2022-2022学年高中物理第十九章原子核5核力与结合能课后检测含解析新人教版选修3-5.doc

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1、5核力与结合能记一记核力与结合能知识体系1种力核力2类原子核较轻原子核、较重原子核2种能量结合能、比结合能1个方程质能方程 辨一辨1.每个核子只跟邻近的核子才能发生核力作用()2原子核中粒子所受的万有引力和电磁力可以到达平衡()3核力是强相互作用，在任何情况下都比库仑力大()4弱相互作用的力程比电磁力更短()5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()想一想1.核子之间都有相互作用的核力，说明核力与电荷有什么关系？质子之间除了核力外还有什么作用力？提示：说明核力与电荷无关质子之间除了核力外还有库仑力2在核反响过程中遵循什么规律？核反响过程中质量守恒吗？提示：在核反响过程中遵循质量

2、数守恒、电荷数守恒核反响过程中质量不守恒，会发生质量亏损3如下图为原子核的比结合能示意图(1)比结合能最小的是什么原子核？说明什么问题？(2)随着质量数的增加，比结合能曲线整体上有什么变化规律？提示：(1)是氘原子核，说明氘原子核不稳定(2)随着质量数的增加，比结合能曲线整体上先增大再减小，中等大小核的比结合能最大最稳定思考感悟：练一练1.2022河北联考(多项选择)对于核力，以下说法正确的选项是 ()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0.81015 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0.81015 m时

3、，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1.51015 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0.81015 m时，表现为吸引力，且随距离增大而减小，在距离小于0.81015 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，应选项D错误答案：BC2如图，原子核的平均核子质量A与原子序数Z的关系图象，以下说法正确的选项是()A假设D、E能结合成F，结合过程一定要释放能量B假设D、E能结合成F，结合过程一定要吸收能量C假设C、B能结合成G，结合过程一定要释放能量D假设F

4、、C能结合成B，结合过程一定要释放能量解析：由Emc2可知，释放能量时生成物比反响物质量小，反之那么大根据题图可知，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：A3如果要把O分成8个质子和8个中子，要给它多少能量？要把它分成4个He，要给它多少能量？(O的核子比结合能是7.98 MeV，He的核子比结合能是7.07 MeV)解析：将O分成8个质子和8个中子所提供的能量为O的结合能，即为其核子数与比结合能的乘积需提供的能量为E167.98 MeV127.68 MeV.O的结合能为E0127.68 MeV.4个He的总的结合能为EHe447.07 MeV113.12 MeV.将

5、O分成4个He需提供的能量为EE0EHe127.68 MeV113.12 MeV14.56 MeV.答案：127.68 MeV14.56 MeV要点一 核力的性质与原子核的稳定性1.2022四川绵阳检测关于原子核中质子和中子的说法，正确的选项是()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，中子数比质子数多C原子核都是非常稳定的D两个质子之间，不管距离如何，核力总是大于库仑力解析：原子核中质子数和中子数不一定相等，特别是在原子序数大的重原子核中，中子数比质子数多，且原子序数大的和原子序数小的都没有中等质量的原子核稳定，故A、C错误，B正确核力是短程力，作用范围在1.51015 m内，超

6、过此范围，核力急剧减小，会小于库仑力，D错误答案：B2(多项选择)关于核力，以下说法中正确的选项是()A核力是一种特殊的万有引力B原子核内只有质子和质子间有核力作用，而中子和中子之间、质子和中子之间那么没有核力作用C核力是原子核稳定存在的原因D核力是一种短程力解析：核力与万有引力、库仑力的性质不同，核力是短程力，作用范围在1.51015 m之内，原子核半径的数量级为1015 m，所以核力只存在于相邻的核子之间，质子间、中子间、质子和中子间都可以有核力作用，核力是原子核能稳定存在的原因，故C、D正确答案：CD3以下说法正确的选项是()A质子数与中子数相等的原子核最稳定B假设两个核子间的距离为1.

