高中物理-核力与结合能课后练习
高中物理核力与结合能课后习题答案及解析
高中物理核力与结合能课后习题答案及解析练习与应用1．从以下几个方面比较核反应与化学反应的相同和相异之处。
（1）它们各自涉及四种基本相互作用中的哪一种？（2）每种反应分别改变了或重新安排了什么？解析：⑴核反应涉及强相互作用（核力），化学反应涉及电磁相互作用（电磁力）。
⑵核反应中核子发生了改变，化学反应中元素重新组合。
2．为什么原子核的比结合能越大，原子核越稳定？解析：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；自然，组成原子核的核子越多，它的结合能就越高，因此，有意义的是它的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能。
比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。
3．生活中，我们常能看到物体的能量发生了变化，为什么觉察不到物体质量发生的变化？解析：因为宏观低速世界中，物体的速度远小于光速，根据质量与速度的关系可知物体的质量基本保持不变，所以难以察觉到质量的变化。
又根据可知，当质量略微变化时将有非常大的能量变化。
因此我们一般觉察不到物体质量发生的变化。
4．原子物理中常把碳12原子质量的112叫作“原子质量单位”，用1 u表示（1 u＝1.660 6×10-27 kg）。
请根据E＝mc2证明：l u相当于931.5 MeV的能量。
已知光速c 为2.997 9×108 m/s，元电荷e为1.602 2×10-19 C。
解析：E＝mc2=1.6606×10-27×（2.9979×108）2 J=1.4924×10-10J=931.5MeV5．印刷“两弹一星”这四个字的油墨的质量大约是1 μg（10-9 kg）。
与这些质量相当的能量如果完全用来增加重力势能，它可以使一架本身质量6 000 kg、载有60名体重50 kg 学生的直升机升高多少？解析：已知油墨质量M=1μg=10-9kg，相应能量E=MC2=10-9×（3×108）2=9×107J，学生和直升飞机总质量m=6000+60×50=9000kg直升飞机能升高的高度为H，则 mgH=E=1000mH=Emg所以直升飞机可以升到离开地面1000m高处．6．一个铀核衰变为钍核时释放一个α粒子。
2024_2025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3_5
5 核力与结合能基础巩固1.下列对核力的相识正确的是( )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 内的核子之间,大于0.8×10-15 m 为吸引力,而小于0.8×10-15m 为斥力,只有相距1.5×10-15m 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。
2.(多选)对结合能、比结合能的相识,下列说法正确的是 ( )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稳定D.比结合能越大的原子核越稳定,核力做正功,释放出能量,反之,将原子核分开变为自由核子须要给予它相应的能量,该能量即为结合能,故A 错误,B 正确;对核子较多的原子核的结合能越大,但它的比结合能不肯定大,比结合能的大小反映了原子核的稳定性,故C 错误,D 正确。
3.依据爱因斯坦的探讨成果,物体的能量和质量的关系是E=mc 2,这一关系叫爱因斯坦质能方程。
质子的质量为m p ,中子的质量为m n ,氦核的质量为m α,下列关系式正确的是( ) A.m α=(2m p +2m n ) B.m α<(2m p +2m n ) C.m α>(2m p +2m n ) D.以上关系式都不正确4.为了干脆验证爱因斯坦狭义相对论中闻名的质能方程E=mc 2,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改变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m 1,捕获中子后的原子质量为m 2,被捕获的中子质量为m 3,核反应过程放出的能量为ΔE ,则这一试验需验证的关系式是( ) A .ΔE=(m 1-m 2-m 3)c 2B .ΔE=(m 1+m 3-m 2)c 2C .ΔE=(m 2-m 1-m 3)c 2D .ΔE=(m 2-m 1+m 3)c 2m 1+m 3,质量亏损Δm=m 1+m 3-m 2,核反应释放的能量ΔE=(m 1+m 3-m 2)c 2,选项B 正确。
人教版高中物理选择性必修三 第5章第2节 核力与结合能 练习
核力与结合能练习一、单选题1.下面关于结合能和比结合能的说法中，正确的有()A. 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2.2020年12月17日1时59分，“嫦娥五号”探测器在月球上采集了约2kg月壤成功返回地球。
月壤中含有的“氦—3”( 23He)被科学家们称为“完美能源”。
已知两个氘核( 12H)通过反应可产生“氦—3”，并释放出一个X粒子。
则下列说法正确的是A. X粒子是质子B. 该反应前后质量数守恒但存在质量亏损C. 该反应既不是裂变反应，也不是聚变反应D. 该反应中反应物的比结合能大于生成物的比结合能3.我国著名物理学家，曾任浙江大学物理系主任的王淦昌先生曾提出一种探测中微子的方案， 7Be原子核可以俘获原子的K层电子而成为 7Li的激发态(7Li)∗，并放出中微子(当时写作η)，即 7Be+ e→(7Li)∗+η，而(7Li)∗又可以放出光子γ而回到基态 7Li，即(7Li)∗→7Li+γ，下列说法中正确的是A. 7Be+e→(7Li)∗+η是核聚变反应B. (7Li)∗和 7Li的核子数相同C. (7Li)∗和Li的比结合能相同D. (7Li)∗→7Li+γ的过程中由于质量数守恒，故未出现质量亏损4.2020年12月17日1时59分，“嫦娥五号”探测器在月球上采集了约2kg月壤成功返回地球.月壤中含有的“氦−3′”(23He)被科学家们称为“完美能源”.已知两个氘核(12H)通过反应可产出“氦−3”并释放出一个X粒子.则下列说法正确的是()A. X粒子是质子B. 该反应既不是裂变反应，也不是聚变反应C. 该反应前后质量数守恒但存在质量亏损D. 该反应中反应物的比结合能大于生成物的比结合能5.关于核反应和核能，下列说法正确的是()A. 核子结合成原子核时，要克服核力做功，从外界吸收能量B. 原子核分解为核子时，总质量数减少，向外界释放能量C. 重核裂变(92235U+01n→54139Xe+3895Sr+201n)释放出能量，54139Xe的结合能比92235U的大D. 放射性原子核92238U衰变为原子核88226Ra，需要经3次α衰变和2次β衰变6.一个氘核和一个氚核发生聚变反应会产生氦核，核反应方程是12H+13H→24He+X，关于该反应，下列说法中正确的是A. 该反应为α衰变B. 该方程中的X表示质子11pC. 12H的比结合能比24He的比结合能大D. 该反应后核子的平均质量将减小7.据悉我国第四代反应堆—钍基熔盐堆能源系统(TMSR)研究已获重要突破。
