2019-2020年高中物理 第19章 第5節(jié) 核力與結(jié)合能練習(xí) 新人教版選修3-5.doc
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2019-2020年高中物理 第19章 第5節(jié) 核力與結(jié)合能練習(xí) 新人教版選修3-5 1.四種基本相互作用. (1)自然界物體之間的相互作用除了以前學(xué)習(xí)的引力相互作用和電磁力相互作用,還存在強相互作用和弱相互作用. (2)核力:原子核里的核子間有著一種核力,是核力把核子緊緊地束縛在核內(nèi),形成穩(wěn)定的原子核. (3)核力的特點:①核力是強相互作用的一種表現(xiàn).②核力是短程力,作用范圍在1.5 m之內(nèi),大于0.8 m時表現(xiàn)為引力.小于0.8 m表現(xiàn)為斥力.③每個核子只跟相鄰的核子發(fā)生核力作用,具有飽和性. 2.原子核中質(zhì)子與中子的比例. 原子核是由質(zhì)子和中子組成,較輕的原子核,質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等,但對于較重的原子核,中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù),越重的元素,相差越大.這是因為核子數(shù)越多時,有些核之間的距離越大,核力會迅速減小,使核力不足以克服質(zhì)子的庫侖斥力,使原子核不穩(wěn)定,可見原子核的粒子數(shù)不能無限多的原因是核力的飽和性決定的. 3.結(jié)合能. 由核子結(jié)合成原子核要放出能量,這就是原子核的結(jié)合能.原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比,稱作比結(jié)合能,也叫平均結(jié)合能.比結(jié)合能越大,表示原子核中核子結(jié)合得越牢固,原子核越穩(wěn)定. 4.質(zhì)量虧損. (1)原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和,這個現(xiàn)象叫作質(zhì)量虧損. (2)質(zhì)能方程:物體的能量與它的質(zhì)量有簡單比例關(guān)系,即E=,質(zhì)量虧損Δm與原子核的結(jié)合能的關(guān)系為:ΔE=Δ. 1.原子核中質(zhì)子與中子結(jié)合在一起依靠的是(C) A.正負(fù)電荷相互吸引的力 B.正電荷之間的相互排斥力 C.核力 D.分子間的引力和斥力 解析: 因為中子是不帶電的,所以不存在電荷之間的相互作用,所以A、B是錯誤的;D答案中給出的是分子之間的作用力而不是質(zhì)子和中子之間的作用力,故而D是錯誤的. 2.(xx北京卷)質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3.當(dāng)一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成氘核時,釋放的能量是(c表示真空中的光速)(C) A.(m1+m2-m3)c B.(m1-m2-m3)c 解析:根據(jù)質(zhì)能方程知C正確. 3.氫原子核由兩個質(zhì)子與兩個中子組成,這兩個質(zhì)子之間存在著萬有引力、庫侖力和核力,則3種從大到小的排列順序是(D) A.核力、萬有引力、庫侖力 B.萬有引力、庫侖力、核力 C.庫侖力、核力、萬有引力 D.核力、庫侖力、萬有引力 解析:氫原子核里有兩個質(zhì)子與兩個中子組成,由于存在質(zhì)量所以它們間存在萬有引力、質(zhì)子帶正電,因此質(zhì)子間存在庫侖斥力和質(zhì)子與中子統(tǒng)稱核子,所以它們間存在核力,但這些力有大小之分.核力是強力,它能將核子束縛在原子核內(nèi).萬有引力最弱,研究核子間相互作用時萬有引力可以忽略. 4.中子n、質(zhì)子p、氘核D的質(zhì)量分別為mn、mp、mD.現(xiàn)用光子能量為E的γ射線照射靜止氘核使之分解,反應(yīng)方程為γ+D→p+n.若分解后的中子、質(zhì)子的動能可視為相等,則中子的動能是(C) 解析:據(jù)能量守恒可知:E+Δ=2Ek, 得:Ek=(E+Δ), 即Ek=[(mD-mp-mn) +E],故C正確. 5.(多選)質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)互換的核互為“鏡像核”,例如是的“鏡像核”,同樣也是的“鏡像核”,則下列說法正確的是(BC) C.β衰變的本質(zhì)是一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)子,同時放出一個電子 D.核反應(yīng)的生成物中有α粒子,該反應(yīng)是α衰變 解析:考查原子物理知識. 的質(zhì)子數(shù)為7、中子數(shù)為6,的質(zhì)子數(shù)為6、中子數(shù)為7,依題意和互為鏡像核,B對;的質(zhì)子數(shù)為7、中子數(shù)為8,的質(zhì)子數(shù)為8、中子數(shù)為8,A錯;對D選項中的核反應(yīng)為輕核的聚變反應(yīng),D錯;β衰變的本質(zhì)是一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)子,同時放出一個電子,C對. 6.(多選)用質(zhì)子轟擊鋰核()生成兩個α粒子,以此進(jìn)行有名的“驗證愛因斯坦質(zhì)能方程”的實驗.已知質(zhì)子的初動能是0.6MeV,質(zhì)子、α粒子和鋰核的質(zhì)量分別是1.007 3u、4.001 5u和7.001 6u.已知1u相當(dāng)于931.5MeV,則下列敘述中正確的是(CD) A.此反應(yīng)過程質(zhì)量減少0.010 3u B.生成的兩個α粒子的動能之和是18.3MeV,與實驗相符 C.核反應(yīng)中釋放的能量是18.9MeV,與實驗相符 D.