1、课时分层作业(十八)核力与结合能(建议用时：25分钟)考点一四种基本相互作用及核力的性质1(多选)关于核力，下列说法中正确的是()A核力是一种特殊的万有引力B原子核内只有质子和质子间有核力作用，而中子和中子之间、质子和中子之间则没有核力作用C核力是原子核稳定存在的原因D核力是一种短程力CD核力与万有引力、库仑力的性质不同，核力是短程力，作用范围在1.51015 m之内，原子核半径的数量级为1015 m，所以核力只存在于相邻的核子之间，质子间、中子间、质子和中子间都可以有核力作用，核力是原子核能稳定存在的原因，故C、D正确。2科学研究表明，自然界存在四种基本相互作用。我们知道分子之间也存在相互作
2、用的引力和斥力，那么分子力实质上是属于()A引力相互作用B电磁相互作用C强相互作用和弱相互作用的共同作用D四种基本相互作用的共同作用B分子力作用范围约在1010 m数量级上。强相互作用和弱相互作用都是短程力，作用范围在1015 m和1018 m之内，在分子力作用范围内强相互作用和弱相互作用都不存在，在分子力作用范围内引力相互作用和电磁相互作用都存在，但由于电磁力远大于万有引力，引力相互作用可以忽略不计，因此分子力本质上属于电磁相互作用，B正确。3(多选)关于核力，下列说法中正确的是()A核力是一种特殊的万有引力，存在于原子核内所有的核子间B原子核内只有相邻的两个核子间才有核力作用C核力是原子核
3、能稳定存在而不“分崩离析”的原因D核力是一种短程强相互作用力，其作用的范围仅在1.51015m内BCD核力是仅存在于相邻核子间的短程强相互作用力，而万有引力在任何有质量的物体间都存在，且远小于核力，A错误，B、D正确；因为有了强大的核力平衡了原子核内质子间的库仑力，才使原子核稳定存在，C正确。考点二结合能与质量亏损4(多选)不同原子核的比结合能是不同的，中等质量原子核的比结合能最大，轻核和重核的比结合能都比中等质量的原子核要小，由此，可以确定，下列核反应能释放大量核能的是()A中等质量的原子核结合成质量较大的重核B质量较大的重核分裂成中等质量的原子核C中等质量的原子核分裂成质量较小的轻核D质量
4、较小的轻核结合成中等质量的原子核BD两个中等质量的原子核结合成重核的过程，核子的比结合能减少，整个过程将要吸收能量，A错误；质量较大的重核分裂成中等质量的原子核，是上述过程的逆过程，显然是放出能量的，B正确；根据同样的方法可知，C错误，D正确。5(多选)为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”。对于爱因斯坦提出的质能方程Emc2，下列说法中正确的是()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是发生核反应时释放的核能ABCEmc2表明物体具
5、有的能量与其质量成正比，其中E不能理解为发生核反应时释放的核能，选项A正确，D错误；根据Emc2可以计算核反应中释放的核能，选项B正确；一个中子和一个质子结合成氘核时发生聚变反应，会有质量亏损，亏损的质量以能量的形式释放出来，即释放出核能，选项C正确。6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41026 J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近()A1036 kgB1018 kgC1013 kgD109 kgD根据爱因斯坦的质能方程得：m kg4.4109 kg，D正确。7(多选)关于质能方程，下列说法正确的是()A质量减少，能量就会增加，在一定
6、条件下质量转化为能量B物体获得一定的能量，它的质量也相应增加一定值C物体一定有质量，但不一定有能量，所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系D一定量的质量总是与一定量的能量相联系的BD质能方程Emc2表明一定量的质量与一定量的能量是相联系的，是普遍适用的，但不能认为在一定条件下质量转化为能量，选项A、C错误，D正确；当物体获得一定的能量，即能量增加某一定值时，它的质量也相应增加一定值，并可根据Emc2进行计算，选项B正确。8(多选)下列说法中，正确的是()A爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化B由Emc2可知，能量与质量之间存在着正比关系，可以用物体的质量作为它所蕴藏
7、的能量的量度C核反应中发现的“质量亏损”是由静止质量变成运动质量D因为在核反应中产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒，系统的总能量和总质量并不守恒BCEmc2说明能量和质量之间存在着联系，即能量与质量之间存在着正比关系，但并不说明能量和质量之间存在相互转化的关系，故A错误，B正确；核反应中的“质量亏损”并不是质量消失，实际上是由静止的质量变成运动的质量，并不是质量转变成能量，故C正确；在核反应中，质量守恒，能量也守恒，在核反应前后只是能量的存在方式不同，总能量不变，在核反应前后只是物质由静质量变成动质量，故D错误。9镭核Ra发生衰变放出一个粒子变为氡核Rn，已知镭核Ra质量为226.