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核力与结合能课后作业含解析新人教版选修3_5
核力与结合能时间：45分钟一、选择题(1～7题为单选，8～9题为多选)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( 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：核力是强相互作用力，氦原子核内的两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正确．2．下列说法中正确的是( B )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．3．对原子核的组成，下列说法正确的是( D )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：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．4．原来静止的原子核a b X发生α衰变时，放出α粒子的动能为E0.假设衰变时产生的能量全部以动能的形式释放出来，则在此衰变过程中的质量亏损是( D )A.E0c2B.E0a－4c2C.a －4E 0c 2D.aE 0a －4c 2解析：α粒子与新核质量比为4a －4，衰变过程满足动量守恒，即m αv α＝m 新v 新，根据动量和动能的关系p 2＝2mE k 可知，新核动能为4a －4E 0.由ΔE ＝Δmc 2，得Δm ＝E 0＋4a －4E 0c 2＝aE 0a －4c 2，故D 选项正确．5.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( C )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，放出核能，A 错误；同理可得B 错误，Fe 处于稳定态，越靠近Fe 轴线的越不易发生分解或聚合，D 错误，C 正确．6．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( D )A ．1036 kgB ．1018 kgC ．1013 kgD ．109 kg解析：根据爱因斯坦质能方程ΔE ＝Δmc 2，得Δm ＝ΔE c 2＝4×10263×1082 kg≈4.4×109 kg. 7．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( 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：根据核反应过程中质量数、电荷数守恒规律，可得21H ＋31H→42He ＋10X ，即X 为中子；在该反应发生前，反应物的总质量m 1＝(2.013 6＋3.018 0) u ＝5.031 6 u ，反应后产物总质量m 2＝(4.002 6＋1.008 7) u ＝5.011 3 u ，总质量减少，出现了质量亏损，故该反应释放能量．8．一个质子和一个中子结合成氘核时，产生γ光子，由此可见( BC )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．9．关于原子核中质子和中子的比例，下列说法正确的是( BC )A．原子核中质子和中子的个数一定相等B．稳定的重原子核里，中子数要比质子数多C．原子核大到一定程度时，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D．质子和中子可以组合成任意稳定的核解析：因为库仑力是长程力，它作用于核内所有质子，而核力只作用于相邻的核子，随着Z的增加，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．因此，随着Z的增加，稳定核的中子数越来越大于质子数．二、非选择题10．氘核和氚核反应时的核反应方程为21H＋31H→42He＋10n已知31H的比结合能是2.78 MeV，21H的比结合能是1.09 MeV，42He的比结合能是7.03 MeV，试计算核反应时释放的能量．答案：17.6 MeV解析：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，所以反应过程释放出的能量ΔE＝E2－E1＝(28.12－10.52) MeV＝17.6 MeV.答案：吸能反应 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 ＝Δmc 2＝[(m O ＋m H )－(m N ＋m He )]c 2＝(18.012 69－18.011 40)×931.5 MeV≈1.2 MeV.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 ＝1.67×10－27 kg,1u 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释放出的核能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 α，E kTh ＝p 2Th 2m Th ，E 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＋228×5.50 MeV≈0.09 MeV 解得：E kα＝5.50 MeV －0.09 MeV ＝5.41 MeV.。
核力与结合能 每课一练(含解析) (9)
