（浙江專版）2019年高中物理 第十九章 原子核 課時跟蹤檢測（三十四）核力與結(jié)合能（含解析）新人教版選修3-5

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1、核力與結(jié)合能 一、單項選擇題 1．核子結(jié)合成原子核或原子核分解為核子時，都伴隨著巨大的能量變化，這是因為(　　) A．原子核帶正電，電子帶負(fù)電，電荷間存在很大的庫侖力 B．核子具有質(zhì)量且相距很近，存在很大的萬有引力 C．核子間存在著強(qiáng)大的核力 D．核子間存在著復(fù)雜磁力 解析：選C　核子之間存在核力作用，核子結(jié)合成原子核或原子核分解為核子時，都有核力作用，故伴隨著巨大的能量變化，故選C。 2．原子質(zhì)量單位為u,1 u相當(dāng)于931.5 MeV的能量，真空中光速為c。當(dāng)質(zhì)量分別為m1 kg和m2 kg的原子核結(jié)合為質(zhì)量為M kg的原子核時，釋放出的能量是(　　) A．(M－m1

2、－m2)·c2 J B．(m1＋m2－M)×931.5 J C．(m1＋m2－M)c2 J D．(m1＋m2－M)×931.5 MeV 解析：選C　在核能計算時，如果質(zhì)量單位是kg，則用ΔE＝Δmc2進(jìn)行計算，單位是J；若質(zhì)量單位是u，則利用ΔE＝Δm×931.5 MeV進(jìn)行計算，所以選項C正確。 3．科學(xué)研究表明，自然界存在四種基本相互作用。我們知道分子之間也存在相互作用的引力和斥力，那么分子力實質(zhì)上屬于(　　) A．引力相互作用 B．電磁相互作用 C．強(qiáng)相互作用和弱相互作用的共同作用 D．四種基本相互作用的共同作用 解析：選B　分子作用范圍約在10－10 m數(shù)量級上，而

3、強(qiáng)相互作用和弱相互作用都是短程力，作用范圍在10－15 m和10－18 m之間，故C錯誤；在分子作用范圍內(nèi)，引力作用和電磁相互作用都存在，但由于電磁力遠(yuǎn)大于萬有引力，引力相互作用可以忽略不計，因此分子力本質(zhì)上屬于電磁力。故B正確，A、D錯誤。 4．對于愛因斯坦提出的質(zhì)能方程E＝mc2，下列說法中不正確的是(　　) A．E＝mc2表明物體具有的總能量與其質(zhì)量成正比 B．根據(jù)ΔE＝Δmc2可以計算核反應(yīng)中釋放的結(jié)合能 C．一個中子和一個質(zhì)子結(jié)合成氘核時，釋放出能量，表明此過程中出現(xiàn)了質(zhì)量虧損 D．E＝mc2中的E是發(fā)生核反應(yīng)中釋放的能量 解析：選D　公式E＝mc2中的E表示物體具有的總

4、能量，m表示物體的質(zhì)量，故選項A正確，D錯誤；ΔE＝Δmc2表示的意義則是當(dāng)物體的質(zhì)量變化Δm時，它的能量就會相應(yīng)的變化ΔE，故可以計算結(jié)合能，故選項B正確；核反應(yīng)過程中出現(xiàn)質(zhì)量虧損時，才能釋放核能，故選項C正確。 5．關(guān)于原子核中質(zhì)子和中子的說法，正確的是(　　) A．原子核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)一定相等 B．穩(wěn)定的重原子核里，質(zhì)子數(shù)比中子數(shù)多 C．原子核都是非常穩(wěn)定的 D．由于核力的作用范圍是有限的，以及核力的飽和性，不可能無節(jié)制的增大原子核而仍穩(wěn)定存在 解析：選D　質(zhì)量越大的原子核內(nèi)中子數(shù)越多于質(zhì)子數(shù)，A、B錯誤；放射現(xiàn)象說明原子核也會發(fā)生變化，C錯誤；由核力作用特點(diǎn)可知，D正確。

5、 二、多項選擇題 6．對于核力，以下哪些說法是正確的(　　) A．核力是弱相互作用，作用力很小 B．核力是強(qiáng)相互作用，是強(qiáng)力 C．核子之間的距離小于0.8×10－15 m時，核力表現(xiàn)為斥力，因此核子不會融合在一起 D．人們對核力的了解很清楚，特別是在核子之間的距離小于0.8×10－15 m時，核力的變化規(guī)律更清楚 解析：選BC　核力是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn)，它的作用范圍在 1.5×10－15 m之內(nèi)，核力比庫侖力大得多，選項B正確，A錯誤；核力在核子之間的距離大于0.8×10－15 m時，表現(xiàn)為吸引力，且隨距離增大而減小，在距離小于0.8×10－15 m時，表現(xiàn)為斥力，因此核子不會

