2019高中物理 第十九章 原子核 5 核力与结合能课堂演练 新人教版选修3-5.doc

15 5 核力与结合能核力与结合能1对原子核的组成，下列说法正确的是( )A核力可使一些中子组成原子核B核力可使非常多的质子组成原子核C不存在只有质子的原子核D质量较大的原子核内一定有中子解析：由于原子核带正电，不存在只有中子的原子核，但核力也不能把非常多的质子集聚在一起组成原子核，原因是核力是短程力，质子之间还存在“长程力”库仑力，A、B 错误；自然界中存在只有一个质子的原子核， H，C 错误；较大质量的原子核内只有1 1存在一些中子，才能削弱库仑力，维系原子核的稳定，故 D 正确答案：D2.一个91Pa 原子核内的质子数、中子数、核子数分别为（ ）234A.91 个 91 个 234 个 B.143 个 91 个 234 个C.91 个 143 个 234 个 D.234 个 91 个 143 个解析：原子核是由质子和中子组成的，质子和中子统称为核子.91Pa 的原子序数为23491，即质子数为 91，核子数为 234，中子数等于核子数减去质子数，即为 23491143，故 C 正确，ABD 错误.故选：C.答案：C3(多选)对核子结合成原子核的下列说法正确的是( )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”一定减小D对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，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 0.8×1015 m，核力表现为引力，在此过程核力必做正功，其间势能必定减小，形成原子核后距离一般不小于 0.8×1015 m，故 C 正确；对质子数较多的原子核，由于只有相邻的质子间才有核力，但各个质子间均有很强的库仑斥力，随着质子数的增加，其库仑斥力增加，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：CD4某核反应方程为 H H HeX.已知 H 的质量为 2.013 6 u， H 的质量为 3.018 2 13 14 22 13 10 u， He 的质量为 4.002 6 u，X 的质量为 1.008 7 u则下列说法中正确的是( )4 2AX 是质子，该反应释放能量2BX 是中子，该反应释放能量CX 是质子，该反应吸收能量DX 是中子，该反应吸收能量解析：由题目所给核反应方程式，根据核反应过程中质量数，电荷数守恒规律，可得：H H He n，X 为中子，在该反应发生前，反应物的总质量m12.013 6 u3.018 0 2 13 14 21 0u5.031 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：B5.如图所示，表示原子核的比结合能与质量数A的关系，据此下列说法中正确的是（ ）A.重的原子核，例如铀核（92U） ，因为它的核子多，核力大，所以结合得坚固而稳235定B.锂核（ Li）的核子的比结合能比铀核的比结合能小，因而比铀核结合得更坚固更稳6 3定C.原子核结合的松紧程度可以用“比结合能”来表征，比结合能的定义是每个核子的平均结合能；比结合能越大的原子核越稳定D.以上三个表述都错误解析：比结合能是指要把原子核内核子分开平均每个核子需要的能量，所以比结合能越大，原子核越稳定，由图知，中等大小的原子核比结合能最大，最稳定，故 ABD 错误；C 正确.答案：CA 级 抓基础1.（多选）如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图象，下列说法正确的是（ ）3A.若DE能结合成F，结合过程一定能放出核能B.若DE能结合成F，结合过程一定要吸收能量C.若CB能结合成A，结合过程一定要放出能量D.若CB能结合成A，结合过程一定要吸收能量解析：DE结合成F，有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，有能量释放，A 正确，B 错误；若CB能结合成A，也有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，要吸收能量，D 正确，C错误；故选 AD.答案：AD2.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（ ）A.（Mm1m2） u·c2B.（m1m2M） u×931.5 JC.（m1m2M）c2D.（m1m2M）×931.5 eV解析：在核能计算时，如果质量的单位是 kg，则用 Emc2进行计算，如果质量的单位是 u，则利用 1 u 相当于 931.5 MeV 的能量计算，即 Em×931.5 MeV 进行计算，故 C 正确，A、B、D 错误.