高中物理 第十九章 原子核 第5节 核力与结合能分层演练巩固落实 新人教版选修35
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
核力与结合能[A组素养达标]1．下列说法正确的是( )A．原子核内的所有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：B2.12 6C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顺序是( )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；库仑力如果大于核力，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，研究核子间相互作用时万有引力可以忽略．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．如果物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应减少ΔmB．如果物体的质量增加了Δm，它的能量也一定相应增加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：一定的质量对应一定的能量，物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应减少Δm，即发生质量亏损，所以选项A、D正确；如果物体的质量增加了Δm，它的能量也一定相应增加Δmc2，所以选项B正确；某原子核在衰变时，一定发生质量亏损，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变化，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．核子间存在着复杂的磁力解析：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，需要能量，因核力很大，故伴随着巨大的能量变化，库仑力、万有引力、磁力都没有这么强，不可能产生这么大的能量变化，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别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m n、m p、m D.现用能量为E的γ射线照射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.12[(m D－m p－m n)c2－E]B.12[(m p＋m n－m D)c2－E]C.12[(m D－m p－m n)c2＋E]D.12[(m p＋m n－m D)c2＋E]解析：核反应过程中的质量亏损Δm＝m D－m p－m n. 核反应过程中释放的能量ΔE＝Δmc2＝(m D－m p－m n)c2.质子和中子的总动能E k＝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(73Li)生成两个α粒子，以此进行有名的验证爱因斯坦质能方程的实验．已知质子的初动能是0.6 MeV ，质子、α粒子和锂核的质量分别是1.007 3 u 、4.001 5 u 和7.016 0 u ．已知1 u 相当于931.5 MeV ，则下列叙述中正确的是( )A ．此反应过程质量减少0.010 3 uB ．生成的两个α粒子的动能之和是18.3 MeV ，与实验相符C ．核反应中释放的能量是18.9 MeV ，与实验相符D ．生成的两个α粒子的动能之和是19.5 MeV ，与实验相符解析：核反应前的总质量为1.007 3 u ＋7.016 0 u ＝8.023 3 u ，核反应后的总质量为2×4.001 5 u ＝8.003 0 u ，此反应过程中质量减少了0.020 3 u ，故A 错；根据质能方程ΔE ＝Δm ×931.5 MeV ＝18.9 MeV ，故核反应释放的核能为18.9 MeV ，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＝18.9 MeV ＋0.6 MeV ＝19.5 MeV ，故B 错，D 对．答案：CD8．一个α粒子轰击硼(11 5B)核变成碳14和一个未知粒子，并放出7.5×105 eV 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：根据质量数守恒和核电荷数守恒可得42He ＋11 5B→14 6C ＋11HΔE ＝7.5×105×1.6×10－19 J ＝1.2×10－13 J. 由ΔE ＝Δmc 2可得Δm ＝ΔE c 2≈1.3×10－30 kg. 答案：42He ＋11 5B→14 6C ＋11H 1.3×10－30 kg[B 组 素养提升]9.如图所示是描述原子核核子的平均质量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 可能吸收能量B ．将原子核D 、E 结合成原子核F 可能吸收能量C ．将原子核A 分解为原子核B 、F 一定释放能量D ．将原子核F 、C 结合成原子核B 一定释放能量解析：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28.30 MeV 的能量，当三个α粒子结合成一个碳核时，放出7.26 MeV 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 ．21.04 MeVB ．35.56 MeVC ．92.16 MeVD ．77.64 MeV解析：设中子的质量为m n ，质子的质量为m p ，α粒子的质量为m α，碳原子核的质量为m C . 根据质能方程得ΔE 1＝28.30 MeV ＝[2(m n ＋m p )－m α]c 2ΔE 2＝7.26 MeV ＝(3m α－m C )c 2ΔE 3＝(6m n ＋6m p －m C )c 2由各式得ΔE 3＝92.16 MeV.答案：C11．一个锂核(73Li)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1.673 6×10－27 kg ，一个锂核的质量是11.650 5×10－27 kg ，一个氦核的质量是6.646 6×10－27 kg.(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73Li ＋11H→242He. (2)质量亏损Δm ＝m Li ＋m H －2m α＝11.650 5×10－27 kg ＋1.673 6×10－27 kg －2×6.646 6×10－27 kg ＝ 3.09×10－29 kg.(3)释放核能ΔE ＝Δmc 2＝3.09×10－29×(3×108)2 J ＝2.781×10－12 J. 答案：(1)73Li ＋11H→242He(2)3.09×10－29 kg(3)2.781×10－12J [C 组 学霸冲刺]12．一静止的氡核(22286Rn)发生α衰变，放出一个速度为v 0、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222 86Rn→218 84Po ＋42He.(2)设反冲核的速度为v ，由动量守恒可知 mv 0＝Mv即v ＝mv 0M .(3)由质能方程可知ΔE ＝Δmc 2＝12mv 20＋12Mv 2＝12mv 20＋12M (mv 0M )2，解得Δm ＝(M ＋m )mv 22Mc 2.答案：(1)222 86Rn→218 84Po ＋42He(2)mv 0M(3)(M ＋m )mv 22Mc 2。
2019高中物理 第十九章 原子核 第5节 核力与结合能课堂达标 新人教版选修3-5
第十九章 第五节 核力与结合能1．(上海理工大学附中2015～2016学年高二下学期期中)氦原子核由两个质子与两个中子组成，这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顺序是( D )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：核力是核子之间的一种强相互作用，其相互作用力巨大，远超过两个质子之间的库仑力，两质子之间的万有引力远小于库仑力，故选项D 正确。
2．(山东省淄博市2017～2018学年高三模拟)太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少。
太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026J ，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近( D )A ．1036 kgB ．1018 kgC ．1013 kgD ．109 kg 解析：由质能方程ΔE ＝Δmc 2得：Δm ＝ΔE c 2＝4×102682kg≈4×109kg ，D 正确。
3．(河南省信阳市2016～2017学年高二下学期期中)原来静止的原子核b a X ，发生α衰变后放出一个动能为E 0的α粒子，求：(1)生成的新核动能；(2)如果衰变释放的能量全部转化为α粒子及新核的动能，释放的核能；(3)亏损的质量。
答案：(1)4b －4E 0 (2)bE 0b －4 (3)bE 0b －c 2解析：(1)衰变方程为：b a X→42He ＋b －4a －2Y在衰变过程中动量守恒：m αv α＝m Y v Y ，α和生成核的动量P 相等，所以E KY E K α＝E KY E 0＝m αm Y ＝4b －4，解得：E KY ＝4b －4E 0 (2)由能量守恒，释放的核能：ΔE ＝E 0＋E KY ＝E 0＋4b －4E 0＝bE 0b －4(3)由质能关系ΔE ＝Δmc 2，解得Δm ＝bE 0b －4c 2．。
全国通用版2018-2019高中物理第十九章原子核第5节核力与结合能课时作业新人教版选修3
第十九章第五节核力与结合能基础夯实一、选择题(1～2题为单选题，3题为多选题)1．对于核力，以下哪些说法是正确的( B )A．核力是弱相互作用，作用力很小B．核力是强相互作用，是强力C．核子之间的距离小于0.8×10－16m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起D．人们对核力的了解很清楚，特别是在小于0.8×10－15m时，核力的变化规律更清楚解析：核力是强相互作用的一种表现，它的作用范围在1.5×10－15m之内，核力比库仑力大得多。
因此，选项B正确，A错误；核力在大于0.8×10－15m时，表现为吸引力，且随距离增大而减小，在距离小于0.8×10－15m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起；选项C错误；人们对核力的了解还不是很清楚，这是科学家们奋力攻克的堡垒，故D不正确。
2．某核反应方程为21H＋31H―→42He＋X。
已知21H的质量为2.0136u，31H的质量为3.0180u，42He的质量为4.0026u，X的质量为1.0087u，则下列说法中正确的是( B ) A．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21H＋31H―→42He＋10X，则X为中子，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＝5.0113u，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，故选项B正确。
3．对公式ΔE＝Δmc2的正确理解是( ABD )A．如果物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应减少ΔmB．如果物体的质量增加了Δm，它的能量也一定相应增加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：一定质量对应于一定的能量，物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应减少Δm，即发生质量亏损，所以选项A、D正确，如果物体的质量增加了Δm，它的能量也一定相应增加Δmc2，所以选项B正确；某原子核在衰变时，一定发生质量亏损，所以选项C错误。
