2020高中物理 15 核力與結合能（含解析）粵教版-5

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE10-學必求其心得，業(yè)必貴于專精課時分層作業(yè)（十五)(時間：45分鐘分值：100分)［基礎達標練]一、選擇題（本題共6小題，每小題6分)1．對于核力，以下說法正確的是(）A．核力是弱相互作用力，作用力很小B．核力是強相互作用的表現，是強力C．核子之間的距離小于0。8×10－15mD．人們對核力的了解很清楚，特別是在小于0.8×10－15mB［要掌握核力的基本特點，掌握核力與萬有引力、電磁力的區(qū)別，這是解決核力問題的關鍵．核力是強相互作用的一種表現，它的作用范圍在1.5×10－15m之內，核力比庫侖力大得多，因此選項B正確，A錯誤．核力在大于0。8×10－15m時表現為吸引力,且隨距離增大而減?。辉诰嚯x小于0。8×10－2．（多選）由圖可得出的結論是（）A．質子和中子的質量之和小于氘核的質量B．質子和中子的質量之和大于氘核的質量C．氘核分解為質子和中子時要吸收能量D．質子和中子結合成氘核時要吸收能量BC[氘核吸收了γ光子后，能量增加，分裂成了一個中子和一個質子，故C對,D錯;根據能量守恒和愛因斯坦質能方程可知，能量增加，對應的質量也增加，故質子和中子的質量之和大于氘核的質量，A錯,B對．]3．（多選）下列說法正確的是（）A．核反應：eq\o\al（9，4）Be＋eq\o\al（4,2)He→eq\o\al(12，2）C＋X，符號“X”表示中子B．若一個鈾核在裂變前后的質量虧損為Δm，則其釋放的核能為ΔE＝Δmc2C．氫原子輻射出一個光子后能量減小，核外電子運動的加速度減小D．比結合能越小,表示原子核中核子結合得越牢固,原子核越穩(wěn)定AB[根據核反應過程中質量數和電荷數守恒可知，符號“X”表示中子，故A選項正確；根據愛因斯坦質能方程可知,質量虧損Δm,釋放的核能為ΔE＝Δmc2，故B選項正確；氫原子輻射出光子后能量減小，核外電子的軌道半徑變小，加速度變大,故C選項錯誤;比結合能越大，表示原子核中核子結合得越牢固，原子核越穩(wěn)定，故D選項錯誤．］4．鈾原子核發(fā)生衰變時衰變方程為eq\o\al（238,92)U→eq\o\al（234,90)Th＋X，其中eq\o\al（238,)92U、eq\o\al(234,90）Th、X的質量分別為m1、m2、m3,光在真空中的傳播速度為c，則()A．X是電子B．m1＝m2＋m3C．衰變時釋放的能量為（m1－m2－m3）c2D．若提高溫度,eq\o\al（238，92)U半衰期將會變小C[根據電荷數守恒、質量數守恒知，X原子核中的電荷數為2，質量數為4，是氦核，故A錯誤．依據質量虧損，則m1＞m2＋m3,故B錯誤．根據愛因斯坦質能方程得，釋放的能量ΔE＝（m1－m2－m3)c2，故C正確．半衰期的大小與溫度無關，故D錯誤．]5．已知氘核（eq\o\al(2，1)H）的平均結合能為1.1MeV,氦核（eq\o\al(3，2)He）的平均結合能為2。57MeV，兩個氘核結合成一個氦核的反應方程為eq\o\al（2,1）H＋eq\o\al（2,1）H→eq\o\al(3，2）He＋eq\o\al（1,0）n,此核反應（）A．放出3。31MeV能量 B．放出5。51MeV能量C．放出5。88MeV能量 D．吸收1.83MeV能量A[eq\o\al（2,1）H＋eq\o\al（2，1)H→eq\o\al（3，2）He＋eq\o\al(1，0）n；聚變反應前兩個eq\o\al（2,1）H的總結合能為：E1＝1。