高中物理4原子核的結(jié)合能練習(xí)含解析教科版選修3-5

1、4原子核的結(jié)合能CU HUA ZUO YE 雷I GAOC 1.（多選）關(guān)于核力與比結(jié)合能的說法正確的是（）A.核力具有飽和性和短程性B.原子核為了穩(wěn)定，故重核在形成時(shí)其中子數(shù)多于質(zhì)子數(shù)C.比結(jié)合能小的原子核結(jié)合成或分解成比結(jié)合能大的原子核時(shí)一定釋放核能D.中等核的比結(jié)合能比較小的核與較大核的比結(jié)合能小解析：核力是短程力，只能在1.5X 10-15m的距離內(nèi)起作用，且只有相鄰的核子間才有核力作用，核力具有飽和性，選項(xiàng)A正確；核力克服了原子核中質(zhì)子與質(zhì)子間的庫侖斥力，使原子核穩(wěn)定，重核在形成時(shí)，核力比庫侖斥力減小得快，只有中子數(shù)多于質(zhì)子數(shù)才能使核穩(wěn)定，選項(xiàng)B正確；比結(jié)合能小的原子核結(jié)合成或分解成

2、比結(jié)合能大的原子核時(shí)一定釋放核能，選項(xiàng)C正確；中等核的比結(jié)合能比較小的核與較大核的比結(jié)合能大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:ABCI 2.如圖表示原子核的比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)A的關(guān)系，據(jù)此下列說法正確的是（）A.重的原子核，例如鈾核 U）,因?yàn)樗暮俗佣啵肆Υ?，所以結(jié)合得堅(jiān)固而更穩(wěn)定B.鋰核 Li）的比結(jié)合能比鈾核的比結(jié)合能小，因而比鈾核結(jié)合得更堅(jiān)固更穩(wěn)定C.原子核結(jié)合的松緊程度可以用“比結(jié)合能”來表征 ，比結(jié)合能的定義是每個(gè)核子的平均結(jié)合能 比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定D.以上三個(gè)表述都錯(cuò)誤解析：比結(jié)合能是指要把原子核內(nèi)核子分開平均每個(gè)核子需要的能量，所以比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定,由題圖知,中等大小的原子

3、核比結(jié)合能最大,最穩(wěn)定,故A、B、D錯(cuò)誤,C正確.答案：CI 3.(多選)對(duì)于愛因斯坦提出的質(zhì)能方程E=mC下列說法正確的是()A. E=mC表明物體具有的能量與其質(zhì)量成正比B.根據(jù)AE=A m(2可以計(jì)算核反應(yīng)中釋放的核能C.一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)子結(jié)合成笊核時(shí)釋放出核能，表明此過程中出現(xiàn)了質(zhì)量虧損D.E=mc中白E E是發(fā)生核反應(yīng)中釋放的核能解析：E=mC表明物體具有的能量與其質(zhì)量成正比，其中E不能理解為發(fā)生核反應(yīng)中釋放的核能，選項(xiàng)A正確,D錯(cuò)誤；根據(jù)A E=A mC可以計(jì)算核反應(yīng)中釋放的核能，選項(xiàng)B正確；一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)子結(jié)合成笊核時(shí)發(fā)生聚變反應(yīng)，會(huì)有質(zhì)量虧損，虧損的質(zhì)量以能量的形式釋放出來，

4、即釋放出核能，選項(xiàng)C正確.答案:ABCI 4.中子n、質(zhì)子p、笊核D的質(zhì)量分別為 m、口、m.現(xiàn)用光子能量為 E的丫射線照射靜止笊核 使之分解，反應(yīng)方程為 丫也-p+n.若分解后的中子、質(zhì)子的動(dòng)能可視為相等，則中子的動(dòng)能是()A. -( RD-mp-mn) C2-E2 一一 B. -( np-mn-m?) c -EC.-( m-mp-mn)c2+日2 D.-( mp-mn-mD) c+E解析：據(jù)能量守恒可知，E+A m(2=2E,得 E=-( E+A ml),即 E=-( m-mp-mn) c2+EI,故 C正確.答案：C TOC o 1-5 h z I 5.右圖是原子核的核子平均質(zhì)量與原子序

5、數(shù)Z的關(guān)系圖像，下列說法正確的是（）如D和E結(jié)合成F,結(jié)合過程一定會(huì)吸收核能；如D和E結(jié)合成F,結(jié)合過程一定會(huì)釋放核能； 如A分裂成B和G分裂過程一定會(huì)吸收核能；如A分裂成B和C,分裂過程一定會(huì)釋放核能.A. B. C. D.解析：由圖像知F的核子平均質(zhì)量小于 D E的核子平均質(zhì)量，已C的核子平均質(zhì)量小于 A的，所以 當(dāng)口 E結(jié)合成F時(shí),A分裂成B和C時(shí)，均會(huì)有質(zhì)量虧損，由愛因斯坦質(zhì)能方程知均會(huì)有核能放出，所以正確的為.答案:BI 6.（多選）我國首次使用核電池隨嫦娥三號(hào)軟著陸月球，并用于嫦娥三號(hào)的著陸器和月球車上，核電池是通過半導(dǎo)體換能器，將放射性同位素衰變過程中釋放出的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?嫦娥

