鲁科版高中物理选修3-5第1节核力与核能同步练习

合集下载

高中物理选修3-5-19.5核力和结合能同步练习(二)

人教版高中物理选修3-5核力和结合能同步练习(二) 1．核中每个核子对结合能的贡献用平均结合能或称为比结合能B/A表示,A是核子的总数，如下图所示，下列说法中正确的有（）A、中等核的平均结合能最大B、轻核和重核的结合能较小C、不同原子核的比结合能一般不同D、以上说法都不对2．质子的质量mp ，中子的质量为mn，它们结合成质量为m的氘核，放出的能量应为（）A．（mp +mn-m）C2 B．（mp+mn）c2 C．mc2 D．(m-mp)c23．在计算核子和原子核的质量时，以u为单位比较方便，关于u下列说法中正确的是（）Ａ、1u≈1.66×10-27kgB．1u等于一个碳12原子质量的1/12C．1u相当于931.5MeV能量D．u表示一个核子的质量4．关于爱因斯坦质能方程的下列看法中正确的是（）A．E=mc2中的E是物体以光速运动的动能．B．E=mc2是物体的核能．C ．E=mc 2反映了一定的质量与一定的能量有相当的关系．D ．△E=△mc 2表示发生的质量亏损△m 变为能量放出去．5. 氘核（12H ）和氚核（13H ）聚合成核（24He ）的核反应方程如下12132401H H He n +→+.设氘核质量为m 1，氚核质量为m 2，氦核质量为m 3，中子质量为m 4，则反应过程中释放的能量为（）A. ()m m m c 1232+-B. ()m m m c 1242+-C. ()m m m m c 12342+--D. ()m m m m c 34122+--6.一个铀核衰变为钍核时，释放出一个α粒子，已知铀核的质量为38531311025.⨯-kg ，钍核的质量为37865671025.⨯-kg ，α粒子的质量为6646721027.⨯-kg ，在这个衰变过程中释放出的能量等于________J （保留二位数字）。

7．质子的质量、中子的质量和氘核的质量分别为m 1、m 2和m 3，质子和中子结合成氘核时，发出γ射线。

鲁科版高中物理选修3-5同步练测：第四章第一节核力与核能

第一节核力与核能建议用时实际用时满分实际得分90分钟100分一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分） 1.原子核能是（） A.B.C.核子结合成原子核时吸收的能量或原子核分D.核子结合成原子核时放出的能量或原子核分2.下面是一核反应方程 + → + ,用表示光速，则（A.X 是质子，核反应方程放出的能量等于质子质量乘以B.X 是中子，核反应放出的能量等于中子质量乘以C.X 是质子，核反应方程放出的能量等于氘核与氚核质量和减去氦核与质子的质量和再乘以D.X 是中子，核反应方程放出的能量等于氘核与氚核质量和减去氦核与中子的质量和再乘以3.（北京高考）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ΔΔ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氘核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损 D.中的是发生核反应时释放的核能 4.静止的镭核发生α衰变，释放出的α粒子的动能为，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.5.在自然界中，对于较重的原子核，中子数和质子数的比例关系，下列说法正确的是（A. B. C.D.6.下列关于原子内的库仑力和原子核内的核力说法中正确的是（A.组成核的核子中任何两个核子之间都存在B.组成核的中子中任何两个中子之间都存在C.组成核的质子中任何两个质子之间都存在D.组成核的质子中任何两个质子之间，除库仑斥力之外还都存在不可忽略的核力作用 7.一个质子与一个中子结合成一个氘核时，释放2.2 MeV 的能量，两个质子与两个中子结合成一个氦核时，释放28.3 MeV 的能量，那么两个氘核结合成一个氦核过程中释放能量为（A.23.9 MeVB.26.1 MeVC.28.3 MeVD.30.5 MeV8.（全国Ⅱ）中子和质子结合成氘核时，质量亏损为Δm ，相应的能量Δ Δ 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零9.（北京西城区三月理综）一个氘核质量为，一个氚核质量为 ,它们结合成一个质量为的氦核.核反应方程如下： + → + .在这一核反应过程中释放的能量为Δ .已知光速为 ,则以下判断正确的是（ A.X。

