《核力与结合能》同步练习4

《核力与结合能》同步练习基础夯实一、选择题(1～4题为单选题，5题为多选题)1．关于核力的说法正确的是()A．核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用B．核力就是电磁力C．核力是短程力，作用范围在1.5×10－15m之内D．核力与电荷有关答案：C解析：核力是短程力，超过1.5×10－15m，核力急剧下降几乎消失，故C对，核力与万有引力、电磁力不同，故A、B不对，核力与电荷无关，故D错。2．关于原子核中质子和中子的说法，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答案：D解析：原子核中质子数和中子数不一定相等，特别是在原子序数越大的原子核中，中子数比质子数多，且原子序数大的和小的都没有中等质量原子核稳定，故A、B、C错。又由于核力是短程力及饱和性的特点，使原子核不可能无节制的增大，故D正确。3．下列关于结合能和比结合能的说法中，正确的有()A．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能B．比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大C．重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和比结合能都大D．中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大答案：D解析：核子结合成原子核是放出能量，原子核拆解成核子是吸收能量，A选项错；比结合能越大的原子核越稳定，但比结合能越大的原子核，其结合能不一定大，例如中等质量原子核的比结合能比重核大，但由于核子数比重核少，其结合能比重核反而小，B、C选项错；中等质量原子核的比结合能比轻核的大，它的原子核内核子数又比轻核多，因此它的结合能也比轻核大，D选项正确。4．太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少。太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近()A．1036kgB．1018kgC．1013kgD．109kg答案：D解析：由质能方程ΔE＝Δmc2得：Δm＝ΔEc2＝4×10263.0×1082kg≈4×109kg，D正确。5．爱因斯坦提出了质能方程，揭示了质量与能量的关系，关于质能方程，下列说法正确的是()A．质量和能量可以相互转化B．当物体向外释放能量时，其质量必定减少，且减少的质量Δm与释放的能量ΔE满足ΔE＝Δmc2C．物质的核能可用mc2表示D．mc2是物体能够放出能量的总和答案：BD解析：E＝mc2式中E表示物体具有的总能量，m表示物体的质量，故C项错误，D正确；ΔE＝Δmc2表示当物体的能量增加或减少ΔE时，其质量相应的增加或减少Δm，故A错误，B正确，所以选B、D。二、非选择题6．已知：氮核质量MN＝14.00753u，氧17核的质量为MO＝17.00454u，氦核质量MHe＝4.00387u，氢核质量为MH＝1.00815u。试判断147N＋42He―→178O＋11H这一核反应吸收能量还是放出能量？能量变化多少？答案：吸收能量能量变化1.2MeV解析：反应前总质量：MN＋MHe＝18.01140u反应后总质量：MO＋MH＝18.01269u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ΔE＝Δm·c2来计算，若反应过程中质量增加1u，就会吸收931.5MeV的能量，故：ΔE＝(18.01269－18.01140)×931.5MeV＝1.2MeV7．三个α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)342He―→126C＋ΔE(2)1.165×10－12J(3)7.28MeV解析：反应前后的质量发生改变，根据ΔE＝Δm·c2可求解出结论。(1)342He―→126C＋ΔE(2)Δm＝3×4.0026u－12.0000u＝0.0078u＝12.948×10－30kgΔE＝Δm·c2＝1.165×10－12J(3)ΔE＝1.165×10－12J＝7.28MeV能力提升一、选择题(1～3题为单选题，4题为多选题)1．