1、课时分层作业(十)原子核的结合能(时间：40 分钟 分值：100 分)基础达标练一、选择题(本题共 6 小题，每小题 6 分，共 36 分)1下列关于平均结合能的说法正确的是()A核子数越多，平均结合能越大B核子数越多，平均结合能越小C结合能越大，平均结合能越大D平均结合能越大，原子核越稳定D 中等质量核的平均结合能比轻核和重核的平均结合能都大，故 A、B、C均错误平均结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故D 正确2一个质子和一个中子结合成氘核时，产生 光子，由此可见()A氘核的质量等于质子和中子的质量之和B氘核的质量大于质子和中子的质量之和C核子结合成原子核时会释放核能D
2、原子核分解成核子时会释放核能C 由于结合时产生 光子，即产生能量，故反应中有质量亏损，但反应过程中质量数守恒，A、B 错质子和中子统称核子，该反应为核子结合成原子核的反应，故 C 对，D 错3(多选)关于原子核的结合能与平均结合能，下列说法中正确的是()A原子核的结合能等于核子与核子之间结合成原子核时核力做的功B原子核的结合能等于核子从原子核中分离，外力克服核力做的功C平均结合能是核子与核子结合成原子核时平均每个核子放出的能量D不同原子核的平均结合能不同，重核的平均结合能比轻核的平均结合能大ABC 原子核中，核子与核子之间存在核力，要将核子从原子核中分离，需要外力克服核力做功当自由核子结合成原
3、子核时，核力将做功，释放能量对某种原子核，平均每个核子的结合能称为平均结合能不同原子核的平均结合能不同重核的平均结合能比中等质量核的平均结合能要小，轻核的平均结合能比稍重的核的平均结合能要小综上所述，正确选项为 A、B、C.4(多选)对公式 Emc2 的正确理解是()A如果物体的能量减少了 E，它的质量也一定相应减少 mB如果物体的质量增加了 m，它的能量也一定相应增加 mc2Cm 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 E，则这些核子的质量和与组成原子核的质量之差就是 mABD 一定质量对应于一定的能量，物体的能量减少了 E，它的质量也一定相应减少 m，即发
4、生质量亏损，如果物体的质量增加了 m，它的能量一定相应增加 mc2，所以选项 A、B、D 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5根据爱因斯坦的研究成果，物体的能量和质量的关系是 Emc2，这一关系叫爱因斯坦质能方程质子的质量为 mp，中子的质量为 mn，氦核的质量为 m，下列关系式正确的是()Am(2mp2mn)Bm(2mp2mn)D以上关系式都不正确答案 B 6(多选)用质子轰击锂核(73Li)生成两个 粒子，以此进行有名的验证爱因斯坦质能方程的实验，已知质子初动能是 0.6 MeV，质子、粒子和锂核的质量分别是 1.007 3 u、4.001 5 u 和 7.016
5、 0 u已知 1 u 相当于 931.5 MeV，则下列叙述中正确的是()A此反应过程质量减少 0.010 3 uB生成的两个 粒子的动能之和是 18.3 MeV，与实验相符C核反应中释放的能量是 18.9 MeV，与实验相符D生成的两个 粒子的动能之和是 19.5 MeV，与实验相符CD 此反应过程质量亏损 m1.007 3 u7.016 0 u24.001 5 u0.020 3 u，核反应中释放的能量 Emc20.020 3931.5 MeV18.9 MeV，而生成的两个 粒子的动能之和为 EEk 质18.9 MeV0.6 MeV19.5 MeV，故选项 C、D 均正确，选项 A、B 均错
6、误二、非选择题(14 分)7如下一系列核反应是在恒星内部发出的，p126C137N 137N136Cep136C147N p147N158O158O157Ne p157N126C.其中 p 为质子，为 粒子，e为正电子，为一种中微子已知质子的质量为 mp1.672 6481027 kg，粒子的质量为 m6.644 9291027 kg，正电子的质量为 me 9.111031 kg，中微子的质量可忽略不计，真空中的光速 c3.00108m/s.试计算该系列核反应完成后释放的能量解析 将题中的几个核反应方程左右分别相加，消去两边相同的项，上述系列反应等效为：4p2e2，质量亏损 m4mp(m2me