高中物理第十九章原子核核力与结合能课后训练新人教选修
第5节核力与结合能课后训练1．对于核力，以下说法正确的是( )A．核力是弱相互作用，作用力很小B．核力是强相互作用的表现，是强力C．核子之间的距离小于0.8×10－15 m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起D．人们对核力的了解很清楚，特别是在小于0.8×10－15 m时核力的变化规律更清楚2．下面关于结合能和比结合能的说法中，正确的是( )A．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能B．比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也越大C．重核与中等质量的原子核相比较，重核的结合能和比结合能都大D．中等质量的原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大3．氦原子核由两个质子与两个中子组成，这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顺序是( )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4．关于质能方程，下列说法中正确的是( )A．质量减少，能量就会增加，在一定条件下质量转化为能量B．物体获得一定的能量，它的质量也相应地增加一定值C．物体一定有质量，但不一定有能量，所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系D．某一定量的质量总是与一定量的能量相联系的5．为了直接验证爱因斯坦狭义相对论中著名的质能方程E＝mc2，科学家用中子轰击硫原子，分别测出原子捕获中子前后质量的变化以及核反应过程中放出的能量，然后进行比较，精确验证了质能方程的正确性。
设捕获中子前的原子质量为m1，捕获中子后的原子质量为m2，被捕获的中子质量为m3，核反应过程放出的能量为ΔE，则这一实验需验证的关系式是( )A．ΔE＝(m1－m2－m3)c2B．ΔE＝(m1＋m3－m2)c2C．ΔE＝(m2－m1－m3)c2D．ΔE＝(m2－m1＋m3)c26．某核反应方程为21H＋31H→42He＋X。
已知21H的质量为2.013 6 u，31H的质量为3.018 0 u，42He的质量为4.002 6 u，X的质量为1.008 7 u。
高中物理第十九章原子核5核力与结合能课后训练新人教版选修3.doc
5核力与结合能课后训练基础巩固1. 对核力的认识，下列正确的是（）A. 任何物体之间均存在核力B. 核力广泛存在于自然界中的核子之间C. 核力只存在于质子之间D. 核力只发生在相距1.5X10"15m 以内的核子之间，大于0.8X10-15m.小于1.5X10 T'm 为吸引力，而小于0.8X10-15 m 为斥力2. 下列说法中正确的是（）A. 原子核内的所有质子间都存在核力和库仑力B. 対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3. 对结合能、比结合能的认识，下列正确的是（）A. 一切原子核均具有结合能B. 自由核子结合为原子核时，对能吸收能量C. 结合能越大的原子核越稳定D. 比结合能越大的原子核越稳定4. 为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”。
对于 爱因斯坦提出的质能方程下列说法中不正确的是（）• • •A.表明物体具有的能量与其质量成正比B. 根据A E= A me 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笊核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损D. 中的E 是发生核反应中释放的核能 5. 某核反应方程为：H+；HT ；He+X 。
已知的质量为2.013 6 u, :H 的质量为 3. 018 Ou, 的质量为4. 002 6 u, X 的质量为1.008 7 u o 则下列说法中正确的是（）该反应释放能量 该反应释放能量 该反应吸收能量 该反应吸收能量6.原子质量单位为u, 1 u 相当于931 MeV 的能量，真空中光速c,当质量分别为刃和 加的原子核结合为质量为〃原子核时释放出的能量是（）A. （肘―加―他）uXc JB. （例 + 皿—肋 uX931 JC. （/ffi + ^ — cD. （〃71+饥一』0 X931 MeV能力提升7.当两个中子和两个质子结合成一个a 粒子时，放出2& 30 MeV 的能量，当三个a 粒子结合成一个碳核时，放出7. 26 MeV 的能量，则当6个屮子和6个质子结合成一个碳核 时，释放的能量约为（）A. 21.04 MeVB. 35. 56 MeVC. 77. 64 MeVD. 92. 16 MeV8. 原来静止的原子核狄质量为旳，处在区域足够大的匀强磁场中，经a 衰变后变成质 量为处的原子核Y, a 粒子的质量为％,已测得a 粒子的速度垂直于磁场〃，且动能为龙, 假定原子核X 衰变时释放的核能全部转化为动能，则下列四个结论中，正确的是（）A •核丫与a 粒子在磁场中运动的周期之比为玉B. 核Y 与ci 粒子在磁场屮运动的半径Z 比为 -------Z-2A. X 是质子,B. X 是中子,C. X 是质子,D. X 是中子,C.此衰变过程中的质量亏损为in-im-nkD.此衰变过程中释放的核能为互LA — 49.云室处在磁感应强度为〃的匀强磁场屮，一静止的质量为必的原子核在云室屮发生一次a衰变，a粒子的质量为加电荷量为g,其运动的轨迹在与磁场垂直的平面内，现测得a粒子运动的轨迹半径为C试求衰变过程中的质量亏损。
【精选】高中物理第十九章原子核5核力与结合能课后集训新人教版选修3_5
5 核力与结合能课后集训基础达标1.关于原子的结合能，下列说法中正确的是( )A.使原子核分解为核子时释放的能量B.核子结合成核时需要吸收的能量C.核子结合成核时释放的能量D.核子结合成核时释放的能量等于将核分解为核子时吸收的能量解析：根据结合能的定义判断出正确选项为C、D.答案：CD2.氘核、中子、氚核的质量分别为m1、m2、m3，那么氘核和中子结合成氚核时释放的能量是( )A.m3c2B.(m1+m2)c2C.(m3-m1+m2)c2D.(m1+m2-m3)c2解析：氘核与中子结合成氚核时质量亏损为Δm=m1+m2-m3，根据质能方程有ΔE=Δmc2=(m1+m2-m3)c2，故正确选项为D.答案：D3.(2005北京) 为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”.对于爱因斯坦提出的质能方程E=mc2，下列说法中不正确的是( )A.E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比B.根据ΔE=Δmc2可计算核反应的能量C.一个质子和一个中子结合成一个氘核时释放能量，表明此过程出现了质量亏损D.E=mc2中的E是发生核反应中释放的核能解析：E=mc2中的E是对应的能量.答案:D4.某核反应方程为.已知的质量为2.013 6 u.的质量为3.018 u,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( )A.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：核反应前总共有3个中子和2个质子，核反应后的只具有2个中子和2个质子，因此X是中子.核反应前的总质量为5.031 6 u，核反应后的总质量为5.011 3 u，有质量亏损，该反应释放能量，选项B正确.答案：B5.在下列四个方程中，x1、x2、x3和x4各代表某种粒子.(1)(2)+x2→(3)(4)以下判断中正确的是( )A.x1是α射线B.x2是质子C.x3是α粒子D.x4是氘核解析：核反应方程中满足质量数和电荷数守恒.答案：C6.静止的镭核发生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. B. C. D.解析：衰变过程动量守恒：0=mv-MV反冲核的动能：E kM=MV2，总动能：E=E0+E kM=E0+MV2=E0+M·又因为E=Δmc2，所以Δm=.答案：D7.目前在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料.这些岩石都不同程度地含有放射性元素.比如，有一些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡.人们若经常处于高浓度氡环境中，氡会经呼吸进入人体并停留于呼吸道中进行放射性衰变，放射出α、β、γ射线.这些射线会导致细胞发生癌变，引发肺癌、白血病及呼吸道等方面的疾病.下列说法正确的是( )A.铀衰变为氡要经过4次α衰变和4次日β衰变B.处于激发态的氡原子发出一束绿光照射到某金属能产生光电效应，若这束绿光被遮住一半，则不会产生光电效应C.放射性元素发生β日衰变时所释放的电子是原子核内的中子衰变为质子时产生的D.放射性元素在发生。
高中物理第19章原子核5核力与结合能学业分层测评新人教选修35
核力与联合能( 建议用时： 45 分钟 )[ 学业达标 ]1．放射性元素在衰变过程中，有些放出α 射线，有些放出β 射线， 有些在放出 α 射线或 β 射线的同时， 还以射线的形式开释能量． 234234 234比如 90 Th 核的衰变过程可表示为90Th → 91 Pa( )＋ － 1e ＋γ，关于这个衰变以下说法正确的选项是A ．是 β 衰变234B ．产生的 91 Pa 核从低能级向高能级跃迁C ．是 α 衰变234 D ．产生的 91 Pa 核从高能级向低能级跃迁 E ．放出的 γ 射线是波长很短的光子 0 【分析】由核反响方程电荷数守恒和质量数守恒可知生成了－1e ，并开释出能量，故选项 A 、 D 、 E 正确．【答案】ADE2．一个质子和一其中子联合成氘核，同时放出γ 光子，核反响方程是1121H ＋ 0n → 1H ＋γ，以下说法中正确的选项是( )A ．反响后氘核的质量必定小于反响前质子和中子的质量之和B ．反响前后的质量数不变，因此质量不变C ．反响前后质量数不变，但会出质量损失D ．γ 光子的能量为 2mc ， m 为反响中的质量损失， c 为光在真空中的速度 E ．因存在质量损失 m ，所以“物质不灭”的说法不正确【分析】核反响中质量数与电荷数及能量均守恒， 因为反响中要开释核能， 会出现质量损失， 反响中氘核的质量必定小于反响前质子和中子的质量之和， 所以质量不守恒， 但质量数不变，且能量守恒，开释的能量会以光子的形式向外开释，故正确答案为A 、 C 、 D.【答案】ACD3．如图 19-5-1 所示是描绘原子核核子的均匀质量m 与原子序数Z 的关系曲线，由图可知以下说法正确的选项是()图 19-5-1A ．将原子核 A 分解为原子核B 、C 必定放出能量B ．将原子核 D 、 E 联合成原子核 F 可能汲取能量C．将原子核A分解为原子核B、 F 必定开释能量D．将原子核F、 C联合成原子核 B 必定开释能量E．将原子核F、 C联合成原子核 B 时必定汲取能量【分析】因 B、C核子均匀质量小于A的核子均匀质量，故A分解为 B、C时，会出现质量损失，故放出核能，故 A 正确，同理可得B、D 错， C、 E 正确．【答案】ACE4．在以下判断中，正确的选项是()A．构成23892U核的核子中只有相邻核子之间才存在不行忽视的核力作用238B．构成92 U核的中子中任何两其中子之间都存在不行忽视的核力作用238C．构成92 U核的质子中任何两个质子之间都存在不行忽视的库仑斥力作用238D．构成92 U核的质子中任何两个质子之间都存在不行忽视的核力作用238E．构成92 U核的质子中只有相邻的质子间才存在不行忽视的核力作用【分析】核力属于短程力，因为构成23892 U核的核子许多，两核子之间的距离可能超出核力的作用范围，所以某些核子之间的作使劲可能比较小，所以选项 A、E 正确， B、D错误，但两质子之间都存在库仑斥力的作用，所以选项C正确．