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1、
5 核力與結(jié)合能
1.對原子核的組成,下列說法正確的是( )
A.核力可使一些中子組成原子核
B.核力可使非常多的質(zhì)子組成原子核
C.不存在只有質(zhì)子的原子核
D.質(zhì)量較大的原子核內(nèi)一定有中子
解析:由于原子核帶正電,不存在只有中子的原子核,但核力也不能把非常多的質(zhì)子集聚在一起組成原子核,原因是核力是短程力,質(zhì)子之間還存在“長程力”——庫侖力,A、B錯(cuò)誤;自然界中存在只有一個(gè)質(zhì)子的原子核,H,C錯(cuò)誤;較大質(zhì)量的原子核內(nèi)只有存在一些中子,才能削弱庫侖力,維系原子核的穩(wěn)定,故D正確.
答案:D
2.一個(gè)91Pa原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、核子數(shù)分別為( )
A.91個(gè)
2、91個(gè) 234個(gè) B.143個(gè) 91個(gè) 234個(gè)
C.91個(gè) 143個(gè) 234個(gè) D.234個(gè) 91個(gè) 143個(gè)
解析:原子核是由質(zhì)子和中子組成的,質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子.91Pa的原子序數(shù)為91,即質(zhì)子數(shù)為91,核子數(shù)為234,中子數(shù)等于核子數(shù)減去質(zhì)子數(shù),即為234-91=143,故C正確,ABD錯(cuò)誤.故選:C.
答案:C
3.(多選)對核子結(jié)合成原子核的下列說法正確的是( )
A.原子核內(nèi)的核子間均存在核力
B.原子核內(nèi)的質(zhì)子間均存在核力和庫侖力
C.當(dāng)n個(gè)核子靠近到核力作用的范圍而結(jié)合為原子核時(shí),其間“勢能”一定減小
D.對質(zhì)子數(shù)較多的原子核,其中的中子起到增加核力、
3、維系原子核穩(wěn)定的作用
解析:由于核力為短程力,只會(huì)發(fā)生在相鄰核子之間,由此知A、B錯(cuò)誤;當(dāng)n個(gè)核子靠近到核力作用范圍內(nèi),而距離大于0.810-15 m,核力表現(xiàn)為引力,在此過程核力必做正功,其間勢能必定減小,形成原子核后距離一般不小于0.810-15 m,故C正確;對質(zhì)子數(shù)較多的原子核,由于只有相鄰的質(zhì)子間才有核力,但各個(gè)質(zhì)子間均有很強(qiáng)的庫侖斥力,隨著質(zhì)子數(shù)的增加,其庫侖斥力增加,對于穩(wěn)定的原子核,必須存在較多的中子才能維系二者的平衡,故D正確.
答案:CD
4.某核反應(yīng)方程為H+H→He+X.已知H的質(zhì)量為2.013 6 u,H的質(zhì)量為3.018 0 u,He的質(zhì)量為4.002 6 u
4、,X的質(zhì)量為1.008 7 u.則下列說法中正確的是( )
A.X是質(zhì)子,該反應(yīng)釋放能量
B.X是中子,該反應(yīng)釋放能量
C.X是質(zhì)子,該反應(yīng)吸收能量
D.X是中子,該反應(yīng)吸收能量
解析:由題目所給核反應(yīng)方程式,根據(jù)核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù),電荷數(shù)守恒規(guī)律,可得:H+H→He+n,X為中子,在該反應(yīng)發(fā)生前,反應(yīng)物的總質(zhì)量m1=2.013 6 u+3.018 0 u=5.031 6 u,反應(yīng)后產(chǎn)物總質(zhì)量m2=4.002 6 u+1.008 7 u=5.011 3 u,總質(zhì)量減少,出現(xiàn)了質(zhì)量虧損,根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程可知,該反應(yīng)釋放能量.
答案:B
5.如圖所示,表示原子核的比結(jié)合能與質(zhì)
5、量數(shù)A的關(guān)系,據(jù)此下列說法中正確的是( ?。?
