人教版(新教材)高中物理選擇性必修3課時(shí)作業(yè)6：5 3 核力與結(jié)合能練習(xí)

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊(cè)PAGEPAGE1第3節(jié)核力與結(jié)合能(限時(shí)35分鐘)題組一核力和四種基本相互作用1.氦原子核由兩個(gè)質(zhì)子與兩個(gè)中子組成，這兩個(gè)質(zhì)子之間存在著萬(wàn)有引力、庫(kù)侖力和核力，則3種力從大到小的排列順序是()A.核力、萬(wàn)有引力、庫(kù)侖力 B.萬(wàn)有引力、庫(kù)侖力、核力C.庫(kù)侖力、核力、萬(wàn)有引力 D.核力、庫(kù)侖力、萬(wàn)有引力〖答案〗D〖解析〗核子間的核力最大，萬(wàn)有引力最小，D項(xiàng)正確。2.下列對(duì)核力的認(rèn)識(shí)正確的是()A.任何物體之間均存在核力B.核力廣泛存在于自然界中的核子之間C.核力只存在于質(zhì)子之間D.核力只發(fā)生在相距1.5×10－15m內(nèi)的核子之間，大于0.8×10－15m為吸引力，而小于0.8×10－15m為斥力〖答案〗D〖解析〗由核力的特點(diǎn)知道，只有相距1.5×10－15m內(nèi)的核子之間才存在核力，核力發(fā)生在質(zhì)子與質(zhì)子、質(zhì)子與中子及中子與中子之間，由此知選項(xiàng)D正確，A、B、C錯(cuò)誤。題組二結(jié)合能與原子核的穩(wěn)定性3.下列關(guān)于結(jié)合能和比結(jié)合能的說(shuō)法正確的是()A.核子結(jié)合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量稱(chēng)為結(jié)合能B.比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，因此它的結(jié)合能也一定越大C.重核與中等質(zhì)量的原子核相比較，重核的結(jié)合能和比結(jié)合能都大D.中等質(zhì)量原子核的結(jié)合能和比結(jié)合能均比輕核的要大〖答案〗D〖解析〗核子結(jié)合成原子核是放出能量，原子核拆解成核子是吸收能量，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，但比結(jié)合能越大的原子核，其結(jié)合能不一定大，例如中等質(zhì)量原子核的比結(jié)合能比重核大，但由于核子數(shù)比重核少，其結(jié)合能比重核小，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；中等質(zhì)量原子核的比結(jié)合能比輕核的大，它的核子數(shù)又比輕核多，因此它的結(jié)合能也比輕核大，選項(xiàng)D正確。4.(多選)對(duì)結(jié)合能、比結(jié)合能的認(rèn)識(shí)，下列正確的是()A.一切原子核均具有結(jié)合能B.自由核子結(jié)合為原子核時(shí)，可能吸收能量C.結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定D.比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定〖答案〗AD〖解析〗由自由核子結(jié)合成原子核的過(guò)程中，核力做正功，釋放出能量，反之，將原子核分開(kāi)變?yōu)樽杂珊俗铀枰x予相應(yīng)的能量，該能量即為結(jié)合能，故選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；對(duì)核子較多的原子核的結(jié)合能越大，但它的比結(jié)合能不一定大，比結(jié)合能的大小反映了原子核的穩(wěn)定性，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。題組三質(zhì)量虧損和核能的計(jì)算5.(多選)下列說(shuō)法中正確的是()A.愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程反映了物體的質(zhì)量就是能量，它們之間可以相互轉(zhuǎn)化B.由E＝mc2可知，能量與質(zhì)量之間存在著正比關(guān)系，可以用物體的質(zhì)量作為它所蘊(yùn)藏的能量的量度C.核反應(yīng)中發(fā)現(xiàn)的“質(zhì)量虧損”是由靜止質(zhì)量變成運(yùn)動(dòng)質(zhì)量D.因?yàn)樵诤朔磻?yīng)中產(chǎn)生能量，有質(zhì)量的轉(zhuǎn)化，所以系統(tǒng)只有質(zhì)量數(shù)守恒，系統(tǒng)的總能量和總質(zhì)量并不守恒〖答案〗BC〖解析〗E＝mc2說(shuō)明能量和質(zhì)量之間存在著聯(lián)系，即能量與質(zhì)量之間存在著正比關(guān)系，但并不能說(shuō)明能量和質(zhì)量之間存在相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系，故A錯(cuò)誤，B正確；核反應(yīng)中的“質(zhì)量虧損”并不是質(zhì)量消失，實(shí)際上是由靜止的質(zhì)量變成運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量，并不是質(zhì)量轉(zhuǎn)變成能量，故C正確；在核反應(yīng)中，質(zhì)量守恒，能量也守恒，在核反應(yīng)前后只是能量的存在方式不同，總能量不變，在核反應(yīng)前后只是物質(zhì)由靜質(zhì)量變成動(dòng)質(zhì)量，故D錯(cuò)誤。6.(多選)為紀(jì)念?lèi)?