答案：C3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 射线照射静止氘核使之分解，反应方程为 Dpn，若分解后中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是( )A. (mDmpmn)c2E1 2B. (mDmnmp)c2E1 2C. (mDmpmn)c2E1 2D. (mDmnmp)c2E1 2解析：因为轻核聚变时放出能量，质量亏损，所以氘核分解为核子时，要吸收能量，质量增加，本题核反应过程中 射线能量E对应质量的增加和中子与质子动能的产生，4即Emc22Ek(mpmnmD)c22Ek得Ek E(mpmnmD)c2 (mDmpmn)c2E，1 21 2故选 C.答案：C4(多选)中子和质子结合成氘核时，质量亏损为 m，相应的能量 Emc22.2 MeV 是氘核的结合能，下列说法正确的是( )A用能量小于 2.2 MeV 的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子B用能量小于 2.2 MeV 的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零C用能量大于 2.2 MeV 的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零D用能量大于 2.2 MeV 的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零解析：用能量小于结合能的光子照射氘核时，氘核一定不能分解，所以 A 正确，B 错误用能量大于结合能的光子照射氘核时，氘核可能分解，只要分解，分解出的质子和中子动能之和一定不为零(若动能之和为零就分不开了)，所以 C 错误，D 正确答案：ADB 级 提能力5.（多选）我国首次使用核电池随“嫦娥三号”软着陆月球，并用于嫦娥三号的着陆器和月球车上，核电池是通过半导体换能器，将放射性同位素衰变过程中释放出的能量转变为电能.嫦娥三号采用放射性同位素94Pu，静止的94Pu 衰变为铀核92U 和 239239235粒子，并放出频率为的 光子，已知94Pu、92U 和 粒子的质量分别为239235mPu、mU、m.下列说法正确的是（ ）A.94Pu 的衰变方程为94Pu92U He2392392354 2B.此核反应过程中质量亏损为 mmPumUmC.释放出的 光子的能量为（mPumUm）c2D.反应后92U 和 粒子结合能之和比94Pu 的结合能大235239解析：根据质量数守恒与电荷数守恒可知，94Pu 的衰变方程为94Pu92U239239235He，故 A 正确；此核反应过程中的质量亏损等于反应前后质量的差，为4 2mmpumUm，故 B 正确；释放的 光子的能量为h，核反应的过程中释放的能量：E（mpumUm）c2，由于核反应的过程中释放的核能转化为新核与 粒子的动能以及光子的能量，所以光子的能量小于（mpumUm）c2，故 C 错误； 94Pu 衰变成92U239235和 粒子后，释放核能，将原子核分解为单个的核子需要的能量更大，原子变得更稳定，所以反应后92U 和 粒子结合能之和比94Pu 的结合能大，故 D 正确；故选 ABD.2352395答案：ABD6. H 的质量为 3.016 050 u，质子的质量是 1.007 277 u，中子的质量是 1.008 655 u.求：3 1（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）如果此能量是以光子形式放出的，则光子的频率是多少？解析：（1）一个质子和两个中子结合成氚核的核反应方程是： H2 n H，1 11 03 1反应前各核子总质量为：mp2mn1.007 277 u2×1.008 665 u3.024 607 u，反应后新核的质量mH3.016 050 u，质量亏损m3.024 607 u3.016 050 u0.008 557 u，因反应前的总质量大于反应后的总质量，故此核反应释放能量；释放的核能E0.008 557×931.5 MeV7.97 MeV.（2）氚核的结合能 E7.97 MeV，它的比结合能为：2.66 MeV.E 3（3）放出光子的频率 Hz1.92×1021 Hz.E h7.97 × 106 × 1.6 × 1019 6.63 × 1034答案：（1）放出能量 7.97 MeV（2）7.97 MeV 2.66 MeV（3）1.92×1021 Hz7镭核Ra 发生衰变放出一个粒子变为氡核Rn.已知镭核 226 质量为 226.025 4 2268822286u，氡核 222 质量为 222.016 3 u，放出粒子的质量为 4.002 6 u.(1)写出核反应方程；(2)求镭核衰变放出的能量；(3)若衰变放出的能量均转变为氡核和放出粒子的动能，求放出粒子的动能解析：(1)核反应方程为RaRn He.22688222864 2(2)镭核衰变放出的能量为 Em·c2(226.025 44.002 6222.016 3)×931.5 MeV6.05 MeV.(3)设镭核衰变前静止，镭核衰变时动量守恒，则由动量守恒定律可得mRnvRnmv0.又因为衰变放出的能量转变为氡核和 粒子的动能，则6EmRnvmv.1 22 Rn1 22 由可得E·E×6.05 MeV5.94 MeV.mRn mRnm222.016 3 222.016 34.002 6答案：(1)RaRn He22688222864 2(2)6.05 MeV (3)5.94 MeV