專題-第三節(jié)-核力與結(jié)合能-題型分析(2019人教版選擇性必修第三冊)

專題核力與結(jié)合能題型分析專題一結(jié)合能的理解應(yīng)用例1下面關(guān)于結(jié)合能和比結(jié)合能的說法中，正確的有()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，A選項(xiàng)錯；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)合能比重核反而小，B、C選項(xiàng)錯；中等質(zhì)量原子核的比結(jié)合能比輕核的大，它的原子核內(nèi)核子數(shù)又比輕核多，因此它的結(jié)合能也比輕核大，D選項(xiàng)正確．答案D歸納總結(jié)：要正確理解結(jié)合能和比結(jié)合能兩個概念，比結(jié)合能和核子數(shù)的乘積就是結(jié)合能.中等質(zhì)量原子核的比結(jié)合能大于重核、輕核的比結(jié)合能，但結(jié)合能大小由比結(jié)合能與原子核內(nèi)核子數(shù)的乘積來決定．專題二質(zhì)量虧損和核能的應(yīng)用例2盧瑟福用α粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)質(zhì)子.發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程為：eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H.已知氮核質(zhì)量為mN＝14.00753u，氧核的質(zhì)量為m0＝17.00454u，氦核質(zhì)量mHe＝4.00387u，質(zhì)子（氫核）質(zhì)量為mp＝1.00815u（已知：1uc2＝931MeV，結(jié)果保留2位有效數(shù)字）.求：（1）這一核反應(yīng)是吸收能量還是放出能量的反應(yīng)？相應(yīng)的能量變化為多少？（2）若入射氦核以v0＝3×107m/s的速度沿兩核中心連線方向轟擊靜止氮核.反應(yīng)生成的氧核和質(zhì)子同方向運(yùn)動，且速度大小之比為1∶50.求氧核的速度大小.解析（1）Δm＝mN＋mHe－m0－mp＝－0.00129u，ΔE＝Δmc2＝－1.20MeV，故這一核反應(yīng)是吸收能量的反應(yīng)，吸收的能量為1.20MeV.（2）mHev0＝mHvH＋m0v0，又v0∶vH＝1∶50，解得v0＝1.8×106m/s.答案（1）吸收能量的反應(yīng)吸收1.20MeV（2）1.8×106m/s歸納總結(jié)：核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損，并不是這部分質(zhì)量消失或質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量．物體的質(zhì)量應(yīng)包括靜止質(zhì)量和運(yùn)動質(zhì)量，質(zhì)量虧損是靜止質(zhì)量的減少，減少的靜止質(zhì)量轉(zhuǎn)化為和輻射能量相聯(lián)系的運(yùn)動質(zhì)量．另外，質(zhì)量虧損也不是核子個數(shù)的減少，核反應(yīng)中核子個數(shù)是不變的．專題三質(zhì)量虧損和核能的計(jì)算例3氘核和氚核聚變時的核反應(yīng)方程為eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n，已知eq\o\al(2,1)H的平均結(jié)合能是1.09MeV，eq\o\al(3,1)H的平均結(jié)合能是2.78MeV，eq\o\al(4,2)He的平均結(jié)合能是7.03MeV，則該核反應(yīng)釋放的能量為________MeV.解析聚變反應(yīng)前氘核和氚核的總結(jié)合能E1＝(1.09×2＋2.78×3)MeV＝10.52MeV.反應(yīng)后生成的氦核的結(jié)合能E2＝7.03×4MeV＝28.12MeV.由于單個核子無結(jié)合能，所以聚變過程釋放出的能量為ΔE＝E2－E1＝(28.12－10.52)MeV＝17.6MeV.答案17.6歸納總結(jié)：計(jì)算核能的兩種方法：(1)根據(jù)質(zhì)量虧損計(jì)算①根據(jù)核反應(yīng)方程，計(jì)算核反應(yīng)前后的質(zhì)量虧損Δm.②根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2計(jì)算核能．其中Δm的單位是千克，ΔE的單位是焦耳．(2)利用平均結(jié)合能來計(jì)算核能原子核的結(jié)合能＝核子的平均結(jié)合能×核子數(shù)．核反應(yīng)中反應(yīng)前系統(tǒng)內(nèi)所有原子核的總結(jié)合能與反應(yīng)后生成的所有新核的總結(jié)合能之差，就是該核反應(yīng)所釋放(或吸收)的核能．專題四根據(jù)能量守恒和動量守恒來計(jì)算結(jié)合能例4一靜止的氡核(eq\o\al(222,86)Rn)發(fā)生α衰變，放出一個速度為v0、質(zhì)量為m的α粒子和一個質(zhì)量為M的反沖核釙(Po)，若氡核發(fā)生衰變時，釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為α粒子和釙核的動能．(1)寫出衰變方程；(2)求出反沖核的速度；(3)求出這一衰變過程中虧損的質(zhì)量．解析(1)由已知得eq\o\al(222,86)Rn→eq\o\al(218,84)Po＋eq\o\al(4,2)He.(2)設(shè)反沖核的速度為v，由動量守恒可知：mv0＝Mv，即v＝eq\f(mv0,M).(3)由質(zhì)能方程可知ΔE＝Δmc2＝eq\f(1,2)mveq