核力与结合能1..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解析:由ΔE=Δmc 2可知,释放能量时生成物比反应物质量小,反之则大。
根据图象可知,D 、E 结合成F ,核子数不变,质量减少,释放能量,A 选项正确。
答案:A2.当两个中子和两个质子结合成一个α粒子时,放出28.30MeV 的能量,当三个α粒子结合成一个碳(C)核时,放出7.26MeV 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 MeVB.35.56 MeVC.77.64 MeVD.92.16 MeV解析:6个中子和6个质子可结合成3个α粒子,放出能量3×28.30MeV =84.9MeV ,3个α粒子再结合成一个碳核,放出7.26MeV 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84.9MeV +7.26MeV =92.16 MeV 。
答案:D3.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、质子和中子之间都有核力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：核力作用的范围在10-15 m 区域内，只在相邻核子间发生，是短程力，A 对.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，B 正确.核力是质子、中子之间的强相互作用力，C 、D 对.答案：ABCD4.关于原子核中质子和中子的比例，下列说法正确的有( )A.原子核中质子和中子的个数一定相等B.稳定的重原子核里，中子数要比质子数多C.原子核大到一定程度时，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D.质子和中子可以组合成任意稳定的核解析：因为库仑力是长程力，它作用于核内所有质子，而核力只作用于相邻的核子，随着Z 的增加，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.因此，随着Z 的增加，稳定核素的中子数越来越大于质子数.答案：BC5.某核反应方程为H 12+H 31→He 42+X.已知H 12的质量为2.013 6 u ，H 31的质量为3.018 0u ，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，该反应吸收能量解析：根据质量数和电荷数守恒：H 21+H 31→He 42+n 10，所以X 为中子.在该核反应中质量亏损Δm=(2.016 3 u+3.018 0 u)-(4.002 6 u+1.008 7 u)=0.023 u ＞0，质量发生亏损，该反应释放能量，所以B 对.答案：B6.根据爱因斯坦的研究成果，物体的能量和质量的关系是E=mc 2，这一关系叫爱因斯坦质能方程.质子的质量为m P ，中子的质量为m n ，氦核的质量为m α，下列关系式正确的是( )A.m α=(2m P +2m n )B.m α＜(2m P +2m n )C.m α＞(2m P +2m n )D.以上关系式都不正确解析：2H 11+2n 10→He 42，2m p +2m n ＞m α，故B 正确.答案：B7.氢核、中子、氘核质量分别为m 1、m 2、m 3，那么氢核和中子结合为氘核时释放出的能量表达式为( )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 2解析：H 11+n 10→H 21，ΔE=(m 1+m 2-m 3)c 2，故D 项正确.答案：D8.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 2JB.(m 1＋m 2－M )u×931.5 JC.(m 1＋m 2－M )c 2JD.(m 1＋m 2－M )×931.5 eV解析：应用ΔE ＝Δmc 2求核能时，一是要先求出质量亏损Δm ＝m 1＋m 2－M ，二是要统一单位。
人教版 高中物理 选修3-5 19.5核力与结合能 同步练习习题(含答
人教版高中物理选修3-5 19.5核力与结合能同步练习习题（含答人教版高中物理选修3-5 19.5核力与结合能同步练习习题（含答案解析）1．组成原子核的核子之间有很强的___________，使核子能够克服库仑斥力而紧密地结合在一起，这种力称为___________，它是一种强相互作用力。
2．自然界中原子序数较___________的原子核，其质子数与中子数大致相等；但原子序数较___________的原子核，中子数比质子数多，越重的元素，两者的差越大。
3．核子结合在一起时放出的能量或原子核分解成核子时吸收的能量称为原子核的____________，它与核子数的比值叫________________。
在结合或分解过程中，反应物与生成物的质量之差叫______________。
4．已知氮核的质量为14.00735u，氧核的质量为17.00454u，氦核的质量为4.00387u，质子的质量41为1.00815u，则核反应7N＋2He →8O＋1H是____________（填“释能”“吸能”）反应，能量变化1417了________________J。
5．一个铀235衰变为钍核时释放出一个α粒子，已知铀核的质量为3.853131×1025kg，钍核的质-量为3.786567×1025kg，α粒子的质量为6.64672×1027kg，则在该衰变过程中释放出的能量为--_______________J。
如果有1kg铀发生这样的衰变，则铀全部衰变完，释放的能量为________________J。
