1、4.4 核力与结合能 每课一练（粤教版选修3-5）1氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是( )A核力、万有引力、库仑力B万有引力、库仑力、核力C库仑力、核力、万有引力D核力、库仑力、万有引力2(双选)关于核力，下列说法中正确的是( )A核力是电磁力的一种，是核子中电荷间的相互作用B核力就是分子力，都属于短程力C只有相邻核子之间才存在核力的作用D核子间的距离大于0.81015 m时核力表现力引力，距离小于0.81015 m时核力表现为斥力，超过1.51015 m时核力急剧下降几乎消失3下列关于原子核中质子和中子的说法中正确的是
2、( )A原子核中质子数和中子数一定相等B稳定的重原子核里，质子数比中子数多C原子核都是非常稳定的D由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，不可能无节制的增大原子核而仍稳定存在4一个中子和一个质子能结合成氘核，结合这一事实，下列说法正确的是( )A核子结合成原子核时，一定要放出能量B核反应中放出的电磁波，可称之为X射线C发生这一反应的过程中，出现了质量亏损，因此核反应前后质量数不守恒D这一核反应的过程中，有质量转化为能量，因此总能量增加5对于爱因斯坦提出的质能方程Emc2，下列说法中不正确的是( )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
3、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是发生的核反应中释放的核能6一个氘核H质量为m1，一个氚核H质量为m2，它们结合成一个质量为m3的氦核核反应方程如下：HHHeX.在这一核反应过程中释放的能量为E.已知光速为c，则以下判断正确的是( )AX是质子BX是正电子CX的质量为m1m2m3DX的质量为m1m2m37一个质子和一个中子结合成一个氘核，同时辐射一个光子已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c.下列说法正确的是( )A核反应方程是HnHB聚变反应中的质量亏损mm1m2m3C辐射出的光子的能量E(m3m1m2
4、)c2D光子的波长8对结合能，平均结合能的认识，下列正确的是( )A除H外一切原子核均具有结合能B自由核子结合为原子核时，可能吸收能量C结合能越大的原子核越稳定D平均结合能越大的原子核越稳定9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m1m2m3D此衰变过程中释放的核能为题 号123456789答 案10.历史上
5、第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为0.5 MeV的质子H轰击静止的X，生成两个动能均为8.9 MeV的He.(1 MeV1.61013 J)(1)上述核反应方程为_；(2)质量亏损为_kg.11已知氮核质量mN14.007 53 u，氧核质量mO17.004 54 u，氦核质量mHe4.003 87 u，质子质量mH1.008 15 u，试判断核反应HeH是吸能反应还是放能反应？能量变化是多少？(1 u931.5 MeV)12太阳中能量来源的一种途径是4个质子和两个电子结合成一个粒子，并释放能量若质子的质量mp1.007 277 u，电子的质量me0.000 549 u，粒子质量m
6、4.001 50 u，则上述该反应释放的能量为多少eV？(1 u1.661027 kg)13一个锂Li受到一个质子的轰击，变成两个粒子已知一个氦原子核的质量是6.646 61027 kg，一个锂原子核的质量是1.165 061026 kg，一个氢原子核的质量是1.673 61027 kg，(1)试写出这一过程的核反应方程；(2)计算这一过程中的质量亏损；(3)计算这一过程中所释放的核能14.已知Po原子核质量为209.982 87 u，Pb原子核的质量为205.974 46 u，He原子核的质量为4.002 60 u，静止的Po核在衰变中放出粒子后变成Pb，求：(1)在衰变过程中释放的能量(2
7、)粒子从Po核中射出的动能(3)反冲核的动能(已知核反应释放的能量只转化为动能)15.H的质量是3.016 050 u，质子的质量是1.007 277 u，中子的质量是1.008 665 u，求：(1)一个质子和两个中子结合为氚核时，是吸收还是放出能量？该能量为多少？(2)氚核的结合能和比结合能各是多少？(3)如果这些能量是以光子形式放出，则光子的频率是多少？参考答案1D 核子间的核力最大，万有引力最小，D正确2CD 由核力的特点知只有C、D正确3D 自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多因此选项D正确4A 考查原子物理中核反