【答案】ACE5．中子比质子更简单击中原子核的原由是________．【分析】因为中子不带电，与原子核之间不存在库仑斥力，所以，它比其余粒子更易靠近原子核并打进内部去．【答案】中子不带电6．科学研究表示，自然界存在四种基真互相作用．我们知道分子之间也存在互相作用的引力和斥力，那么分子力本质上是属于________．【分析】－ 10分子力作用范围约在 10m 数目级上．强互相作用和弱互相作用都是短程力，作用范围在10－15 m 和 10－18 m 以内，在分子力作用距离上都不存在．在分子力作用范围内引力互相作用和电磁互相作用都存在，但因为电磁力远大于万有引力，引力互相作用可以忽视不计，所以分子力本质上属于电磁互相作用．【答案】电磁互相作用7．当两其中子和两个质子联合成一个α粒子时，放出 MeV 的能量，当三个α粒子结合成一个碳核时，放出MeV 的能量，则当 6 其中子和 6 个质子联合成一个碳核时，开释的能量约为 ________．【导学号：】【分析】 6 其中子和 6 个质子可联合成 3 个α粒子，放出能量3× MeV＝ MeV，3 个α粒子再联合成一个碳核，放出MeV 能量，故 6 其中子和 6 个质子联合成一个碳核时，开释能量为84． 9 MeV＋ MeV＝ MeV.【答案】MeV8．激光中子是由重原子核汲取光子后发射中子而产生的，光子的极限能量大概是10 MeV.假设中子从原子核上向外移开距离10－13cm 所受的力保持不变，则均匀核力的数目级是________. 【导学号：】【分析】核力是一种很强的力，应存在于相邻的核子之间，作用范围在×10－15 m之内，由题意知：10×106×× 10－19N＝×103N.F · d＝ W＝ E，则 F ＝10－ 13×10－2【答案】103 N[ 能力提高 ]9．以下说法中，正确的选项是()A．爱因斯坦质能方程反应了物体的质量就是能量，它们之间能够互相转变2B．由E＝mc可知，能量与质量之间存在着正比关系，能够用物体的质量作为它所储藏的能量的量度C．核反响中发现的“质量损失”是由静止质量变为运动质量D．因为在核反响中产生能量，有质量的转变，所以系统只有质量数守恒，系统的总能量和总质量其实不守恒E．在核反响中系统的总能量和总质量是守恒的【分析】2即能量与质量之间存在着正比关系，E＝ mc 说明能量和质量之间存在着联系，但其实不说明能量和质量之间存在互相转变的关系，故 A 项错误，而 B 项正确；核反响中的“质量损失”其实不是质量消逝，其实是由静止的质量变为运动的质量，其实不是质量转变为能量，故 C 项正确；在核反响中，质量守恒，能量也守恒，在核反响前后不过能量的存在方式不一样，总能量不变，在核反响前后不过物质由静质量变为动质量，故D错误 E 正确．【答案】BCE10．本来静止的原子核Aα 衰变后变为Z X质量为1，处在地区足够大的匀强磁场中，经m质量为 m 的原子核Y，α 粒子的质量为 m，已测得α粒子的速度垂直于磁场B，且动能为23E ，假设原子核X衰变时开释的核能所有转变为动能，则以下四个结论中，正确的选项是() 0A．核 Y 与α粒子在磁场中运动的周期之比为B．核 Y 与α粒子在磁场中运动的半径之比为C．此衰变过程中的质量损失为m1－ m2－ m3【导学号：】2Z－22Z－2D．此衰变过程中开释的核能为AE0 A－4A －4E ．此衰变过程中开释的核能为 A E 0【分析】原子核发生 α 衰变时核子质量数减小 4 而核电荷数减小 2. 由题意知 X 核原先静止，则衰变后 α 粒子和反冲核 Y 的动量大小相等，由＝mvY∶ α＝q α∶ Y ＝2∶ (Z知R Bq R R q2πmY q α－ 4 －2) ，故 B 项正确；而周期之比由T ＝m ＝ A，故 A 项错误；Bq知 T Y ∶ T α ＝q · m Z － 2 Y 2α该过程质量损失＝ 1－(2＋ 3) ，故 C 项正确；由k ＝ p 2知 Y 核的动能kY＝ 4E 0 ，则释m m m mE 2mEA － 4AE 0放的核能E ＝ E k α ＋ E kY ＝ A － 4，故 D 项正确．【答案】BCD11．历史上第一次利用加快器实现的核反响，是用加快后动能为1MeV 的质子 1H 轰击静A 4－ 13J)Z止的 X ，生成两个动能均为 MeV 的 2He.(1 MeV ＝× 10(1) 上述核反响方程为 ________．(2) 质量损失为 ________kg.【导学号：】【分析】(1) 依据电荷数和质量数守恒可写出核反响方程为1744171H ＋ 3X → 2He ＋ 2He 或 1 H ＋344Li → 2He ＋ 2He.(2) 设反响前质子的动能为4k，因为质量损失而开释的能量为k0，反响后 2He 的动能为EEE ＝ 2E k － E k0＝(2 ×－ MeV ＝ MeV2由E ＝ mc ，可得：Em ＝ c 2 ＝错误 ! kg＝× 10－29 kg.【答案】17 441 74 4 (2) ×10 － 29(1) 1H ＋3X → 2He ＋ 2He(或 1H ＋ 3Li → 2 He ＋2He)12．一个静止的铀核2322 u) 放出一个 α 粒子 ( 原子质量为6 u) 后衰变为92U (原子质量为 228． ( 已知原子质量单位 1 u ＝× 10－ 27kg,1 u相当于 MeV 的能量，钍核 90 Th( 原子质量为7 u) 结果均保存两位有效数字)(1) 写出铀核的衰变方程；(2) 算出该衰变反响中开释出的核能；(3) 若开释的核能所有转变为新核的动能，则α 粒子的动能为多少？【导学号：】【分析】 (1) 232228492U → 90 Th ＋ 2He. (2) 质量损失＝ U － α－ Th ＝ 9 um m m m2E ＝ mc ＝ 9× MeV ≈ MeV.(3) 系统动量守恒，钍核和α 粒子的动量大小相等，即p Th＋(－ pα)＝0， p Th＝ pα22E kTh＝p Th， E kα＝pαE， E kTh＋ E kα＝2m Th2mα所以α 粒子获取的动能kα＝m Th·Δ＝228× MeV≈ MeV.E mα＋m Th E4＋228【答案】(1)23292U→22890Th＋42He(2) MeV (3) MeV。
学年高中物理第十九章原子核.核力与结合能课后提升作业新人教版选修.doc
19.5 核力与结合能课后提升作业【基础达标练】1.下列对核力的认识,正确的是()A.核力是强相互作用的一种表现,比库仑力大得多B.核力存在于质子和中子、中子和中子之间,质子和质子之间只有库仑斥力C.核力是核子间相互吸引的力,是短程力D.核力只存在于相邻的核子之间,具有饱和性【解析】选D。
在原子核的尺度内,核力比库仑力大得多,但当原子核大到一定程度时,核力将不足以平衡库仑力,A错误;相邻核子间都存在核力作用,具有饱和性,B错误,D正确;核子间的距离小于0.8×10-15m时核力表现为斥力,大于0.8×10-15m时表现为吸引力,C错误。
2.中子n、质子p、氘核D的质量分别为m n、m p、m D。
现用光子能量为E的γ射线照射静止氘核使之分解,反应方程式为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.[(m D-m p-m n)c2-E]B.[(m p+m n-m D)c2+E]C.[(m D-m p-m n)c2+E]D.[(m p+m n-m D)c2-E]【解析】选C。
据能量守恒可知:E+Δmc2=2E k,得:E k=(E+Δmc2),即E k=[(m D-m p-m n)c2+E],故C正确。
3.下列关于平均结合能的说法正确的是()A.核子数越多,平均结合能越大B.核子数越多,平均结合能越小C.结合能越大,平均结合能越大D.平均结合能越大,原子核越稳定【解析】选D。
由核平均结合能随质量数的变化图象可知,中等质量核的平均结合能较大,所以A、B、C错;而平均结合能越大,表示原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定,所以D对。
4.以m D、m p、m n分别表示氘核、质子、中子的质量,则()A.m D=m p+m nB.m D=m p+2m nC.m n>m p+m DD.m D<m p+m n【解析】选D。
质子和中子生成氘核,要放出能量,核反应方程为p n H,由爱因斯坦质能方程可知有能量的放出一定有质量的减少,所以m p+m n>m D,D选项正确。
【小初高学习]2017-2018学年高中物理 第十九章 原子核 第5节 核力与结合能分层演练巩固落实
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第5节核力与结合能[随堂达标]1．科学研究表明，自然界存在四种基本相互作用．我们知道分子之间也存在相互作用的引力和斥力，那么分子力实质上属于( )A．引力相互作用B．电磁相互作用C．强相互作用和弱相互作用的共同作用D．四种基本相互作用的共同作用解析：选B.分子力作用范围约在10－10m数量级上，强相互作用和弱相互作用都是短程力，作用范围在10－15 m和10－18 m之内，在这个距离上分子力不存在．在分子力作用范围内引力相互作用和电磁相互作用都存在，但由于电磁力远大于万有引力，引力相互作用可以忽略不计，因此分子力本质上属于电磁相互作用．2．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：选D.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聚集在一起组成原子核，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，如11H，C错误；较大质量的原子核内只有存在一些中子，才能削弱库仑力，维系原子核的稳定，故D正确．3.如图所示是原子核的平均核子质量A与原子充数Z的关系图象，下列说法正确的是( )A．若D、E能结合成F，结合过程一定要释放能量B．若D、E能结合成F，结合过程一定要吸收能量C．若C、B能结合成A，结合过程一定要释放能量D．若F、C能结合成B，结合过程一定要释放能量解析：选A.D、E平均核子质量大于F平均核子质量，D、E结合成F，出现质量亏损，要释放能量，A对、B错，C、B结合成A，F、C结合成B都是质量增加，结合过程要吸收能量，C、D错．4．(2014·高考北京卷)质子、中子和氘核的质量分别为m 1、m 2和m 3，真空中光速为c ，当质子和中子结合成氘核时，放出的能量是( )A ．m 3c 2B ．(m 1＋m 2)c 2C ．(m 3－m 2－m 1)c 2D ．(m 1＋m 2－m 3)c 2解析：选D.质子和中子结合成原子核氘核时，总质量减小了，即质量亏损Δm ＝m 1＋m 2－m 3.依据质能方程可知，放出的能量为ΔE ＝Δmc 2＝(m 1＋m 2－m 3)c 2.5．(2016·辽宁鞍山检测)已知氮核质量m N ＝14.007 53 u ，氧核质量m O ＝17.004 54 u ，氦核质量m He ＝4.003 87 u ，质子质量m H ＝1.008 15 u ，试判断核反应：14 7N ＋42He ―→17 8O ＋11H 是吸能反应，还是放能反应？能量变化多少？解析：反应前总质量m N ＋m He ＝18.011 40 u反应后总质量m O ＋m H ＝18.012 69 u因为反应中质量增加，所以此反应为吸能反应，所吸能量为ΔE ＝Δmc 2＝[(m O ＋m H )－(m N ＋m He )]c 2＝(18.012 69－18.011 40)×931.5 MeV＝1.2 MeV.答案：吸能反应 能量变化量为1.2 MeV[课时作业] [学生用书P102(独立成册)]一、单项选择题1．(2016·湛江高二检测)氦原子核由两个质子与两个中子组成，这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顺序是( )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：选D.核力是核子之间的一种强相互作用，其相互作用力巨大，远超过两个质子之间的库仑力，两质子之间的万有引力远小于库仑力，故选项D 正确．2．