6．下列关于核反应的说法正确的是 ( ) A．爱因斯坦的质能方程说明了物体质量就是能量，它们之间可以相互转化B．由质能方程可知，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含有的能量的量度C．核反应中发现的“质量亏损”是消失的质量转化成的D．因在核反应中产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒，系统的的总能量不守恒 7．下列四个核反应中，X表示中子的是 ( ) A．7N＋2He →8O＋X B．13Al＋2He →15P＋X C．1H＋1H →2He＋X D．23592U＋X 2714417430324→13654Xe＋38Sr＋100n9018．用α粒子轰击硼10后，生在了氮13，并放出X粒子；而氮13不稳定，它放出Y粒子后变成碳13，则X和Y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9．对质能方程，下列说法正确的是 ( ) A．能量可以转化为质量 B．质量可转化为能量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10．中子n、质子P、氘核D的质量分别为mn、mP、mD，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．2( mD－mP－mn)c2－2E121C．21D．2111B．( mD＋mn－mP)c2＋2E ( mD－mP－mn)c2＋23686121( mD＋mP－mn)c2－2E E11．静止的镭核Ra发生α衰变，释放出的α粒子的动能为E，设衰变过程中释放的能量全部以动能的形式释放，则衰变过程中的质量亏损为 ( )2E4E226EEA． B． C． D． 2222c222c222cc12．一个α粒子轰击硼（5B）核变成碳14和一个未知粒子，并放出7.5×105eV的能量，写出核反应方程并求出反应过程中的质量亏损。
高中物理选择性必修第三册课后习题 第5章 原子核 3 核力与结合能
3 核力与结合能课后·训练提升一、选择题Ⅰ(每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的)1.下列有关原子核的说法正确的是( )A.结合能是指将原子核中的核子分开所需要的能量B.结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定C.质量亏损是指原子核的质量大于组成它的核子的质量之和D.因为存在质量亏损,所以在原子核发生衰变时,质量数不守恒答案:A解析:结合能是指将原子核中的核子分开所需要的能量,故选项A正确;比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定,故选项B错误;质量亏损是指原子核的质量小于组成它的核子的质量之和,故选项C错误;原子核发生衰变时,质量数守恒,故选项D错误。
2.下图是原子核的平均核子质量与原子序数Z的关系图像,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 答案:A解析:由平均核子质量与原子序数Z 的关系图像可知,D 与E 的平均核子质量大于F 的平均核子质量,所以D 、E 结合成F,平均核子质量减小,有质量亏损,根据爱因斯坦质能方程,有能量释放,故选项A 正确,B 错误;同理可知,C 、B 结合成A 要吸收能量,F 、C 结合成B 要吸收能量,选项C 、D 错误。
3.恒星向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应,已知氘核 12H 的比结合能为E 1,氦核24He 的比结合能为E 2,则热核反应 12H+12H24He 释放的能量可表示为( ) A.E 2-E 1B.E 2-2E 1C.4E 2-2E 1D.4E 2-4E 1 答案:D解析:该反应放出热量,氘核的比结合能为E 1,氦核的比结合能为E 2,根据比结合能等于结合能与核子数的比值,则核反应中释放的核能为ΔE=4E 2-(2E 1+2E 1)=4E 2-4E 1,故选项D 正确,A 、B 、C 错误。
人教版高中物理选择性必修第三册课后习题 第5章 原子核 分层作业25 核力与结合能
分层作业25 核力与结合能A组必备知识基础练题组一核力与四种基本相互作用1.关于自然界中四种基本相互作用,下列说法正确的是( )A.核外电子与原子核间的万有引力和库仑力大小相当B.原子核内任意两个核子间都存在核力C.核力是强相互作用,一定是引力D.弱相互作用是短程力2.科学研究表明,自然界存在四种基本相互作用。
我们知道分子之间存在相互作用的引力和斥力,那么分子间作用力实质上是属于( )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题组二对结合能和比结合能的理解3.(云南普洱高二期末)下列关于结合能和比结合能的说法正确的是( )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,因此它的结合能也一定越大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4.中子和质子结合成氘核的核反应中发生质量亏损,放出能量,核反应方程为01n+H+3.5×10-13 J,据此计算出12H原子核的平均结合能为( ) A.3.5×10-13 J B.1.75×10-13 JC.2.1×10-12 JD.4.2×10-12 J5.原子核的比结合能随质量数的变化图像如图所示,根据该曲线对核能的认识正确的是( )A.质量数越大,比结合能越大B.质量较小的轻核结合成质量较大的重核时要吸收能量;质量较大的重核分裂成质量较小的轻核时要放出能量C.质量较大的重核和质量较小的轻核比结合能都较小,但轻核的比结合能还有些起伏D.一重原子核衰变成α粒子和另一原子核,衰变产物的质量之和一定大于原来重核的质量题组三质量亏损核能的计算6.(多选)为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献,联合国将定为“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=mc2中的E是发生核反应时释放的核能7.(山西阳泉高二期末)我国高海拔宇宙射线观测站“拉索”首次完整记录迄今最亮“宇宙烟花”——伽马射线暴GRB221009A爆发全过程,并精确测量了迄今最亮伽马暴的高能辐射能谱,据此为检验相对论的适用范围提供了重要信息。
高中物理 19.5核力与结合能课后习题 新人教版选修35
5 核力与结合能A组1.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.当n个核子靠近到核力作用的范围而结合成原子核时,其间“势能”一定减小D.对质子数较多的原子核,其中的中子起到增加核力、维系原子核稳定的作用解析:由于核力为短程力,只会发生在相邻核子之间,由此知A、B错误;当n个核子靠近到核力作用范围内,而距离大于0.8×10-15 m时,核力表现为引力,在此过程核力必做正功,其间势能必定减小,形成原子核后距离一般不小于0.8×10-15 m,故C正确;对质子数较多的原子核,由于只有相邻的质子间才有核力,但各个质子间均有很强的库仑斥力,随着质子数的增加,其库仑斥力增加,对于稳定的原子核,必须存在较多的中子才能维系二者的平衡,故D正确。