A.重的原子核,例如鈾核(92U),因?yàn)樗暮俗佣?,核力大,所以結(jié)合得堅(jiān)固而穩(wěn)定
B.鋰核(Li)的核子的比結(jié)合能比鈾核的比結(jié)合能小,因而比鈾核結(jié)合得更堅(jiān)固更穩(wěn)定
C.原子核結(jié)合的松緊程度可以用“比結(jié)合能”來表征,比結(jié)合能的定義是每個(gè)核子的平均結(jié)合能;比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定
D.以上三個(gè)表述都錯(cuò)誤
解析:比結(jié)合能是指要把原子核內(nèi)核子分開平均每個(gè)核子需要的能量,所以比結(jié)合能越大,原子核越穩(wěn)定,由圖知,中等大小的原子核比結(jié)合能最大,最穩(wěn)定,故ABD錯(cuò)誤;C正確.
答案:C
[A級 抓基礎(chǔ)]
1.(多選)如圖所示是原子核的核子
6、平均質(zhì)量與原子序數(shù)Z的關(guān)系圖象,下列說法正確的是( ?。?
A.若DE能結(jié)合成F,結(jié)合過程一定能放出核能
B.若DE能結(jié)合成F,結(jié)合過程一定要吸收能量
C.若CB能結(jié)合成A,結(jié)合過程一定要放出能量
D.若CB能結(jié)合成A,結(jié)合過程一定要吸收能量
解析:DE結(jié)合成F,有質(zhì)量虧損,根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程,有能量釋放,A正確,B錯(cuò)誤;若CB能結(jié)合成A,也有質(zhì)量虧損,根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程,要吸收能量,D正確,C錯(cuò)誤;故選AD.
答案:AD
2.原子質(zhì)量單位為u,1 u相當(dāng)于931.5 MeV的能量,真空中光速為c,當(dāng)質(zhì)量分別為m1和m2的原子核結(jié)合為質(zhì)量為M的原子核時(shí)釋放出的能量是( ?。?/p>
7、
A.(M-m1-m2) uc2
B.(m1+m2-M) u931.5 J
C.(m1+m2-M)c2
D.(m1+m2-M)931.5 eV
解析:在核能計(jì)算時(shí),如果質(zhì)量的單位是kg,則用ΔE=Δmc2進(jìn)行計(jì)算,如果質(zhì)量的單位是u,則利用1 u相當(dāng)于931.5 MeV的能量計(jì)算,即ΔE=Δm931.5 MeV進(jìn)行計(jì)算,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤.
答案:C
3.中子n、質(zhì)子p、氘核D的質(zhì)量分別為mn、mp、mD.現(xiàn)用光子能量為E的γ射線照射靜止氘核使之分解,反應(yīng)方程為γ+D→p+n,若分解后中子、質(zhì)子的動(dòng)能可視為相等,則中子的動(dòng)能是( )
A.[(mD-mp-mn)c2-E]
8、
B.[(mD+mn-mp)c2+E]
C.[(mD-mp-mn)c2+E]
D.[(mD+mn-mp)c2-E]
解析:因?yàn)檩p核聚變時(shí)放出能量,質(zhì)量虧損,所以氘核分解為核子時(shí),要吸收能量,質(zhì)量增加,本題核反應(yīng)過程中γ射線能量E對應(yīng)質(zhì)量的增加和中子與質(zhì)子動(dòng)能的產(chǎn)生,即E=Δmc2+2Ek=(mp+mn-mD)c2+2Ek得Ek=[E-(mp+mn-mD)c2]=[(mD-mp-mn)c2+E],故選C.
答案:C
4.(多選)中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí),質(zhì)量虧損為Δm,相應(yīng)的能量ΔE=Δmc2=2.2 MeV是氘核的結(jié)合能,下列說法正確的是( )
A.用能量小于2.2 MeV的光子
9、照射靜止氘核時(shí),氘核不能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子
B.用能量小于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時(shí),氘核可能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子,它們的動(dòng)能之和不為零
C.用能量大于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時(shí),氘核可能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子,它們的動(dòng)能之和為零
D.用能量大于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時(shí),氘核可能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子,它們的動(dòng)能之和不為零
解析:用能量小于結(jié)合能的光子照射氘核時(shí),氘核一定不能分解,所以A正確,B錯(cuò)誤.用能量大于結(jié)合能的光子照射氘核時(shí),氘核可能分解,只要分解,分解出的質(zhì)子和中子動(dòng)能之和一定不為零(若動(dòng)能之和為零就分不開了),所以C錯(cuò)誤,D正確.