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变化，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 ．核子间存在着复杂磁力解析：选C.核子之间存在核力作用，核子结合成原子核或原子核分解为核子时，就要克服核力作用，故伴随着巨大的能量变化，故选C.3．(2016·佛山高二检测)某核反应方程为21H ＋31H →42He ＋X.已知21H 的质量为2.013 6 u ，31H 的质量为3.018 0 u ，42He 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( )A．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：选B.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21H＋31H→42He＋10X，X为中子，在该反应发生前反应物的总质量m1＝2.013 6 u＋3.018 0 u ＝5.031 6 u，反应后产物总质量m2＝4.002 6 u＋1.008 7 u＝5.011 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，故B正确．4．(2016·济宁高二检测)当两个中子和两个质子结合成一个α粒子时，放出28.30 MeV 的能量，当三个α粒子结合成一个碳核时，放出7.26 MeV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．21.04 MeV B．35.56 MeVC．77.64 MeV D．92.16 MeV解析：选D.6个中子和6个质子可结合成3个α粒子，放出能量3×28.30 MeV＝84.9 MeV，3个α粒子再结合成一个碳核，放出7.26 MeV能量，故6个中子和6个质子结合成一个碳核时，释放能量为84.9 MeV＋7.26 MeV＝92.16 MeV.5．一个质子和一个中子发生核反应结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子．已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c.下列说法正确的是( )A．核反应方程是11H＋10n→31H＋γB．该反应中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3C．辐射出的γ光子的能量E＝(m3－m1－m2)cD．γ光子的波长λ＝h（m1＋m2－m3）c2解析：选B.此核反应的核反应方程为11H＋10n→21H＋γ，A错；由质能方程，γ光子的能量为E＝(m1＋m2－m3)c2，C错；由E＝h cλ知，波长λ＝h（m1＋m2－m3）c，D错．故B对．6.如图所示是描述原子核核子的平均质量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可能吸收能量B．将原子核D、E结合成原子核F可能吸收能量C．将原子核A分解为原子核B、F一定释放能量D．将原子核F、C结合成原子核B一定释放能量解析：选C.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，故A错误，同理可得B、D错误，C正确．二、多项选择题7．一个质子和一个中子结合成氘核时，产生γ光子，由此可见( )A．氘核的质量等于质子和中子的质量之和B．氘核的质量小于质子和中子的质量之和C．核子结合成原子核时会释放核能D．原子核分解成核子时会释放核能解析：选BC.由于结合时产生γ光子，即产生能量，故反应中有质量亏损，B对，A错；质子和中子统称核子，该反应为核子结合成原子核的反应，故C对，D错．8．在下述几种情况中，一定能释放原子核能的是( )A．由核子结合成原子核B．由质量小的原子核结合成质量较大的原子核C．核反应中产生质量亏损时D．由重核裂变成质量较小的中等核解析：选ACD.任何一个原子核的质量总是小于组成它的所有核子的质量之和，由爱因斯坦质能方程可知，只要在反应过程中有质量亏损，就有能量释放出来．故A、C、D正确，B错误．9．关于原子核的结合能，下列说法正确的是( )A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C．铯原子核(133 55Cs)的结合能小于铅原子核(208 82Pb)的结合能D．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能解析：选ABC.原子核分解成自由核子时，需要的最小能量就是原子核的结合能，选项A 正确．重核衰变时释放能量，衰变产物更稳定，即衰变产物的比结合能更大，衰变前后核子数不变，所以衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，选项B正确．铯核的核子数比铅核的核子数少，其结合能也小，选项C正确．自由核子组成原子核时，需放出能量，因此质量亏损产生的能量小于原子核的结合能，选项D错误．10．中子和质子结合成氘核时，质量亏损为Δm，相应的能量ΔE＝Δmc2＝2.2 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 ．用能量等于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：选AD.氘核分解为一个质子和一个中子时，所需吸收的能量不能小于其结合能2.2 MeV ，故A 对；光子照射氘核时，光子和氘核组成的系统总动量不为零，由动量守恒定律得，光子被氘核吸收后，分解成的质子和中子的总动量不为零，故总动能也不为零，所以把氘核分解为质子和中子所需的能量应大于2.2 MeV ，故D 对，B 、C 错．三、非选择题11．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0.5 MeV 的质子11H 轰击静止的A Z X ，生成两个动能均为8.9 MeV 的42He.(1 MeV ＝1.6×10－13 J) (1)上述核反应方程为__________________________．(2)质量亏损为多少kg?解析：(1)根据电荷数和质量数守恒可写出核反应方程为11H ＋73X →42He ＋42He 或11H ＋73Li →42He ＋42He.(2)设反应前质子的动能为E k0，反应后42He 的动能为E k ，由于质量亏损而释放的能量为 ΔE ＝2E k －E k0＝(2×8.9－0.5)MeV ＝17.3 MeV ，根据爱因斯坦质能方程，有Δm ＝ΔE c 2＝17.3×1.6×10－13（3.0×108）2 kg ＝3.1×10－29 kg. 答案：(1)11H ＋73X →42He ＋42He(或11H ＋73Li →42He ＋42He) (2)3.1×10－29 ☆12.(2016·苏州高二检测)一个静止的铀核232 92U(原子质量为232.037 2 u)放出一个α粒子(原子质量为4.002 6 u)后衰变成钍核228 90Th(原子质量为228.028 7 u)．(已知原子质量单位1 u ＝1.67×10－27 kg ，1 u 相当于931.5 MeV 的能量)(1)写出铀核的衰变反应方程；(2)算出该衰变反应中释放出的核能；(3)若释放的核能全部转化为新核的动能，则α粒子的动能为多少？解析：(1)232 92U →228 90Th ＋42He.(2)质量亏损Δm ＝m U －m α－m Th ＝0.005 9 uΔE ＝Δmc 2＝0.005 9×931.5 MeV ＝5.50 MeV.(3)系统动量守恒，钍核和α粒子的动量大小相等，即 p Th ＋(－p α)＝0p Th ＝p αE kTh ＝p 2Th 2m ThE k α＝p 2α2m αE kTh ＋E k α＝ΔE所以钍核获得的动能E kTh ＝m αm α＋m Th ·ΔE ＝44＋228×5.50 MeV ＝0.09 MeV 解得：E k α＝5.50 MeV －0.09 MeV ＝5.41 MeV. 答案：(1)232 92U →228 90Th ＋42He (2)5.50 MeV(3)5.41 MeV。
高中物理 第19章 原子核 5 核力与结合能课时作业 新人教版选修35
5 核力与结合能一、A组(20分钟)1.对于核力,以下哪些说法是正确的()A.核力是弱相互作用,作用力很小B.核力是强相互作用,是强力C.核子之间的距离小于0.8×10-15 m时,核力表现为斥力,因此核子不会融合在一起D.人们对核力的了解很清楚,特别是在小于0.8×10-15 m时,核力的变化规律更清楚解析:核力是强相互作用的一种表现,它的作用范围在 1.5×10-15 m之内,核力比库仑力大得多,因此,选项B正确,A错误;核力在大于0.8×10-15 m时,表现为吸引力,且随距离增大而减小,在距离小于0.8×10-15 m时,核力表现为斥力,因此核子不会融合在一起,所以,选项C正确;人们对核力的了解还不是很清楚,这是科学家们奋力攻克的堡垒,故选项D错误。
答案:BC2.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变化,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.核子间存在着复杂磁力解析:核子之间存在核力作用,核子结合成原子核或原子核分解为核子时,都有核力作用,故伴随着巨大的能量变化,故选C。
答案:C3.一个质子和一个中子结合成氘核时,产生γ光子,由此可见()A.氘核的质量等于质子和中子的质量之和B.氘核的质量小于质子和中子的质量之和C.核子结合成原子核时会释放核能D.原子核分解成核子时会释放核能解析:由于结合时产生γ光子,即产生能量,故反应中有质量亏损,B对,A错;质子和中子统称核子,该反应为核子结合成原子核的反应,故C对,D错。
答案:BC4.对于爱因斯坦提出的质能方程E=mc2,下列说法中不正确的是()A.E=mc2表明物体具有的总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结合能C.一个中子和一个质子结合成氘核时,释放出能量,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能量解析:公式E=mc2中的E表示物体具有的总能量,m表示物体的质量,故选项A正确,D错误;ΔE=Δmc2表示的意义则是当物体的质量变化Δm时,它的能量就会相应的变化ΔE,故选项B正确;只有出现质量亏损时,才能释放核能,故选项C正确。
高中物理第十九章原子核五核力与结合能学案新人教选修
五、核力与结合能【学习目标】1．了解四种基本相互作用，知道核力的性质。
2．认识原子核的结合能及质量亏损，并能应用质能方程进行计算。
3．能简单解释轻核和重核内中子数、质子数具有不同比例的原因。