答案:CD2.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解析:质量亏损的量说明亏损的质量以另外一种物质形式存在,故A错误;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,所以B、D项正确。
答案:BD3.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地减少ΔmB.如果物体的质量增加了Δm,它的能量也一定相应地增加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解析:一定的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地减少Δm,即发生质量亏损,所以选项A、D正确。
高中物理-核力与结合能练习 (3)
高中物理-核力与结合能练习1、对于核力,以下说法正确的是（）A、核力就是电磁力 B 、核力是强相互作用,是强力C 、核子之间的距离小于0.8×10-15m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2、下列关于原子核说法正确的是（）A、核力只是质子与中子间的作用力B、核力是核子间的作用力C、核内中子可以转化为质子D、核力是短程力,作用范围在1.5×10-15m之内3、关于核力下列说法正确的是（）A、核力是一种特殊的万有引力B、原子核内任意两个核子内部有核力作用C、核力是原子稳定存在的原因D、核力是引力和斥力同时存在的力4、关于原子核中质子和中子的说法,正确的是（）A、原子核中质子和中子数一定相等B、原子核都是非常稳定的C、稳定的重原子核里,质子数比中子数多D、由于核力作用范围是有限的,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5、关于原子核的结合能,下面说法正确的是（）A．不同的核子结合成原子核时,所需吸收的能量相同B．使一个氘核分解成一个中子和一个质子时,吸收的能量是一个恒定值C、核子结合成原子核吸收的能量或原子核分解成核子放出的能量D、核子结合成原子核放出的能量或原子核分解成核子吸收的能量6、关于质能方程,下列说法正确的是（）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植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 、某一定的质量总是与一定的能量相联系的7、对公式△E=△MC2理解正确的是（）A、如果物体的能量减少了△E,它的质量也一定相应减少△MB、如果物体的质量减少了△M,它的能量也一定相应减少△EC 、△M 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△E,则这些核子质量和与组成原子核的质量之差就是△M8、在下列反应方程中,X 代表质子的方程是（ ）A ．X P He Al +→+3015422713 B.X O He N +→+17842147C.X n H +→+1021γD.n He X H 104231+→+9、一个中子和一个质子结合成氘核产生γ光子辐射,下列说法正确的是（ ）A ．核子结合成原子核时,要放出一定的能量B ．原子核分裂成核子时,要放出一定的能量C ．γ光子的质量为零,氘核的质量等于中子与质子的质量之和D ．γ光子具有一定的能量,氘核的质量小于中子与质子的质量之和10、跟核反应有关的下列认识中,正确的是（ ）A 、在核反应方程中质量数和电荷树守恒B 、所有的核反应发生过程中质量都会减少C 、所有的核反应都一定是放能反应D 、有质量亏损的核反应一定是放能反应11、原子质量单位为u,1u 相当于93.1Mev 的能量,真空中光速c ,当质量分别为 m 1Kg 和m 2Kg的原子核结合为质量为MKg 原子核时释放出的能量是（ ）A 、（M- m 1- m 2）uc 2JB 、（m 1+ m 2- M ）u × 931.5JC 、（m 1+ m 2- M ）c 2JD 、（m 1+ m 2- M ）×931. 5ev12、完成下列核反应方程13、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,中子的质量为1.0087u, 质子的质量为1.0073u,氦核的质量为4.0026u,试计算用中子和质子生成1kg 的氦时,要释放出多少核能？10412912152746014417272717281312123823423241929011111(1)____(2)___(3)____(4)___(5)_______(6)____B He N Be C nN He O Al Mg H U Th Na Na H +→++→++→++→+→++→+14、已知；氮核质量M N =14.00753u,氧17核的质量为M O =17.00454u,氦核质量M He =4.00387u,氢核质量为M H =1.00815u. 试判断： 1441717281N He o H +→+这一核反应吸收能量还是放出能量？能量变化多少？15、在正,负电子“湮灭”的试验中,产生的两个频率相同光子的总能量为多少MeV ？其频率是多大？（已知me=0.000549u ）16、已知21084Po 原子核质量为209.98287u,20682Pb 原子核的质量为205.97446u, 42He 原子核的质量为4.00260u,静止的21084Po 核在α衰变中放出α粒子后变成20682Pb ,求：（1）在衰变过程中释放的能量 （2）α粒子从Po 核中射出的动能（3）反冲核的动能（假设核反应释放的能量只转化为动能）。
《3. 核力与结合能》(同步训练)高中物理选择性必修 第三册_人教版_2024-2025学年