7、21015 m，那么它们间的核力表现为引力C两个核子间的核力一定为引力D两个质子间的核力与库仑力一定是一对平衡力解析：中等质量的原子核最稳定，但这些原子核内的质子数和中子数不一定相等，A错误；两个核子间的距离0.81015 mr1.51015 m时表现为引力，r0.81015 m时表现为斥力，B正确，C错误一个质子可以受到多个质子对它的库仑力作用，而核力只发生在相邻的核子间，两个质子间的核力与库仑力不一定形成平衡力，D错误答案：B要点二 结合能与比结合能4.2022贵州检测下面关于结合能和比结合能的说法正确的选项是()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

8、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拟，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：核子结合成原子核时放出能量，原子核拆解成核子时吸收能量，A选项错误；比结合能越大的原子核越稳定，但比结合能越大的原子核，其结合能不一定越大，例如中等质量原子核的比结合能比重核的比结合能大，但由于核子数比重核少，其结合能反而比重核的结合能小，B、C两项错误；中等质量原子核的比结合能比轻核的比结合能大，它的原子核内的核子数又比轻核内的核子数多，因此它的结合能也比轻核的结合能大，D选项正确答案：D5(多项选择)铁核的比结合能比铀核的比结合能大，以下

9、关于它们的说法正确的选项是()A铁核的结合能大于铀核的结合能B铁核比铀核稳定C铀核发生核反响变成铁核的过程中要放出能量D铀核发生核反响变成铁核的过程中质量要亏损解析：铁核的比结合能较大，那么它稳定些，铀核的比结合能较小，变成铁核会放出核能，出现质量亏损，B、C、D正确答案：BCD6(多项选择)为纪念爱因斯坦对物理学的巨大奉献，联合国将2022年定为“国际物理年对于爱因斯坦提出的质能方程Emc2，以下说法中正确的选项是()AEmc2说明物体具有的能量与其质量成正比B根据Emc2可以计算核反响中释放的核能C一个中子和一个质子结合成氘核时释放出核能，说明此过程中出现了质量亏损DEmc2中的E是发生核

10、反响时释放的核能解析：Emc2说明物体具有的能量与其质量成正比，其中E不能理解为发生核反响时释放的核能，选项A正确，D错误；根据Emc2可以计算核反响中释放的核能，选项B正确；一个中子和一个质子结合成氘核时发生聚变反响，会有质量亏损，亏损的质量以能量的形式释放出来，即释放出核能，选项C正确答案：ABC要点三 质量亏损和质能方程7.2022云南模拟以下说法正确的选项是()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Emc2可知，能量与质量之间存在着正比关系C核反响中的“质量亏损是消失的质量转变成为能量D因在核反响中能产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒，系统的总

11、能量和总质量并不守恒解析：Emc2说明能量与质量之间存在着正比关系，但并不说明能量和质量之间存在相互转化的关系，故A项错误，B项正确；核反响中的“质量亏损并不是质量消失，实际上是由静止的质量变成运动的质量，并不是质量转变成能量，故C项错误；在核反响中，质量守恒，能量也守恒，在核反响前后只是能量的存在方式不同，总能量不变，在核反响中只是一局部静质量变成动质量，故D错误答案：B8镭核Ra发生衰变放出一个粒子变为氡核Rn，镭核Ra质量为226.025 4 u，氡核Rn质量为222.016 3 u，放出粒子的质量为4.002 6 u，1 u的质量对应931.5 MeV的能量(1)写出核反响方程；(2)

12、求镭核衰变放出的能量；(3)假设镭核衰变前静止，且衰变放出的能量均转变为氡核和放出的粒子的动能，求放出粒子的动能解析：(1)核反响(衰变)方程为RaRnHe.(2)镭核衰变放出的能量为E(226.025 44.002 6222.016 3)931.5 MeV6.05 MeV.(3)镭核衰变时动量守恒，那么由动量守恒定律可得mRnvRnmv0又根据衰变放出的能量转变为氡核和粒子的动能，那么EmRnvmv联立以上两式可得EmvE6.05 MeV5.94 MeV.那么放出粒子的动能为5.94 MeV.答案：(1)RaRnHe(2)6.05 MeV(3)5.94 MeV根底达标1.2022广州测试科学