高中物理鲁科版选修3-5 第4章核能--练习及答案

第四章核能第1节核力与核能一、核力与核的稳定性(1)核力把原子核中的核子维系在一起的力．(2)核力特点①核力是短程力，作用范围在2_fm(1 fm＝10－15 m)左右，它不能延伸到3_fm 以外．②当两核子间距离减小时，核力也迅速减小，至一定值时，核力表现为斥力．③核力是一种强相互作用，若两质子之间的距离为1 fm，库仑力是200_N左右，核力必须非常强才能抵消所有质子库仑力的作用．(3)核素具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子．(4)核素图用横坐标表示质子数，纵坐标表示中子数，每一种核素用一小方块表示，所得到的图象．(5)核的稳定性①核素的稳定区：几乎全落在一条曲线上，或紧靠曲线的两侧区域．②稳定核素的中子数与质子数的关系：随着Z的增加，稳定核素的中子数越来越大于质子数．二、结合能与质量亏损(1)结合能核子结合成原子核所释放的能量．(2)平均结合能①定义：平均每个核子的结合能．②意义：平均结合能越大，原子核越难分离成单个核子．(3)质量亏损①质量亏损：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，这一差值称为质量亏损．②能量计算：质量亏损说明核子组成原子核放出能量，其大小为ΔE＝Δmc2. 1．下列关于结合能和平均结合能的说法中，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．平均结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也越大C．重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和平均结合能都大D．中等质量的原子核的结合能和平均结合能均比轻核的要大2．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3．关于原子核的结合能与平均结合能，下列说法中不正确的是()A．原子核的结合能等于核子与核子之间结合成原子核时核力做的功B．原子核的结合能等于核子从原子核中分离，外力克服核力做的功C．平均结合能是核子与核子结合成原子核时平均每个核子放出的能量D．不同原子核的平均结合能不同，重核的平均结合能比轻核的平均结合能大4．下列说法中正确的是()A．质子与中子的质量不等，但质量数相等B．两个质子之间，不管距离如何，核力总是大于库仑力C．同一种元素的原子核有相同的质量数，但中子数可以不同D．除万有引力外，两个中子之间不存在其他相互作用力5．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6．对结合能、平均结合能的认识，下列说法正确的是()A．一切原子核均具有结合能B．自由核子结合为原子核时，可能吸收能量C．结合能越大的原子核越稳定D．平均结合能越大的原子核越稳定7．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147N＋42He→178O＋11H是吸能反应，还是放能反应？能量变化多少？【答案】吸能反应 1.2 MeV8．一个锂核(73Li)受到一个质子的轰击，变成两个α粒子．已知质子的质量是1.673 6×10－27 kg，锂核的质量是11.650 5×10－27 kg，氦核的质量是6.6466×10－27 kg.(1)写出上述核反应的方程；(2)计算上述核反应释放出的能量．(保留3位有效数字)【答案】(1)73Li＋11H→242He(2)2.78×10－12 J9．2个质子和1个中子结合可以生成氦3，反应方程式：211H＋10n―→32He，已知每个质子的质量为1.007 277 u，中子的质量为1.008 665 u，氦32He的质量为3.002 315 u．试求氦3的结合能．【答案】 3.124×10－12 J或19.47 MeV第2节核裂变一、重核的裂变(1)定义：重核分裂为质量较小的核，释放出能量的反应．(2)条件：中子轰击铀核，一般分裂为质量差不多的两块．(3)裂变能：核裂变释放的能量，也称核能或原子能．(4)链式反应：当一个中子引起一个铀核的裂变后，放出中子，放出的中子再引起其他铀核裂变，且能不断的继续下去，称为链式反应．(5)反应产物：235 92U裂变的产物多种多样，其中有代表性的有1n＋235 92U→9538Sr＋139 54Xe＋210n1n＋235 92U→141 56Ba＋9236Kr＋310n.(6)临界体积：能够发生链式反应的铀块的最小体积．二、裂变反应堆(1)核反应堆：能维持和控制核裂变的装置．(2)核反应堆的构成：堆芯、中子反射层、控制系统和防护层等部分．①堆芯：由燃料棒、减速剂和冷却剂组成．②中子反射层：反射核裂变中产生的中子，使其进一步参加链式反应．③控制棒：用能吸收慢中子的镉或硼钢制成，以控制链式反应的速度．(3)核反应堆与原子弹爆炸的比较原子弹爆炸时链式反应的速度是无法控制的，为了用人工方法控制链式反应的速度，使核能比较平缓地释放出来，人们制成了核反应堆(核电站的核心设施)．核反应堆是人工控制链式反应的装置．(4)核电站发电的主要原理核燃料裂变释放的能量使反应区温度升高．水或液态的金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出去．反应堆放出的热使水变成水蒸气，这些高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电．这一部分的工作原理和火力发电相同．三、铀核的裂变及链式反应1．铀核的裂变(1)两种典型的裂变反应：235U＋10n→141 56Ba＋9236Kr＋310n92235U＋10n→9538Sr＋139 54Xe＋210n92(2)235 92U核裂变释放的能量是巨大的，平均结合能是7.5 MeV.而中等质量的核的平均结合能是8.5 MeV，裂变反应中每个核子释放的能量约1 MeV.2．裂变的解释(1)核子受激发：当中子进入铀235后，便形成了处于激发状态的复核，复核中由于核子的激烈运动，使核变成不规则的形状．(2)核子分裂：核子间的距离增大，因而核力迅速减弱，使得原子核由于质子间的斥力作用而分裂成几块，同时放出2～3个中子，这些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变就会不断地进行下去，释放出越来越多的核能．3．链式反应的条件铀块的体积等于或大于临界体积(铀块的质量等于或大于临界质量)．1．关于重核的裂变，以下说法正确的是()A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量B．中子从铀块中通过时，一定发生链式反应C．重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小D．重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能2．关于重核裂变，下列说法正确的是()A．重核裂变成中等核要吸收能量B．中子进入铀块中时，一定能发生链式反应C．重核裂变过程中质量数减少D．较重的核分裂成中等大小的核，核子的平均结合能会增加，可以释放出核能3．（多选）下列关于重核裂变的说法中正确的是()A．裂变过程中释放能量 B．裂变过程中吸收能量C．反应过程中质量增加D．反应过程中质量减少4．铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应：235U＋10n→a＋b＋210n 则a＋b可能是()92A.140 54Xe＋9336KrB.141 56Ba＋9236KrC.141 56Ba＋9338SrD.140 54Xe＋9438Sr5．关于核反应堆中用镉棒控制反应速度的原理，下列说法正确的是() A．镉棒能释放中子，依靠释放的多少控制反应速度B．用镉棒插入的多少控制快中子变为慢中子的数量C．利用镉棒对中子吸收能力强的特点，依靠插入的多少控制中子数量D．镉棒对铀核裂变有一种阻碍作用，利用其与铀的接触面积的大小控制反应速度6．在核反应中，控制铀235核裂变反应速度的方法是()A．使用浓缩铀B．改变铀块的临界体积C．通过自动控制装置，改变镉棒插入的深度，以控制反应速度D．利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度7．现已建成的核电站的能量来自于( )A．天然放射性元素衰变放出的能量 B．人工放射性同位素放出的能量C．重核裂变放出的能量 D．化学反应放出的能量8．下列核反应中，表示核裂变的是()A.23892U―→23490Th＋42HeB.23592U＋10n―→14156Ba＋9236Kr＋310nC.3015P―→3014Si＋01eD.94Be＋42He―→126C＋10n9．利用重核裂变释放核能时选用铀235，主要因为()A．它比较容易发生链式反应B．能自动裂变，与体积无关C．铀核比较容易分裂成为三部分或四部分，因而放出更多的核能D．铀235价格比较便宜，而且它裂变时放出的核能比其他重核裂变时放出的核能要多10．铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应()A．上述裂变反应中伴随着中子放出 B铀块体积对链式反应的发生无影响C．铀核的链式反应可人工控制 D．铀核的半衰期会受到环境温度的影响第3节核聚变第4节核能的利用与环境保护一、轻核聚变及可控热核聚变反应(1)轻核聚变采用轻核聚合成较重核引起结合能变化的方式可获得核能．这样的核反应称为轻核聚变．(2)太阳内部核聚变的反应方程21H＋31H→42He＋10n.(3)核子聚变的条件要使核子发生聚变，必须使核子接近核力能发生作用的范围．(4)物质第四态——等离子态高温等离子体的密度及维持时间达到一定值时才能实现聚变．(5)约束等离子体的三种方式：引力约束、磁约束、惯性约束．二、核能的利用及环境保护(1)核电站：将反应堆释放的核能转化为电能的发电厂．工作流程：将反应堆释放的核能转化为蒸汽的内能，再利用蒸汽驱动汽轮机发电转化为电能．燃料：反应堆以23592U为燃料．(2)核武器：原子弹和氢弹是众所周知的两种核武器．(3)核能的优势①核能发电比燃煤发电的成本低．②核电站对环境污染比燃煤发电小得多．(4)核能利用存在的危害①核废料的高辐射性．②放射性物质泄漏，产生核污染．③核武器威力巨大，不仅能摧毁生命，而且会使生态环境受到严重破坏．(5)环境保护：核电站为防止放射性物质的泄漏，一般有4道安全屏障：二氧化铀陶瓷体燃料芯块滞留裂变产物，外面密封锆合金包壳，第三道是压力边界，第四道是安全壳．这些措施大大提高了核能利用的安全性．(6)废料处理：对核废料先回收利用，剩下的废料就很少了，将其中低放射性废料进行沥青固化或水泥固化后，储存在地下浅层废料库，对高放射性的废料采用玻璃固化后，埋藏在深层废料库．加之实时监测等措施都降低了对环境污染的可能性．1．（多选）据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试．下列关于“人造太阳”的说法正确的是()A．“人造太阳”的核反应方程是21H＋31H―→42He＋10nB．“人造太阳”的核反应方程是235 92U＋10n―→141 56Ba＋9236Kr＋310nC．“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是ΔE＝Δmc2D．“人造太阳”核能大小的计算公式是E＝12mc22．关于核能的利用，下列说法正确的是()A．现在的核电站既有裂变反应堆也有聚变反应堆B．在地球上，人类还无法实现聚变反应C．当人类实现了受控核聚变，稳定输出核能时，世界就会克服“能源危机”D．世界现有核电站能够进行聚变反应而输出核能3．为应对能源危机和优化能源结构，提高清洁能源的比重，我国制定了优先选择核能，其次加快发展风电和再生能源的政策，在《核电中长期发展规划》中要求2020年核电运行装机总容量达到4 000万千瓦的水平，请根据所学物理知识，判断下列说法中正确的是()A．核能发电对环境的污染比火力发电要小B．核能发电对环境的污染比火力发电要大C．所有核电站都只利用重核裂变释放大量的原子能D．所有核电站既有重核裂变，又有轻核聚变释放大量的原子能4．以下说法正确的是()A．聚变是裂变的逆反应B．如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量C．聚变须将反应物加热至数百万度以上高温，显然是吸收能量D．裂变与聚变均可释放巨大能量5．关于核能的利用，下列说法不正确的是()A．核电站的反应堆将释放的核能转化为蒸汽的内能，再转化为电能B．采用“内爆法”促使链式反应，做成的原子弹设计难度大，但材料利用率高C．核电站对环境的污染比燃煤发电大D．核燃料的危害主要是其具有放射性6．科学家发现在月球上含有丰富的32He(氦3)．它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为32He＋32He―→211H＋42He.关于32 He聚变下列表述正确的是()A．聚变反应不会释放能量B．聚变反应产生了新的原子核C．聚变反应没有质量亏损D．目前核电站都采用32He聚变反应发电7．北京成功地举办了一届“绿色奥运”，场馆周围80%～90%的路灯将利用太阳能发电技术，奥运会90%的洗浴热水采用了全玻璃真空太阳能集热技术．太阳能是由太阳内部热核聚变反应形成的，其核反应主要是() A．411H―→42He＋201eB.14 7N＋42He―→17 8O＋11HC.235 92U＋10n―→136 54Xe＋9038Sr＋1010nD.238 92U―→234 90Th＋42He8．一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量m H＝1.007 3 u，中子质量m n＝1.008 7 u，氚核质量m＝3.018 0 u.(1)写出聚变方程；(2)求释放出的核能多大？(3)求平均每个核子释放的能量是多大？【答案】(1)11H＋210n―→31H (2)6.24 MeV (3)2.08 MeV9．核电站与原子弹都是利用核裂变释放的能量．(1)核电站的工作原理是利用反应堆释放的________产生蒸汽，蒸汽再驱动汽轮发电机产生________；(2)广岛原子弹“小男孩”释放的能量为2万吨TNT，如果1 g铀235完全裂变产生的能量为8.2×1010 J，并假定能量全部释放出来，那么“小男孩”要消耗多少铀235？(1 kgTNT＝4.2×106 J)【答案】(1)核能电能 (2)1.0 kg。