【新知预习】一．核力和四种基本相互作用1．核力：原子核里的________间存在着相互作用的核力，把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核．2．核力特点：(1)核力是________相互作用的一种表现，在它的作用范围内，核力比库仑力大得多．(2)核力是________，作用范围在________之内．(3)每个核子只跟________的核子发生核力作用，这也称为核力的________．3．基本相互作用：(1)长程力：一种是________，另一种是________．(2)短程力：一种________．另一种是________．其中________是引起β衰变的原因．二．核子结合能质量亏损1．原子核中质子与中子的比例：自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致________，但对于较重的原子核，中子数________质子数．越重的元素两者相差________．2．结合能原子核是核子结合在一起构成的，要把它们________ ，需要能量，就是原子核的结合能．3．比结合能原子核的结合能与________之比称做比结合能，也叫平均结合能．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越________，原子核越________，________的核的比结合能最大、最稳定．4．质量亏损(1)爱因斯坦质能方程______________．(2)质量亏损原子核的质量________组成它的核子的质量之和的现象．【导析探究】导析一：核力和四种基本相互作用例1 关于核力，下列说法中正确的是( )A．核力是一种特殊的万有引力B．原子核内任意两个核子间都有核力作用C．核力是原子核能稳定存在的原因D．核力是一种短程强相互作用力例2 在下列论断中，正确的是( )A.23892U核的核子中任何两个核子之间都存在不可忽略核力的作用B.23892U核的中子中任何两个中子之间都存在不可忽略核力的作用C.23892U核的质子中任何两个质子之间都存在不可忽略库仑斥力的作用D.23892U核的质子中任何两个质子之间，除库仑斥力之外都存在不可忽略的核力作用导析二：结合能质量亏损例3 31H的质量是3.016050 u，质子的质量是1.007277 u，中子的质量是1.008665 u．求：(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)如果这能量以光子形式放出，则光子的频率是多少？例4 下列说法中正确的是( )A．物体获得一定的能量，质量也相应地增加一定值B．物体一定有质量，但不一定有能量，所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系C．根据ΔE＝Δmc2，可知质量减少能量就会增加，在一定条件下质量转化为能量D．根据ΔE＝Δmc2可以计算核反应中释放的核能【当堂检测】1．关于核力的说法正确的是( )A．核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用B．核力就是电磁力C．核力是短程力，作用范围在1.5×10－15m之内D．核力与电荷有关2．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变化，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．核子间存在着复杂磁力3．一个氘核(21H)与一个氚核(31H)发生反应，产生一个中子和一个新核，并出现质量亏损，该聚变过程中( )A．吸收能量，生成的新核是42HeB．放出能量，生成的新核是42HeC．吸收能量，生成的新核是32HeD．放出能量，生成的新核是32He4．质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2、m3，真空中光速为c，当质子和中子结合成氘核时，放出的能量是( )A．m3c2 B．(m1＋m2)c2C．(m3－m1－m2)c2D．(m2＋m1－m3)c2高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2019_2020学年高中物理第十九章原子核第5节核力与结合能课时分层训练含解析新人教版选修3_5
第5节核力与结合能「基础达标练」1．对核力的认识，下列说法正确的是( )A．任何物体之间均存在核力B．核力广泛存在于自然界中的核子之间C．核力只存在于质子之间D．核力只发生在相距1.5×10－15 m的核子之间，大于0.8×10－15 m为吸引力，而小于0.8×10－15 m为斥力解析：选D 由核力的特点知道，只有相距1.5×10－15m以内的核子之间存在核力，核力发生在核子之间，由此知D正确，A、B、C错误．2．关于核力和结合能，下列说法正确的是( )A．强力是原子核内部的力，弱力是原子核外部的力B．强力和弱力都是短程力，其力程均在10－18米之内C．每个核子只跟邻近的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性D．组成原子核的核子越多，它的结合能越低解析：选C 强力和弱力都是短程力，都是原子核内部的力，强力作用范围在1.5×10－15 m之内，弱力力程在10－18 m之内，A、B错；原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的能量，而组成原子核的核子越多，它的结合能越高，D错误．3．下列物理学史描述正确的是( )A．玛丽·居里提出原子的核式结构学说B．卢瑟福通过α粒子散射实验发现了电子C．查德威克在原子核人工转变的实验中发现了质子D．爱因斯坦质能方程为核能的开发利用提供了理论依据解析：选D 卢瑟福提出原子的核式结构学说，选项A错误；汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，选项B错误；查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子，选项C 错误；爱因斯坦质能方程为核能的开发利用提供了理论依据，选项D正确．4．为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005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反比B．一个质子和一个中子结合成一个氘核时释放能量，表明此过程出现了质量亏损C．根据ΔE＝Δmc2不能计算核反应的能量D．E＝mc2中的E是发生核反应过程中释放的核能解析：选B E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比，故A错误；一个质子和一个中子结合成一个氘核时释放能量，根据爱因斯坦质能方程知，该过程有质量亏损，故B正确；根据ΔE ＝Δmc 2可计算核反应的能量，故C 错误；E ＝mc 2中的E 是物体蕴含的能量，不是核反应中释放的核能，释放的核能为ΔE ＝Δmc 2，故D 错误．5．中子n 、质子p 、氘核D 的质量分别为m n 、m p 、m D .现用光子能量为E 的γ射线照射静止氘核使之分解，核反应方程为γ＋D→p＋n ，若分解后中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是( )A.12[(m D －m p －m n )c 2－E ] B.12[(m D ＋m n －m p )c 2＋E ] C.12[(m D －m p －m n )c 2＋E ] D.12[(m D ＋m n －m p )c 2－E ] 解析：选C 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γ射线的能量E 对应质量的增加和中子与质子动能，即E ＝Δmc 2＋2E k ＝(m p ＋m n －m D )c 2＋2E k ，得E k ＝12[E －(m p ＋m n －m D )c 2]＝12[(m D －m p －m n )c 2＋E ]，故选C. 6．铀原子核发生衰变时衰变方程为 92238U→ 90234Th ＋X ，其中 92238U 、 90234Th 、X 的质量分别为m 1、m 2、m 3，光在真空中的传播速度为c ，则( )A ．X 是电子B ．m 1＝m 2＋m 3C ．衰变时释放的能量为(m 1－m 2－m 3)c 2D ．若提高温度， 92238U 半衰期将会变小解析：选C 根据电荷数守恒、质量数守恒知，X 原子核中的电荷数为2，质量数为4，是氦核，故A 错误；依据质量亏损，则m 1>m 2＋m 3，故B 错误；根据爱因斯坦质能方程得，释放的能量ΔE ＝(m 1－m 2－m 3)c 2，故C 正确；半衰期的大小与温度无关，故D 错误．7．在能源需求剧增的现代社会，核能作为一种新能源被各国竞相开发利用．核原料中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，钚的一种同位素23994Pu 的半衰期为24 100年，其衰变方程为 94239Pu→X＋24He ＋γ，下列有关说法中正确的是( )A ．X 原子核中含有92个中子B ．钚衰变发出的γ射线具有很强的电离能力C ．20克的 94239Pu 经过48 200年后，还有10克未衰变 D ．钚核衰变前的质量大于衰变后X 、He 核的质量之和解析：选D 根据质量数守恒和电荷数守恒得钚衰变方程为 94239Pu→ 92235X ＋24He ＋γ，故X 的电荷数为92，质量数为235，中子数为143，故A 错误；钚衰变发出的γ射线是波长很短的光子，不带电，具有很强的穿透能力，故B 错误；根据半衰期公式：m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ＝20×⎝ ⎛⎭⎪⎫1248 20024 100＝20×⎝ ⎛⎭⎪⎫122＝5 g ，故C 错误；由于衰变时释放巨大能量，根据E ＝mc 2，衰变过程总质量减小，故D 正确．8．4个氢核(11H)结合成1个氦核(42He)，同时释放出正电子(01e)．已知氢核的质量为m p ，氦核的质量为m α，正电子的质量为m e ，真空中光速为c .计算每次核反应中的质量亏损及氦核的比结合能．解析：质量亏损Δm ＝4m p －m α－2m e ，根据爱因斯坦质能方程可知，氦核的比结合能为E 0＝Δmc 24＝(4m p －m α－2m e )c 24.答案：4m p －m α－2m e (4m p －m α－2m e )c 24「能力提升练」9．已知氘核(12H)的比结合能为1.1 MeV ，氦核(23He)的比结合能为2.57 MeV ，两个氘核结合成一个氦核的反应方程为12H ＋12H→23He ＋01n ，此核反应( )A ．放出3.31 MeV 能量B ．放出5.51 MeV 能量C ．放出5.88 MeV 能量D ．吸收1.83 MeV 能量解析：选A 12H ＋12H→23He ＋01n ； 聚变反应前两个12H 的总结合能为E 1＝1.1×4 MeV＝4.4 MeV反应后生成的氦核的结合能为E 2＝2.57×3 MeV＝7.71 MeV所以反应释放的核能ΔE ＝E 2－E 1＝(7.71－4.4)MeV ＝3.31 MeV ，故A 正确，B 、C 、D 错误．10．钴60是金属元素钴的放射性同位素之一，其半衰期为5.27年．它会通过β衰变放出能量高达315 keV 的高速电子而衰变为镍60，同时会放出两束γ射线，其能量分别为1.17 MeV 及1.33 MeV.钴60的应用非常广泛，几乎遍及各行各业．在农业上，常用于辐射育种、食品辐射保藏与保鲜等；在工业上，常用于无损探伤、辐射消毒、辐射加工、辐射处理废物以及自动控制等；在医学上，常用于癌和肿瘤的放射治疗．关于钴60下列说法正确的是( )A ．衰变方程为2760Co→2860Ni ＋ 0－1eB ．利用钴60对人体肿瘤进行放射治疗是利用其衰变放出的电子流C ．钴60可以作为示踪原子研究人体对药物的吸收D ．钴60衰变过程中不会有质量亏损解析：选A 根据电荷数守恒、质量数守恒，知钴60发生β衰变的衰变方程为2760Co→2860Ni ＋-10e ，故A 正确；钴60对人体肿瘤进行放射治疗是利用其衰变放出的γ射线，故B 错误；钴60半衰期太长，且衰变放出的高能粒子对人体伤害太大，不能作为药品的示踪原子，故C 错误；所有衰变都会有质量亏损，故D 错误．11．(多选)下列说法中正确的是( )A ．黑体辐射电磁波的强度按波长分布与黑体的温度无关B ．钍的半衰期为24天，1 g 钍( 90234Th)经过120天后还剩0.2 g 钍C ．放射性同位素 90234Th 经α、β衰变会生成 86220Rn 其中经过了3次α衰变和2次β衰变D ．比结合能越大，原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定解析：选CD 一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，还与材料的种类及表面情况有关；但黑体辐射电磁波的情况只与温度有关，故A 错误；钍的半衰期为24天，1 g 钍( 90234Th)经过120天后，经历5个半衰期，1 g 钍经过120天后还剩m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫125＝0.031 25 g ，故B 错误； 90234Th 衰变成 86220Rn ，可知质量数少12，电荷数少4，因为经过一次α衰变，电荷数少2，质量数少4，经过一次β衰变，电荷数多1，质量数不变，可知经过3次α衰变，2次β衰变，故C 正确；比结合能越大，原子核越稳定，越牢固，故D 正确．