13、研究说明，自然界存在四种根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四种根本相互作用的共同作用解析：分子力作用范围约在1010 m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1015 m和1018 m之内，在分子力作用范围内强相互作用和弱相互作用都不存在，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答案：B22022济宁检测大科学工程“人造太阳主要是将核反响HHHen中释放的能量用来发电，H的

14、质量为2. 013 6 u，He的质量为3.015 0 u，n的质量为1.008 7 u,1 u931 MeV/c2.该核反响中释放的核能约为()A3.7 MeV B3.3 MeVC. 2.7 MeV D0.93 MeV解析：该核反响的质量亏损为m22.013 6 u(3.015 0 u1.008 7 u)0.003 5 u，可知该核反响中释放的核能为E0.003 5931 MeV3.3 MeV，选项B正确答案：B3(多项选择)不同原子核的比结合能是不同的，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，由此，可以确定，以下核反响能释放大量核能的是()A中等质量的原

15、子核结合成质量较大的重核B质量较大的重核分裂成中等质量的原子核C中等质量的原子核分裂成质量较小的轻核D质量较小的轻核结合成中等质量的原子核解析：两个中等质量的原子核结合成重核的过程，核子的比结合能减少，整个过程将要吸收能量，故A选项错误；质量较大的重核分裂成中等质量的原子核，是上述过程的逆过程，显然是放出能量的，B项正确；根据同样的方法可知，C选项错误，D选项正确答案：BD4(多项选择)对公式Emc2的理解正确的选项是()A如果物体的能量减少了E，它的质量也一定相应地减少mB如果物体的质量增加了m，它的能量也一定相应地增加mc2Cm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，假设

16、放出的能量是E，那么这些核子的质量和与组成的原子核的质量之差就是m解析：一定的质量对应于一定的能量，物体的能量减少了E，它的质量也一定相应地减少m，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m，它的能量一定相应地增加mc2，所以选项B正确原子核在衰变时，一定发生质量亏损，所以选项C错误答案：ABD5北京高考题质子、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(m1m2m3)c B(m1m2m3)cC(m1m2m3)c2 D(m1m2m3)c2解析：该聚变反响方程为HnH，故发生的质量亏损是m1m2m3，根据质能方

17、程得该反响放出的能量E(m1m2m3)c2，C正确答案：C62022全国卷太阳内部核反响的主要模式之一是质子质子循环，循环的结果可表示为4HHe2e2H和He的质量分别为mp1.007 8 u和m4.002 6 u,1 u931 MeV/c2，c为光速在4个H转变成1个He的过程中，释放的能量约为 ()A8 MeV B16 MeV C26 MeV D52 MeV解析：核反响质量亏损m41.007 8 u4.002 6 u0.028 6 u，释放的能量E0.028 6931 MeV26.6 MeV，选项C正确答案：C7(多项选择)关于质能方程，以下说法中正确的选项是()A质量减少，能量就会增加，

18、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：质能方程Emc2说明某一定量的质量与一定量的能量是相联系的，能量增加某一定值时，它的质量也相应地增加一定值，并可根据Emc2进行计算，所以B、D正确答案：BD8某核反响方程为HHHeX.H的质量为2.013 6 u，H的质量为3.018 0 u，He的质量为4.002 6 u，X的质量为1.008 7 u，那么以下说法中正确的选项是()AX是质子，该反响释放能量BX是中子，该反响释放能量CX是质子，该

19、反响吸收能量DX是中子，该反响吸收能量解析：由题目所给核反响方程式，根据核反响过程质量数、电荷数守恒规律，可得HHHeX，那么X为中子，在该反响发生前反响物的总质量m12.013 6 u3.018 0 u5.031 6 u，反响后产物总质量m24.002 6 u1.008 7 u5.011 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响释放能量，应选项B正确答案：B能力达标9.2022全国卷一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核，衰变方程为UThHe.以下说法正确的选项是()A衰变后钍核的动能等于粒子的动能B衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小C铀核的半衰期等于其放出一个粒