《3. 核力与结合能》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、已知一个原子核的质量小于组成它的自由核子的总质量，这个质量亏损的原因是：A. 核子之间的电磁斥力消耗了一部分能量B. 核子之间的万有引力作用消耗了一部分能量C. 核子之间的强相互作用力使核子结合时释放了能量D. 原子核内的中微子吸收了一部分能量2、关于原子核的结合能，下列说法错误的是：A. 结合能越大，原子核越稳定B. 每个核子平均获得的结合能称为比结合能C. 比结合能越大，原子核越不稳定D. 结合能是指将原子核完全分解成自由核子所需的最小能量3、下列关于原子核结合能的说法正确的是：A. 结合能越大，原子核越稳定B. 结合能越小，原子核越稳定C. 结合能越大，原子核的体积越小D. 结合能越小，原子核的体积越小4、下列关于核力的说法正确的是：A. 核力是强相互作用的一种表现B. 核力是电磁相互作用的一种表现C. 核力是万有引力的一种表现D. 核力是分子间相互作用的一种表现5、在原子核内存在的主要力是哪种？A、库仑力B、重力C、核力D、摩擦力6、结合能最高的是哪种元素？A、氢B、氧C、氦D、铀7、下列关于原子核结构的说法中，正确的是：A、原子核是由电子和质子组成的B、原子核是由中子和质子组成的C、原子核内质子间的相互作用力比中子间的相互作用力强D、原子核内质子间和中子间的相互作用力都较弱二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、关于核力的特点，下列说法正确的是：A. 核力是一种短程力，作用范围大约在10^-15米左右B. 核力对质子和中子的作用强度相同C. 核力在原子核内部表现为排斥力D. 核力比电磁力弱很多2、对于原子核的结合能，下面哪些描述是正确的？A. 结合能越大，原子核越不稳定B. 结合能是指将原子核分解成单独核子所需要的能量C. 结合能与核子数成正比D. 平均每个核子的结合能随着原子序数增加先增大后减小3、下列关于核力的说法正确的是（）A、核力是一种短程力，只存在于相邻核子之间B、核力在核子距离为无穷远时为零C、核力是吸引力，可以克服库仑力使核子紧密结合在一起D、核力在核子距离为1.5fm时达到最大值三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）第一题【题目】核力是一种特殊的原子核内相互作用力。
高中物理-核力与结合能课后练习
高中物理-核力与结合能课后练习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。
同步练习：19_5核力与结合能
第5课核力与结合能备作业一、单选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1.5×10－15 m之内D．核力与电荷有关【解析】核力是短程力，超过1.5×10－15m．核力急剧下降几乎消失，故C对．核力与万有引力、电磁力不同，故A、B不对．核力与电荷无关，故D错．【答案】 C2.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.比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.不同原子核的比结合能不同,重核的比结合能比轻核的比结合能大答案：D 重核的比结合能比中等质量核的比结合能要小,轻核的比结合能也比中等质量核的比结合能要小,但重核的比结合能不一定比轻核的比结合能大,故D错误。
3．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，不可能无节制的增大原子核而仍稳定存在【解析】由稳定核的质子数与中子数的关系图象可知，质量越大的原子核内中子数越多于质子数．A、B错误；放射现象说明原子核也会发生变化，C错误；由核力作用特点可知，核子数越多的原子核越不稳定，D正确．【答案】 D4.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答案：A 由题图知,D、E的平均核子质量大于F的平均核子质量,D、E结合成F时,出现质量亏损,要释放能量,A对,B错;C、B结合成A和F、C结合成B都是质量增加,结合过程要吸收能量,C、D错。
高中物理选择性必修第三册课后习题 第五章 原子核 3.核力与结合能
3.核力与结合能课后篇素养形成必备知识基础练1.(多选)下列说法正确的是( )A.除11H外一切原子核均具有结合能B.与较轻或较重的核相比,中等大小的核更稳定C.比结合能大小反映核的稳定程度D.比结合能越小的原子核越稳定1H外的原子核均有两个或两个以上的核子,故都有结合能,故A正1确;比结合能的大小反映了原子核的稳定性,中等大小核的比结合能大于较重或较轻核的比结合能,所以中等大小核的稳定性最好,故B、C正确,D错误。
2.(多选)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+01n→12H+γ,以下说法中正确的是( )A.反应后氘核的质量一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.反应前后质量数不变,但会出现质量亏损D.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,由于反应中要释放核能,会出现质量亏损,反应中氘核的质量一定小于反应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,释放的能量会以光子的形式向外释放,故正确选项为A、C、D。
3.雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(υe)而获得了诺贝尔物理学奖。
他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615 t四氯乙烯(C2Cl4)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υe+1737Cl→1837Ar+-10e,已知1737Cl核的质量为36.956 580e质量为0.000 55 u,1 u对应的能量u,1837Ar核的质量为36.956 91 u,-1为931.5 MeV。
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.0.82 MeVB.0.31 MeVC.1.33 MeVD.0.51 MeV加:Δm=36.95691u+0.00055u-36.95658u=0.00088u,再由爱因斯坦的质能方程得所需要的能量:ΔE=Δmc2=0.00088u×931.5MeV=0.82MeV,故选项A 是正确的。
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