12．核反应方程 715N ＋11H→ 612C ＋X ＋ΔE 中， 715N 的质量为m 1，11H 的质量为m 2， 612C 的质量为m 3，X 的质量为m 4，光在真空中的速度为c ，则下列判断正确的是( )A ．X 是23He ，ΔE ＝(m 1＋m 2－m 3－m 4)c 2B ．X 是24He ，ΔE ＝(m 1＋m 2－m 3－m 4)c 2C ．X 是23He ，ΔE ＝(m 3＋m 4－m 1－m 2)c 2D ．X 是24He ，ΔE ＝(m 3＋m 4－m 1－m 2)c 2解析：选B 根据核反应方程中质量数和电荷数守恒有X 的质量数m ＝15＋1－12＝4，核电荷数z ＝7＋1－6＝2，所以X 为氦核(24He)．该反应过程中质量亏损为Δm ＝m 1＋m 2－m 3－m 4，所以释放的核能为ΔE ＝(m 1＋m 2－m 3－m 4)c 2，故A 、C 、D 错误，B 正确．13．三个α粒子结合成一个碳126C ，已知碳原子的质量为12.000 0 u ，氦原子的质量为4.002 6 u ．(1 u ＝1.66×10－27kg)(1)写出核反应的方程；(2)这个核反应放出的能量是多少焦？ (3)这个能量合多少兆电子伏？ 解析：(1)324He→ 612C ＋ΔE .(2)Δm ＝3×4.002 6 u －12.000 0 u ＝0.007 8 uΔm ＝0.007 8×1.66×10－27kg ＝1.294 8×10－29kgΔE ＝Δmc 2≈1.165×10－12J.(3)ΔE ＝1.165×10－121.6×10－19 eV≈7.28×106eV ＝7.28 MeV.答案：(1)324He→ 612C ＋ΔE (2)1.165×10－12 J(3)7.28 MeV14．一个静止的铀核 92232U(原子质量为232.037 2 u)放出一个α粒子(原子质量为4.002 6 u)后衰变成钍核 90228Th(原子质量为228.028 7 u)．(已知1原子质量单位1 u ＝1.67×10－27kg,1 u 相当于931.5 MeV 的能量) (1)写出铀核的衰变反应方程； (2)算出该衰变反应中释放出的核能；(3)若释放的核能全部转化为新核的动能，则α粒子的动能为多少？ 解析：(1) 92232U→ 90228Th ＋24He.(2)质量亏损：Δm ＝m U －m α－m Th ＝0.005 9 u ΔE ＝0.005 9×931 MeV＝5.5 MeV.(3)系统动量守恒，钍核和α粒子的动量大小相等p Th ＋(－p α)＝0 p Th ＝p α E kTh ＝p 2Th 2m ThE kα＝p 2α2m αE kTh ＋E kα＝ΔE所以钍核获得的动能E kTh ＝m αm α＋m Th ·ΔE ＝44＋228×5.5 MeV＝0.09 MeV解得E kα＝5.5 MeV －0.09 MeV ＝5.41 MeV. 答案：(1) 92232U→ 90228Th ＋24He (2)5.5 MeV (3)5.41 MeV。
高中物理第十九章原子核第5节核力与结合能随堂检测新人教版选修3-5(new)
第5节核力与结合能1．（对应要点一)铁的比结合能比铀核的比结合能大，下列关于它们的说法正确的是( ) A．铁的结合能大于铀核的结合能B．铁核比铀核稳定C．铀核发生核变化变成铁核要放出能量D．铀核发生核变化变成铁核质量要亏损解析：铁核的比结合能大，则它稳定些，铀核比结合能小变成铁核会放出核能,出现质量亏损，B、C、D正确。
答案：BCD2．(对应要点二）对于爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2,下列说法中不．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可计算核反应的能量C．一个质子和一个中子结合成一个氘核时释放能量，表明此过程出现了质量亏损D．E＝mc2中的E是发生核反应中释放的核能解析:质能方程E＝mc2中E表示物体具有的总能量，m表示物体的质量,故A项对，D项错;根据ΔE＝Δmc2，可以计算释放的核能,物体的质量增加或减小Δm对应着其能量增加或减少ΔE，故B、C正确，所以选D.答案:D3．(对应要点二）(2012·江苏高考）一个中子与某原子核发生核反应，生成一个氘核，其核反应方程式为________。
该反应放出的能量为Q,则氘核的比结合能为________。
解析：氘核可表示为错误!H，根据质量数守恒和核电荷数守恒可知未知原子核的质量数是1,核电荷数是1,应该是氢原子核错误!H,则核反应方程为错误!n＋错误!H→错误!H。
释放的核能ΔE＝Δmc2,则ΔE＝Q,氘核的比结合能是错误!。
答案：错误!n＋错误!H→错误!H 错误!4．（对应要点二)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。
008 7 u，质子质量为1.007 3 u，氦核质量为4.002 6 u。
试计算用中子和质子生成1 kg氦时，要释放的核能。
解析:两个质子和两个中子结合成氦核的反应为：2错误!n＋2错误!H→错误!He质量亏损Δm＝2×1。
008 7 u＋2×1.007 3 u－4.002 6 u＝0.029 4 u放出的核能ΔE＝Δmc2＝Δm×931。
高中物理 第十九章 原子核 第五节 核力与结合能自我小测 新人教版选修3-5(2021年最新整理)
高中物理第十九章原子核第五节核力与结合能自我小测新人教版选修3-5编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（高中物理第十九章原子核第五节核力与结合能自我小测新人教版选修3-5）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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核力与结合能1．关于原子核中质子和中子的说法,正确的是（）A．原子核中质子数和中子数一定相等B．稳定的重原子核里，质子数比中子数多C．原子核都是非常稳定的D．由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，如果继续增大原子核,形成的核也一定是不稳定的2．关于质能方程,下列哪些说法是正确的( ）A．质量减少，能量就会增加，在一定条件下质量转化为能量B．物体获得一定的能量，它的质量也相应地增加一定值C．物体一定有质量，但不一定有能量，所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系D．某一定量的质量总是与一定量的能量相联系的3．质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3，真空中光速为c,当质子和中子结合成氘核时，放出的能量是( )A．m3c2B．(m1＋m2）c2C．（m3－m2－m1）c2 D．（m1＋m2－m3）c24.如图所示是原子核的平均核子质量A与原子序数Z的关系图象，下列说法正确的是( ）A．若D、E能结合成F，结合过程一定要释放能量B．若D、E能结合成F，结合过程一定要吸收能量C．若C、B能结合成G，结合过程一定要释放能量D．若F、C能结合成B，结合过程一定要释放能量5．中子和质子结合成氘核时，质量亏损为Δm，相应的能量ΔE＝Δmc2＝2。
高中物理第十九章原子核第五节核力与结合能课堂探究学案新人教选修
第五节核力与结合能课堂探究探究一对结合能和比结合能的理解问题导引原子核很小，结构却十分复杂，除氢核外，其他各种元素的原子核中既有带正电的质子，又有不带电的中子。
如铀235的核内有92个质子，143个中子。
那么质子间的静电斥力为什么没有把它们驱散开来？若要把它们分开，可采用什么方法？提示：因为核力的存在。
给原子核足够的能量。
名师精讲1．结合能原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能，它等于核子结合为原子核时放出的能量。
2．比结合能原子核的结合能与其核子数之比，称作比结合能。
它反映了原子核的稳定程度。
3．比结合能曲线不同原子核的比结合能随质量数变化的图线如图所示。
从图中可看出，中等质量原子核的比结合能最大，轻核和重核的比结合能都比中等质量的原子核要小。
4．比结合能与原子核稳定的关系（1）比结合能的大小能够反映原子核的稳定程度，比结合能越大，原子核就越难拆开，表示该原子核就越稳定。
（2）核子数较小的轻核与核子数较大的重核，比结合能都比较小，表示原子核不太稳定；中等核子数的原子核，比结合能较大，表示原子核较稳定。
（3）当比结合能较小的原子核转化成比结合能较大的原子核时，就可能释放核能。
例如，一个核子数较大的重核分裂成两个核子数小一些的核，或者两个核子数很小的轻核结合成一个核子数大一些的核，都能释放出巨大的核能。
警示比结合能比结合能更有意义，它反映了原子核结合的稳定程度或分裂的难易程度。
【例题1】下面关于结合能和比结合能的说法中，正确的有（）A．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能B．比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大C．重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和比结合能都大D．中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大解析：核子结合成原子核是放出能量，原子核拆解成核子是吸收能量，A选项错；比结合能越大的原子核越稳定，但比结合能越大的原子核，其结合能不一定大，例如中等质量原子核的比结合能比重核大，但由于核子数比重核少，其结合能比重核反而小，B、C选项错；中等质量原子核的比结合能比轻核的大，它的原子核内核子数又比轻核多，因此它的结合能也比轻核大，D选项正确。
20192020学年高中物理 第十九章 原子核 5 核力与结合能练习含解析新人教版选修35
5 核力与结合能基础牢固1.以下对核力的认识正确的选项是( )A.任何物体之间均存在核力B.核力广泛存在于自然界中的核子之间C.核力只存在于质子之间D.核力只发生在相距1.5×10-15 m内的核子之间,大于0.8×10-15 m为吸引力,而小于0.8×10-15 m为斥力剖析由核力的特点知道,只有相距1.5×10-15 m内的核子之间才存在核力,核力发生在质子与质子、质子与中子及中子与中子之间,由此知D正确,A、B、C错误。
答案D2.(多项选择)春结合能、比结合能的认识,以下说法正确的选项是()A.有的原子核没有结合能B.自由核子结合为原子核时,要释放能量C.结合能越大的原子核越牢固D.比结合能越大的原子核越牢固剖析由自由核子结合成原子核的过程中,核力做正功,释放出能量,反之,将原子核分开变为自由核子需要赐予它相应的能量,该能量即为结合能,故A错误,B正确;对核子很多的原子核的结合能越大,但它的比结合能不用然大,比结合能的大小反响了原子核的牢固性,故C错误,D正确。
答案BD3.依照爱因斯坦的研究成就,物体的能量和质量的关系是E=mc2,这一关系叫爱因斯坦质能方程。
质子的质量为mp,中子的质量为mn,氦核的质量为mα,以下关系式正确的选项是( )A.mα=(2mp+2mn)B.mα<(2mp+2mn)C.mα>(2mp+2mn)D.以上关系式都不正确答案B4.为了直接考据爱因斯坦狭义相对论中出名的质能方程E=mc2,科学家用中子轰击硫原子,分别测出原子捕获中子前后质量的变化以及核反响过程中放出的能量,尔后进行比较,精确考据了质能方程的正确性。
设捕获中子前的原子质量为m1,捕获中子后的原子质量为m2,被捕获的中子质量为m3,核反响过程放出的能量为ΔE,则这一实验需考据的关系式是( )A.ΔE=(m1-m2-m3)c2B.ΔE=(m1+m3-m2)c2C.ΔE=(m2-m1-m3)c2D.ΔE=(m2-m1+m3)c2剖析反响前的质量总和为m1+m3,质量损失Δm=m1+m3-m2,核反响释放的能量ΔE=(m1+m3-m2)c2,选项B正确。