20、子所经历的时间D衰变后粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量解析：静止的铀核在衰变过程中遵循动量守恒定律，由于衰变前系统的总动量为零，因此衰变后产生的钍核和粒子的动量等大反向，即pThp，B项正确；因此有，由于钍核和粒子的质量不等，因此衰变后钍核和粒子的动能不等，A项错误；半衰期是大量铀核中有半数铀核衰变所用的时间，并不是一个铀核衰变所用的时间，C项错误；由于衰变过程释放能量，根据爱因斯坦质能方程可知，衰变过程中有质量亏损，D项错误答案：B102022湖南衡阳联考以下有关近代物理内容的假设干表达正确的选项是()A比结合能越小，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定B光电效应和康普顿效应深

21、入揭示了光的粒子性，前者说明光子具有能量，后者说明光子既具有能量，也具有动量C某原子核经过一次衰变和两次衰变后，核内中子数减少6个D.Bi的半衰期是5天，12 g Bi经过15天后衰变了1.5 g 解析：比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项A错误；光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性，前者说明光子具有能量，后者说明光子既具有能量，也具有动量，选项B正确；某原子核经过一次衰变，核内中子数减少2，再经过两次衰变后，核内中子数再减少2，故共减少4个中子，选项C错误；Bi的半衰期是5天，12 g Bi经过15天后还剩下1.5 g Bi，选项D错误答案：B112022黑龙江

22、牡丹江模拟(多项选择)钚的一种同位素Pu衰变时释放巨大能量，如下图，其衰变方程为PuUHe，并伴随光子辐射，那么以下说法中正确的选项是()A核燃料总是利用比结合能小的核B核反响中光子的能量就是Pu核的结合能C.U核比Pu核更稳定，说明U核的结合能大D由于衰变时释放巨大能量，所以Pu核比U核的比结合能小解析：根据比结合能越大，核越稳定，知核燃料总是利用比结合能小的核，故A正确；核反响中光子的能量是由于质量亏损而释放的能量，故B错误；U核比Pu核更稳定，说明U核的比结合能大，所以衰变时，会释放巨大能量，故C错误，D正确。应选A、D.答案：AD122022河南开封模拟卢瑟福用粒子轰击氮核发现质子。发

23、现质子的核反响方程为：NHeOH.氮核质量为mN14.007 53 u，氧核的质量为m017.004 54 u，氦核质量为mHe4.003 87 u，质子(氢核)质量为mp1.008 15 u(：1 u相当于931 MeV，结果保存2位有效数字)求：(1)这一核反响是吸收能量还是放出能量？相应的能量变化为多少？(2)假设入射氦核以v03107 m/s的速度沿两核中心连线方向轰击静止氮核，反响生成的氧核和质子同方向运动，且速度大小之比为150，求氧核的速度大小解析：(1)mmNmHem0mp0.001 29 uEm931 MeV1.2 MeV故这一核反响是吸收能量的反响，吸收的能量为1.2 Me

24、V.(2)由动量守恒得，mHev0mpvpm0v0又因为v0vp150解得v01.8106 m/s答案：(1)吸收能量1.2 MeV(2)1.8106 m/s132022湖南长沙期末某些建筑材料可产生放射性气体氡，氡可以发生或衰变，如果人长期生活在氡浓度过高的环境中，那么氡会经过人的呼吸道沉积在肺部，并放出大量的射线，从而危害人体健康原来静止的氡核(Rn)发生一次衰变生成新核钋(Po)，并放出一个能量E00.09 MeV的光子放出的粒子动能E5.55 MeV，忽略放出光子的动量，但考虑其能量，1 u相当于931.5 MeV.(1)写出衰变的核反响方程；(2)衰变过程中总的质量亏损为多少？(结果保存三位有效数字)解析：(1)发生衰变，核反响方程为RnPoHe.(2)忽略光子的动量，由动量守恒定律得，钋核和粒子动量的大小关系为0ppPo又Ek那么新核钋的动能EPoE由题意知，质量亏损对应的能量以光子的能量和新核钋、粒子的动能形式出现，衰变时释放出的总能量EEEPoE0m931.5 MeV那么衰变过程中总的质量亏损m0.006 16 u答案：(1)RnPoHe(2)0.006 16 u