生成的兩個α粒子的動能之和是19.5MeV,與實驗相符 解析: 根據(jù)題意可知該反應(yīng)的核反應(yīng)方程式:;核反應(yīng)前后的質(zhì)量虧損為: Δm=1.007 3 u+7.016 u-24.001 5 u=0.020 3 u,故A錯誤;若生成的兩個α粒子的動能之和是Ek=ΔE+E1=0.020 3931.5 MeV+0.6 MeV=19.509 45 MeV,故B錯誤,D正確;核反應(yīng)中釋放的能量ΔE=Δmc2=18.909 45 MeV,故C正確;故選CD. 7.太陽因核聚變釋放出巨大的能量,同時其質(zhì)量不斷減少.太陽每秒鐘輻射出的能量約為41026J,根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程,太陽每秒鐘減少的質(zhì)量最接近(D) 解析:根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程得: Δm==≈4.4109(kg),D正確. 8.(多選)如圖所示是原子核的核子平均質(zhì)量與原子序數(shù)Z的關(guān)系圖象.下列說法中正確的是(AC) A.若D和E能結(jié)合成F,結(jié)合過程一定要釋放能量 B.若D和E能結(jié)合成F,結(jié)合過程一定要吸收能量 C.若A能分裂成B和C,分裂過程一定要釋放能量 D.若A能分裂成B和C,分裂過程一定要吸收能量 解析:題目圖象說明不同的原子核,其核子的平均質(zhì)量(原子核的質(zhì)量除以核子數(shù))與原子序數(shù)的關(guān)系.從圖中可以看出,F(xiàn)e的核子的平均質(zhì)量最小,D、E的核子的平均質(zhì)量比F大,故D、E結(jié)合成F時,總質(zhì)量會減小,應(yīng)釋放核能.同樣的理由,A分裂成B和C時,總質(zhì)量也會減少,一定會釋放核能. 9. (多選)下列說法中正確的是(BD) A.中等大小的核的結(jié)合能最大,因此這些核是最穩(wěn)定 B.由于每種原子都有自己的特征譜線,故可以根據(jù)原子光譜來鑒別物質(zhì) C.氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時,要釋放一定頻率的光子,同時電子的動能減小,電勢能增大 D.質(zhì)子和中子結(jié)合成原子核一定有質(zhì)量虧損,釋放出能量 解析:比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定;能級躍遷時,通過軌道半徑的變化,根據(jù)庫侖引力提供向心力,判斷電子動能的變化,從而根據(jù)能量的變化判斷電勢能的變化.中等大小的核比結(jié)合能最大,這些核最穩(wěn)定.故A錯誤;由于每種原子都有自己的特征譜線,故可以根據(jù)原子光譜來鑒別物質(zhì).故B正確;氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時,釋放光子,軌道半徑減小,能量減小,根據(jù)k=m知,電子的動能增大,電勢能減小.故C錯誤;質(zhì)子和中子結(jié)合成原子核一定有質(zhì)量虧損,釋放出能量.故D正確. 10.在實驗室內(nèi)較精準(zhǔn)地測量到的雙β衰變事例是在1987年公布的,在進(jìn)行了7 960小時的實驗后,以68%的置信度認(rèn)出發(fā)生的36個雙β衰變事例.已知靜止的發(fā)生雙β衰變時,將釋放出兩個電子和兩個中微子(中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都為零),同時轉(zhuǎn)變成一個新核X,則X核的中子數(shù)為________;若衰變過程釋放的核能是E,真空中的光速為c,則衰變過程的質(zhì)量虧損是________. 解析:中有82-34=48個中子,發(fā)生雙β衰變時有兩個中子釋放出電子而變?yōu)橘|(zhì)子,則衰變后中子數(shù)為46個;由質(zhì)能方程可得,衰變過程中質(zhì)量虧損Δm=. 答案:46 11.2個質(zhì)子和1個中子結(jié)合可以生成氦3,反應(yīng)方程式為:,已知每個質(zhì)子的質(zhì)量為1.007 277 u,中子的質(zhì)量為1.008 665 u,氦核子的質(zhì)量為3.002 315 u,試求氦3的結(jié)合能. 解析:求出反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損,再由愛因斯坦的質(zhì)能方程或原子質(zhì)量單位與能量的關(guān)系即可求解. 粒子結(jié)合前后的質(zhì)量虧損為: Δm=2mH+mn-mα=21.007 277+1.008 665-3.002 315=0.020 904 (u). 方法一:由愛因斯坦質(zhì)能方程得,結(jié)合能為: 方法二:由于1 u相當(dāng)于931.5 MeV,則結(jié)合能為 E=0.020 904931.5≈19.472 1 (MeV). 答案:或19.472 1 MeV 12.钚的放射性同位素靜止時衰變?yōu)殁櫤思ぐl(fā)態(tài)*和α粒子,而鈾核激發(fā)態(tài)*立即衰變?yōu)殁櫤?,并放出能量?.097 MeV的γ光子.已知:、和α粒子的質(zhì)量分別為mPu=239.052 1 u、mU=235.043 9 u和mα=4.002 6 u,1 u=931.5 MeV.已知衰變放出的γ光子的動量可忽略,求α粒子的動能. 解析:上述衰變過程的質(zhì)量虧損為: Δm=mPu-mU-mα,① 放出的能量為: ΔE=Δm,② 這能量是鈾核的動能EU、α粒子的動能Eα和γ光子的能量Er之和, 即ΔE=EU+Eα+Eγ,③ 由①②③式解得: EU+Eα=(mPu-mU-mα) -Eγ.④ 設(shè)衰變后的鈾核和α粒子的速度大小分別為vU和vα, 則由動量守恒得: mUvU=mαvα,⑤ 又EU=,⑥ Eα=,⑦ 由⑤⑥⑦式解得: =.⑧ 由④⑧式解得: Eα=[(mPu-mU-mα) -Eγ]. 代入題給數(shù)據(jù)解得Eα=5.034 MeV. 答案:5.034 MeV- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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