高中物理第十九章原子核5核力与结合能自主训练新人教选修
5 核力与结合能自主广场我夯基 我达标1.在下列四个核反应中，x 表示了中子的是（ ）A.N 147+He 42→O 178+x B.x P He Al +→+3015422713C.x He H H +→+423121 D.n Xe Sr x U 101365490382359210++→+思路解析：可利用质量数守恒和电荷守恒判断．在核反应中可根据质量数守恒和电荷数守恒，求出未知粒子的质量数和电荷数，只要该粒子质量数为1、电荷数为0，那么就为中子，由此可得出答案为B 、C 、D ． 答案：BCD2.α粒子轰击硼10后，生成氮13，放出x 粒子，而氮13是不稳定的，它放出y 粒子而变成碳13，那么x 粒子和y 粒子分别是( )A.质子和中子 B ．质子和正电子 C.中子和电子 D ．中子和正电子思路解析：可根据质量数守恒和电荷数守恒判断出x 、y ：n N B He 1013710542+→+得知，x为n 10．e C N 01136137+→得知，y 为e 01.x 为中子，y 为正电子，故答案为D ． 答案：D3.用质子轰击锂核(Li 73)生成两个α粒子，以此进行有名的验证爱因斯坦质能方程的实验．已知质子初动能是0．6MeV ，质子、α粒子和锂核的质量分别是1．007 3 u 、4．001 5 u 和7．016 0 u ．已知1u 相当于931．5 MeV ，则下列叙述中正确的是( ) A ．此反应过程质量减少0．010 3 uB ．生成的两个。
粒子的动能之和是18．3 MeV ，与实验相符C ．核反应中释放的能量是18．9 MeV ，与实验相符D ．若生成的两个α粒子的动能之和是19．5 MeV ，与实验相符 思路解析：可先求出质量亏损，再由质能方程计算出核反应所释放的能量，并进行逐项判定． 答案：CD4.一个α粒子击中一个硼B 115变成一个未知粒子和碳14，还放出0．75×106eV 的能量，写出核反应方程式_________________，反应过程中质量亏损为_________kg ．思路解析：根据质量数和电荷数守恒可以写出核反应方程为H C B He 1114611542+→+；由爱因斯坦的质能方程ΔE=Δmc 2，得Δm=2cE ∆，代入数据计算得Δm=1．3×10-30kg. 答案：H C B He 1114611542+→+ 1.3×10-30 kg5.对公式ΔE=Δmc 2，下列说法中正确的是( )A.能量可以转化为质量 B ．质量可以转化为能量C.能量的转化与质量的转化是成比例的 D ．在核反应中，能量与质量都不守恒思路解析：ΔE=Δmc 2只是说明质量和释放出核能这两种现象间的联系，并不是说明物体的质量和能量之间存在着相互转化关系，故A 、B 项错误，C 项正确.我们都知道，在核反应中，能量和质量并不违反守恒定律，故D 错误. 答案：C6.1993年，中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素Pt 20278.制取过程如下：(1)用质子轰击铍Be 94产生快中子．(2)用快中子轰击汞Hg 20480，反应过程可能有两种：①生成Pt 20278，放出氦原子核；②生成Pt 20278，放出质子、中子，(3)生成的铂Pt 20278发生两次衰变，变成稳定的原子核汞Hg 20480，写出上述核反应方程式．思路解析：此题只要严格按照写核反应的原则进行，一般不会出错的.写核反应方程的原则是：（1）质量数守恒和电荷数守恒；（2）中间用箭头，不能写成等号.因两端仅仅是质量数守恒，没有体现质量相等；也不能仅画一条横线，因箭头的方向还表示核反应进行的方向；（3）能量守恒，但中学阶段不作要求；（4）核反应必须是实验能够发生的，不能毫无根据地随意乱写未经实验证实的核反应方程.答案：（1）n B H Be 10951194+→+(2)①He Pt n Hg 32202781020480+→+②n H Pt n Hg 10112027810204802++→+ (3)e Au Pt 012027920278-+→e Hg Au 012048020279-+→我综合 我发展7.两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1．008 7u ，质子质量为1．077 3u ，氦核质量为4．002 6u ．试计算用中子和质子生成1 kg 的氦时，要释放的核能．思路解析：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=Δmc 2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)×931.5 MeV 计算，此法较快而且常用.两个中子和两个质子结合成氦核的反应方程如下：He H n 42111022→+,质量亏损Δm=2×1.008 7 u+2×1.007 3 u -4.002 6 u=0.029 4 u 放出的核能ΔE=0.029 4×931.5 MeV=27.386 MeV, 生成1 kg 氦释放的总核能：E=41000×6.02×1023×27.386×106×1.6×10-19 J=6.59×1014J. 答案：6.59×1014J8.云室处在磁感应强度为月的匀强磁场中，一静止的质量为M 的原子核在云室中发生一次α衰变，α粒子的质量为m ，电荷量为q ，其运动轨迹在与磁场垂直的平面内．现测得α粒子运动的轨道半径为R ，试求在衰变过程中的质量亏损．(注意：涉及动量问题时，亏损的质量可以不计)思路解析：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，可求出其轨道半径R=Bq mv ，可得到v=mBqR，由ΔE=221Mv 可求出产生的能量，再由质能方程可求出质量亏损. 由洛伦兹力和牛顿定律可得Bqv=Rmv 2；式中v 为α粒子的运动的速度.设v′为反冲核的速度，由动量守恒定律可得（M-m ）v′=mv， 由题意知，此处不考虑质量亏损.在衰变过程中，α粒子的反冲核的动能均来自于质量亏损，即Δmc 2=2221')(21mv v m M +- 解得：Δm=)(2)(22m M m c BqR M -答案：)(2)(22m M m c BqR M -9.原来静止的质量为m 0的原子核，放出α粒子后转变为质量为m 1，的原子核，该新核在其运动方向上又放出α粒子而衰变成静止的质量为m 2的原子核，试求两个α粒子的动能，已知α粒子的质量为m α.思路解析：利用质能方程解决时应注意：（1）反应前后的总质量要弄清楚，不要把原子的质量和原子核的质量混淆，要耐心细致地进行计算，防止丢三落四造成错误.（2）若求核能转化为核反应生成物的动能，需结合动量守恒定律求解. 根据在衰变过程的粒子动量守恒，可求出粒子间的速度关系，可根据质能方程求出产生的核能，再根据两粒子速度关系求出两粒子动能的关系，动能即等于核能，可求出α粒子的动能.第一次放出α粒子后，根据动量守恒定律有011=-ααv m v m ,新核在运动方向上又放出α粒子，则有m 1v 1=m αv α′+0可见两次放出α粒子动量大小相等，所以两个α粒子的动能相等.设第一次放出α粒子后，新核和α粒子的动能分别为E k1和E k2,其总和等于原子核衰变时的质量亏损相对应的能量，即(m 0-m 1-m α)c 2=E k1+E k2而E k1=21m 1v 12=21m 1(1m m αv α)2=21m αv α2(1m m α)=1m m αE k α;代入上式得：(m 0-m 1-m α)v 2=1m m αE k α+E k α=E k α(1+1m m α)故E k α=ααm m c m m m m +--12101)(.答案：ααm m c m m m m +--12101)(10.在正负电子“湮灭”实验中，产生的两个光子的总能量为多少?(已知m e =0．000 549u) 思路解析：在应用质能方程解题时，应注意分析在此过程中的质量亏损，以免漏掉亏损质量. 正、负电子“湮灭”造成质量亏损，生成核能，以光子的形式存在，由质能方程可求出总能量.核反应方程为：γγ+→+-e e 0101，反应前，正、负电子的总质量为5.49×10-4 u×2=1.098×10-3u ，反应后生成物是两个光子，它们的质量为零，则质量亏损为：Δm=1.098×10-3u.相应放出的光子的能量ΔE=1.098×10-3×931.5 MeV=1.02 MeV. 答案：1.02 MeV 11.已知Po 21084原子核质量为209．982 87u ，Pb 20682原子核质量为205．97646u ，He 42原子核的质量为4．002 60u ，静止的Po 21084核在α衰变中放出α粒子后变成Pb 20682，求：(1)在衰变过程中释放的能量；(2)α粒子从Po 核中射出时的动能；(3)反冲核的动能(已知1 u=931．5 MeV ，且核反应释放的能量只转化为动能)．思路解析：在衰变过程中有质量亏损，并释放能量，而α粒子由P 0核放出时与新核组成的系统动量守恒.产生的核能可认为完全以动能的形式存在，根据动量守恒关系，可求出反应过程中α粒子和反冲核的动能. （1）衰变方程Pb Po 2068221084→+He 42；衰变过程中质量亏损为：Δm=209.982 87 u-205.974 46 u-4.002 60 u=0.005 81 u. 反应后释放出的能量为ΔE=0.005 810×931.5 MeV=5.412 MeV.（2）因衰变前后动量守恒，则衰变后α粒子和铅核的动量大小相等、方向相反，而P=mv=k mE 2 则kPb Pb k E m E m 22=αα即m αE k α=m Pb ·E kPb ,则4E k α=206E kPb ① 又因核反应释放的能量只转化为两者的动能，故：E k α+E kPb =ΔE=5.412 MeV ， ② 由①②得：α粒子从钋核中射出的动能E k α=5.31 MeV. （3）反冲核即铅核的功能E kPb =0.10 MeV. 答案：（1）5.412 MeV （2）5.31 MeV （3）0.10 MeV。
高中物理第十九章原子核第五节核力与结合能课堂探究学案新人教选修
第五节核力与结合能课堂探究探究一对结合能和比结合能的理解问题导引原子核很小，结构却十分复杂，除氢核外，其他各种元素的原子核中既有带正电的质子，又有不带电的中子。
如铀235的核内有92个质子，143个中子。
那么质子间的静电斥力为什么没有把它们驱散开来？若要把它们分开，可采用什么方法？提示：因为核力的存在。
给原子核足够的能量。
名师精讲1．结合能原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能，它等于核子结合为原子核时放出的能量。
2．比结合能原子核的结合能与其核子数之比，称作比结合能。
它反映了原子核的稳定程度。
3．比结合能曲线不同原子核的比结合能随质量数变化的图线如图所示。
从图中可看出，中等质量原子核的比结合能最大，轻核和重核的比结合能都比中等质量的原子核要小。
4．比结合能与原子核稳定的关系（1）比结合能的大小能够反映原子核的稳定程度，比结合能越大，原子核就越难拆开，表示该原子核就越稳定。
（2）核子数较小的轻核与核子数较大的重核，比结合能都比较小，表示原子核不太稳定；中等核子数的原子核，比结合能较大，表示原子核较稳定。
（3）当比结合能较小的原子核转化成比结合能较大的原子核时，就可能释放核能。
例如，一个核子数较大的重核分裂成两个核子数小一些的核，或者两个核子数很小的轻核结合成一个核子数大一些的核，都能释放出巨大的核能。
警示比结合能比结合能更有意义，它反映了原子核结合的稳定程度或分裂的难易程度。
【例题1】下面关于结合能和比结合能的说法中，正确的有（）A．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能B．比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大C．重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和比结合能都大D．中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大解析：核子结合成原子核是放出能量，原子核拆解成核子是吸收能量，A选项错；比结合能越大的原子核越稳定，但比结合能越大的原子核，其结合能不一定大，例如中等质量原子核的比结合能比重核大，但由于核子数比重核少，其结合能比重核反而小，B、C选项错；中等质量原子核的比结合能比轻核的大，它的原子核内核子数又比轻核多，因此它的结合能也比轻核大，D选项正确。
