1、课后素养落实(十三)(建议用时：40分钟)题组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用的引力和斥
2、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(2020北京市第四十三中学期中)碳12的原子核是由6个质子和6个中子构成的，各质子之间存在着三种相互作用力，万有引力、库仑力和核力。这三种相互作用力的大小由弱到
3、强的顺序是()A万有引力、核力、库仑力B万有引力、库仑力、核力C核力、库仑力、万有引力D核力、万有引力、库仑力B核力是强相互作用力，它能将核子束缚在原子核内，万有引力最弱，研究核子间相互作用时万有引力可以忽略；库仑力介于二者之间，故选B。题组二结合能与质量亏损4热核聚变反应之一是氘核(H)和氚核(H)聚变反应生成氦核(He)和中子。已知H的静止质量为2.013 6 u，H的静止质量为3.015 0 u，He的静止质量为4.001 5 u，中子的静止质量为1.008 7 u。又有1 u相当于931.5 MeV。则反应中释放的核能约为()A4684.1 MeVB4667.0 MeVC17.1 Me
4、VD939.6 MeVC反应的质量亏损m0.0184 u根据爱因斯坦的质能方程，可得放出的能量为Emc2又有1 u931.5 MeV/c2，解以上各式得E17.1 MeV，所以C正确，A、B、D错误。5用粒子加速器加速后的质子轰击静止的锂原子核，生成两个动能均为8.919 MeV的粒子(He)，其核反应方程式为：H LiHe He。已知质子的质量为1.007 825 u，锂原子核的质量为7.016 004 u，粒子的质量为4.00 260 u，1 u相当于931 MeV。若核反应释放的能量全部转化为粒子的动能，则入射质子的动能约为()A0.5 MeV B8.4 MeVC8.9 MeVD17.3
5、 MeVA该反应放出能量E931 MeV/u17.34 MeV入射质子的动能EkH2EkE0.5 MeV，故选A。6铀核裂变的核反应方程有多种，其中一种为：UnBaKrYnE，E表示核反应释放的能量并且E3.2161011 J，则核反应方程中X、Y的值和核反应发生的质量亏损m为()AX36，Y3，m3.571028 kgBX33，Y2，m2.231015 kgCX36，Y3，m2.231015 kgDX36 ，Y2，m3.571028 kgA由核电荷数守恒可知X925636由质量数守恒可知Y2351141923由质能方程得m3.571028 kg，故选A。7某核反应方程为HHHeX，H的平均结
6、合能为1.11 MeV，H的平均结合能为2.43 MeV，He的平均结合能为7.07 MeV，则下列说法中正确的是()AX是中子，该反应释放能量，放出3.53 MeV能量，原子核结合能越大的原子核越稳定BX是中子，该反应吸收能量，吸收3.53 MeV能量，原子核平均结合能越大的原子核越稳定CX是质子，该反应释放能量，放出18.77 MeV能量，原子核结合能越大的原子核越稳定DX是中子，该反应释放能量，放出18.77 MeV能量，原子核平均结合能越大的原子核越稳定D根据质量数守恒和核电荷数守恒可解得X的质量数为1，电荷数为0，故X为中子；氘核和氚核的结合能之和为1.11 MeV22.43 MeV
7、39.51 MeV氦核的结合能为7.07 MeV428.28 MeV原子核的结合能越大，核子的质量亏损就越大，所以氘核和氚核通过核反应生成氦核的过程中，核子存在质量亏损，根据质能方程，必然会放出能量，放出的能量为2828 MeV9.51 MeV18.77 MeV原子核的平均结合能越大，说明核子在结合成原子核的过程中释放的能量越多，所以原子核越稳定。故选D。8原子核A、B结合成放射性原子核C。核反应方程是ABC，已知原子核A、B、C的质量分别为mA、mB、mC，结合能分别为EA、EB、EC，以下说法正确的是()A原子核A、B、C中平均结合能最小的是原子核CB原子核A、B结合成原子核C，释放的能量
8、E(mAmBmC)c2C原子核A、B结合成原子核C，释放的能量EEAEBECD大量原子核C经历两个半衰期时，已发生衰变的原子核占原来的B某原子核的结合能是独立核子结合成该核时释放的能量，原子核A、B结合成放射性原子核C，要释放能量，原子核C的平均结合能最大，释放的能量为EEC(EAEB)，根据质能方程得E(mAmBmC)c2，故A、C错误，B正确；原子核的半衰期是原子核有半数发生衰变所需要的时间，大量原子核C经历两个半衰期时，未发生衰变的原子核占原来的，故D错误。故选B。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226.025 4 u，氡核Rn质量为222.016 3 u，
9、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 MeV。则放出粒子的动能为5.94 MeV。答案(1)R
10、aRnHe(2)6.05 MeV(3)5.94 MeV10(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，D错误。11(多选)静止在匀强磁场中的原子核X发生衰变后变成新原子核Y。已
11、知核X的质量数为A，电荷数为Z，核X、核Y和粒子的质量分别为mX、mY和m，粒子在磁场中运动的半径为R。则下列说法正确的是()A衰变方程可表示为XYHeB核Y的结合能为(mXmYm)c2C核Y在磁场中运动的半径为D核Y的动能为EkYAC根据质量数和电荷数守恒可知，衰变方程可表示为XYHe，选项A正确；此反应中放出的总能量为E(mXmYm)c2，可知核Y的结合能不等于(mXmYm)c2，选项B错误；根据半径公式r，又mvp(动量)，则得r，衰变过程动量守恒，根据动量守恒定律得0pYp，则pYp，得半径之比为，则核Y在磁场中运动的半径为rY，选项C正确；两核的动能之比，因EkYEkE(mXmYm)
12、c2，解得EkY，选项D错误。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4.002 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)
13、0，pThpEkTh，Ek，EkThEkE所以粒子获得的动能EkE5.5 MeV5.4 MeV。答案(1)UThHe(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和b的运动速度均与磁场垂直。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
