高中物理-核力与结合能练习 (2)

高中物理-核力与结合能练习基础夯实一、选择题(1～2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0.8×10－16m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0.8×10－15m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1.5×10－15m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0.8×10－15m时,表现为吸引力,且随距离增大而减小,在距离小于0.8×10－15m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21H＋31H―→42He＋X。

已知21H的质量为2.0136u,31H的质量为3.0180u,42He 的质量为4.0026u,X的质量为1.0087u,则下列说法中正确的是( B )A．X是质子,该反应释放能量B．X是中子,该反应释放能量C．X是质子,该反应吸收能量D．X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21H＋31 H―→42He＋10X,则X为中子,在该反应发生前反应物的总质量m1＝2.0136u＋3.0180u＝5.0316u,反应后产物总质量m2＝4.0026u＋1.0087u＝5.0113u,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ΔE＝Δmc2的正确理解是( ABD )A．如果物体的能量减少了ΔE,它的质量也一定相应减少ΔmB．如果物体的质量增加了Δm,它的能量也一定相应增加Δmc2C．Δm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ΔE,则这些核子与组成的原子核的质量之差就是Δm解析：一定质量对应于一定的能量,物体的能量减少了ΔE,它的质量也一定相应减少Δm,即发生质量亏损,所以选项A、D正确,如果物体的质量增加了Δm,它的能量也一定相应增加Δmc2,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。

二、非选择题4．(新疆农业大学附中高二下学期期中)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11H轰击静止的A Z X,生成两个动能均为8.9MeV的42He。

(1MeV＝1.6×10－13J)(1)上述核反应方程为__11H ＋73X→242He__。

(2)质量亏损为__3.1×10－29kg__。

解析：(1)根据电荷数守恒与质量数守恒 则核反应方程为：11H ＋73X→242He (2)根据爱因斯坦质能方程： Δm ＝ΔE c 2＝8.9×2－0.5×1.6×10－133×1082＝3.1×10－29kg5．(江苏宿迁市高二下学期期末)一个锂核(73Li)受到一个质子(11H)轰击变为2个α粒子(42He),在此过程中释放出16.6MeV 的能量。

(1u 相当于931MeV)求：(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)73Li ＋11H→242He (2) 0.0022u 解析：(1)73Li ＋11H→242He (2)Δm ＝ΔE c2代入数据得：Δm ＝0.0178u Δm ＝Δm8代入数据得：Δm ＝0.0022u(或3.7×10－30kg)6．三个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)7.28 MeV解析：反应前后的质量发生改变,根据ΔE ＝Δm ·c 2可求解出结论。

(1)342He ―→126C ＋ΔE(2)Δm ＝3×4.0026u －12.0000u ＝0.0078u ＝12.948×10－30kg ΔE ＝Δm ·c 2＝1.165×10－12J(3)ΔE ＝1.165×10－12J ＝7.28 MeV能力提升一、选择题1．(宁夏石嘴山三中高二下学期检测)静止的氡核22286Rn 放出α粒子后变成钋核21884Po,α粒子动能为E α。

若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能,真空中的光速为c ,则该反应中的质量亏损为( C )A ．4218·E αc 2B ．0C ．222218·E αc2 D ．218222·E αc2 解析：α粒子和反冲核的总动能E ＝E α＋4218E α＝222218E α 由ΔE ＝Δmc 2得Δm ＝222E α218c22．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(C 2Cl 4)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36.956 58u,3718Ar 核的质量为36.956 91u, 0－1e 质量为0.000 55u,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 )A ．0.82MeVB ．0.31MeVC ．1.33MeVD ．0.51MeV解析：先计算出核反应过程中的质量增加： Δm ＝36.956 91u ＋0.000 55u －36.956 58u ＝0.000 88u再由爱因斯坦的质能方程得所需要的能量： ΔE ＝Δmc 2＝0.000 88u×931.5MeV＝0.82MeV 故选项A 是正确的。

3．(山东省泰安市高三上学期期末)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n ＝3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C ．21083Bi 的半衰期是5天,100克21083Bi 经过10天后的质量为50克 D ．β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 正确；一群氢原子处于n ＝3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；β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产生的,故D 错误。

二、非选择题4．(江苏启东中学高二下学期检测)一静止的钚核发生衰变后放出一个α粒子变成铀核。

已知钚核质量为m 1,α粒子质量为m 2,铀核质量为m 3,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)m 2m 3v (2)(m 1－m 2－m 3)c 2解析：(1)钚核发生衰变后放出一个α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：m 3v ′－m 2v ＝0解得：v ′＝m 2m 3v(2)质量亏损Δm ＝m 1－m 2－m 3 根据爱因斯坦质能方程得：释放的总能量ΔE ＝Δmc 2＝(m 1－m 2－m 3)c 25．已知：氮核质量M N ＝14.00753u,氧17核的质量为M O ＝17.004 54u,氦核质量M He ＝4.003 87u,氢核质量为M H ＝1.008 15u 。

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：M N ＋M He ＝18.01140u 反应后总质量：M O ＋M H ＝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 ·c 2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＝1.2MeV6．为确定爱因斯坦的质能方程ΔE ＝Δmc 2的正确性,设计了如下实验：用动能为E 1＝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E 2＝19.9 MeV,已知质子、α粒子、锂粒子的质量分别取m P ＝1.0073u 、m α＝4.0015u 、m Li ＝7.0160u 。

(1)写出核反应方程；(2)通过计算说明ΔE ＝Δmc 2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 ＝m Li ＋m p －2m α＝0.0203u,由质能方程可得,质量亏损相当的能量ΔE ＝Δmc 2＝18.9MeV,而系统增加的能量ΔE ′＝E 2－E 1＝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。