3.09×10－29(3)2.781×10－12J[C组学霸冲刺]12．一静止的氡核(eq\o\al(222,86)Rn)发生α衰变，放出一个速度为v0、质量为m的α粒子和一个质量为M的反冲核钋(Po)，若氡核发生衰变时，释放的能量全部转化为α粒子和钋核的动能．(1)写出衰变方程；(2)求出反冲核的速度；(3)求出这一衰变过程中亏损的质量．解析：(1)由已知得eq\o\al(222,86)Rn→eq\o\al(218,84)Po＋eq\o\al(4,2)He.(2)设反冲核的速度为v，由动量守恒可知mv0＝Mv即v＝eq\f(mv0,M).(3)由质能方程可知ΔE＝Δmc2＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋eq\f(1,2)Mv2＝eq\f