10、答案:AD
B級 提能力
5.(多選)我國首次使用核電池隨“嫦娥三號”軟著陸月球,并用于嫦娥三號的著陸器和月球車上,核電池是通過半導(dǎo)體換能器,將放射性同位素衰變過程中釋放出的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?嫦娥三號采用放射性同位素94Pu,靜止的94Pu衰變?yōu)殁櫤?2U和α粒子,并放出頻率為ν的γ光子,已知94Pu、92U和α粒子的質(zhì)量分別為mPu、mU、mα.下列說法正確的是( ?。?
A.94Pu的衰變方程為94Pu→92U+He+γ
B.此核反應(yīng)過程中質(zhì)量虧損為Δm=mPu-mU-mα
C.釋放出的γ光子的能量為(mPu-mU-mα)c2
D.反應(yīng)后92U和α粒子結(jié)合能之和比94Pu的結(jié)合能大
11、
解析:根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒與電荷數(shù)守恒可知,94Pu的衰變方程為94Pu→92U+He+γ,故A正確;此核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損等于反應(yīng)前后質(zhì)量的差,為Δm=mpu-mU-mα,故B正確;釋放的γ光子的能量為hν,核反應(yīng)的過程中釋放的能量:E=(mpu-mU-mα)c2,由于核反應(yīng)的過程中釋放的核能轉(zhuǎn)化為新核與α粒子的動(dòng)能以及光子的能量,所以光子的能量小于(mpu-mU-mα)c2,故C錯(cuò)誤; 94Pu衰變成92U和α 粒子后,釋放核能,將原子核分解為單個(gè)的核子需要的能量更大,原子變得更穩(wěn)定,所以反應(yīng)后92U和α粒子結(jié)合能之和比94Pu的結(jié)合能大,故D正確;故選ABD.
答案:ABD
6.H的
12、質(zhì)量為3.016 050 u,質(zhì)子的質(zhì)量是1.007 277 u,中子的質(zhì)量是1.008 655 u.求:
(1)一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合為氚核時(shí),是吸收還是放出能量?該能量為多少?
(2)氚核的結(jié)合能和比結(jié)合能各是多少?
(3)如果此能量是以光子形式放出的,則光子的頻率是多少?
解析:(1)一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成氚核的核反應(yīng)方程是:H+2n→H,
反應(yīng)前各核子總質(zhì)量為:mp+2mn=1.007 277 u+21.008 665 u=3.024 607 u,
反應(yīng)后新核的質(zhì)量
mH=3.016 050 u,
質(zhì)量虧損
Δm=3.024 607 u-3.016 050 u=0.
13、008 557 u,
因反應(yīng)前的總質(zhì)量大于反應(yīng)后的總質(zhì)量,故此核反應(yīng)釋放能量;
釋放的核能
ΔE=0.008 557931.5 MeV=7.97 MeV.
(2)氚核的結(jié)合能ΔE=7.97 MeV,
它的比結(jié)合能為:≈2.66 MeV.
(3)放出光子的頻率
ν== Hz≈1.921021 Hz.
答案:(1)放出能量 7.97 MeV
(2)7.97 MeV 2.66 MeV
(3)1.921021 Hz
7.鐳核Ra發(fā)生衰變放出一個(gè)粒子變?yōu)殡焙薘n.已知鐳核226質(zhì)量為226.025 4 u,氡核222質(zhì)量為222.016 3 u,放出粒子的質(zhì)量為4.002 6 u.
14、
(1)寫出核反應(yīng)方程;
(2)求鐳核衰變放出的能量;
(3)若衰變放出的能量均轉(zhuǎn)變?yōu)殡焙撕头懦隽W拥膭?dòng)能,求放出粒子的動(dòng)能.
解析:(1)核反應(yīng)方程為Ra→Rn+He.
(2)鐳核衰變放出的能量為ΔE=Δmc2=(226.025 4-4.002 6-222.016 3)931.5 MeV≈6.05 MeV.
(3)設(shè)鐳核衰變前靜止,鐳核衰變時(shí)動(dòng)量守恒,則由動(dòng)量守恒定律可得
mRnvRn-mαvα=0.①
又因?yàn)樗プ兎懦龅哪芰哭D(zhuǎn)變?yōu)殡焙撕挺亮W拥膭?dòng)能,則
ΔE=mRnv+mαv.②
由①②可得
Eα=ΔE=6.05 MeV≈5.94 MeV.
答案:(1)Ra→Rn+He
(2)6.05 MeV (3)5.94 MeV
6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375