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第5节核力与结合能[随堂达标]1．科学研究表明，自然界存在四种基本相互作用．我们知道分子之间也存在相互作用的引力和斥力，那么分子力实质上属于( )A．引力相互作用B．电磁相互作用C．强相互作用和弱相互作用的共同作用D．四种基本相互作用的共同作用解析：选B.分子力作用范围约在10－10m数量级上，强相互作用和弱相互作用都是短程力，作用范围在10－15 m和10－18 m之内，在这个距离上分子力不存在．在分子力作用范围内引力相互作用和电磁相互作用都存在，但由于电磁力远大于万有引力，引力相互作用可以忽略不计，因此分子力本质上属于电磁相互作用．2．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：选D.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聚集在一起组成原子核，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，如11H，C错误；较大质量的原子核内只有存在一些中子，才能削弱库仑力，维系原子核的稳定，故D正确．3.如图所示是原子核的平均核子质量A与原子充数Z的关系图象，下列说法正确的是( )A．若D、E能结合成F，结合过程一定要释放能量B．若D、E能结合成F，结合过程一定要吸收能量C．若C、B能结合成A，结合过程一定要释放能量D．若F、C能结合成B，结合过程一定要释放能量解析：选A.D、E平均核子质量大于F平均核子质量，D、E结合成F，出现质量亏损，要释放能量，A对、B错，C、B结合成A，F、C结合成B都是质量增加，结合过程要吸收能量，C、D错．4．(2014·高考北京卷)质子、中子和氘核的质量分别为m 1、m 2和m 3，真空中光速为c ，当质子和中子结合成氘核时，放出的能量是( )A ．m 3c 2B ．(m 1＋m 2)c 2C ．(m 3－m 2－m 1)c 2D ．(m 1＋m 2－m 3)c 2解析：选D.质子和中子结合成原子核氘核时，总质量减小了，即质量亏损Δm ＝m 1＋m 2－m 3.依据质能方程可知，放出的能量为ΔE ＝Δmc 2＝(m 1＋m 2－m 3)c 2.5．(2016·辽宁鞍山检测)已知氮核质量m N ＝14.007 53 u ，氧核质量m O ＝17.004 54 u ，氦核质量m He ＝4.003 87 u ，质子质量m H ＝1.008 15 u ，试判断核反应：14 7N ＋42He ―→17 8O ＋11H 是吸能反应，还是放能反应？能量变化多少？解析：反应前总质量m N ＋m He ＝18.011 40 u反应后总质量m O ＋m H ＝18.012 69 u因为反应中质量增加，所以此反应为吸能反应，所吸能量为ΔE ＝Δmc 2＝[(m O ＋m H )－(m N ＋m He )]c 2＝(18.012 69－18.011 40)×931.5 MeV＝1.2 MeV.答案：吸能反应 能量变化量为1.2 MeV[课时作业] [学生用书P102(独立成册)]一、单项选择题1．(2016·湛江高二检测)氦原子核由两个质子与两个中子组成，这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顺序是( )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：选D.核力是核子之间的一种强相互作用，其相互作用力巨大，远超过两个质子之间的库仑力，两质子之间的万有引力远小于库仑力，故选项D 正确．2．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变化，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 ．核子间存在着复杂磁力解析：选C.核子之间存在核力作用，核子结合成原子核或原子核分解为核子时，就要克服核力作用，故伴随着巨大的能量变化，故选C.3．(2016·佛山高二检测)某核反应方程为21H ＋31H →42He ＋X.已知21H 的质量为2.013 6 u ，31H 的质量为3.018 0 u ，42He 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( )A．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：选B.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21H＋31H→42He＋10X，X为中子，在该反应发生前反应物的总质量m1＝2.013 6 u＋3.018 0 u ＝5.031 6 u，反应后产物总质量m2＝4.002 6 u＋1.008 7 u＝5.011 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，故B正确．4．(2016·济宁高二检测)当两个中子和两个质子结合成一个α粒子时，放出28.30 MeV 的能量，当三个α粒子结合成一个碳核时，放出7.26 MeV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．21.04 MeV B．35.56 MeVC．77.64 MeV D．92.16 MeV解析：选D.6个中子和6个质子可结合成3个α粒子，放出能量3×28.30 MeV＝84.9 MeV，3个α粒子再结合成一个碳核，放出7.26 MeV能量，故6个中子和6个质子结合成一个碳核时，释放能量为84.9 MeV＋7.26 MeV＝92.16 MeV.5．一个质子和一个中子发生核反应结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子．已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c.下列说法正确的是( )A．核反应方程是11H＋10n→31H＋γB．该反应中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3C．辐射出的γ光子的能量E＝(m3－m1－m2)cD．γ光子的波长λ＝h（m1＋m2－m3）c2解析：选B.此核反应的核反应方程为11H＋10n→21H＋γ，A错；由质能方程，γ光子的能量为E＝(m1＋m2－m3)c2，C错；由E＝h cλ知，波长λ＝h（m1＋m2－m3）c，D错．故B对．6.如图所示是描述原子核核子的平均质量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可能吸收能量B．将原子核D、E结合成原子核F可能吸收能量C．将原子核A分解为原子核B、F一定释放能量D．将原子核F、C结合成原子核B一定释放能量解析：选C.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，故A错误，同理可得B、D错误，C正确．二、多项选择题7．一个质子和一个中子结合成氘核时，产生γ光子，由此可见( )A．氘核的质量等于质子和中子的质量之和B．氘核的质量小于质子和中子的质量之和C．核子结合成原子核时会释放核能D．原子核分解成核子时会释放核能解析：选BC.由于结合时产生γ光子，即产生能量，故反应中有质量亏损，B对，A错；质子和中子统称核子，该反应为核子结合成原子核的反应，故C对，D错．8．在下述几种情况中，一定能释放原子核能的是( )A．由核子结合成原子核B．由质量小的原子核结合成质量较大的原子核C．核反应中产生质量亏损时D．由重核裂变成质量较小的中等核解析：选ACD.任何一个原子核的质量总是小于组成它的所有核子的质量之和，由爱因斯坦质能方程可知，只要在反应过程中有质量亏损，就有能量释放出来．故A、C、D正确，B错误．9．关于原子核的结合能，下列说法正确的是( )A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C．铯原子核(133 55Cs)的结合能小于铅原子核(208 82Pb)的结合能D．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能解析：选ABC.原子核分解成自由核子时，需要的最小能量就是原子核的结合能，选项A 正确．重核衰变时释放能量，衰变产物更稳定，即衰变产物的比结合能更大，衰变前后核子数不变，所以衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，选项B正确．铯核的核子数比铅核的核子数少，其结合能也小，选项C正确．自由核子组成原子核时，需放出能量，因此质量亏损产生的能量小于原子核的结合能，选项D错误．10．中子和质子结合成氘核时，质量亏损为Δm，相应的能量ΔE＝Δmc2＝2.2 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 ．用能量等于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：选AD.氘核分解为一个质子和一个中子时，所需吸收的能量不能小于其结合能2.2 MeV ，故A 对；光子照射氘核时，光子和氘核组成的系统总动量不为零，由动量守恒定律得，光子被氘核吸收后，分解成的质子和中子的总动量不为零，故总动能也不为零，所以把氘核分解为质子和中子所需的能量应大于2.2 MeV ，故D 对，B 、C 错．三、非选择题11．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0.5 MeV 的质子11H 轰击静止的A Z X ，生成两个动能均为8.9 MeV 的42He.(1 MeV ＝1.6×10－13 J) (1)上述核反应方程为__________________________．(2)质量亏损为多少kg?解析：(1)根据电荷数和质量数守恒可写出核反应方程为11H ＋73X →42He ＋42He 或11H ＋73Li →42He ＋42He.(2)设反应前质子的动能为E k0，反应后42He 的动能为E k ，由于质量亏损而释放的能量为 ΔE ＝2E k －E k0＝(2×8.9－0.5)MeV ＝17.3 MeV ，根据爱因斯坦质能方程，有Δm ＝ΔE c 2＝17.3×1.6×10－13（3.0×108）2 kg ＝3.1×10－29 kg. 答案：(1)11H ＋73X →42He ＋42He(或11H ＋73Li →42He ＋42He) (2)3.1×10－29 ☆12.(2016·苏州高二检测)一个静止的铀核232 92U(原子质量为232.037 2 u)放出一个α粒子(原子质量为4.002 6 u)后衰变成钍核228 90Th(原子质量为228.028 7 u)．(已知原子质量单位1 u ＝1.67×10－27 kg ，1 u 相当于931.5 MeV 的能量)(1)写出铀核的衰变反应方程；(2)算出该衰变反应中释放出的核能；(3)若释放的核能全部转化为新核的动能，则α粒子的动能为多少？解析：(1)232 92U →228 90Th ＋42He.(2)质量亏损Δm ＝m U －m α－m Th ＝0.005 9 uΔE ＝Δmc 2＝0.005 9×931.5 MeV ＝5.50 MeV.(3)系统动量守恒，钍核和α粒子的动量大小相等，即 p Th ＋(－p α)＝0p Th ＝p αE kTh ＝p 2Th2m ThE k α＝p 2α2m αE kTh ＋E k α＝ΔE所以钍核获得的动能E kTh ＝m αm α＋m Th·ΔE ＝44＋228×5.50 MeV ＝0.09 MeV解得：E k α＝5.50 MeV －0.09 MeV ＝5.41 MeV. 答案：(1)232 92U →228 90Th ＋42He (2)5.50 MeV(3)5.41 MeV。