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1、用心 爱心 专心1 4.4 核力与结合能每课一练（粤教版选修3-5）1氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3 种力从大到小的排列顺序是()A核力、万有引力、库仑力B万有引力、库仑力、核力C库仑力、核力、万有引力D核力、库仑力、万有引力2(双选)关于核力，下列说法中正确的是()A核力是电磁力的一种，是核子中电荷间的相互作用B核力就是分子力，都属于短程力C只有相邻核子之间才存在核力的作用D核子间的距离大于0.8 1015 m 时核力表现力引力，距离小于0.8 1015 m 时核力表现为斥力，超过1.5 1015 m 时核力急剧下降几乎消失3下列关于原子核
2、中质子和中子的说法中正确的是()A原子核中质子数和中子数一定相等B稳定的重原子核里，质子数比中子数多C原子核都是非常稳定的D由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，不可能无节制的增大原子核而仍稳定存在4一个中子和一个质子能结合成氘核，结合这一事实，下列说法正确的是()A核子结合成原子核时，一定要放出能量B核反应中放出的电磁波，可称之为X射线C发生这一反应的过程中，出现了质量亏损，因此核反应前后质量数不守恒D这一核反应的过程中，有质量转化为能量，因此总能量增加5对于爱因斯坦提出的质能方程Emc2，下列说法中不正确的是()AEmc2表明物体具有的能量与其质量成正比B根据 Emc2可以计算核反
3、应中释放的核能C一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损DEmc2中的 E是发生的核反应中释放的核能6一个氘核21H质量为 m1，一个氚核31H质量为 m2，它们结合成一个质量为m3的氦核核反应方程如下：21H31H42He X.在这一核反应过程中释放的能量为E.已知光速为c，则以下判断正确的是()AX是质子BX是正电子CX的质量为m1m2m3DX的质量为m1m2m3Ec27一个质子和一个中子结合成一个氘核，同时辐射一个 光子已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c.下列说法正确的是()A核反应方程是11H10n31H用心
4、 爱心 专心2 B聚变反应中的质量亏损m m1m2m3C辐射出的 光子的能量E(m3m1m2)c2D 光子的波长hm1m2m3c28对结合能，平均结合能的认识，下列正确的是()A除11H外一切原子核均具有结合能B自由核子结合为原子核时，可能吸收能量C结合能越大的原子核越稳定D平均结合能越大的原子核越稳定9原来静止的原子核AZX，质量为 m1，处在区域足够大的匀强磁场中，经 衰变后变成质量为 m2的原子核Y，粒子的质量为m3，已测得 粒子的速度垂直磁场B，且动能为E0，假定原子核X衰变时释放的核能全部转化为动能，则下列四个结论中，正确的是()A核 Y与 粒子在磁场中运动的周期之比为2Z2B核 Y
5、与 粒子在磁场中运动的半径之比为Z22C此衰变过程中的质量亏损为m1m2m3D此衰变过程中释放的核能为AE0A4题 号1 2 3 4 5 6 7 8 9 答 案10.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0.5 MeV 的质子11H轰击静止的AZX，生成两个动能均为8.9 MeV 的42He.(1 MeV 1.6 10 13 J)(1)上述核反应方程为_；(2)质量亏损为 _kg.11已知氮核质量mN 14.007 53 u，氧核质量mO17.004 54 u，氦核质量mHe4.003 87 u，质子质量mH1.008 15 u，试判断核反应147N42He 178O11H 是吸
6、能反应还是放能反应？能量变化是多少？(1 u 931.5 MeV)12太阳中能量来源的一种途径是4 个质子和两个电子结合成一个 粒子，并释放能量若质子的质量mp1.007 277 u，电子的质量me0.000 549 u，粒子质量m4.001 50 u，则上述该反应释放的能量为多少eV？(1 u 1.6610 27 kg)用心 爱心 专心3 13一个锂73Li受到一个质子的轰击，变成两个 粒子已知一个氦原子核的质量是6.646 61027 kg，一个锂原子核的质量是1.165 0610 26 kg，一个氢原子核的质量是1.673 61027 kg，(1)试写出这一过程的核反应方程；(2)计算这
7、一过程中的质量亏损；(3)计算这一过程中所释放的核能14.已知210 84Po原子核质量为209.982 87 u，206 82Pb原子核的质量为205.974 46 u，42He原子核的质量为4.002 60 u，静止的210 84Po核在 衰变中放出 粒子后变成206 82Pb，求：(1)在衰变过程中释放的能量(2)粒子从 Po核中射出的动能(3)反冲核的动能(已知核反应释放的能量只转化为动能)15.31H的质量是3.016 050 u，质子的质量是1.007 277 u，中子的质量是1.008 665 u，求：(1)一个质子和两个中子结合为氚核时，是吸收还是放出能量？该能量为多少？(2)