19.5 核力与联合能课后提高作业【基础达标练】1.以下对核力的认识,正确的选项是()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,拥有饱和性【剖析】选D。
在原子核的尺度内,核力比库仑力大得多,但当原子核大到必然程度时,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,拥有饱和性,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]【剖析】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.以下关于平均联合能的说法正确的选项是()A.核子数越多,平均联合能越大B.核子数越多,平均联合能越小C.联合能越大,平均联合能越大D.平均联合能越大,原子核越牢固【剖析】选D。
由核平均联合能随质量数的变化图象可知,中等质量核的平均联合能较大,因此A、B、C错;而平均联合能越大,表示原子核中核子联合得越牢固,原子核越牢固,因此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【剖析】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必然有质量的减少,因此m p+m n>m D,D选项正确。
2024春高中物理第五章原子核3核力与结合能课后提升训练新人教版选择性必修第三册
第五章 3A组·基础达标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【答案】D【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，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．核子间存在着复杂的磁力【答案】C【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，就要克服核力作用，故伴随着巨大的能量变化，故选C．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，该反应吸收能量D．X是中子，该反应吸收能量【答案】B【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．(2023年重庆期末)已知中子的质量为1.008 7 u，质子的质量为1.007 3 u，氦核(42 He)的质量是4.002 6 u，1 u的质量对应的核能为931.5 MeV．则氦核的比结合能约为( ) A．3.4 MeV B．6.8 MeVC．13.5 MeV D．27 MeV【答案】B【解析】核子结合成原子核的过程中，质量亏损为Δm＝1.008 7 u×2＋1.007 3 u×2－4.002 6 u ＝0.029 4 u ，所以比结合能为ΔE ＝14×Δm ×931.5 MeV＝6.846 5 MeV ，B 正确．5．(2023年徐州统考)科学家利用加速器成功合成了第118号元素297118Og ．Og 很不稳定，其半衰期只有12 ms ，Og 原子核先放出n 个相同粒子X ，再经过3次α 衰变变成282112Cp ．关于上述核反应的说法正确的是( )A ．n ＝3B ．X 粒子是质子C ．297118Og 中含有118个中子D ．10个Og 原子核经过12 ms 后一定有5个发生衰变 【答案】A【解析】根据题意，由α衰变原理可知，经过3次α衰变，质量数减少12，电荷数减小6，由质量数守恒和电荷数守恒可知，n 个相同粒子X 共有质量数为A ＝297－282－12＝3；电荷数为Z ＝118－112－6＝0，可知X 粒子是中子，且n ＝3，B 错误，A 正确；297118Og 中含有的中子数为n ＝297－118＝179，C 错误；半衰期是针对大量放射性元素的统计规律，对少量放射性原子核不适用，D 错误．6．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 )c 2－E ] B ．12[(m p ＋m n －m D )c 2＋E ] C ．12[(m D －m p －m n )c 2＋E ] D ．12[(m p ＋m n －m D )c 2－E ] 【答案】C【解析】核反应因质量亏损释放的核能ΔE ＝(m D －m p －m n )c 2，再加上原光子的能量也转化成动能，又两个粒子动能相等，所以有E k ＝ΔE ＋E2，C 正确．7．(多选)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(13355Cs)的结合能小于铅原子核(20882Pb)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 【答案】ABC【解析】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，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，B 正确．铯核的核子数比铅核的核子数少，其结合能也小，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，D 错误．8．一静止的原子核a n X 发生α衰变，变成另一个新的原子核Y ，衰变后测得α粒子的速率为v ，已知α粒子的质量为m 0，原子核Y 的质量为M ，下列说法正确的是( )A ．原子核Y 的符号表示为a －m 0n －2YB ．a n X 的比结合能一定大于Y 核的比结合能C ．原子核Y 的速率为m 0v MD ．原子核衰变过程中释放的核能为12m 0v 2【答案】C【解析】根据质量数和电荷数守恒可知，原子核Y 的符号表示为a －4n －2Y ，A 错误；因反应放出核能，故a n X 的比结合能小于Y 核的比结合能，B 错误；根据动量守恒定律可得m 0v ＝Mv ′，解得v ′＝m 0vM，C 正确；根据上述可知，因原子核Y 有速度，也有动能，故衰变过程中释放的核能大于12m 0v 2，D 错误．9．(2023年全国卷)2022年10月，全球众多天文设施观测到迄今最亮伽马射线暴，其中我国的“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中作出重要贡献．由观测结果推断，该伽马射线暴在1分钟内释放的能量量级为1048J ．