6、融合在一起，選項C正確；人們對核力的了解還不是很清楚，故選項D錯誤。 7．一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成氘核時，產(chǎn)生γ光子，由此可見(　　) A．氘核的質(zhì)量等于質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和 B．氘核的質(zhì)量小于質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和 C．核子結(jié)合成原子核時會釋放核能 D．原子核分解成核子時會釋放核能 解析：選BC　由于結(jié)合成氘核時產(chǎn)生γ光子，即產(chǎn)生能量，故反應(yīng)中有質(zhì)量虧損，B對，A錯；質(zhì)子和中子統(tǒng)稱核子，該反應(yīng)為核子結(jié)合成原子核的反應(yīng)，故C對，D錯。 8．中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核時，質(zhì)量虧損為Δm，相應(yīng)的能量ΔE＝Δmc2＝2.2 MeV是氘核的結(jié)合能。下列說法正確的是(　　) A．用能量小于2.2

7、 MeV的光子照射靜止氘核時，氘核不能分解為一個質(zhì)子和一個中子 B．用能量等于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時，氘核可能分解為一個質(zhì)子和一個中子，它們的動能之和為零 C．用能量大于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時，氘核可能分解為一個質(zhì)子和一個中子，它們的動能之和為零 D．用能量大于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時，氘核可能分解為一個質(zhì)子和一個中子，它們的動能之和不為零 解析：選AD　中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核時放出的能量為2.2 MeV，所以要使氘核分解為中子和質(zhì)子至少也需要2.2 MeV的能量，所以A正確；因為動能為標(biāo)量，氘核分解為中子和質(zhì)子時，二者不可能都是靜止的，所以動能之和不為

8、零，這一部分動能來自于光子的能量，所以B、C錯誤，D正確。 9．在某些恒星內(nèi)，3個α粒子結(jié)合成1個6C原子的質(zhì)量是12.000 0 u，He原子的質(zhì)量是4.002 6 u。已知1 u＝1.66×10－27 kg，則(　　) A．反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損是0.007 8 u B．反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損是1.29×10－29 kg C．反應(yīng)過程中釋放的能量是7.26 MeV D．反應(yīng)過程中釋放的能量是1.16×10－19 J 解析：選ABC　由題意可得核反應(yīng)方程為3He→6C＋ΔE。則核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為Δm＝(3×4.002 6－12.000 0)u≈1.29×10－29 kg，由質(zhì)能方程

9、得ΔE＝Δmc2＝1.29×10－29×(3×108)2 J＝1.161×10－12 J≈7.26 MeV。故正確選項為A、B、C。 三、非選擇題 10．如果要把8O分成8個質(zhì)子和8個中子，要給它多少能量？要把它分成4個He，要給它多少能量？(已知8O的核子比結(jié)合能是7.98 MeV，He的核子比結(jié)合能是7.07 MeV) 解析：將8O分成8個質(zhì)子和8個中子所提供的能量為8O的結(jié)合能，即為其核子數(shù)與比結(jié)合能的乘積。需提供的能量為ΔE＝16×7.98 MeV＝127.68 MeV。 8O的結(jié)合能為EO＝127.68 MeV。 4個He的總的結(jié)合能為 EHe＝4×4×7.07 MeV

10、 ＝113.12 MeV。 將8O分成4個He需提供的能量為 ΔE′＝EO－EHe＝127.68 MeV－113.12 MeV ＝14.56 MeV?！? 答案：127.68 MeV　14.56 MeV 11．一個靜止的鈾核 U(原子質(zhì)量為232.037 2 u)放出一個α粒子(原子質(zhì)量為4.002 6 u)后衰變成釷核 Th(原子質(zhì)量為228.028 7 u)。(已知原子質(zhì)量單位1 u＝1.67×10－27 kg,1 u相當(dāng)于931.5 MeV的能量) (1)寫出鈾核的衰變反應(yīng)方程。 (2)算出該衰變反應(yīng)中釋放出的核能。 (3)若釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為新核的動能，則α粒子的動能為多少？ 解析：(1)U―→Th＋He。 (2)質(zhì)量虧損Δm＝mU－mα－mTh＝0.005 9 u ΔE＝Δmc2＝0.005 9×931.5 MeV≈5.50 MeV。 (3)系統(tǒng)動量守恒，釷核和α粒子的動量大小相等，即 pTh＋(－pα)＝0，pTh＝pα， EkTh＝，Ekα＝， EkTh＋Ekα＝ΔE， 所以α粒子獲得的動能 Ekα＝·ΔE ＝×5.50 MeV ≈5.41 MeV。 答案：(1)U―→Th＋He (2)5.50 MeV　(3)5.41 MeV - 4 -