1、1第十九章 第五节 核力与结合能基础夯实 一、选择题(12 题为单选题，3 题为多选题)1对于核力，以下哪些说法是正确的( B )A核力是弱相互作用，作用力很小B核力是强相互作用，是强力C核子之间的距离小于 0.81016 m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起D人们对核力的了解很清楚，特别是在小于 0.81015 m时，核力的变化规律更清楚解析：核力是强相互作用的一种表现，它的作用范围在 1.51015 m之内，核力比库仑力大得多。因此，选项 B正确，A 错误；核力在大于 0.81015 m时，表现为吸引力，且随距离增大而减小，在距离小于 0.81015 m时，核力表现为斥力，因此核子
2、不会融合在一起；选项 C错误；人们对核力的了解还不是很清楚，这是科学家们奋力攻克的堡垒，故 D不正确。2某核反应方程为 H H HeX。已知 H的质量为 2.0136u， H的质量为21 31 42 21 313.0180u， He的质量为 4.0026u，X 的质量为 1.0087u，则下列说法中正确的是( B )42AX 是质子，该反应释放能量 BX 是中子，该反应释放能量CX 是质子，该反应吸收能量 DX 是中子，该反应吸收能量解析：由题目所给核反应方程式，根据核反应过程质量数、电荷数守恒规律，可得H H He X，则 X为中子，在该反应发生前反应物的总质量21 31 42 10m12.
3、0136u3.0180u5.0316u，反应后产物总质量 m24.0026u1.0087u5.0113u，总质量减少，出现了质量亏损。根据爱因斯坦的质能方程可知该反应释放能量，故选项 B正确。3对公式 E mc2的正确理解是( ABD )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 mc2C m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，则这些核子与组成的原子核的质量之差就是 m解析：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，即发生质量亏损，所以选项 A、D 正确，如
4、果物体的质量增加了 m，它的能量也一定相应增加 mc2，所以选项 B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。2二、非选择题4(新疆农业大学附中 20152016 学年高二下学期期中)历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为 0.5MeV的质子 H轰击静止的 X，生成两个动能均为1 AZ8.9MeV的 He。(1MeV1.610 13 J)42(1)上述核反应方程为_ H X2 He_。1 73 42(2)质量亏损为_3.110 29 kg_。解析：(1)根据电荷数守恒与质量数守恒则核反应方程为： H X2 He1 73 42(2)根据爱因斯坦质能方程： m Ec
5、2 8.92 0.5 1.610 13 3108 23.110 29 kg5(江苏宿迁市 20152016 学年高二下学期期末)一个锂核( Li)受到一个质子( H)轰73 1击变为 2个 粒子( He)，在此过程中释放出 16.6MeV的能量。(1u 相当于 931MeV)求： 42(1)写出该核反应的方程。(2)平均每个核子减少的质量。(保留两位有效数字)答案：(1) Li H2 He (2) 0.0022u73 1 42解析：(1) Li H2 He73 1 42(2) m Ec2代入数据得： m0.0178u m m8代入数据得： 0.0022u(或 3.71030 kg)m6三个 粒
6、子结合成一个碳 12，已知碳原子的质量 12.0000u，氦原子的质量为4.0026u。(1)写出核反应方程。(2)这个核反应放出的能量是多少焦耳。(3)这个能量合多少 MeV?答案：(1)3 He C E (2)1.16510 12 J42 126(3)7.28 MeV解析：反应前后的质量发生改变，根据 E mc2可求解出结论。(1)3 He C E42 126(2) m34.0026u12.0000u0.0078u12.94810 30 kg E mc21.16510 12 J3(3) E1.16510 12 J7.28 MeV能力提升 一、选择题1(宁夏石嘴山三中 20162017 学年