1×4MeV＝4。4MeV反應后生成的氦核的結合能為：E2＝2.57×3MeV＝7．71MeV所以反應釋放的核能ΔE＝E2－E1＝（7.71－4。4）MeV＝3。31MeV，故A正確，B、C、D錯誤；]6．(多選）如圖所示是描述原子核核子的平均質量eq\x\to(m）與原子序數Z的關系曲線，由圖可知下列說法正確的是（）A．將原子核A分解為原子核B、C一定放出能量B．將原子核D、E結合成原子核F可能吸收能量C．將原子核A分解為原子核B、F一定釋放能量D．將原子核F、C結合成原子核B一定釋放能量AC[因B、C核子平均質量小于A核子的平均質量，故A分解為B、C時，會出現質量虧損,故放出核能，故A正確，同理可得B、D錯，C正確．]二、非選擇題（14分）7．已知氮核質量mN＝14.00753u，氧核質量mO＝17.00454u，氦核質量mHe＝4.00387u，質子質量mH＝1.00815u，試判斷核反應eq\o\al(14，7)N＋eq\o\al(4，2）He→eq\o\al(17,8）O＋eq\o\al(1，1）H是吸能反應還是放能反應？能量變化為多少？［解析］反應前總質量mN＋mHe＝18。01140u反應后總質量mO＋mH＝18。01269u因為反應中質量增加,所以此反應是吸能反應,所吸能量為ΔE＝Δmc2＝[(m0＋mH）－（mN＋mHe）］c2＝（18。01269－18。01140）×931。5MeV＝1。2MeV.[答案］吸能1。2MeV[能力提升練］一、選擇題（本題共4小題，每小題6分）1．核反應方程eq\o\al(15,7）N＋eq\o\al（1,1)H→eq\o\al(12,6)C＋X＋ΔE中，eq\o\al(15，7)N的質量為m1、eq\o\al（1，1）H的質量為m2、eq\o\al（12,6)C的質量為m3、X的質量為m4,光在真空中的速度為c，則下列判斷正確的是（)A．X是eq\o\al(3，2)He，ΔE＝（m1＋m2－m3－m4)c2B．X是eq\o\al（4,2)He,ΔE＝(m1＋m2－m3－m4）c2C．X是eq\o\al（3，2）He，ΔE＝（m3＋m4－m1－m2)c2D．X是eq\o\al(4,2）He，ΔE＝（m3＋m4－m1－m2)c2B［根據核反應方程中質量數和電荷數守恒有X的質量數:m＝15＋1－12＝4，核電荷數：z＝7＋1－6＝2，所以X為氦核eq\o\al（4,2）He,該反應過程中質量虧損為Δm＝(m1＋m2－m3－m4)所以釋放的核能為：ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2。故A、C、D錯誤，B正確．］2．心臟起搏器中的微型核電池如圖所示，它以鉭鉑合金作外殼，內裝有钚238，整個電池只有160g重,體積僅18mm3.核電池的核心是靜態(tài)熱電換能器，它將熱能轉化為電能，工作效率只有20％，大部分熱能被浪費掉．已知此核電池的輸出功率為2。30×10－4W，可以連續(xù)使用10年，1g钚238能產生2.46×106J熱能，則此核電池中钚238的質量約為()A．0。05g B．0.15gC．1g D．5gB［根據功能關系可知，此核電池釋放的功率P0：P0×20%＝P出所以：P0＝1.15×10－3W由能量關系可知：n·E0＝P0t，代入數據可得:n＝0.147g≈0。15g．故A、C、D錯誤，B正確；］3．（多選）下列說法中正確的是()A．愛因斯坦質能方程反映了物體的質量就是能量,它們之間可以相互轉化B．由E＝mc2可知，能量與質量之間存在著正比關系，可以用物體的質量作為它所蘊藏的能量的量度C．