假设释放的能量来自于物质质量的减少，则每秒钟平均减少的质量量级为(光速为3×108 m/s )( )A ．1019kg B ．1024kg C ．1029 kg D ．1034kg【答案】C【解析】根据质能方程E ＝mc 2可知，则每秒钟平均减少的质量为Δm ＝E 060c 2＝104860×(3×108 )2 kg ＝10305.4kg ，则每秒钟平均减少的质量量级为1029kg ，C 正确． 10．(多选)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【答案】AD【解析】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，A正确；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，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，D正确，B、C错误．B组·能力提升11．(2023年龙岩期末)近日物理学家创造了一个南瓜形状的镥149(149z Lu)原子核，它能以一种罕见的放射性衰变方式释放质子．其衰变方程为149z Lu→11H＋n70Yb，下列说法正确的是( )A．降低温度可以延长镥149的半衰期B．镥149原子核衰变前核内中子数为78C．衰变产物n70Yb的中子数为77D．镥149的比结合能比n70Yb的大【答案】B【解析】元素原子核的半衰期是由元素本身决定，与元素所处的物理和化学状态无关，A 错误；根据电荷数守恒可知z＝1＋70＝71，镥-149原子核衰变前核内中子数为149－z＝78，B正确；根据质量数守恒可知n＋1＝149，衰变产物n70Yb的中子数为n－70＝78，C错误；反应中释放能量，所以衰变后产物更稳定，比结合能更大，故镥－149的比结合能比n70Yb 的小，D错误．12．31H的质量是3.016 050 u，质子的质量是1.007 277 u，中子的质量是1.008 665 u．1 u相当于931.5 MeV的能量，求：(计算结果保留三位有效数字)(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)如果此能量是以光子形式放出的，则光子的频率是多少？解：(1)一个质子和两个中子结合成氚核的核反应方程是11H＋210n→31H，反应前各核子总质量为m p＋2m n＝1.007 277 u＋2×1.008 665 u＝3.024 607 u，反应后新核的质量为m H＝3.016 050 u，质量亏损为Δm＝3.024 607 u－3.016 050 u＝0.008 557 u，因反应前的总质量大于反应后的总质量，故此核反应释放能量．释放的核能为ΔE＝0.008 557×931.5 MeV≈7.97 MeV．(2)氚核的结合能即为ΔE＝7.97 MeV．它的比结合能为ΔE3≈2.66 MeV．(3)放出光子的频率为ν＝ΔE h ＝7.97×106×1.6×10－196.63×10－34Hz≈1.92×1021Hz ．。
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高中物理-核力与结合能课后练习
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)c2
B．ΔE＝(m1＋m3－m2)c2
C．ΔE＝(m2－m1－m3)c2
D．ΔE＝(m2－m1＋m3)c2
6．某核反应方程为2
1H＋3
1
H→4
2
He＋X。
已知2
1
H的质量为2.013 6 u,3
1
H的质量为
3.018 0 u,4
2
He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
7．已知质子的质量是1.008 665 u、中子的质量也是1.00 8665 u,氢原子的质量是1.007 825 u,碳原子的原子量是12.000 000 u,12个核子结合成碳原子核时,质量亏损是________,碳原子核的比结合能是________。
8．铍核在俘获一个α粒子后放出一个中子并生成一个新核,已知铍核9
4
Be质量为9.012 190 u,α粒子质量为4.002 600 u,中子质量为1.008 665 u。
(1)写出核反应方程；
(2)算出释放的能量。
参考答案
1. 答案：BC 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D 项不正确。
2. 答案：D
3. 答案：D 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,两质子之间的万有引力极其微小,所以我们在平时的计算中不考虑。
4. 答案：BD 解析：质能方程E ＝mc 2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
＝Δmc 2进行计算,所以选项B 、D 正确。
5. 答案：B 解析：反应前的质量总和为m 1＋m 3,质量亏损Δm ＝m 1＋m 3－m 2,核反应释放
的能量ΔE ＝(m 1＋m 3－m 2)c 2,选项B 正确。
6. 答案：B 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：
2
1H ＋31H →4
2He ＋10X ,X 是中子,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。
7. 答案：0.098 940 u 7.68 MeV
解析：碳原子可以看成是6个氢原子与6个中子结合而成,
质量亏损：
Δm ＝6×1.007 825 u＋6×1.008 665 u－12.000 000 u
＝0.098 940 u
比结合能为：
2
1212
E mc E ∆∆== ＝0.098940931.5MeV 12
⨯ ≈7.68 MeV。
8. 答案：(1) 94 Be ＋42He →126C ＋10n (2)5.71 MeV
解析：(1)核反应方程式：
9
4 Be ＋42He →126C ＋10n 。
(2)由题意得质量亏损Δm ＝(9.012 190 u ＋4.002 600 u)－(12.000 00 u ＋1.008 665 u)＝0.006 125 u
由ΔE ＝Δm ×931.5 MeV 得
释放的能量：
ΔE ＝0.006 125×931.5 MeV＝5.71 MeV 。