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1、1第十九章第十九章 第五节第五节 核力与结合能核力与结合能基础夯实 一、选择题(12 题为单选题，3 题为多选题)1对于核力，以下哪些说法是正确的( B )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 0.81016m 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 0.81015m 时，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 1.51015m 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 0.81015m 时，表现为吸引力，且随距离增大而减小，在距离小于 0.81015m
2、时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起；选项 C 错误；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，故 D 不正确。2某核反应方程为 H H HeX。已知 H 的质量为 2.0136u， H 的质量为2 13 14 22 13 13.0180u， He 的质量为 4.0026u，X 的质量为 1.0087u，则下列说法中正确的是( B )4 2AX 是质子，该反应释放能量BX 是中子，该反应释放能量CX 是质子，该反应吸收能量DX 是中子，该反应吸收能量解析：由题目所给核反应方程式，根据核反应过程质量数、电荷数守恒规律，可得H H He X，则 X 为中子，在该反应发生前反应
3、物的总质量2 13 14 21 0m12.0136u3.0180u5.0316u，反应后产物总质量m24.0026u1.0087u5.0113u，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应释放能量，故选项 B正确。3对公式 Emc2的正确理解是( ABD )A如果物体的能量减少了 E，它的质量也一定相应减少 mB如果物体的质量增加了 m，它的能量也一定相应增加 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，若放出的能量是 E，则这些核子与组成的原子核的质量之差就是 m解析：一定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减少 m，即发生
4、质量亏损，所以选项 A、D 正确，如果物体的质量增加了 m，它的能量也一定相应增加 mc2，所以选项 B 正确；某原子核在衰变时，一定发生质量亏损，所以选项 C 错误。2二、非选择题4(新疆农业大学附中 20152016 学年高二下学期期中)历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为 0.5MeV 的质子 H 轰击静止的 X，生成两个动能均为1 1A Z8.9MeV 的 He。(1MeV1.61013J)4 2(1)上述核反应方程为_ H X2 He_。1 17 34 2(2)质量亏损为_3.11029kg_。解析：(1)根据电荷数守恒与质量数守恒则核反应方程为： H X2 He1
5、17 34 2(2)根据爱因斯坦质能方程：mE c28.9 20.5 1.6 1013 3 10823.11029kg5(江苏宿迁市 20152016 学年高二下学期期末)一个锂核( Li)受到一个质子( H)轰7 31 1击变为 2 个粒子( He)，在此过程中释放出 16.6MeV 的能量。(1u 相当于 931MeV)求： 4 2(1)写出该核反应的方程。(2)平均每个核子减少的质量。(保留两位有效数字)答案：(1) Li H2 He (2) 0.0022u7 31 14 2解析：(1) Li H2 He7 31 14 2(2)mE c2代入数据得：m0.0178u mm 8代入数据得：
6、 0.0022u(或 3.71030kg)m6三个粒子结合成一个碳 12，已知碳原子的质量 12.0000u，氦原子的质量为4.0026u。(1)写出核反应方程。(2)这个核反应放出的能量是多少焦耳。(3)这个能量合多少 MeV?答案：(1)3 HeCE (2)1.1651012J4 212 6(3)7.28 MeV解析：反应前后的质量发生改变，根据 Emc2可求解出结论。(1)3 HeCE4 212 6(2)m34.0026u12.0000u0.0078u12.9481030kg Emc21.1651012J3(3)E1.1651012J7.28 MeV能力提升 一、选择题1(宁夏石嘴山三中
7、 20162017 学年高二下学期检测)静止的氡核Rn 放出粒子22286后变成钋核Po，粒子动能为E。若衰变放出的能量全部变为反冲核和粒子的动21884能，真空中的光速为c，则该反应中的质量亏损为( C )A B04 218E c2C D222 218E c2218 222E c2解析：粒子和反冲核的总动能EEEE4 218222 218由 Emc2得 m222E 218c22雷蒙德戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(e)而获得了 2002 年诺贝尔物理学奖。他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满 615t 四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶。电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方
8、程式为：eClAre3717371801已知Cl 核的质量为 36.956 58u，Ar 核的质量为 36.956 91u，e 质量为 0.000 371737180155u,1u 对应的能量为 931.5MeV。根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为( A )A0.82MeV B0.31MeVC1.33MeV D0.51MeV解析：先计算出核反应过程中的质量增加：m36.956 91u0.000 55u36.956 58u0.000 88u再由爱因斯坦的质能方程得所需要的能量：Emc20.000 88u931.5MeV0.82MeV故选项 A 是正确的。3(山东省泰安市
9、20172018 学年高三上学期期末)关于原子和原子核，下列说法正确的是( A )A比结合能越大，原子核越稳定B一群处于n3 能级的氢原子，向较低能级跃迁时最多只能放出两种频率的光子CBi 的半衰期是 5 天，100 克Bi 经过 10 天后的质量为 50 克2108321083D衰变所释放的电子来自原子核外的电子解析：原子核的比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故 A 正4确；一群氢原子处于n3 的能级，最多只能放出三种频率的光子，故 B 错误；由衰变规律可求得，经过 10 天后剩余质量为 25g，故 C 错误；衰变所释放的电子是原子核中的一个中子转化为一个质子和一个电子时
10、产生的，故 D 错误。二、非选择题4(江苏启东中学 20152016 学年高二下学期检测)一静止的钚核发生衰变后放出一个粒子变成铀核。已知钚核质量为m1，粒子质量为m2，铀核质量为m3，光在真空中的传播速度为c。(1)如果放出的粒子的速度大小为v，求铀核的速度大小v。(2)求此衰变过程中释放的总能量。答案：(1)v (2)(m1m2m3)c2m2 m3解析：(1)钚核发生衰变后放出一个粒子的过程中，系统动量守恒，以铀核的速度方向为正方向，根据动量守恒定律得：m3vm2v0解得：vvm2 m3(2)质量亏损 mm1m2m3根据爱因斯坦质能方程得：释放的总能量 Emc2(m1m2m3)c25已知：
11、氮核质量MN14.00753u，氧 17 核的质量为MO17.004 54u，氦核质量MHe4.003 87u，氢核质量为MH1.008 15u。试判断N HeO H 这一核反应吸收能量还是放出能量？能量变化多少？14 74 217 81 1答案：吸收能量 能量变化 1.2MeV解析：反应前总质量：MNMHe18.01140u反应后总质量：MOMH18.01269u可以看出：反应后总质量增加，故该反应是吸收能量的反应。吸收的能量利用Emc2来计算，若反应过程中质量增加 1u，就会吸收 931.5MeV 的能量，故：E(18.0126918.01140)931.5MeV1.2MeV6为确定爱因斯
12、坦的质能方程 Emc2的正确性，设计了如下实验：用动能为E10.6MeV 的质子轰击静止的锂核 Li，生成两个粒子，测得两个粒子的动能之和7 3为E219.9 MeV，已知质子、粒子、锂粒子的质量分别取mP1.0073u、m4.0015u、mLi7.0160u。(1)写出核反应方程；(2)通过计算说明 Emc2正确。答案：(1) Li H2 He (2)见解析7 31 14 25解析：根据质能方程解出质量亏损相当的能量，再算出系统增加的能量进行比较分析。(1)核反应方程为 Li H2 He7 31 14 2(2)核反应的质量亏损 mmLimp2m0.0203u，由质能方程可得，质量亏损相当的 能量 Emc218.9MeV，而系统增加的能量 EE2E119.3MeV，这些能量来自 核反应中，在误差允许的范围内可认为相等，所以 Emc2正确。