鲁科版高中物理第3节核力与核能课后练习、课时练习

一、单选题(选择题)1. 图甲是氢原子的部分能级图，图乙是光电效应演示装置，装置中金属锌的逸出功为3.4eV。

用大量从n=4能级跃迁到n=1能级时的氢原子发出的光去照射锌板，下列说法正确的的是（）A．光电效应本质上是β衰变B．锌板不会发生光电效应C．发生光电效应时会发生质量亏损D．从锌板打出来的光电子获得的最大初动能为9.35eV2. 根据比结合能随质量数变化的图像分析原子核的比结合能规律，下列正确的是（）A．He核的结合能约为14MeVB．Li核的结合能比He核的大，比结合能小C．U裂变成Kr和Ba要吸收能量D．两个H核结合成He核时释放的能量刚好等于He核的结合能3. 2017年11月30日，国际权威学术期刊《自然》发表了中国首颗暗物质探测卫星“悟空”的首批成果：发现太空中的反常电子信号．“悟空”采用的是由中国科学家自主提出的分辨粒子种类的新探测技术方法，既能探测低能区，也能探测高能区，特别是首次走进能量为1TeV（1TeV=1.0×1012eV，e=1.6×10-19C）以上的“无人区”，“悟空”首次直接测量到了能谱在1TeV处的“拐折”及在1.4TeV处的“尖峰”．从目前数据分析来看，产生“奇异”电子信号的来源很可能是暗物质湮灭或衰变．如果进一步证实了这种观点，人们就可以根据“悟空”的探测结果获知暗物质粒子的质量和湮灭率．结合上述信息，下列说法正确的是（）A．“拐折”处的电子宇宙射线粒子的能量高达1.6×1031 JB．电子宇宙射线从地球赤道上空垂直射向地面时，在地球磁场的作用下会向西偏转C．假设暗物质湮灭亏损的质量为Δm，则湮灭过程中释放的能量为ΔE=Δmc（c为光在真空中的传播速度）D．若暗物质衰变的规律与普通放射性元素相同，则其半衰期随温度的升高而减小4. 下列叙述正确的是（）A．两个质子之间，不管距离如何，核力总是大于库仑力B．由爱因斯坦质能方程E=mc2可知，质量可以转变为能量C．质子与中子的质量不等，但质量数相等D．天然放射现象说明原子核内部有电子5. 福岛核电站核泄漏事故过去将近十年，其核危害至今仍未消除。

