高中物理-核力与结合能练习 (2)

高中物理-核力与结合能练习

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＋31 H―→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Δm

B．如果物体的质量增加了Δm,它的能量也一定相应增加Δmc2

C．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。

二、非选择题

4．(新疆农业大学附中高二下学期期中)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0.5MeV的质子11H轰击静止的A Z X,生成两个动能均为8.9MeV的42He。(1MeV＝1.6×10

－13

J)

(1)上述核反应方程为__1

1H ＋7

3X→24

2He__。 (2)质量亏损为__3.1×10

－29kg__。

解析：(1)根据电荷数守恒与质量数守恒 则核反应方程为：1

1H ＋7

3X→24

2He (2)根据爱因斯坦质能方程： Δm ＝ΔE c 2＝8.9×2－0.5×1.6×10－13

3×1082

＝3.1×10

－29

kg

5．(江苏宿迁市高二下学期期末)一个锂核(7

3Li)受到一个质子(1

1H)轰击变为2个α粒子(4

2He),在此过程中释放出16.6MeV 的能量。(1u 相当于931MeV)求：

(1)写出该核反应的方程。

(2)平均每个核子减少的质量。(保留两位有效数字) 答案：(1)7

3Li ＋1

1H→24

2He (2) 0.0022u 解析：(1)7

3Li ＋1

1H→24

2He (2)Δm ＝ΔE c

2

代入数据得：Δm ＝0.0178u Δm ＝Δm

8

代入数据得：Δm ＝0.0022u(或3.7×10

－30

kg)

6．三个α粒子结合成一个碳12,已知碳原子的质量12.0000u,氦原子的质量为4.0026u 。

(1)写出核反应方程。

(2)这个核反应放出的能量是多少焦耳。 (3)这个能量合多少MeV?

答案：(1)34

2He ―→12

6C ＋ΔE (2)1.165×10－12

J

(3)7.28 MeV

解析：反应前后的质量发生改变,根据ΔE ＝Δm ·c 2

可求解出结论。 (1)34

2He ―→12

6C ＋ΔE

(2)Δm ＝3×4.0026u －12.0000u ＝0.0078u ＝12.948×10－30

kg ΔE ＝Δm ·c 2

＝

1.165×10

－12

J

(3)ΔE ＝1.165×10－12

J ＝7.28 MeV

能力提升

一、选择题

1．(宁夏石嘴山三中高二下学期检测)静止的氡核222

86Rn 放出α粒子后变成钋核218

84Po,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( C )

A ．4218·E αc 2

B ．0

C ．222218·E αc

2 D ．218222·E αc

2 解析：α粒子和反冲核的总动能

E ＝E α＋

4218E α＝222218

E α 由ΔE ＝Δmc 2

得Δm ＝222E α218c

2

2．雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(νe )而获得了2002年诺贝尔物理学奖。他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615t 四氯乙烯(C 2Cl 4)溶液的巨桶。电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核,其核反应方程式为：νe ＋37

17Cl ―→37

18Ar ＋ 0

－1e

已知37

17Cl 核的质量为36.956 58u,37

18Ar 核的质量为36.956 91u, 0－1e 质量为0.000 55u,1u 对应的能量为931.5MeV 。根据以上数据,可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为( A )

A ．0.82MeV

B ．0.31MeV

C ．1.33MeV

D ．0.51MeV

解析：先计算出核反应过程中的质量增加： Δm ＝36.956 91u ＋0.000 55u －36.956 58u ＝0.000 88u

再由爱因斯坦的质能方程得所需要的能量： ΔE ＝Δmc 2

＝0.000 88u×931.5MeV＝0.82MeV 故选项A 是正确的。

3．(山东省泰安市高三上学期期末)关于原子和原子核,下列说法正确的是( A ) A ．比结合能越大,原子核越稳定

B ．一群处于n ＝3能级的氢原子,向较低能级跃迁时最多只能放出两种频率的光子

C ．210

83Bi 的半衰期是5天,100克210

83Bi 经过10天后的质量为50克 D ．β衰变所释放的电子来自原子核外的电子

解析：原子核的比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定,故A 正确；一群氢原子处于n ＝3的能级,最多只能放出三种频率的光子,故B 错误；由衰变规律可求得,经过10天后剩余质量为25g,故C 错误；β衰变所释放的电子是原子核中的一个中子转化为