1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。课时素养评价十一原子核的结合能(25分钟60分)一、选择题(本大题共6小题,每小题6分,共36分)1.如图所示是描述原子核核子的平均质量与原子序数Z的关系曲线,由图可知下列说法正确的是()A.将原子核A分解为原子核B、C可能吸收能量B.将原子核D、E结合成原子核F可能吸收能量C.将原子核A分解为原子核B、F一定释放能量D.将原子核F、C结合成原子核B一定释放能量【解析】选C。因B、C核子平均质量小于A的核子平均质量,故A分解为B、C时,会出现质量亏损,故放出核能,故A错误
2、,同理可得B、D错误,C正确。2.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E=mc2,下列说法中不正确的是()A.E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比B.根据E=mc2可以计算核反应中释放的核能C.一个中子和一质子结合成氘核时,释放出核能,表明此过程中出现了质量亏损D.E=mc2中的E是核反应中释放的核能【解析】选D。爱因斯坦提出的质能方程E=mc2告诉我们,物体的能量与它的质量成正比,A选项正确。核反应中若质量亏损,就要释放能量,可用E=mc2计算核反应中释放的核能,B、C选项正确。故上述选项只有D不正确。3.(多选)中子和质子
3、结合成氘核时,质量亏损为m,相应的能量E=mc2=2.2 MeV是氘核的结合能。下列说法正确的是()A.用能量小于2.2 MeV的光子照射静止氘核时,氘核不能分解为一个质子和一个中子B.用能量小于2.2 MeV的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和为零C.用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和为零D.用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和不为零【解析】选A、D。用能量小于结合能的光子照射氘核时,氘核一定不能分解,所以A正确,B错误;用能量大于结合能的光
4、子照射氘核时,氘核可能分解,只要分解,分解出的质子和中子动能之和一定不为零(若动能之和为零就分不开了),所以C错误,D正确。4.下列关于结合能和比结合能的说法中,正确的是()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.重核与中等质量的原子核相比较,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【解析】选D。核子结合成原子核会放出能量,原子核拆解成核子要吸收能量,A选项错误;比结合能越大的原子核越稳定,但比结合能大的原子核,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
5、于核子数比重核少,其结合能比重核小,B、C选项错误;中等质量原子核的比结合能比轻核的大,它的核子数又比轻核多,因此它的结合能也比轻核大,D选项正确。5.(2020临沂高二检测)一个中子与原子核A发生核反应,生成一个氘核,核反应放出的能量为Q,则氘核的比结合能和原子核A分别为()A.QeB.HC.QHD.e【解析】选B。写出核反应方程式nAH,根据质量数和电荷数守恒可以求出z=1;a=1,说明原子核A是H,两个核子反应结合成氘核放出的能量为Q,比结合能指的是平均一个核子释放的能量,即为;故B正确,A、C、D错误;故选B。6.原子质量单位为u,1 u相当于931.5 MeV的能量,真空中光速为c,
6、当质量分别为m1和m2的原子核结合为质量为M的原子核时释放出的能量是()A.(M-m1-m2) uc2B.(m1+m2-M) u931.5 JC.(m1+m2-M)c2D.(m1+m2-M)931.5 eV【解析】选C。在核能计算时,如果质量的单位是kg,则用E=mc2进行计算,如果质量的单位是u,则利用1 u相当于931.5 MeV的能量计算,即E=m931.5 MeV,故C正确,A、B、D错误。二、非选择题(本大题共2小题,共24分,要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)7.(12分)氦核由2个质子和2个中子组成。每个质子的质量是1.007 277 u,每个中子的质量是1.