核反應中發(fā)生的“質量虧損”是由靜止質量變成運動質量D．因為在核反應中產生能量，有質量的轉化，所以系統(tǒng)只有質量數守恒,系統(tǒng)的總能量和總質量并不守恒BC[E＝mc2說明能量和質量之間存在著聯系，即能量與質量之間存在著正比關系,但并不說明能量和質量之間存在相互轉化的關系，故A項錯誤，而B項正確;核反應中的“質量虧損”并不是質量消失,實際上是由靜止的質量變成運動的質量，并不是質量轉變成能量，故C項正確；在核反應中，質量守恒,能量也守恒，在核反應前后只是能量的存在方式不同,總能量不變，在核反應前后只是物質由靜質量變成動質量，故D錯誤．]4．原來靜止的原子核eq\o\al(A,Z）X質量為m1，處在區(qū)域足夠大的勻強磁場中，經α衰變后變成質量為m2的原子核Y，α粒子的質量為m3，已測得α粒子的速度垂直于磁場B，且動能為E0,假定原子核X衰變時釋放的核能全部轉化為動能，則下列五個結論中，不正確的是(）A．核Y與α粒子在磁場中運動的周期之比為eq\f（2，Z－2)B．核Y與α粒子在磁場中運動的半徑之比為eq\f(2，Z－2)C．此衰變過程中的質量虧損為m1－m2－m3D．此衰變過程中釋放的核能為eq\f(AE0，A－4)A［原子核發(fā)生α衰變時核子質量數減小4而核電荷數減小2.由題意知X核原來靜止，則衰變后α粒子和反沖核Y的動量大小相等，由R＝eq\f（mv，Bq)知RY∶Rα＝qα∶qY＝2∶（Z－2)，故B項正確；而周期之比由T＝eq\f（2πm,Bq）知TY∶Tα＝eq\f(mY,qY）·eq\f（qα,mα）＝eq\f（A－4,2Z－2），故A項錯誤；該過程質量虧損Δm＝m1－(m2＋m3）,故C項正確；由Ek＝eq\f（p2,2m）知Y核的動能EkY＝eq\f（4E0,A－4)，則釋放的核能ΔE＝Ekα＋EkY＝eq\f(AE0,A－4)，故D項正確．］二、非選擇題（本題共2小題，共26分)5．(12分）如果把eq\o\al(16,8）O分成8個質子和8個中子，要給它多少能量？要把它分成4個eq\o\al(4，2)He,要給它多少能量？已知eq\o\al（16，8)O的核子平均結合能是7.98MeV，eq\o\al（4,2）He的核子平均結合能是7.07MeV.［解析］把eq\o\al(16，8)O分成8個質子和8個中子需提供的能量為ΔE1＝16×7.98MeV＝127.68MeV將2個質子和2個中子結合成一個eq\o\al(4,2)He所放出的能量為ΔE2＝4×7。07MeV＝28.28MeV則將eq\o\al（16,)8O分成4個eq\o\al(4,2)He需提供的能量為ΔE′＝ΔE1－4ΔE2＝127.68MeV－4×28.28MeV＝14。56MeV。[答案］127.68MeV14.56MeV6．(14分）用中子轟擊鋰核（eq\o\al(6,3)Li)發(fā)生核反應,生成氚核（eq\o\al(3,1）H）和α粒子，并放出4.8MeV的能量．（1)寫出核反應方程；(2）求出質量虧損；(3)若中子和鋰核是以等值反向的動量相碰，則氚核和α粒子的動能之比是多少？(4）α粒子的動能是多大？(1u相當于931。5MeV)[解析］(1)eq\o\al(6，3)Li＋eq\o\al（1,0）n→eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al（4,2）He＋4。8MeV.(2）依據ΔE＝Δm×931。5MeV得：Δm＝eq\f（4。8,931.5）u≈0.0052u.(3)根據題意有：0＝m1v1＋m2v2，式中m1、m2、v1、v2分別為氚核和α粒子的質量和速度．由上式及動能