鲁科版高中物理选修3-5同步练测：第四章第一节核力与核能.docx

高中物理学习材料桑水制作第一节核力与核能建议用时实际用时满分实际得分90分钟100分一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分） 1.原子核能是（）A.使原子核分解成核子时放出的能量B.使核子结合成原子核时需要供给的能量C.核子结合成原子核时吸收的能量或原子核分解成核子时放出的能量D.核子结合成原子核时放出的能量或原子核分解成核子时吸收的能量2.下面是一核反应方程H 12+H 13→He 24+X ,用c 表示光速，则（）A.X 是质子，核反应方程放出的能量等于质子质量乘以c 2B.X 是中子，核反应放出的能量等于中子质量乘以c 2C.X 是质子，核反应方程放出的能量等于氘核与氚核质量和减去氦核与质子的质量和再乘以c 2D.X 是中子，核反应方程放出的能量等于氘核与氚核质量和减去氦核与中子的质量和再乘以c 23.（北京高考）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 =mc 2,下列说法中不正确的是（）A.E =mc 2表明物体具有的能量与其质量成正比B.根据ΔE =Δmc 2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氘核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损D. E =mc 2中的E 是发生核反应时释放的核能 4.静止的镭核Ra 88226发生α衰变，释放出的α粒子的动能为E 0，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.E 0c2 B.2E 0c 2C.4E 0222c 2D.113E 0111c 25.在自然界中，对于较重的原子核，中子数和质子数的比例关系，下列说法正确的是（）A.中子数等于质子数B.中子数小于质子数C.中子数大于质子数D.无法确定6.下列关于原子内的库仑力和原子核内的核力说法中正确的是（） A.组成U 92238核的核子中任何两个核子之间都存在不可忽略的核力作用 B.组成U 92238核的中子中任何两个中子之间都存在不可忽略的核力作用 C.组成U 92238核的质子中任何两个质子之间都存在不可忽略的库仑力作用D.组成U 92238核的质子中任何两个质子之间，除库仑斥力之外还都存在不可忽略的核力作用 7.一个质子与一个中子结合成一个氘核时，释放2.2 MeV 的能量，两个质子与两个中子结合成一个氦核时，释放28.3 MeV 的能量，那么两个氘核结合成一个氦核过程中释放能量为（）A.23.9 MeVB.26.1 MeVC.28.3 MeVD.30.5 MeV8.（全国Ⅱ）中子和质子结合成氘核时，质量亏损为Δm ，相应的能量ΔE =Δmc 2=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零9.（北京西城区三月理综）一个氘核H 12质量为m 1，一个氚核H 13质量为m 2,它们结合成一个质量为m 3的氦核.核反应方程如下：H 12+H 13→He 24+X .在这一核反应过程中释放的能量为ΔE .已知光速为c ,则以下判断正确的是（） A.X 是质子 B.X 是正电子C.X 的质量为m 1+m 2−m 3D.X 的质量为m 1+m 2−m 3−ΔE c210.（北京高考）一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子.已知质子、中子、氘核的质量分别为m 1、m 2、m 3，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H 11+n 01→H 13+γB.聚变反应中的质量亏损Δm =m 1+m 2−m 3C.辐射出的γ光子的能量E =(m 3−m 1−m 2)cD.γ光子的波长λ=ℎ(m 1+m 2−m 3)c2二、填空题（本题共2小题，每小题6分，共12分.请将正确的答案填到横线上）11.（山东高考）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H 11轰击静止的X Z A ,生成两个动能均为8.9 MeV 的He 24.（1）上述核反应方程为 . （2）质量亏损为 kg. （1 MeV=1.6×10-13J ） 12.一个铀核衰变为钍核时释放出一个α粒子，已知铀核的质量为3.853 131×10-25kg ，钍核的质量为3.786 567×10-25kg ，α粒子的质量为6.646 72×10-27kg ，在这个衰变过程中释放出的能量等于J （结果保留两位有效数字）. 三、计算题（本题共4小题，共48分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）13.(11分)已知氘核的质量为2.013 6ｕ，中子的质量为1.008 7ｕ，He 23核的质量为3.015 0ｕ. （1）写出两氘核聚变成He 23的核反应方程. （2）计算上述核反应中释放的核能.14.(11分)一个锂Li 37受到一个质子的轰击，变成两个α粒子.已知一个氦原子核的质量是 6.646 6×10-27kg,一个锂原子核的质量是 1.165 06×10-26kg,一个氢原子核的质量是1.673 6×10-27kg,（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.15. (11分)已知：氮核质量m N =14.007 53 u ，氧核的质量为m O =17.004 54 u ，氦核质量m He =4.003 87 u ，氢核质量为m H =1.008 15 u 试判断：N 714+He 24→O 817+H 11这一核反应吸收能量还是放出能量？能量变化为多少？16.(15分)一个静止的氡核Rn 86222放出一个α粒子后衰变为钋核Po 84218.假设放出的核能完全转变为钋核与α粒子的动能，求α粒子的动能多大？（m 氡=222.086 63 u,m α=4.003 87 u, m 钋=218.076 6 u)第一节核力与核能答题纸得分：一、选择题题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案二、填空题11． 12.三、计算题1314.1516.第一节核力与核能参考答案一、选择题1.D 解析：在核子结合成原子核时，核力做正功，发生质量亏损，放出核能.原子核分解为核子时，核力做负功，吸收能量，质量增加.2.D 解析：由质量数守恒和核电荷数守恒可得X 为中子，根据质能方程可得核反应放出的能量为反应前后质量亏损和c 2的乘积，故D 正确.3. D 解析：E =mc 2中E 为质量为m 的物质所对应的能量，不是核反应中释放的能量，所以D 选项错误.4.D 解析：镭226发生α衰变生成氡222，由动量守恒定律得： 0=m αv α−m x v x ， v x =4222v α已知E 0=12m αv α2，则E =12m x v x 2=2111E 0衰变后增加的动能ΔE =E 0+E =113111E 0由公式ΔE =Δmc 2得Δm =ΔEc 2=113E 0111c 2.5. C 解析：原子核越重，原子间库仑斥力就越大，而中子数多于质子数，因中子与其他核子间没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，所以才有助于维系原子核的稳定.故稳定的重原子核里，中子数要比质子数多.6. C 解析：核力与库仑力是两种不同性质的力，核力是短程力、是强相互作用（强力）的一种表现.当距离超过1.5×10-15m 时，核力急剧下降几乎消失，故A 、B 、D 错，只有C 正确.7. A 解析：H 11+n 01→H 12++2.2 MeV ①2H 11+2n 01→He 24+28.3 MeV ②2H 12→He 24+x (x 为释放的能量) ③ 4.4 MeV+x =28.3 MeV ，x =23.9 MeV8. AD 解析：根据核的结合能概念，核子结合成核所释放的核能与逆过程所需要的能量相等，A 、D 正确.根据动量守恒定律，用光子照射静止氘核时总动量不为零，因为E k =p 22m ，故照射后总动能不为零，B 、C 错.9. D 解析：由电荷数守恒，X 的质子数为0，由质量数守恒，X 的质量数为1，故X 为中子，设X 的质量为m ，反应中的质量亏损Δm =m 1+m 2−m 3−m ，释放的核能ΔE =Δmc 2=(m 1+m 2−m 3−m )c 2，则X 的质量为m 1+m 2−m 3−ΔEc 2，故选项D 正确.10. B 解析：根据该反应过程中质量数守恒、电荷数守恒可知核反应方程为：H 11+n 01→H 12+γ，故选项A 错误；聚变过程中辐射出γ光子，质量亏损Δm =m 1+m 2−m 3，故选项B 正确；由质能方程知，辐射出的γ光子的能量E =(m 1+m 2−m 3)c 2，故选项C 错误；由E =ℎc λ知，γ光子的波长λ=ℎ(m 1+m 2−m 3)c，故选项D 错误.二、填空题11.见解析解析：H 11+X 37→He 24+He 24或H 11+Li 37→He 24+He 24设反应前质子的动能为E k0,反应后He 24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)2kg=3.1×10-29kg12. 8.7×10-13解析：先计算质量亏损： Δm =3.853 131×10-25 kg −3.786 567×10-25 kg −6.646 72×10-27 kg=9.68×10-30kg再由质能方程：ΔE =Δmc 2=9.68×10-30×(3×108)2J=8.7×10-13J.三、计算题13. (1) H 12+H 12→He 23+n 01 (2)3.26 MeV解析：（1）应用质量数守恒和电荷数守恒不难写出核反应方程为：H 12+H 12→He 23+n 01. （2）由题给条件可求出质量亏损为Δm =2.013 6 u ×2-(3.015 0+1.008 7) u=0.003 5 u因此释放的核能为ΔE =Δmc 2=931.5×0.003 5 MeV=3.26 MeV.14.（1）H 11+Li 37→2He 24(2)3.1×10-29 kg （3）2.79×10-12 J解析：（1）这一过程的核反应方程为： H 11+Li 37→2He 24(2)质量亏损Δm =m Li +m H −2m α=11.650 6×10-27 kg+1.673 6×10-27 kg −2×6.646 6×10-27 kg=3.1×10-29kg（3）释放核能ΔE =Δmc 2=3.1×10-29×(3×108)2J=2.79×10-12J.15.见解析解析：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，所吸收能量为 ΔE =(18.012 69-18.011 40)×931.5 MeV=1.2 MeV.16.5.63×106eV 解析：我们把核子之间的引力叫做核力.核力与核子是否带电无关，质子与质子间、质子与中子间、中子与中子间都可以有核力作用，核力只在1.5×10-15m 的极短距离内才有作用，超过这个距离核力就迅速减小到零，由于质子和中子的半径为0.8×10-15m ，所以每个核子只能跟它相邻的核子间有核力作用.克服核力做功，使原子核分解为单个核子时吸收的能量，或若干单个核子在核力作用下结合成原子核时放出的能量，叫做原子核的结合能，简称核能. 核能的计算方法有两种：（1）由爱因斯坦质能方程ΔE =Δmc 2.（2）由1 u 相当于931.5 MeV 能量，ΔE =Δm ×931.5 MeV （式中Δm 的单位是u ）.根据上述分析，所以衰变时的质量亏损Δm =m 氡−(m 钋+m α)=0.006 16 u.放出的核能：ΔE =Δmc 2=0.006 16×931.5×106eV=5.738×106eV.依据两个守恒定律，设v 为α粒子的速度，v ′为钋核反冲的速度，则： m αv +m 钋v ′=0ΔE =12m αv 2+12m 钋v ′2解得：E k =12m αv 2=m 钋m钋+m αΔE =5.63×106 eV.。