6、三號(hào)采用放射性同位素Pu,靜止的Pu衰變?yōu)殁櫤薝和“粒子，并放出頻率為 Y的丫光子，已知Pu、U和a粒子的質(zhì)量分別為 nPu、nu、m .下列說法正確的是（）A.Pu的衰變方程為PufHe+丫B.此核反應(yīng)過程中質(zhì)量虧損為A m-nuhn-m”C.釋放出的丫光子的能量為（mk-mu-ma）c2D.反應(yīng)后 U和“粒子結(jié)合能之和比Pu的結(jié)合能大解析：根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒與電荷數(shù)守恒可知Pu的衰變方程為Pu-He+丫 ,故A正確；此核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損等于反應(yīng)前后質(zhì)量的差，為A m=m-mu-m”,故B正確；釋放的丫光子的能量為hv，核反應(yīng)的過程中釋放的能量為E=（ mPu-mu-ma） c2,由于核反應(yīng)

7、的過程中釋放的核能轉(zhuǎn)化為新核與a粒子的動(dòng)能以及光子的能量 ,所以光子的能量小于(nPu-mj-m”)c2,故C錯(cuò)誤Pu衰變成和a粒子后，釋放核能，將原子核分解為單個(gè)的核子需要的能量更大，原子變得更穩(wěn)定，所以反應(yīng)后U和a粒子結(jié)合能之和比Pu的結(jié)合能大,故D正確；故選ABD.答案:ABDI 7.某核反應(yīng)方程為一 He+X已知 H的質(zhì)量為2.013 6 u H的質(zhì)量為3. 018 0 u He的質(zhì)量為4. 002 6 u,X 的質(zhì)量為1.008 7 u .則下列說法正確的是()A.X是質(zhì)子，該反應(yīng)釋放能量B.X是中子，該反應(yīng)釋放能量C.X是質(zhì)子，該反應(yīng)吸收能量D.X是中子，該反應(yīng)吸收能量解析：由題目

8、所給核反應(yīng)方程式，根據(jù)核反應(yīng)過程質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒規(guī)律，可得 一 He X,X是中子，在該反應(yīng)發(fā)生前反應(yīng)物的總質(zhì)量m=2. 0136u+3. 0180u=5. 0316u,反應(yīng)后產(chǎn)物總質(zhì)量m=4. 0026u+1. 0087u=5. 0113u,總質(zhì)量減少，出現(xiàn)了質(zhì)量虧損，根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程可知，該反應(yīng)釋放能量.答案:BI 8.一靜止的缽核發(fā)生衰變后放出一個(gè)“粒子變成鈾核.已知缽核質(zhì)量為 m, “粒子質(zhì)量為m,鈾核質(zhì)量為m,光在真空中的傳播速度為c.(1)如果放出的粒子的速度大小為 v,求鈾核的速度大小 v.(2)求此衰變過程中釋放的總能量.解析:(1)缽核發(fā)生衰變后放出一個(gè)a粒子的過程中

9、，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，以鈾核的速度方向?yàn)檎较颍鶕?jù)動(dòng)量守恒定律得mv-m 2v=0解得，v= -v.(2)質(zhì)量虧損 A m=mma-ms根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程得釋放的總能量 A E=A m(2=( mi-m2-m3)c2.答案:(1) -v (2)( m-mp-mp) cI 9.笊核和瓶核聚變時(shí)的核反應(yīng)方程為4n.已知H的比結(jié)合能是2.78 MeV H的比結(jié)合能是1. 09 MeV He的比結(jié)合能是7. 03 MeV,試計(jì)算核反應(yīng)時(shí)釋放的能量.解析：聚變反應(yīng)前笊核和瓶核的總結(jié)合能E=(1.09X2+2. 78X3)MeV=10. 52MeV反應(yīng)后生成的氮核的結(jié)合能E=7. 03X4MeV=28. 1

10、2MeV由于單個(gè)核子無結(jié)合能，所以聚變過程釋放出的能量A E=E-Ei=(28.12- 10. 52)MeV=17. 6MeV答案:17.6 MeVI 10.兩個(gè)中子和兩個(gè)質(zhì)子結(jié)合成一個(gè)氮核 ，同時(shí)釋放一定的核能，若已知中子質(zhì)量為1.008 7 u, 質(zhì)子質(zhì)量為1.007 3 u,氨核質(zhì)量為4. 002 6 u .試計(jì)算用中子和質(zhì)子生成 1 kg氨時(shí)釋放的核能.解析：計(jì)算核能的步驟一般是：首先，寫出核反應(yīng)方程；其次，計(jì)算質(zhì)量虧損 Am然后根據(jù)質(zhì)能方程 A E=A mC計(jì)算核能.若A m以原子核質(zhì)量單位(u)為單位，可直接用A E=A mu) 乂 931. 5MeV十算,此 法較方便且常用.兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成氨核的反應(yīng)如下：2n+2Hr He,質(zhì)量虧損 A m=2X