8、应的各种守恒规律及对质能方程的理解由质量数守恒知，C错；由能量守恒知，D错；核反应中放出的是射线，B错5D Emc2中c为光速，所以物体具有的能量E与其质量成正比，A正确；Emc2可以计算核反应中释放的核能，B正确；一个中子和一个质子结合成氘核，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损，C正确；Emc2中，E是指物体所具有的能量，Emc2中，E是核反应中发生质量亏损释放的核能，D错误6D 由电荷数守恒知，X的质子数为0，由质量数守恒知，X的质量数为1，故X为中子，设X的质量为m，反应中的质量亏损mm1m2m3m，释放的核能Emc2(m1m2m3m)c2，则X的质量为m1m2m3，故选项D正确7B
9、 根据该反应过程中质量数守恒、电荷数守恒可知核反应方程为：HnH，故选项A错误；聚变过程中辐射出光子，质量亏损mm1m2m3，故选项B正确；由质能方程知，辐射出的光子的能量E(m1m2m3)c2，故选项C错误；由E知，光子的波长，故选项D错误8AD 由自由核子结合成原子核的过程中，核力做正功，释放出能量反之，将原子核分开变为自由核子它需要赋予相应的能量，该能量即为结合能，故A选项正确，B选项错误；核子越多的原子核的结合能越大，但它的平均结合能不一定大，平均结合能的大小反映了原子核的稳定性，故C选项错误，D选项正确9CD 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核原先静止，则衰
10、变后粒子和反冲核Y的动量大小相等，由R，知RYRqqY2(Z2)，故B项错误；而周期之比由T，知TYT，故A项错误；该过程质量亏损mm1(m2m3)，故C项正确；由Ek知Y核的动能EkY，则释放的核能EEkEkY，故D项正确10(1)HXHeHe或HLiHeHe(2)3.11029 kg解析 (1)HXHeHe或HLiHeHe(2)mc2E末E初m kg3.11029 kg11吸能反应 1.2 MeV解析 反应前总质量mNmHe18.011 40 u反应后总质量mOmH18.012 69 u质量增加，为吸能反应，所吸收的能量为Emc2 (18.012 6918.011 40)931.5 MeV
11、 1.2 MeV.122.68107 eV或(2.67107 eV也对)解析 根据爱因斯坦质能方程：Emc2.只要求出质量亏损就可以求出释放的能量解法一 核反应前的质量是4mp2me，核反应后的质量是m，质量亏损为m(4mp2me)m0.028 71 u释放的能量为Emc2 eV2.68107 eV解法二 释放的能量为E0.028 71931.5 MeV26.7 MeV2.67107 eV13(1)LiH2He (2)3.11029 kg(3)2.791012 J解析 (1)这一过程的核反应方程为：LiH2He(2)质量亏损mmLimH2m11.650 61027 kg1.673 61027
12、kg26.646 61027 kg3.11029 kg(3)释放核能Emc23.11029(3108)2 J2.791012 J14(1)5.412 MeV (2)5.309 MeV(3)0.103 MeV解析 (1)衰变方程PoPbHe衰变过程中质量亏损为m209.982 87 u205.974 46 u4.002 60 u0.005 81 u反应过程中释放的能量为E0.005 81931.5 MeV5.412 MeV(2)因衰变前后动量守恒，则衰变后粒子和铅核的动量大小相等，方向相反而pmv则即mEkmPbEkPb又因核反应释放的能量只能转化为两者的动能，故EkEkPbE5.412 MeV
13、所以粒子从钋核中射出的动能Ek5.309 MeV(3)反冲核即铅核的动能EkPb0.103 MeV15(1)放出；7.97MeV (2)7.97MeV；2.66MeV(3)1.921021Hz解析 (1)一个质子和两个中子结合成氚核的反应方程式是H2nH，反应前各核子总质量为mp2mn1.007 277 u21.008 665 u3.024 607 u，反应后新核的质量为mH3.016 050 u，质量亏损为m3.016 050 u3.024 607 u0.008 557 u.因反应前的总质量大于反应后的总质量，故此核反应放出能量释放的核能为E0.008 557931.5 MeV7.97 MeV.(2)氚核的结合能即为E7.97 MeV，它的比结合能为2.66 MeV.(3)放出光子的频率为 Hz1.921021 Hz.