高中物理选修3-5同步练习试题解析：19.5--(附解析答案)

高中物理选修3-5同步练习试题解析核力与结合能1．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3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，氦原子核内的2个质子是靠核力结合在一起的，可见核力远大于库仑力；微观粒子的质量非常小，万有引力小于库仑力，故D选项正确。

答案：D2．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．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，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，B正确；中等质量大小的核最稳定，C错误。

答案：B3．下列说法正确的是( )A．自由核子结合成原子核时，一定遵循质量守恒B．在发生核反应时，反应前物质的总质量一定等于反应后所生成物质的总质量C．发生核反应时，反应前的总质量大于反应后的总质量，这个反应是放能反应D．发生核反应时，反应前的总质量大于反应后的总质量，这个反应必须吸收能量才能发生核反应解析：核反应过程满足电荷数守恒和质量数守恒，其中质量数守恒并不是质量守恒。

核反应过程中往往伴随着质量亏损，并有能量变化。

若反应后质量减小，则释放出能量，反之则吸收能量，所以C选项正确。

答案：C4．下列说法中，正确的是( )A．爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化B．由E＝mc2可知，能量与质量之间存在着正比关系，可以用物体的质量作为它所蕴藏的能量的量度C．核反应中发现的“质量亏损”是消失的质量转变成为能量D．因在核反应中能产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒，系统的总能量和总质量并不守恒解析：E＝mc2说明能量和质量之间存在着联系，即能量与质量之间存在着正比关系，并不是说明了能量与质量之间存在相互转化的关系。

高中物理第四章核能第1节核力与核能自我小测鲁科版选修3_5

核力与核能1.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.核子间存在强大的核力D.核子间存在复杂的磁力 2.在下列判断中，正确的是( )A.组成U 23892核的核子中任何两个核子之间都存在不可忽略的核力作用B.组成U 23892核的中子中任何两个中子之间都存在不可忽略的核力作用C.组成U 23892核的质子中任何两个质子之间都存在不可忽略的库仑斥力作用D.组成U 23892核的质子中任何两个核子之间，除库仑斥力之外还存在不可忽略的核力作用3.在下述几种情况中，能释放原子核能的是 …( ) A.由核子组成原子核B.由质量小的原子核组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4.某核反应方程为X He H H 423121+→+。

已知H 21的质量为 2.013 6 u ，H 31的质量为3.0180u ，He 42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5.质子、中子和氘核的质量分别为m 1、m 2、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 1－m 2)c 2D.(m 1＋m 2－m 3)c 26.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m 1 kg 和m 2 kg 的原子核结合成质量为M kg 的原子核时，释放出的能量是)A.(M －m 1－m 2)u·c 2J B.(m 1＋m 2－M )u×931.5 J C.(m 1＋m 2－M )c 2J D.(m 1＋m 2－M )×931.5 eV7.中子n 、质子p 、氘核D 的质量分别为m n 、m p 、m D 。

