1、119.5 核力与结合能课后提升作业【基础达标练】1.下列对核力的认识,正确的是 ( )A.核力是强相互作用的一种表现,比库仑力大得多B.核力存在于质子和中子、中子和中子之间,质子和质子之间只有库仑斥力C.核力是核子间相互吸引的力,是短程力D.核力只存在于相邻的核子之间,具有饱和性【解析】选 D。在原子核的尺度内,核力比库仑力大得多,但当原子核大到一定程度时,核力将不足以平衡库仑力,A 错误;相邻核子间都存在核力作用,具有饱和性,B 错误,D 正确;核子间的距离小于 0.810-15m时核力表现为斥力,大于 0.810-15m时表现为吸引力,C 错误。2.中子 n、质子 p、氘核 D的质量分别
2、为 mn、m p、m D。现用光子能量为 E的 射线照射静止氘核使之分解,反应方程式为 +Dp+n。若分解后的中子、质子的动能可视为相等,则中子的动能是 ( )A. (mD-mp-mn)c2-E B. (mp+mn-mD)c2+EC. (mD-mp-mn)c2+E D. (mp+mn-mD)c2-E【解析】选 C。据能量守恒可知:E+mc 2=2Ek,得:E k= (E+mc 2),即Ek= (mD-mp-mn)c2+E,故 C正确。23.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
3、越稳定【解析】选 D。由核平均结合能随质量数的变化图象可知,中等质量核的平均结合能较大,所以 A、B、C 错;而平均结合能越大,表示原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定,所以D对。4.以 mD、m p、m n分别表示氘核、质子、中子的质量,则 ( )A.mD=mp+mn B.mD=mp+2mnC.mnmp+mD D.mDmD,D选项正确。5.(多选)关于质能方程,下列哪些说法是正确的 ( )A.质量减少,能量就会增加,在一定条件下质量转化为能量B.物体获得一定的能量,它的质量也相应地增加一定值C.物体一定有质量,但不一定有能量,所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系D.某一定量的质量总是与
4、一定量的能量相联系的【解析】选 B、D。质能方程 E=mc2表明某一定量的质量与一定量的能量是相联系的,当物体获得一定的能量,即能量增加某一定值时,它的质量也相应增加一定值,并可根据 E=mc 2进行计算,所以 B、D 正确。6.(2018淮安高二检测)一个铀核 U)放出一个 粒子后衰变成钍核 Th),其衰变方程为 ;已知静止的铀核、钍核和 粒子的质量分别为 m1、m 2和 m3,真空中的光速为 c,上述衰变过程中释放出的核能为 。【解析】根据电荷数和质量数守恒可得衰变方程为 U Th He;质量亏损为 23892 23490+42m=m 1-m2-m3,所以,释放的能量为 E=mc 2=(m
5、1-m2-m3)c2。答案 U Th He (m1-m2-m3)c223490+4237.已知:氮核质量 MN=14.007 53 u,氧 17核的质量为 MO=17.004 54u,氦核质量 MHe=4.003 87u,氢核质量为 MH=1.008 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 +11【解析】反应前总质量:M N+MHe=18.011 40u反应后总质量:M O+MH=18.012 69u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=mc 2来计算,若反应过程中质量增加 1u,就会吸收 931.5Me
6、V的能量,故:E=(18.01269-18.011 40)931.5 MeV=1.2 MeV答案:吸收能量 能量变化 1.2 MeV8.三个 粒子结合成一个碳 12,已知碳原子的质量 12.0 000 u,氦原子的质量为 4.002 6 u。(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?【解析】(1)核反应方程: He C+E。342 126(2)质量亏损:m=34.002 6 u-12.000 0 u=0.007 8 u=12.94810 -30kg,这个核反应放出的能量是 E=mc 2=1.16510-12J。(3)E=1.16510 -12J=
7、7.28 MeV。答案:(1) He C+E (2)1.16510 -12J342(3)7.28 MeV【能力提升练】1.当两个中子和两个质子结合成一个 粒子时,放出 28.30 MeV的能量,当三个 粒子结合成一个碳(C)核时,放出 7.26 MeV能量,则当 6个中子和 6个质子结合成一个碳(C)核时,释放的能量约为 ( )A.21.04 MeV B.35.56 MeVC.77.64 MeV D.92.16 MeV【解析】选 D。6 个中子和 6个质子可结合成 3个 粒子,放出能量 328.30 MeV=84.9 MeV,3个 粒子再结合成一个碳核,放出 7.26 MeV能量,故 6个中子
8、和 6个质子结合成一个碳核时,释放能量为 84.9 MeV+7.26 MeV=92.16 MeV。42.(2018秦皇岛高二检测)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 H H He+X。在这一核反应过程中释放的能:21+31 42量为 E。已知光速为 c,则以下判断正确的是 ( )A.X是质子B.X是正电子C.X的质量为 m1+m2-m3D.X的质量为 m1+m2-m3- 2【解析】选 D。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 m=m 1+m2-
9、m3-m,释放的核能E=mc 2=(m1+m2-m3-m)c2,则 X的质量为 m1+m2-m3- ,故选项 D正确。3.(多选)关于核反应方程 Th Pa+X+E(E 为释放出的核能,X 为新生成粒子),已 23490知 Th的半衰期为 T,则下列说法正确的是 ( ) 23490A. Pa没有放射性 23491B Pa比 Th少 1个中子,X 粒子是从原子核中射出的,此核反应为 衰变 23490C.N0个 Th经 2T时间因发生上述核反应而放出的核能为 N0E(N 0数值很大) 23490D Th的比结合能为 234E Th的化合物的半衰期等于 T【解析】选 B、C、E。原子序数大于 83的
10、原子核均具有放射性,A 项错误;该核反应为 衰变,是原子核内的一个中子转化为一个质子,同时释放出一个电子,B 项正确;N 0个 Th原 23490子核经 2T时间发生衰变的个数为 N0,由核反应方程知,放出的核能为 N0E,C 项正确;由比结合能的定义知,D 项错误;元素的半衰期与元素的物质状态(单质、化合物)无关,E 项正确。54.(2018大港区高二检测)海水中含有丰富的氘,完全可充当未来的主要能源。两个氘核的核反应为 H H He n,其中氘核的质量为 2.013 u,氦核的质量为 3.015 0 u,:21+21 32 +10中子的质量为 1.008 7 u。(1 u=931.5 Me
11、V)求:(1)核反应中释放的核能。(2)在两个氘核以相等的动能 0.35 MeV进行对心碰撞,并且核能全部转化为机械能的情况下,求反应中产生的中子和氦核的动能。【解析】(1)核反应中的质量亏损为m=2m H-mHe-mn,由 E=mc 2,可知释放的核能:E=(2m H-mHe-mn)c2=2.14 MeV。(2)把两个氘核作为一个系统,碰撞过程系统的动量守恒,由于碰撞前两氘核的动能相等,其动量等大反向,因此反应前、后系统的总动量为零,即 mHevHe+mnvn=0;反应前、后系统的总能量守恒,即 mHe + mn =E+E kH,又因为 mHem n=31,所以 vHev n=13,由以上各式v2代入已知数据得:E kHe=0.71 MeV,Ekn=2.13 MeV。答案:(1)2.14 MeV (2)2.13 MeV 0.71 MeV
