高中物理：核力与结合能练习

高中物理：核力与结合能练习

基础·巩固

1.在下列论断中,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核力的作用

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核力的作用

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库仑斥力的作用

D.组成U 23892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

解析：核力属于短程力,由于组成U 23892核的核子较多,两核子之间的距离可能超过核力的作

用范围,所以某些核子之间的作用力可能比较小,所以选项A 、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：C

2.对公式E=Δmc 2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Δｍ

B.如果物体的质量增加了Δｍ,它的能量也一定相应增加Δmc 2

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 ,则这些核子和与组成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Δmc 2,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：ABD

3.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 2

B.(m 1+m 2)c 2

C.(m 3-m 1-m 2)c 2

D.(m 2+m 1-m 3)c 2

解析：质量亏损为m 2+m 1-m 3,所以选项D 正确.

答案：D

4.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：核力是短程力,由于核力很强大,所以将核子拆开需要大量的能量克服核子做功.相反,若核子结合成原子核,则放出大量的能量,所以选项C 正确.

答案：C

5.下列说法正确的是( )

A.自由核子结合成原子核时,一定要遵守质量守恒

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,这个反应是放热反应

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：自由核子结合成原子核时,要发生质量亏损,将对应的能量以光子形式释放出去,所以选项A 、B 、D 错误,选项C 正确.

答案：C

6.一个质子和一个中子结合成一个氘核,核反应方程是：_______________________________,这个过程释放出2.2 MeV 能量,这个过程中质量亏损为___________kg.(要求两位有效数字) 解析：H 11+n 10→H 2

1,根据公式ΔE=Δmc 2可以计算质量亏损. 答案：H 11+n 10→H 2

1 3.9×10-30 综合·应用

7.(经典回放)下列说法中正确的是( )

A.质子和中子的质量不等,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

解析：原子核是由质子和中子组成,质子与中子的质量近似相等,中子的质量稍大一些,但质量数只考虑整数部分,所以它们的质量数相等,故A 项对.质子与中子之间存在万有引力和核力,质子与质子之间还存在库仑力作用,核力是强相互作用,但它是短程力,只有在原子核的

尺度范围内(10-15 m)才存在,大于这个范围核力就不存在了,所以B 、D 选项都不对.同位素是

质子数相同而中子数不同的同一种元素的互称.同一种元素的原子由于存在同位素,它们的原子核的质量数并不相同,故C 选项也错.

答案：A

8.如图19-5-1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19-5-1

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：由图可知Fe 原子核的核子的平均质量最小,则原子序数较小的核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 的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：AC

9.(2005北京春季)一个氘核(H 21)与一个氚核(H 3

1)发生聚变,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He 42

B.放出能量,生成的新核是He 42

C.吸收能量,生成的新核是He 32

D.放出能量,生成的新核是He 32

解析：由质量数和电荷数守恒可判断产生的新核是He 42,其核反应方程式为H 21+H 31→n 1

0+He 4

2；由聚变反应中出现质量亏损可知,该反应放出能量.

答案：B

10.(2004江苏)雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(v e )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615 t 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：v e +Cl 3717→Ar 3718+e 01-.已

知Cl 3717核的质量为36.956 58 u,Ar 3718核的质量为36.956 91 u,e 01-的质量为0.000 55 u,1 u 质量对应的能量为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 MeV

B.0.31 MeV

C.1.33 MeV

D.0.51 MeV

解析：先计算出核反应过程中的质量增加：

Δm=36.956 91 u+0.000 55 u-36.956 58 u=0.000 88 u

再由爱因斯坦的质能方程得所需要的能量：

ΔE=Δmc 2=0.000 88 u×931.5 MeV=0.82 MeV

所以选项A 是正确的.

答案：A

11.静止的氡核Rn 22286放出α粒子后变成钋核Po 21884,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.2184·2c E α B.0 C.218222·2c E α D.222218·2

c E α 解析：由于动量守恒,反冲核和α粒子的动量大小相等,由E k =m p 22∝m

1,它们的动能之比为4∶218,因此衰变释放的总能量是218222·E α,由质能方程得质量亏损是218222·2

c E α. 答案：C

12.为确定爱因斯坦的质能方程ΔE=Δmc 2的正确性,设计了如下实验：用动能为E 1=0.6 MeV