当两个中子和两个质子结合成一个α粒子时，放出28.30MeV的能量，当三个α粒子结合成一个碳(C)核时，放出7.26MeV能量，则当6个中子和6个质子结合成一个碳(C)核时，释放的能量约为()A．21.04MeVB．35.56MeVC．77.64MeVD．92.16MeV答案：D解析：6个中子和6个质子可结合成3个α粒子，放出能量3×28.30MeV＝84.9MeV，3个α粒子再结合成一个碳核，放出7.26MeV能量，故6个中子和6个质子结合成一个碳核时，释放能量为84.9MeV＋7.26MeV＝92.16MeV。2．原来静止的原子核abX发生α衰变时，放出α粒子的动能为E0。假设衰变时产生的能量全部以动能的形式释放出来，则在此衰变过程中的质量亏损是()A.E0c2B.E0a－4c2C.a－4E0c2D.aE0a－4c2答案：D解析：α粒子与新核质量比为4a－4，衰变过程满足动量守恒，即mαvα＝m新·v新，根据动量和动能的关系p2＝2m·Ek可知，新核动能为4a－4E0。由ΔE＝Δmc2，得Δm＝E0＋4a－4E0c2＝aE0a－4c2，故D选项正确。3．雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(νe)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，其核反应方程式为：νe＋3717Cl―→3718Ar＋0－1e已知3717Cl核的质量为36.95658u，3718Ar核的质量为36.95691u，0－1e质量为0.00055u，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．0.82MeVB．0.31MeVC．1.33MeVD．0.51MeV答案：A解析：先计算出核反应过程中的质量增加：Δm＝36.95691u＋0.00055u－36.95658u＝0.00088u再由爱因斯坦的质能方程得所需要的能量：ΔE＝Δmc2＝0.00088u×931.5MeV＝0.82MeV故选项A是正确的。4．关于原子结构和核反应的说法中正确的是()A．卢瑟福在α粒子散射实验基础上提出了原子的核式结构模型B．天然放射现象的发现，揭示了原子核是由质子和中子组成的C．据图可知，原子核A裂变成原子核B和C要放出核能量D．据图可知，原子核D和E聚变成原子核F要放出能量答案：ACD解析：卢瑟福在α粒子散射实验基础上提出了原子的核式结构模型即A正确；天然放射现象的发现，揭示了原子核具有复杂的结构，故B错误；A裂变为B和C，D和E聚变为F，由于核子的平均质量都减少，所以都发生质量亏损，都放出了能量，故C、D正确。二、非选择题5．为确定爱因斯坦的质能方程ΔE＝Δmc2的正确性，设计了如下实验：用动能为E1＝0.6MeV的质子轰击静止的锂核73Li，生成两个α粒子，测得两个α粒子的动能之和为E2＝19.9MeV，已知质子、α粒子、锂粒子的质量分别取mP＝1.0073u、mα＝4.0015u、mLi＝7.0160u(1)写出核反应方程(2)通过计算说明ΔE＝Δmc2正确答案：(1)73Li＋11H―→242He(2)见解析解析：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73Li＋11H―→242He(2)核反应的质量亏损Δm＝mLi＋mp－2mα＝0.0203u，由质能方程可得，质量亏损相当的能量ΔE＝Δmc2＝18.9MeV，而系统增加的能量ΔE′＝E2－E1＝19.3MeV，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ΔE＝Δmc2正确。6．用中子轰击锂核(63Li)发生核反应，生成氚核(31H)和α粒子，并放出4.8MeV的能量。(1)写出核反应方程；(2)求出质量亏损；(3)若中子和锂核是以等值反向的动量相碰，则氚核和α粒子的动能比是多少？(4)α粒子的动能是多大？答案：(1)63Li＋10n―→31H＋42He(2)0.0052u(4)2.06MeV解析：(1)63Li＋10n―→31H＋42He(2)依据ΔE＝Δmc2得：Δm＝4.8931.5u＝0.0052u(3)根据题意有：0＝m1v1＋m2v2式中m1、m2、v1、v2分别为氚核和α粒子的质量和速度，由上式及动能Ek＝p2/2m，可得它们的动能之比为：Ek1Ek2＝p22m1p22m2＝m2m1＝。(4)α粒子的动能：Ek2＝37(Ek1＋Ek2)＝37×4.8MeV＝2.06MeV。