2019-2020年高中物理第十九章原子核19.5核力與結合能檢測新人教版.doc

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2019-2020年高中物理第十九章原子核19.5核力與結合能檢測新人教版 1．關于核力的說法正確的是(　　) A．核力同萬有引力沒有區(qū)別，都是物體間的作用 B．核力就是電磁力 C．核力是短程力，作用范圍在1.510－15 m之內(nèi) D．核力與電荷有關 【解析】　核力是短程力，超過1.510－15 m．核力急劇下降幾乎消失，故C對．核力與萬有引力、電磁力不同，故A、B不對．核力與電荷無關，故D錯． 【答案】　C 2．關于原子核中質(zhì)子和中子的說法，正確的是(　　) A．原子核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)一定相等 B．穩(wěn)定的重原子核里，質(zhì)子數(shù)比中子數(shù)多 C．原子核都是非常穩(wěn)定的 D．由于核力的作用范圍是有限的，以及核力的飽和性，不可能無節(jié)制的增大原子核而仍穩(wěn)定存在 【解析】　由穩(wěn)定核的質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)的關系圖象可知，質(zhì)量越大的原子核內(nèi)中子數(shù)越多于質(zhì)子數(shù)．A、B錯誤；放射現(xiàn)象說明原子核也會發(fā)生變化，C錯誤；由核力作用特點可知，核子數(shù)越多的原子核越不穩(wěn)定，D正確． 【答案】　D 3．為了直接驗證愛因斯坦狹義相對論中著名的質(zhì)能方程E＝mc2，科學家用中子轟擊硫原子，分別測出原子捕獲中子前后質(zhì)量的變化以及核反應過程中放出的能量，然后進行比較，精確驗證了質(zhì)能方程的正確性．設捕獲中子前的原子質(zhì)量為m1，捕獲中子后的原子質(zhì)量為m2，被捕獲的中子質(zhì)量為m3，核反應過程放出的能量為ΔE，則這一實驗需驗證的關系式是(　　) A．ΔE＝(m1－m2－m3)c2 B．ΔE＝(m1＋m3－m2)c2 C．ΔE＝(m2－m1－m3)c2 D．ΔE＝(m2－m1＋m3)c2 【解析】　反應前的質(zhì)量總和為m1＋m3，質(zhì)量虧損Δm＝m1＋m3－m2，核反應釋放的能量ΔE＝(m1＋m3－m2)c2，選項B正確． 【答案】　B 4．太陽因核聚變釋放出巨大的能量，同時其質(zhì)量不斷減少．太陽每秒鐘輻射出的能量約為41026 J，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，太陽每秒鐘減少的質(zhì)量最接近(　　) A．1036 kg B．1018 kg C．1013 kg D．109 kg 【解析】　根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2，得Δm＝＝ kg≈109 kg. 【答案】　D 5．在下列判斷中，正確的是(　　) A．組成92U核的核子中任何兩個核子之間都存在不可忽略的核力作用 B．組成92U核的中子中任何兩個中子之間都存在不可忽略的核力作用 C．組成92U核的質(zhì)子中任何兩個質(zhì)子之間都存在不可忽略的庫侖斥力作用 D．組成92U核的質(zhì)子中任何兩個質(zhì)子之間都存在不可忽略的核力作用 【解析】　核力屬于短程力，由于組成92U核的核子較多，兩核子之間的距離可能超過核力的作用范圍，所以某些核子之間的作用力可能比較小，所以選項A、B、D錯誤，但任何兩質(zhì)子之間都存在庫侖力的作用，所以選項C正確． 【答案】　C 6．核子結合成原子核或原子核分解為核子時，都伴隨著巨大的能量變化，這是因為(　　) A．原子核帶正電，電子帶負電，電荷間存在很大的庫侖力 B．核子具有質(zhì)量且相距很近，存在很大的萬有引力 C．核子間存在強大的核力 D．核子間存在著復雜磁力 【解析】　核反應中核能的變化是因為核子間存在著特別強大的核力，不是因為萬有引力，也不是因為庫侖力或磁場力，這些力與核力相比都很小，故C正確． 【答案】　C 7．如圖所示是描述原子核核子的平均質(zhì)量m與原子序數(shù)Z的關系曲線，由圖可知下列說法正確的是(　　) A．將原子核A分解為原子核B、C可能吸收能量 B．將原子核D、E結合成原子核F可能吸收能量 C．將原子核A分解為原子核B、F一定釋放能量 D．將原子核F、C結合成原子核B一定釋放能量 【解析】　因B、C核子平均質(zhì)量小于A的核子平均質(zhì)量，故A分解為B、C時，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，放出核能，故A項錯；同理可得B、D項錯，C項正確． 【答案】　C 8．一個鈾核衰變?yōu)殁Q核時釋放出一個α粒子，已知鈾核的質(zhì)量為3.85313110－25 kg，釷核的質(zhì)量為3.78656710－25 kg，α粒子的質(zhì)量為6.6467210－27 kg.在這個衰變過程中釋放出來的能量等于________J．(保留兩位有效數(shù)字) 【解析】　先計算質(zhì)量虧損： Δm＝[3.85313110－25－(3.78656710－25)－6.6467210－27] kg＝9.6810－30kg. 再由質(zhì)能方程：ΔE＝Δmc2＝9.6810－30(3108)2 J＝8.710－13 J. 【答案】　8.710－13 9．