7、高二下学期检测)静止的氡核 Rn放出 粒子22286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21884能，真空中的光速为 c，则该反应中的质量亏损为( C )A B04218 Ec2C D 222218 Ec2 218222 Ec2解析： 粒子和反冲核的总动能E E E E4218 222218由 E mc 2得 m222E218c22雷蒙德戴维斯因研究来自太阳的电子中微子( e)而获得了 2002年诺贝尔物理学奖。他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满 615t四氯乙烯(C 2Cl4)溶液的巨桶。电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程式
8、为： e Cl Ar e371 3718 0 1已知 Cl核的质量为 36.956 58u， Ar核的质量为 36.956 91u， e质量为 0.000 371 3718 0 155u,1u对应的能量为 931.5MeV。根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为( A )A0.82MeV B0.31MeVC1.33MeV D0.51MeV解析：先计算出核反应过程中的质量增加： m36.956 91u0.000 55u36.956 58u0.000 88u再由爱因斯坦的质能方程得所需要的能量： E mc20.000 88u931.5MeV0.82MeV故选项 A是正确的。3(
9、山东省泰安市 20172018 学年高三上学期期末)关于原子和原子核，下列说法正确的是( A )A比结合能越大，原子核越稳定B一群处于 n3 能级的氢原子，向较低能级跃迁时最多只能放出两种频率的光子C Bi的半衰期是 5天，100 克 Bi经过 10天后的质量为 50克21083 21083D 衰变所释放的电子来自原子核外的电子解析：原子核的比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故 A正4确；一群氢原子处于 n3 的能级，最多只能放出三种频率的光子，故 B错误；由衰变规律可求得，经过 10天后剩余质量为 25g，故 C错误； 衰变所释放的电子是原子核中的一个中子转化为一个质子和
10、一个电子时产生的，故 D错误。二、非选择题4(江苏启东中学 20152016 学年高二下学期检测)一静止的钚核发生衰变后放出一个 粒子变成铀核。已知钚核质量为 m1， 粒子质量为 m2，铀核质量为 m3，光在真空中的传播速度为 c。(1)如果放出的粒子的速度大小为 v，求铀核的速度大小 v。(2)求此衰变过程中释放的总能量。答案：(1) v (2)( m1 m2 m3)c2m2m3解析：(1)钚核发生衰变后放出一个 粒子的过程中，系统动量守恒，以铀核的速度方向为正方向，根据动量守恒定律得：m3v m2v0解得： v vm2m3(2)质量亏损 m m1 m2 m3根据爱因斯坦质能方程得：释放的总
11、能量 E mc2( m1 m2 m3)c25已知：氮核质量 MN14.00753u，氧 17核的质量为 MO17.004 54u，氦核质量MHe4.003 87u，氢核质量为 MH1.008 15u。试判断 N He O H这一核反应吸收能量还是放出能量？能量变化多少？147 42 178 1答案：吸收能量 能量变化 1.2MeV解析：反应前总质量： MN MHe18.01140u反应后总质量： MO MH18.01269u可以看出：反应后总质量增加，故该反应是吸收能量的反应。吸收的能量利用 E mc2来计算，若反应过程中质量增加 1u，就会吸收 931.5MeV的能量，故： E(18.012
12、6918.01140)931.5MeV1.2MeV6为确定爱因斯坦的质能方程 E mc2的正确性，设计了如下实验：用动能为E10.6MeV 的质子轰击静止的锂核 Li，生成两个 粒子，测得两个 粒子的动能之和73为 E219.9 MeV，已知质子、 粒子、锂粒子的质量分别取mP1.0073u、 m 4.0015u、 mLi7.0160u。(1)写出核反应方程；(2)通过计算说明 E mc2正确。答案：(1) Li H 2 He (2)见解析73 1 425解析：根据质能方程解出质量亏损相当的能量，再算出系统增加的能量进行比较分析。(1)核反应方程为 Li H 2 He73 1 42(2)核反应的质量亏损 m mLi mp2 m 0.0203u，由质能方程可得，质量亏损相当的能量 E mc218.9MeV，而系统增加的能量 E E2 E119.3MeV，这些能量来自核反应中，在误差允许的范围内可认为相等，所以 E mc2正确。