【创新设计】2021-2022学年高二物理鲁科版选修3-5学案与练习：4.1 核力与核能

第1讲核力与核能[目标定位] 1.知道核力的概念、特点.2.知道稳定原子核中质子与中子的比例特点.3.理解结合能和平均结合能的概念，知道核反应中的质量亏损.4.知道爱因斯坦质能方程，理解质量与能量的关系．一、核力与核的稳定性1．核力：把原子核中的核子维系在一起的力．2．核力特点：(1)核力是一种强相互作用．(2)核力是短程力，作用范围在2 fm 左右．3．核素：具有肯定数目质子和肯定数目中子的一种原子．4．核素图：用横坐标表示质子数，纵坐标表示中子数，每一种核素用一小方块表示，所得到的图象．5．核的稳定性(1)核素的稳定区：几乎全落在一条曲线上，或紧靠曲线两侧的区域．(2)稳定核素的中子数与质子数的关系：随着质子数的增加，稳定核素的中子数越来越大于质子数．二、结合能与平均结合能1．结合能：核子结合成原子核时放出的能量．2．质量亏损(1)爱因斯坦质能方程E＝mc2.(2)质量亏损：任何一个原子核的质量总是小于组成它的全部核子的质量之和，这一差值称为质量亏损．(3)亏损的质量与释放的能量间的关系：ΔE＝Δmc2.想一想有人认为质量亏损就是核子的个数变少了，这种生疏对不对？答案不对．在核反应中质量数守恒即核子的个数不变，只是核子组成原子核时，仿佛变“轻”了一些，原子核的质量总是小于其全部核子质量之和，即发生了质量亏损，核子的个数并没有变化．3．平均结合能核子结合成原子核时每个核子平均放出的能量．平均结合能越大，原子核越难分别成单个核子．一、对核力及原子核中质子与中子的比例的理解1．核力的特点：核力是只在邻近的核子之间发生的一种强相互作用，是短程力．2．核子比例关系：较轻的原子核质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多．3．形成缘由(1)若用质子与中子成对地人工构建原子核，由于核力是短程力，当原子核增大到肯定程度时，相距较远的质子间的核力不足以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了．(2)若只增加中子，中子与其他核子间没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于维系原子核的稳定，所以稳定的重原子核中子数要比质子数多．(3)由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，若再增大原子核，一些核子间的距离会大于核力的作用范围，这时候再增加中子，形成的核也肯定是不稳定的．例1下列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肯定相等B．稳定的重原子核里，质子数比中子数多C．原子核都是格外稳定的D．对于较重的原子核，由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，假如连续增大原子核，形成的核也肯定是不稳定的答案 D解析自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多．因此正确答案为D.二、结合能与平均结合能的理解1．平均结合能曲线：不同原子核的平均结合能随质量数变化的图线如图1所示．图1从图中可看出，中等质量原子核的平均结合能较大，轻核和重核的平均结合能都比中等质量的原子核要小．2．当平均结合能较小的原子核转化为平均结合能较大的原子核时会释放核能，反之，需要吸取能量．3．平均结合能的大小反映了原子核的稳定程度．平均结合能越大，表示原子核中核子结合得越坚固，原子核越稳定，中等核子数的原子核平均结合能较大，原子核较稳定．例2下列关于结合能和平均结合能的说法中，正确的有()A．核子结合成原子核吸取的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能B．平均结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也肯定越大C ．重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和平均结合能都较大D ．中等质量原子核的结合能和平均结合能均比轻核的要大答案 D解析核子结合成原子核会放出能量，原子核拆解成核子需要吸取能量，A 选项错误；平均结合能越大的原子核越稳定，但平均结合能越大的原子核，其结合能不肯定大，例如中等质量原子核的平均结合能比重核的大，但由于核子数比重核的少，其结合能比重核的反而小，B 、C 选项错误；中等质量原子核的平均结合能比轻核的大，它的原子核内核子数又比轻核的多，因此它的结合能也比轻核大，D 选项正确．借题发挥结合能、平均结合能的对比理解(1)核子结合成原子核时肯定释放能量，原子核分开成核子时肯定吸取能量．吸取或释放的能量越大，表明原子核的结合能越大．(2)平均结合能为结合能与核子数的比值，平均结合能越大表明原子核越稳定．一般状况下，中等质量的原子核比轻核和重核的平均结合能都大．针对训练一个中子与某原子核发生核反应，生成一个氘核，其核反应方程为________________．该反应放出的能量为Q ，则氘核的平均结合能为________________．答案 10n ＋11H ―→21H Q2解析方程式：10n ＋11H ―→21H. 核子结合成原子核要放出能量，这个能量叫原子核的结合能．它的结合能与核子数之比，称作平均结合能，由题意知氘核的核子数为2，所以平均结合能为Q2.三、质量亏损和核能的计算 1．对质能方程和质量亏损的理解 (1)质能方程质能方程：爱因斯坦的相对论指出，物体的能量和质量之间存在着亲密的联系，其关系是E ＝mc 2. (2)质量亏损质量亏损，并不是质量消逝，削减的质量在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出去了．物体质量增加，则总能量随之增加；质量削减，总能量也随之削减．这时质能方程也写作ΔE ＝Δmc 2.2．核能的计算方法 (1)依据质量亏损计算①依据核反应方程，计算核反应前后的质量亏损Δm . ②依据爱因斯坦质能方程ΔE ＝Δmc 2计算核能．其中Δm 的单位是千克，ΔE 的单位是焦耳． (2)利用原子质量单位u 和电子伏特计算依据1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV 的能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV ，即ΔE ＝Δm ×931.5 MeV .其中Δm 的单位是u ，ΔE 的单位是MeV .例3 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，该反应吸取能量 D ．X 是中子，该反应吸取能量答案 B解析由题目所给核反应方程，依据核反应过程中质量数、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m 1＝2.013 6 u ＋3.018 0 u ＝5.031 6 u ，反应后产物总质量m 2＝4.002 6 u ＋ 1.008 7 u ＝5.011 3 u ．总质量削减，消灭了质量亏损．依据爱因斯坦的质能方程可知该反应释放能量．故B 正确．借题发挥在核反应中，是释放能量还是吸取能量，需要确定反应前后质量的变化．若反应后质量削减即发生了质量亏损，则释放出能量，反之吸取能量．由于不明确质量亏损的含义与能量的关系，易误选D.留意此反应过程质量发生亏损，释放出能量．例4 已知氮核质量M N ＝14.007 53 u ，氧17核的质量M O ＝17.004 54 u ，氦核质量M He ＝4.003 87 u ，氢核质量M H ＝1.008 15 u ，试推断：14 7N ＋42He ―→17 8O ＋11H 这一核反应是吸取能量还是放出能量？能量变化量是多少？答案吸取能量 1.2 MeV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.可以看出：反应后总质量增加，故该反应是吸取能量的反应．吸取的能量利用ΔE ＝Δmc 2来计算，若反应过程中质量增加1 u ，就会吸取931.5 MeV 的能量，故ΔE ＝(18.012 69－18.011 40)×931.5 MeV ≈1.2 MeV .对原子核中质子与中子比例的理解1．在自然界中，对于较重的原子核的中子数和质子数的比例关系，下列说法正确的是( ) A ．中子数等于质子数 B ．中子数小于质子数 C ．中子数大于质子数 D ．无法确定答案 C解析原子核越重，质子间库仑斥力就越大，因中子与其他核子间没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，所以中子数多于质子数才有助于维系原子核的稳定，故稳定的重原子核里，中子数要比质子数多．故正确答案为C.对结合能与平均结合能的理解2．质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3.当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)()A．(m1＋m2－m3)c B．(m1－m2－m3)cC．(m1＋m2－m3)c2D．(m1－m2－m3)c2答案 C解析依据质能方程，ΔE＝Δmc2，其中Δm＝m1＋m2－m3，则ΔE＝(m1＋m2－m3)c2，C正确，A、B、D错误．质量亏损和核能的计算3．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．依据ΔE＝Δmc2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氘核时，释放出核能，表明此过程中消灭了质量亏损D．E＝mc2中的E是发生核反应时释放的核能答案 D解析爱因斯坦质能方程E＝mc2，定量地指出了物体的能量和质量之间的关系，A正确；由质能方程知，当物体的质量削减时，物体的能量降低，向外释放了能量，反之，若物体的质量增加了，则物体的能量增加，表明它从外界吸取了能量，所以由物体的质量变化能算出物体的能量变化，故B、C正确，D错误．4．一个锂核(73Li)受到一个质子的轰击，变成两个α粒子．已知质子的质量是1.673 6×10－27 kg，锂核的质量是11.650 5×10－27 kg，氦核的质量是6.646 6×10－27 kg.(1)写出上述核反应的方程；(2)计算上述核反应释放出的能量．(保留3位有效数字)答案(1)73Li＋11H―→242He(2)2.78×10－12 J解析(1)73Li＋11H―→242He(2)核反应的质量亏损Δm＝m Li＋m p－2mα＝(11.650 5×10－27＋1.673 6×10－27－2×6.646 6×10－27) kg＝3.09×10－29 kg释放的能量ΔE＝Δmc2＝3.09×10－29×(3×108)2 J≈2.78×10－12 J.(时间：60分钟)题组一对核力及结合能的理解1．下列关于核力的说法正确的是() A．核力同万有引力没有区分，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2 fm左右D．核力与电荷有关答案 C解析核力是短程力，超过2 fm，核力急剧下降几乎消逝，故C对；核力与万有引力、电磁力不同，故A、B错；核力与电荷无关，故D错．2．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肯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．平均结合能越大，原子核越不稳定E．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答案ABC解析结合能是把核子分开所需的最小能量，选项A正确；一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，存在质量亏损，核子平均结合能增大，衰变产物的结合能之和肯定大于原来重核的结合能，选项B正确；核子数越多，结合能越大，选项C正确；平均结合能越大，分开核子所需的能量越大，原子核越稳定，选项D错误；自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，选项E错误．3．下列对结合能、平均结合能的生疏正确的是()A．一切原子核均具有结合能B．自由核子结合为原子核时，可能吸取能量C．结合能越大的原子核越稳定D．平均结合能越大的原子核越稳定答案AD解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时需要吸取相应的能量，该能量即为结合能，故A正确，B错误．核子较多的原子核的结合能大，但它的平均结合能不肯定大，平均结合能的大小反映了原子核的稳定性，故C错误，D正确．4.如图1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()图1A．将原子核A分解为原子核B、C可能吸取能量B．将原子核D、E结合成原子核F可能吸取能量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肯定释放能量答案 C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，会消灭质量亏损，故放出核能，故A错，同理可得B、D错，C正确．题组二质量亏损和核能的计算5．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，则这些核子的质量和与组成原子核的质量之差就是Δm 答案ABD解析肯定质量对应于肯定的能量，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．6．一个质子和一个中子结合成氘核，同时放出γ光子，核反应方程是11H＋10n―→21H＋γ，以下说法中正确的是()A．反应后氘核的质量肯定小于反应前质子和中子的质量之和B．反应前后的质量数不变，因而质量不变C．γ光子的能量为Δmc2，Δm为反应中的质量亏损，c为光在真空中的速度D．因存在质量亏损Δm，所以“物质不灭”的说法不正确答案AC解析核反应中质量数与电荷数及能量均守恒，由于反应中要释放核能，会消灭质量亏损，反应中氘核的质量肯定小于反应前质子和中子的质量之和，释放的能量会以光子的形式向外释放，故正确答案为A、C. 7．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．(M－m1－m2)·c2B．(m1＋m2－M)×931.5 JC．(m1＋m2－M)c2D．(m1＋m2－M)×931.5 eV答案 C解析在核能计算时，假如质量的单位是kg，则用ΔE＝Δmc2进行计算，假如质量的单位是u，则利用1 u相当于931.5 MeV的能量计算，即ΔE＝Δm×931.5 MeV进行计算，故C正确，A、B、D错．8．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答案AD解析用能量小于结合能的光子照射氘核时，氘核肯定不能分解，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肯定不为零(若动能之和为零就分不开了)，所以C错误，D正确．9．氘核和氚核结合时的核反应方程为21H＋31H→42He＋10n，已知31H的平均结合能是2.78 MeV，21H的平均结合能是1.09 MeV，42He的平均结合能是7.03 MeV，则核反应时释放的能量为________MeV.答案17.6解析结合反应前氘核和氚核的总结合能E1＝(1.09×2＋2.78×3) MeV＝10.52 MeV.反应后生成的氦核的结合能E2＝7.03×4 MeV＝28.12 MeV.由于单个核子无结合能，所以结合过程释放出的能量为ΔE＝E2－E1＝(28.12－10.52) MeV＝17.6 MeV.题组三综合应用10．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 E 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________kg.答案(1)11H＋73X→42He＋42He(或11H＋73Li―→42He＋42He)(2)3.1×10－29解析(1)依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，依据爱因斯坦质能方程，有Δm＝ΔEc2＝17.3×1.6×10－13(3.0×108)2kg≈3.1×10－29 kg.11．两个中子和两个质子结合成一个氦核，同时释放肯定的核能，中子的质量为1.008 7 u，质子的质量为1.007 3 u，氦核的质量为4.002 6 u，试计算中子和质子生成1 kg的氦时，要释放出多少核能？答案 6.59×1014 J解析先计算生成一个氦核释放的能量，再依据1 kg 氦核的个数即可求出释放的总的核能．该核反应方程为211H ＋210n ―→42He生成一个氦核过程的质量亏损Δm ＝(1.008 7 u ＋1.007 3 u)×2－4.002 6 u ＝0.029 4 u ，释放的核能ΔE ＝0.029 4×931.5 MeV ＝27.386 1 MeV 生成1 kg 氦核释放的能量E ＝n ΔE ，E ＝1 0004×6.02×1023×27.386 1×106×1.6×10－19 J ≈6.59×1014 J.12．一个静止的铀核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 ＝1.67×10－27kg,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？答案 (1)232 92U ―→228 90Th ＋42He (2)5.50 MeV (3)5.41 MeV解析 (1)232 92U ―→228 90Th ＋42He. (2)质量亏损Δm ＝m U －m α－m Th ＝0.005 9 u ， ΔE ＝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)＝0，p Th ＝p αE kTh ＝p 2Th 2m Th ，E kα＝p 2α2m α，E kTh ＋E kα＝ΔE所以α粒子获得的动能E kα＝m Th m α＋m Th ·ΔE ＝2284＋228×5.50 MeV ≈5.41 MeV .。