8、025 4 u，氡核Rn质量为222.016 3 u，放出粒子的质量为4.002 6 u，已知1 u的质量相当于931.5 MeV的能量。(1)写出核反应方程；(2)求镭核衰变放出的能量；(3)若镭核衰变前静止，且衰变放出的能量均转变为氡核和放出的粒子的动能，求放出粒子的动能。解析(1)核反应(衰变)方程为RaRnHe。(2)镭核衰变放出的能量为E(226.025 44.002 6222.016 3)931.5 MeV6.05 MeV。(3)镭核衰变时动量守恒，则由动量守恒定律可得mRnvRnmv0又根据衰变放出的能量转变为氡核和粒子的动能，则EmRnvmv联立以上两式可得EmvE5.94 M
9、eV。则放出粒子的动能为5.94 MeV。答案(1)RaRnHe(2)6.05 MeV (3)5.94 MeV(建议用时：15分钟)10(多选)如图是各种元素的原子核中核子的平均质量与原子序数Z的关系图像，由此可知()A若原子核D和E结合成原子核F，结合过程一定会释放能量B若原子核D和E结合成原子核F，结合过程一定要吸收能量C若原子核A分裂成原子核B和C，分裂过程一定会释放能量D若原子核A分裂成原子核B和C，分裂过程一定要吸收能量ACD和E结合成F，有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程可知，有能量释放，故A正确，B错误；若A分裂成B和C，也有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程可知，有能量释放，故C正确
10、，D错误。11太阳内部持续不断地发生着4个质子(H)聚变为1个氦核(He)的热核反应，核反应方程是4HHe2X，这个核反应释放出大量核能。已知质子、氦核、X的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c。下列说法中正确的是()A方程中的X表示中子(n)B方程中的X表示电子(e)C这个核反应中质量亏损m4m1m2D这个核反应中释放的核能E(4m1m22m3)c2D由核反应质量数守恒、电荷数守恒可推断出X为e，A、B错误；质量亏损为m4m1m22m3，释放的核能为Emc2(4m1m22m3)c2，C错误，D正确。12一个静止的铀核U(原子质量为232.037 2 u)放出一个粒子(原子质量为4.0
11、02 6 u)后衰变成钍核Th(原子质量为228.028 7 u)。(已知原子质量单位1 u1.671027 kg，1 u相当于931.5 MeV的能量，结果均保留两位有效数字)(1)写出铀核的衰变方程；(2)算出该衰变反应中释放出的核能；(3)若释放的核能全部转化为新核的动能，则粒子的动能为多少？解析(1)UThHe。(2)质量亏损mmUmmTh0.005 9 uEmc20.005 9931.5 MeV5.5 MeV。(3)系统动量守恒，钍核和粒子的动量大小相等，即pTh(p)0，pThpEkTh，Ek，EkThEkE所以粒子获得的动能EkE5.5 MeV5.4 MeV。答案(1)UThHe
12、(2)5.5 MeV(3)5.4 MeV13静止在匀强磁场中的放射性原子核X衰变为两个粒子a和b，衰变后粒子a的运动速度与磁场垂直。粒子a和b的轨道半径之比RaRb451，周期之比TaTb1013。已知该衰变过程中的质量亏损为m，假定衰变过程中释放的核能全部转化成粒子的动能，光速为c，求：(1)粒子a和b的电荷数之比；(2)粒子a和b的质量之比；(3)原子核X的电荷数Z和质量数A；(4)粒子a的动能Eka。解析(1)带电粒子在磁场中做圆周运动的半径公式为R根据动量守恒定律有mavambvb，联立得代入数据得。(2)根据T，有解得。(3)根据电荷数守恒和质量数守恒，有Zqaqb46q0，Amamb119m0其中q0和m0为定值，单位分别为一个单位正电荷和一个原子质量单位，可推测q02，m02。则原子核X为U，此衰变为U的衰变。(4)根据动能和动量的关系式Ek，有因衰变过程中释放的核能全部转化成粒子的动能，则有mc2EkaEkb联立以上两式解得Ekamc2。答案(1)(2)(3)92238(4)mc2