ài)因斯坦對(duì)物理學(xué)的巨大貢獻(xiàn)，聯(lián)合國(guó)將2005年定為“國(guó)際物理年”。對(duì)于愛(ài)因斯坦提出的質(zhì)能方程E＝mc2，下列說(shuō)法正確的是()A.E＝mc2定量地指出了物體具有的能量與其質(zhì)量之間的關(guān)系B.根據(jù)ΔE＝Δmc2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)合成氘核時(shí)，釋放出核能，表明此過(guò)程中出現(xiàn)了質(zhì)量虧損D.E＝mc2中的E是發(fā)生核反應(yīng)中釋放的核能〖答案〗ABC〖解析〗愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程E＝mc2定量地指出了物體具有的能量與其質(zhì)量之間的關(guān)系，故A正確；由質(zhì)能方程知，當(dāng)物體的質(zhì)量減少時(shí)，物體的能量減少，向外釋放了能量；反之，若物體的質(zhì)量增加了，則物體的能量增加，表明它從外界吸收了能量，所以由物體的質(zhì)量變化能算出物體的能量變化，故B、C正確，D錯(cuò)誤。7.(多選)一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核，同時(shí)放出γ光子，核反應(yīng)方程是eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(2,1)H＋γ，以下說(shuō)法中正確的是()A.反應(yīng)后氘核的質(zhì)量一定小于反應(yīng)前質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和B.反應(yīng)前后的質(zhì)量數(shù)不變，因而質(zhì)量不變C.反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)不變，但會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量虧損D.γ光子的能量為Δmc2，Δm為反應(yīng)中的質(zhì)量虧損，c為光在真空中的速度〖答案〗ACD〖解析〗核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)及能量均守恒，由于反應(yīng)中要釋放核能，會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量虧損，由愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2可知，反應(yīng)中氘核的質(zhì)量一定小于反應(yīng)前質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和，但質(zhì)量數(shù)不變，且能量守恒，能量會(huì)以光子的形式向外釋放，根據(jù)質(zhì)能方程可知，γ光子的能量為Δmc2，故A、C、D正確，B錯(cuò)誤。8.原子質(zhì)量單位為u，1u相當(dāng)于931.5MeV的能量，真空中光速為c，當(dāng)質(zhì)量分別為m1和m2的原子核結(jié)合為質(zhì)量為M的原子核時(shí)釋放出的能量是()A.(M－m1－m2)u·c2B.(m1＋m2－M)u×931.5JC.(m1＋m2－M)cD.(m1＋m2－M)×931.5MeV〖答案〗D〖解析〗核反應(yīng)過(guò)程中，反應(yīng)前后原子核的質(zhì)量虧損為Δm＝(m1＋m2－M)u1u相當(dāng)于931.5MeV的能量，故釋放出的能量為ΔE＝Δm×931.5MeV＝(m1＋m2－M)×931.5MeV。9.在下列判斷中，正確的是()A.組成eq\o\al(238,92)U核的核子中任何兩個(gè)核子之間都存在不可忽略的核力作用B.組成eq\o\al(238,92)U核的中子中任何兩個(gè)中子之間都存在不可忽略的核力作用C.組成eq\o\al(238,92)U核的質(zhì)子中任何兩個(gè)質(zhì)子之間都存在不可忽略的庫(kù)侖斥力作用D.組成eq\o\al(238,92)U核的質(zhì)子中任何兩個(gè)質(zhì)子之間都存在不可忽略的核力作用〖答案〗C〖解析〗核力屬于短程力，由于組成eq\o\al(238,92)U核的核子較多，兩核子之間的距離可能超過(guò)核力的作用范圍，所以某些核子之間的作用力可能比較小，故A、B、D錯(cuò)誤；原子核中任何兩質(zhì)子之間都存在庫(kù)侖斥力的作用，故C正確。10.(2021·濟(jì)南市歷城二中月考)在研究原子核的衰變過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)U238發(fā)生衰變產(chǎn)生新核Th234，其衰變方程為eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(n,m)X，下列判斷正確的是()A.該衰變類(lèi)型為β衰變B.衰變方程滿(mǎn)足質(zhì)量數(shù)守恒，所以沒(méi)有質(zhì)量虧損C.eq\o\al(238,92)U核的結(jié)合能大于eq\o\al(234,90)Th核的結(jié)合能D.eq\o\al(238,92)U核的比結(jié)合能大于eq\o\al(234,90)Th核的比結(jié)合能〖答案〗C〖解析〗根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得衰變方程為eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He，該衰變?yōu)棣了プ儯珹錯(cuò)誤；衰變方程滿(mǎn)足質(zhì)量數(shù)守恒，但是該反應(yīng)為放能反應(yīng)，有質(zhì)量虧損，B錯(cuò)誤；eq\o\al(238,92)U核的核子數(shù)大于eq\o\al(234,90)Th核的核子數(shù)，所以eq\o\al(238,92)U核的結(jié)合能大于eq\o\al(234,90)Th核的結(jié)合能，C正確；衰變方程，是不穩(wěn)定的核向穩(wěn)定的核轉(zhuǎn)變，而比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，所以eq\o\al(238,92)U核的比結(jié)合能小于eq\o\al(234,90)Th核的比結(jié)合能，D錯(cuò)誤。