高中物理第4章核能第1节核力与核能随堂演练巩固提升课件鲁科版选修3-5

3.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 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
Δm＝Δc2E＝17（.33×.01×.61×081）0－213 kg≈3.1×10－29 kg.
答
案
：
(1)
1 1
H
＋
7 3
X
→
4 2
He
＋
4 2
He(
或
1 1
H
＋
7 3
Li
→
4 2
He
＋
4 2
He)
(2)3.1×10－29
12．一个静止的铀核23922U(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29208Th(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？
6.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(C)核时，放出 7.26
MeV 能量，则当 6 个中子和 6 个质子结合成一个碳(C)核时，
释放的能量约为( )
A．21.04 MeV
B．35.56 MeV
C．77.64 MeV

《第3节核力与核能》(同步训练)高中物理选择性必修第三册_鲁科版_2024-2025学年

《第3节核力与核能》同步训练(答案在后面)一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、核力是原子核内起作用的一种基本力，它的特点之一是作用距离非常短。

这种距离大约是多少？A、10^-10米B、10^-15米C、10^-20米D、10^-30米2、在核反应方程中，如果质子转化成中子的同时释放出了电子（β衰变），涉及到的核力与电磁力相互作用的主要表现形式是什么？A、核力使质子和中子紧密结合，电磁力使得电子吸引力质子B、核力使得质子和中子紧密结合，而产生的电子是电磁力作用的直接结果C、核力与电磁力相互抵消，使质子转化为中子D、电磁力促使质子转化为中子，并伴随着电子的释放3、质子和中子的结合能为3.2 MeV，如果要将一个质子和一个中子分开到无穷远处，所需要做的功是：A. 0 MeVB. 6.4 MeVC. 3.2 MeVD. 9.6 MeV4、下列哪个衰变过程中，会释放出中微子？A. α衰变B. β衰变C. γ衰变D. K俘获5、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. 92235U的一种可能的裂变是： 92235U+01n→ 54139Xe+ 3895Sr+201nC.天然放射性现象能够作为 92235U具有核反应堆功能的证据D.中子撞击大气中的氮核 714N引发核反应，产生碳核 614C和氘核 12H6、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.比结合能越大，原子核越牢固D.比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时有质量亏损，释放核能7、关于核力与核能，下列说法正确的是：A. 核力是一种长程力，作用范围大约为10^-15米。

B. 在原子核内，质子之间由于正电荷相斥，因此不存在核力。

C. 核力是强相互作用的一种表现形式，在原子核内部起着决定性的作用。

53核力与核能同步练习(Word版含答案)