如果要把O分成8個質(zhì)子和8個中子，需給它多少能量？要把它分為4個He，需給它多少能量？已知O的核子平均結合能是7.98 MeV，He的核子平均結合能是7.07 MeV. 【解析】　將O分成8個質(zhì)子和8個中子所提供的能量為O的結合能，即為其核子數(shù)與平均結合能的乘積．將O分成4個He可以看做兩個過程：一是將O分成8個質(zhì)子和8個中子，然后再將8個質(zhì)子和8個中子結合成4個He，需提供的能量為此兩個過程的能量之差． 把O分成8個質(zhì)子和8個中子需提供的能量為： ΔE1＝167.98 MeV＝127.68 MeV. 將2個質(zhì)子和2個中子結合成一個He所放出的能量為： ΔE2＝47.07 MeV＝28.28 MeV. 則將O分成4個He需提供的能量為：ΔE′＝ΔE1－4ΔE2＝127.68 MeV－428.28 MeV＝14.56 MeV. 【答案】　127.68 MeV　14.56 MeV 能力提升 1．原子質(zhì)量單位為u,1 u相當于931. 5 MeV的能量，真空中光速為c，當質(zhì)量分別為m1和m2的原子核結合為質(zhì)量為M的原子核時釋放出的能量是(　　) 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】　在核能計算時，如果質(zhì)量的單位是kg，則用ΔE＝Δmc2進行計算，如果質(zhì)量的單位是u，則利用1 u相當于931.5 MeV的能量計算，即ΔE＝Δm931.5 MeV進行計算，故C正確，A、B、D錯． 【答案】　C 2．(多選)對結合能、比結合能的認識，下列正確的是(　　) A．一切原子核均具有結合能 B．自由核子結合為原子核時，可能吸收能量 C．結合能越大的原子核越穩(wěn)定 D．比結合能越大的原子核越穩(wěn)定 【解析】　由自由核子結合成原子核的過程中，核力做正功，釋放出能量．反之，將原子核分開變?yōu)樽杂珊俗铀枰x予相應的能量，該能量即為結合能，故A正確，B錯誤；對核子較多的原子核的結合能越大，但它的比結合能不一定大，比結合能的大小反映了原子核的穩(wěn)定性，故C錯誤．D正確． 【答案】　AD 3．某核反應方程為H＋H―→He＋X.已知H的質(zhì)量為2.0136 u，H的質(zhì)量為3.0180 u，He的質(zhì)量為4.0026 u，X的質(zhì)量為1.0087 u．則X是________，該反應________(選填“吸收”或“釋放”)能量． 【解析】　設“X”的質(zhì)量數(shù)為a，核電荷數(shù)為b則由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒知：2＋3＝4＋a,1＋1＝2＋b，所以a＝1，b＝0，故X為中子． 核反應方程的質(zhì)量虧損為 Δm＝(2.0136 u＋3.0180 u)－(4.0026 u＋1.0087 u)＝0.0203 u，由此可知，該反應釋放能量． 【答案】　中子　釋放 4．歷史上第一次利用加速器實現(xiàn)的核反應，是用加速后動能為0.5 MeV的質(zhì)子H轟擊靜止的X，生成兩個動能均為8.9 MeV的He.(1MeV＝1.610－13 J) (1)上述核反應方程為 ________________________________________________________________________； (2)質(zhì)量虧損為________kg. 【解析】　(1)由核反應過程中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒得 Z＋2＋2－1＝3， A＝4＋4－1＝7. 所以核反應方程為： H＋X→He＋He或H＋Li→He＋He (2)由能量守恒得，核反應中釋放的核能 ΔE＝28.9 MeV－0.5 MeV＝17.3 MeV＝27.6810－13 J 根據(jù)質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2 可得質(zhì)量虧損 Δm＝＝ kg＝3.110－29kg. 【答案】　(1)H＋X―→He＋He或H＋Li―→He＋He (2)3.110－29 kg 5．一靜止的氡核(Rn)發(fā)生α衰變，放出一個速度為v0，質(zhì)量為m的α粒子和一個質(zhì)量為M的反沖核釙(Po)，若氡核發(fā)出衰變時，釋放的能量全部轉化為α粒子和釙核的動能． (1)寫出衰變方程； (2)求出反沖核的速度；(計算結果不得使用原子量表示) (3)求出這一衰變過程中虧損的質(zhì)量；(計算結果不得使用原子量表示) (4)若氡核發(fā)生衰變時，釋放出一個頻率為ν0的光子，則氡核在衰變過程中釋放的結合能又是多少？ 【解析】　(1)設生成物的原子核為X，根據(jù)質(zhì)量守恒A＝222－4＝218，據(jù)電荷數(shù)守恒Z＝86－2＝84. 即原子序數(shù)為84是釙(Po)，核反應方程為Rn→Po＋He. (2)設釙核的反沖速度大小為v，由動量守恒定律， 得0＝mv0－Mv，v＝. (3)在衰變過程中產(chǎn)生的核能 ΔE＝mv＋Mv2＝ 由質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2 可知質(zhì)量虧損為Δm＝＝. (4)在衰變過程中釋放的結合能 ΔE＝mv＋Mv2＋hν0 又v＝ 得ΔE＝＋hν0. 【答案】　(1)Rn→Po＋He　(2) (3)　(4)＋hν0