11.(2021·河南駐馬店市期末)1932年查德威克用α粒子(eq\o\al(4,2)He)轟擊鈹9(eq\o\al(9,4)Be)產(chǎn)生了一個(gè)新核X，并發(fā)現(xiàn)了中子，釋放出γ光子。若α粒子、鈹9(eq\o\al(9,4)Be)、新核X、中子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3、m4，光在真空中的傳播速度大小為c，則下列說(shuō)法正確的是()A.新核X的電荷數(shù)比鈹9的電荷數(shù)多3B.新核X的中子數(shù)比鈹9的中子數(shù)多3C.新核X的比結(jié)合能比鈹9的比結(jié)合能大D.放出的γ光子的能量為(m4＋m3－m1－m2)c2〖答案〗C〖解析〗查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程為eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n，新核X為eq\o\al(12,6)C，eq\o\al(12,6)C的電荷數(shù)比eq\o\al(9,4)Be的電荷數(shù)多2，A錯(cuò)誤；eq\o\al(12,6)C的中子數(shù)為12－6＝6，eq\o\al(9,4)Be的中子數(shù)為9－4＝5，eq\o\al(12,6)C的中子數(shù)比eq\o\al(9,4)Be的中子數(shù)多6－5＝1，B錯(cuò)誤；核反應(yīng)后的產(chǎn)物比反應(yīng)前的物質(zhì)更穩(wěn)定，比結(jié)合能更大，C正確；該核反應(yīng)釋放岀γ光子，說(shuō)明核反應(yīng)過(guò)程中發(fā)生質(zhì)量虧損，γ光子的能量為ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3－m4)c2，D錯(cuò)誤。12.(2021·江蘇常州市開(kāi)學(xué)考)關(guān)于核反應(yīng)方程eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋X，下列說(shuō)法正確的是()A.此核反應(yīng)一定會(huì)釋放能量B.通過(guò)降低溫度的方法，一定能縮短U的半衰期C.此核反應(yīng)方程中的X代表的粒子為氫原子核D.鈾核的比結(jié)合能大于釷核的比結(jié)合能〖答案〗A〖解析〗此核反應(yīng)是α衰變方程，一定會(huì)釋放能量，A正確；外部條件不能改變U的半衰期，B錯(cuò)誤；此核反應(yīng)方程中的X質(zhì)量數(shù)為4，電荷數(shù)為2，則X代表的粒子為氦原子核，C錯(cuò)誤；因反應(yīng)釋放能量，則鈾核的比結(jié)合能小于釷核的比結(jié)合能，D錯(cuò)誤。13.(2021·廣東深圳市一模)核電池又稱(chēng)“放射性同位素電池”，利用衰變放出的射線(xiàn)能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芏瞥??？茖W(xué)家利用eq\o\al(147,61)Pm→eq\o\al(147,62)Sm＋x反應(yīng)制成核電池，已知eq\o\al(147,61)Pm的半衰期約為2.6年，eq\o\al(147,61)Pm、eq\o\al(147,62)Sm原子核及x粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、m，真空中的光速為c，則()A.射線(xiàn)粒子x的符號(hào)是eq\o\al(0,1)eB.5.2年后所有eq\o\al(147,61)Pm原子核均已衰變C.每個(gè)eq\o\al(147,61)Pm原子核衰變放出的能量為(m1－m2－m)c2D.單位時(shí)間內(nèi)該電池因衰變而放出的核能一直保持不變〖答案〗C〖解析〗根據(jù)核反應(yīng)過(guò)程電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)守恒可知射線(xiàn)粒子x的符號(hào)是eq\o\al(0,－1)e，所以A錯(cuò)誤；5.2年后經(jīng)過(guò)了2個(gè)半衰期，由半衰期公式m′＝m(eq\f(1,2))eq\f(t,τ)可知有eq\f(3,4)的eq\o\al(147,61)Pm原子核已衰變，所以B錯(cuò)誤；由愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2可得，每個(gè)eq\o\al(147,61)Pm原子核衰變放出的能量為(m1－m2－m)c2，所以C正確；由能量守恒定律可知核電池衰變后，單位時(shí)間內(nèi)該電池因衰變而放出的核能會(huì)逐漸減小，所以D錯(cuò)誤。14.用中子轟擊鋰核(eq\o\al(6,3)Li)發(fā)生核反應(yīng)，產(chǎn)生氚和α粒子并放出4.8MeV的能量。(1)寫(xiě)出核反應(yīng)方程式；(2)求上述反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為多少(保留2位有效數(shù)字)。〖答案〗(1)