5.3核力与核能同步练习2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第三册一、选择题（共15题）1．静止的镭核22688Ra发生α衰变生成Rn，并释放γ光子，衰变方程：226222488862Ra Rn Heγ→++。

已知226 88Ra，22286Rn，42He的质量分别为226.0254u，222.0175u，4.0026u。

不计光子的动量和能量，1u相当于931MeV，此衰变产生的α粒子的动能约为（）A．0.087MeV B．1.67MeV C．3.25MeV D．4.85MeV2．下列说法正确的是（）A．结合能越大原子核一定越稳定B．线状谱和吸收光谱都可以用作光谱分析C．核力存在于原子核内任意两个核子之间D．原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损3．下列关于近代物理的说法，正确的是（）A．玻尔理论成功解释了各种原子发出的光谱B．能揭示原子具有核式结构的事件是氢原子光谱的发现C．光的波动说在解释光电效应实验现象时遇到了巨大的困难D．质能方程2E mc=揭示了物体的能量和质量之间存在着密切的确定关系，提出这一方程的科学家是卢瑟福4．下列四种说法中正确的是（）(1)α粒子散射实验现象说明原子中有电子(2)目前人类使用的核电站就是利用核聚变将核能转化为电能的(3)铀、钚等重核分成中等质量的原子核的过程有质量亏损，释放出能量(4)核子组成原子核时，比结合能越高，组成的原子核越稳定A．(1)和(3)B．(2)和(4)C．(1)和(2)D．(3)和(4)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射线照射静止的氘核使之分解，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，且能量都以动能的形式存在，则中子的动能是A ．211()22D P n m m m cE --- B ．211()+22D n P m m m cE +- C ．211()22D P n m m m cE --+ D ．211()22D P n m m m cE +-- 6．原子核的比结合能曲线如图所示。

高中物理第4章第1节核力与核能课后知能检测鲁科版

【课堂新坐标】（教师用书）2013-2014学年高中物理第4章第1节核力与核能课后知能检测鲁科版选修3-51．核力具有下列哪些性质( )A．核力是短程力，作用范围很小，只在相邻核子间发生B．核力可能是引力，也可能是斥力．核力把核子紧紧束缚在核内，形成稳定的原子核，但又不会融合在一起C．质子间、中子间存在核力，质子和中子间无核力D．核力是一种强相互作用力，在其作用范围内，核力比库仑力大得多【解析】根据该力的特点知，选项A、B、D正确．【答案】ABD2．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，如果不断地增大原子核，形成的核也一定是不稳定的【解析】自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多，如果不断增大原子核，核内的库仑斥力不断增大，同时核力具有饱和性，所以原子核是不稳定的，故D项正确．【答案】 D3．(2013·三明检测)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【解析】质能方程E＝mc2表明某一定量的质量与一定量的能量是相联系的，当物体获得一定的能量，即能量增加某一定值时，它的质量也相应增加一定值，并可根据ΔE＝Δmc2进行计算．【答案】BD4．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．稳定原子核的质子数总是与中子数相等D．对质子数较多的原子核，其中的中子数起到增加核力、维系原子核稳定的作用【解析】核力是短程力，只会发生在相邻核子之间，由此知A、B错误；核力只作用于相邻的核子，随着质子数增加，为使原子核保持稳定，必须靠中子数的增多来抵消库仑力的作用，故C错误，D正确．【答案】 D5．质子的质量为m p，中子的质量为m n，氦核的质量为mα，下列关系正确的是( ) A．mα＝2m p＋2m n B．mα＜2m p＋2m nC．mα＞2m p＋2m n D．以上关系都不对【解析】两个质子和两个中子结合成氦核时放出能量，发生质量亏损．故正确选项为B.【答案】 B6．质子质量单位为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．(M－m1－m2)u·c2B．(m1＋m2－M)u×931.5 JC．(m1＋m2－M)c2D．(m1＋m2－M)×931.5 eV【解析】在核能计算时，如果质量的单位是kg，则用ΔE＝Δmc2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ΔE＝Δm×931.5 MeV进行计算，故C正确，A、B、D错．【答案】 C7．(2012·福州检测)如图4－1－1所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图象，下列说法中正确的是( )图4－1－1A．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A能分裂成B、C，分裂过程一定要释放能量D ．若A 能分裂成B 、C ，分裂过程一定要吸收能量【解析】原子序数较小的核D 、E 结合成原子序数较大的核F 时，因F 的核子的平均质量小于D 、E 核子的平均质量，故出现质量亏损，由质能方程知，该过程一定放出核能，所以选项A 正确，选项B 错误．因为C 、B 核子的平均质量小于A 核子的平均质量，故A 分裂成B 、C ，分裂过程一定要释放能量，所以选项C 正确，选项D 错误．【答案】 AC8．(2012·泉州检测)某核反应方程为21H ＋31H →42He ＋X.已知21H 的质量为2.0136 u ，31H 的质量为3.0180 u ，42He 的质量为4.0026u ，X 的质量为1.0087 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】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 m 1＝2.0136 u ＋3.0180 u ＝5.0316 u ，反应后产物总质量m 2＝4.0026 u ＋1.0087 u ＝5.0113 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．【答案】 B9．静止的氡核222 56Rn 放出α粒子后变成钋核21854Po ，α粒子动能为E α.若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能，真空中的光速为c ，则该反应中的质量亏损为( )A.4218·E αc 2 B ．0 C.222218·E αc 2 D.218222·E αc 2 【解析】由于动量守恒，因此反冲核和α粒子的动量大小相等，由E k ＝p 22m ∝1m可知，它们的动能之比为4∶218，因此衰变释放的总能量是222218·E α，由质能方程得质量亏损是222218·E αc 2. 【答案】 C10．(2010·北京高考)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4×1026 J ，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近( )A ．1036 kgB ．1018 kgC ．1013 kgD ．109 kg 【解析】根据ΔE ＝Δmc 2解得Δm ＝ΔE c 2＝4×10263×1082 kg ＝4.4×109 kg 题中数据109 kg 最接近，故D 项正确．【答案】 D11．(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】 10n ＋X ―→21H ，由质量数和电荷数守恒知X 为11H.该反应为两个核子结合，所以此结合能为Q 2. 【答案】 10n ＋11H ―→21H Q 212．已知：氮核质量M N ＝14.007 53 u ，氧17核的质量为M O ＝17.004 54 u ，氦核质量M He ＝4.002 6 u ，氢核质量为M H ＝1.008 15 u.试判断：14 7N ＋42He ―→17 8O ＋11H 这一核反应吸收能量还是放出能量？能量变化多少？【解析】反应前的总质量 M N ＋M He ＝14.007 53 u ＋4.002 6 u ＝18.010 13 u反应后总质量M O ＋M H ＝17.004 54 u ＋1.008 15 u ＝18.012 69 u由于M N ＋M He <M O ＋M H即反应后总质量增加，所以该反应吸收能量．由质能方程ΔE ＝Δmc 2得ΔE ＝(18.012 69－18.010 13)×1.660 6×10－27×(3×108)2 J≈3.83×10－13 J. 【答案】吸收能量能量变化3.83×10－13 J。

鲁科版高中物理选修3-5第1节 核力与核能 同步练习

高中物理选修3-5-19.5核力和结合能 同步练习(二)