7、)41.672 6481027 kg6.644 9291027 kg29.111031 kg0.043 8411027 kg 释放的能量 Emc20.043 8411027(3.00108)2 J 3.951012 J.答案 3.951012 J能力提升练一、选择题(本题共 4 小题，每小题 6 分，共 24 分)1一个电子(质量为 m、电荷量为e)和一个正电子(质量为 m、电荷量为 e)以相等的初动能 Ek相向运动，并撞到一起，发生“湮灭”，产生两个频率相同的光子，设产生光子的频率为.若这两个光子的能量都为 h，动量分别为 p 和 p，下面关系中正确的是()Ahmc2，ppBh12mc2，p
8、pChmc2Ek，ppDh12(mc2Ek)，ppC 能量守恒和动量守恒为普适定律，故以相等动能相向运动发生碰撞而湮灭的正、负电子总能量为：2Ek2mc2，化为两个光子后，总动量守恒，为零，故pp，且 2Ek2mc22h，即 hEkmc2，故 C 正确2首次用实验验证“爱因斯坦质能方程”的核反应方程是73Li11Hk42He，已知 mLi7.016 0 u，mH1.007 8 u，mHe4.002 6u，则该核反应方程中的 k 值和质量亏损分别是()A1 4.021 2 uB1 2.005 6 uC2 0.018 6 uD2 1.997 0 uC 根据核反应前后质量数守恒和电荷数守恒有 71k
9、4,31k2，可得 k2；反应前的总质量 m 前mLimH7.016 0 u1.007 8 u8.023 8 u，反应后的总质量 m 后2mHe24.002 6 u8.005 2 u，反应前后质量亏损为 mm 前m 后8.023 8 u8.005 2 u0.018 6 u，选项 C 正确3一个静止的原子核abX 经 衰变放出一个 粒子并生成一个新核 Y，粒子的动能为 E0.设衰变时产生的能量全部变成 粒子和新核的动能，则在此衰变过程中的质量亏损为()A.E0c2B.E0a4c2 C.a4E0c2D.aE0a4c2D 根据质量数与质子数守恒可知，Y 核质量数为 a4，核电荷数为 b2，由动量守恒
10、定律可知 mYvYmv0；两粒子动量 p 大小相等，则 粒子动能 E0 p22m，Y 核的动能 EY p22mY，那么EYE0mmY 4a4，衰变过程中放出总能量为 EEYE0aa4E0；又由质能方程 Emc2 可得亏损的质量为 mEc2 aE0a4c2，故 D 正确，A、B、C 错误4如图所示，图线表示原子核的比结合能与质量数 A 的关系，据此，下列说法中正确的是()A重的原子核，例如铀核23592U，因为它的核子多，核力大，所以结合得坚固而稳定B锂核63Li 的核子的比结合能比铀核的比结合能小，因而比铀核结合得更坚固更稳定C原子核结合的松紧程度可以用“比结合能”来表征，比结合能的定义是原子
11、核的结合能与其核子数之比，比结合能越大的原子核越稳定D以上三个表述都错误C 原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，而组成原子核的核子越多，它的比结合能并不是越大，只有当比结合能越大，原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定，故 C 正确，A、B、D 错误二、非选择题(本大题共 2 小题，共 26 分)5(12 分)一个锂核(73Li)受到一个质子的轰击，变成两个 粒子已知质子的质量是 1.673 61027 kg，锂核的质量是 11.650 51027 kg，氦核的质量是 6.646 61027 kg.(1)写出上述核反应的方程；(2)计算上述核反应释放出的能量(保留三位有效
12、数字)解析(1)由质量数和电荷数守恒可得73Li11H242He.(2)核反应的质量亏损 mmLimp2m(11.650 510271.673 6102726.646 61027)kg3.091029 kg 释放的能量 Emc23.091029(3108)2 J2.781012 J.答案(1)73Li11H242He(2)2.781012 J6(14 分)一静止的23892U 核经 衰变成为23490Th 核，释放出的总动能为 4.27 MeV.问此衰变后23490Th 核的动能为多少 MeV？(保留一位有效数字)解析 据题意知：此 衰变的核反应方程为 23892U23490Th42He 根据动量守恒定律得 mvmThvTh 式中，m 和 mTh 分别为 粒子和 Th 核的质量，v 和 vTh 分别为 粒子和 Th核的速度的大小，由题设条件知 12mv212mThv2ThEk mmTh 4234 式中 Ek4.27 MeV 是 粒子与 Th 核的总动能 由式得 12mThv2ThmmmThEk 代入数据得，衰变后23490Th 核的动能 12mThv2Th0.07 MeV.答案 0.07 MeV