8、氚核的结合能和比结合能各是多少？(3)如果这些能量是以光子形式放出，则光子的频率是多少？用心 爱心 专心4 参考答案1D 核子间的核力最大，万有引力最小，D正确 2CD 由核力的特点知只有C、D正确 3D 自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多因此选项D正确 4A 考查原子物理中核反应的各种守恒规律及对质能方程的理解由质量数守恒知，C错；由能量守恒知，D错；核反应中放出的是 射线，B错 5D Emc2中 c 为光速，所以物体具有的能量E与其质量成正比，A正确；Emc2可以计算核反应中释放的核能，B正确；一个中子和一个质子结合成
9、氘核，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损，C正确；Emc2中，E是指物体所具有的能量，Emc2中，E 是核反应中发生质量亏损释放的核能，D错误 6D 由电荷数守恒知，X的质子数为0，由质量数守恒知，X的质量数为1，故 X为中子，设 X的质量为 m，反应中的质量亏损m m1m2m3m，释放的核能Emc2(m1m2m3m)c2，则 X的质量为m1m2m3Ec2，故选项D正确 7B 根据该反应过程中质量数守恒、电荷数守恒可知核反应方程为：11H10n21H，故选项 A错误；聚变过程中辐射出 光子，质量亏损m m1m2m3，故选项B正确；由质能方程知，辐射出的 光子的能量E (m1m2m3)c2，
10、故选项C 错误；由Ehc知，光子的波长hm1m2m3c，故选项D错误 8AD 由自由核子结合成原子核的过程中，核力做正功，释放出能量反之，将原子核分开变为自由核子它需要赋予相应的能量，该能量即为结合能，故A选项正确，B选项错误；核子越多的原子核的结合能越大，但它的平均结合能不一定大，平均结合能的大小反映了原子核的稳定性，故C选项错误，D选项正确 9CD 原子核发生 衰变时核子质量数减小4 而核电荷数减小2.由题知 X 核原先静止，则衰变后 粒子和反冲核Y的动量大小相等，由 RmvBq，知 RY RqqY2(Z2)，故 B项错误；而周期之比由T2mBq，知 TY TmYqYqm A42Z2，故
11、A项错误；该过程质量亏损m m1(m2m3)，故 C 项正确；由Ekp22m知 Y核的动能EkY4E0A4，则释放的核能E EkEkYAE0A4，故 D项正确 10(1)11H73X42He42He或11H73Li 42He 42He(2)3.1 1029 kg 解析 (1)11H73X42He42He 或11H73Li 42He42He(2)mc2E末E初m E末E初c228.9 0.51.6 101331082 kg 用心 爱心 专心5 3.1 1029 kg 11吸能反应 1.2 MeV 解析 反应前总质量mN mHe18.011 40 u 反应后总质量mO mH 18.012 69 u
12、 质量增加，为吸能反应，所吸收的能量为Emc2(18.012 6918.011 40)931.5 MeV 1.2 MeV.122.68107 eV 或(2.67 107 eV 也对)解析 根据爱因斯坦质能方程：Emc2.只要求出质量亏损就可以求出释放的能量解法一核反应前的质量是4mp 2me，核反应后的质量是m，质量亏损为m (4mp2me)m0.028 71 u 释放的能量为Emc20.028 71 1.661027310821.601019 eV 2.68107 eV 解法二释放的能量为E 0.028 71931.5 MeV26.7 MeV2.67107 eV 13(1)73Li 11H2
13、42He(2)3.1 1029 kg(3)2.79 1012 J 解析 (1)这一过程的核反应方程为：73Li 11H242He(2)质量亏损m mLimH 2m11.650 61027 kg 1.673 61027 kg 26.64661027 kg 3.1 1029 kg(3)释放核能Emc23.1 1029(3108)2 J 2.791012 J 14(1)5.412 MeV(2)5.309 MeV(3)0.103 MeV 解析 (1)衰变方程210 84Po206 82Pb42He 衰变过程中质量亏损为m 209.982 87 u 205.974 46 u 4.002 60 u0.00
14、5 81 u 反应过程中释放的能量为E 0.005 81931.5 MeV 5.412 MeV(2)因衰变前后动量守恒，则衰变后 粒子和铅核的动量大小相等，方向相反而pmv 则2m Ek2mPbEkPb即 m EkmPbEkPb又因核反应释放的能量只能转化为两者的动能，故EkEkPbE 5.412 MeV 所以 粒子从钋核中射出的动能Ek5.309 MeV(3)反冲核即铅核的动能EkPb0.103 MeV 15(1)放出；7.97MeV(2)7.97MeV；2.66MeV(3)1.92 1021Hz 解析 (1)一个质子和两个中子结合成氚核的反应方程式是11H210n31H，反应前各核子总用心 爱心 专心6 质量为mp 2mn 1.007 277 u21.008 665 u 3.024 607 u，反应后新核的质量为mH 3.016 050 u，质量亏损为m 3.016 050 u3.024 607 u 0.008 557 u.因反应前的总质量大于反应后的总质量，故此核反应放出能量释放的核能为E 0.008 557931.5 MeV7.97 MeV.(2)氚核的结合能即为E 7.97 MeV，它的比结合能为E3 2.66 MeV.(3)放出光子的频率为Eh7.971061.6 10196.631034 Hz 1.921021 Hz.