7、008 665 u,氦核的质量是4.001 509 u,试求氦核的比结合能。【解析】核子结合成氦核的过程中质量亏损为m=21.007 277 u+21.008 665 u-4.001 509 u=0.030 4 u与这个质量差相对应的能量即为氦核的结合能:E=mc2=0.030 4931.5 MeV=28.32 MeV所以氦核的比结合能为=7.08 MeV答案:7.08 MeV【总结提升】结合能与电离能无论质子和质子之间,中子和中子之间,还是质子和中子之间,都存在核力,它们结合成原子核时释放的能量叫结合能。要使氢原子电离,也就是要从氢原子中把电子剥离,需要通过碰撞、赋予光子等途径让电子得到能量
8、,这个能量实际上就是电子与氢原子核的结合能,不过通常把它叫作氢原子的电离能。8.(12分)镭(Ra)是历史上第一个被分离出来的放射性元素,已知Ra能自发地放出粒子而变成新核Rn,已知Ra的质量为M1=3.753 310-25 kg,新核Rn的质量为M2=3.686 710-25 kg。粒子的质量为m=6.646 610-27 kg。现有一个静止的Ra核发生衰变,衰变后粒子的速度为3.68105 m/s,求(计算结果保留两位有效数字):(1)写出该核反应的方程。(2)此反应过程中放出的能量。(3)反应后新核Rn的速度大小。【解析】(1)核反应的方程为RaHeRn(2)根据爱因斯坦质能方程E=mc
9、2=(M1-M2-m)c2=1.210-12 J(3)设Rn的速度为v2,由动量守恒定律M2v2-mv=0所以v2= m/s=6.6103 m/s答案:(1RaHeRn(2)1.210-12 J(3)6.6103 m/s(15分钟40分)9.(8分)(多选)原来静止的原子核X,质量为m1,处在区域足够大的匀强磁场中,经衰变后变成质量为m2的原子核Y,粒子的质量为m3,已测得粒子的速度垂直磁场B,且动能为E0,假定原子核X衰变时释放的核能全部转化为动能,则下列四个结论中,正确的是()A.核Y与粒子在磁场中运动的周期之比为B.核Y与粒子在磁场中运动的半径之比为C.此衰变过程中的质量亏损为m1-m2
10、-m3D.此衰变过程中释放的核能为【解析】选C、D。原子核发生衰变时核子质量数减小4而核电荷数减小2。由题知X核原来静止,则衰变后粒子和反冲核Y的动量大小相等,由R=,知RYR=qqY=2(Z-2),故B项错误;由T=,知周期之比=,故A项错误;该过程质量亏损m=m1-(m2+m3),故C项正确;由Ek=知Y核的动能EkY=,则释放的核能E=Ek+EkY=,故D项正确。10.(8分)静止的氡核Rn放出粒子后变成钋核Po,粒子动能为E。若衰变放出的能量全部变为反冲核和粒子的动能,真空中的光速为c,则该反应中的质量亏损为()A.B.0C.D.【解析】选C。由于动量守恒,反冲核和粒子的动量大小相等,
11、由Ek=,它们的动能之比为4218,因此衰变释放的总能量是E,由质能方程得质量亏损是,故C正确。11.(8分)如图所示,图线表示原子核的比结合能与质量数A的关系,下列说法中正确的是()A.Li核的结合能约为15 MeVBLi核比He核更稳定C.两个H核结合成He核时要放出能量DU核裂变成Kr核和Ba核过程中,核子的平均质量增加【解析】选C。比结合能是指把原子核内核子分开平均每个核子需要的能量Li核的比结合能约为5 MeVLi核的核子数为6Li核的结合能约为30 MeV,故A错误; 比结合能越大,原子核越稳定,由图知Li核比He核的比结合能小He核更稳定,故B错误;两个H核结合成He核时有质量亏
12、损,要放出能量,故C正确U核裂变成Kr核和Ba核过程中,有质量亏损,要释放能量,组成原子核的核子的平均质量会减小,故D错误。12.(16分)氘核与氚核的聚变反应HHHeX+17.6106 eV,已知普朗克常量h=6.610-34Js,求:(1)核反应式中的X是什么粒子?(2)这一过程的质量亏损是多少?(3)1 g氘核完全参与上述反应,共释放核能多少?阿伏伽德罗常量NA=6.01023mol-1。【解析】 (1)由质量数和电荷数守恒可知,氘核与氚核的聚变反应:HHHeX+17.6106 eV,X的质量数是1,电荷数是0,故X是中子。(2)根据爱因斯坦的质能方程E=mc2,得m=3.110-29kg(3)1 g氘核完全与氚核发生聚变反应释放的核能为:E=NA17.6106 eV=5.281030 eV=8.4481011 J答案:(1)中子(2)3.110-29 kg(3)8.4481011 J关闭Word文档返回原板块
