2019届高中物理第十九章原子核课时跟踪检测三十四核力与结合能含解析 4页

核力与结合能一、单项选择题1．核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化，这是因为(　　)A．原子核带正电，电子带负电，电荷间存在很大的库仑力B．核子具有质量且相距很近，存在很大的万有引力C．核子间存在着强大的核力D．核子间存在着复杂磁力解析：选C　核子之间存在核力作用，核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都有核力作用，故伴随着巨大的能量变化，故选C。2．原子质量单位为u,1u相当于931.5MeV的能量，真空中光速为c。当质量分别为m1kg和m2kg的原子核结合为质量为Mkg的原子核时，释放出的能量是(　　)A．(M－m1－m2)·c2JB．(m1＋m2－M)×931.5JC．(m1＋m2－M)c2JD．(m1＋m2－M)×931.5MeV解析：选C　在核能计算时，如果质量单位是kg，则用ΔE＝Δmc2进行计算，单位是J；若质量单位是u，则利用ΔE＝Δm×931.5MeV进行计算，所以选项C正确。3．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力，那么分子力实质上属于(　　)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解析：选B　分子作用范围约在10－10m数量级上，而强相互作用和弱相互作用都是短程力，作用范围在10－15m和10－18m之间，故C错误；在分子作用范围内，引力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力。故B正确，A、D错误。4．对于爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2，下列说法中不正确的是(　　)A．E＝mc2表明物体具有的总能量与其质量成正比B．根据ΔE＝Δmc2可以计算核反应中释放的结合能C．一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出能量，表明此过程中出现了质量亏损D．E＝mc2中的E是发生核反应中释放的能量解析：选D　公式E＝mc2中的E表示物体具有的总能量，m表示物体的质量，故选项A正n确，D错误；ΔE＝Δmc2表示的意义则是当物体的质量变化Δm时，它的能量就会相应的变化ΔE，故可以计算结合能，故选项B正确；核反应过程中出现质量亏损时，才能释放核能，故选项C正确。5．关于原子核中质子和中子的说法，正确的是(　　)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解析：选D　质量越大的原子核内中子数越多于质子数，A、B错误；放射现象说明原子核也会发生变化，C错误；由核力作用特点可知，D正确。二、多项选择题6．对于核力，以下哪些说法是正确的(　　)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0.8×10－15m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，特别是在核子之间的距离小于0.8×10－15m时，核力的变化规律更清楚解析：选BC　核力是强相互作用的一种表现，它的作用范围在1.5×10－15m之内，核力比库仑力大得多，选项B正确，A错误；核力在核子之间的距离大于0.8×10－15m时，表现为吸引力，且随距离增大而减小，在距离小于0.8×10－15m时，表现为斥力，因此核子不会融合在一起，选项C正确；人们对核力的了解还不是很清楚，故选项D错误。7．一个质子和一个中子结合成氘核时，产生γ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．氘核的质量小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．原子核分解成核子时会释放核能解析：选BC　由于结合成氘核时产生γ光子，即产生能量，故反应中有质量亏损，B对，A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。8．中子和质子结合成氘核时，质量亏损为Δm，相应的能量ΔE＝Δmc2＝2.2MeV是氘核的结合能。下列说法正确的是(　　)A．用能量小于2.2MeV的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子B．用能量等于2.2MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零nC．用能量大于2.2MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零D．用能量大于2.2MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零解析：选AD　中子和质子结合成氘核时放出的能量为2.2MeV，所以要使氘核分解为中子和质子至少也需要2.2MeV的能量，所以A正确；因为动能为标量，氘核分解为中子和质子时，二者不可能都是静止的，所以动能之和不为零，这一部分动能来自于光子的能量，所以B、C错误，D正确。9．在某些恒星内，3个α粒子结合成1个6C原子的质量是12.0000u，He原子的质量是4.0026u。已知1u＝1.66×10－27kg，则(　　)A．反应过程中的质量亏损是0.0078uB．反应过程中的质量亏损是1.29×10－29kgC．反应过程中释放的能量是7.26MeVD．反应过程中释放的能量是1.16×10－19J解析：选ABC　由题意可得核反应方程为3He→6C＋ΔE。则核反应中的质量亏损为Δm＝(3×4.0026－12.0000)u≈1.29×10－29kg，由质能方程得ΔE＝Δmc2＝1.29×10－29×(3×108)2J＝1.161×10－12J≈7.26MeV。故正确选项为A、B、C。三、非选择题10．如果要把8O分成8个质子和8个中子，要给它多少能量？要把它分成4个He，要给它多少能量？(已知8O的核子比结合能是7.98MeV，He的核子比结合能是7.07MeV)解析：将8O分成8个质子和8个中子所提供的能量为8O的结合能，即为其核子数与比结合能的乘积。需提供的能量为ΔE＝16×7.98MeV＝127.68MeV。8O的结合能为EO＝127.68MeV。4个He的总的结合能为EHe＝4×4×7.07MeV＝113.12MeV。将8O分成4个He需提供的能量为ΔE′＝EO－EHe＝127.68MeV－113.12MeV＝14.56MeV。　答案：127.68MeV　14.56MeV11．一个静止的铀核U(原子质量为232.0372u)放出一个α粒子(原子质量为4.0026u)后衰变成钍核Th(原子质量为228.0287u)。(已知原子质量单位1u＝1.67×10－27kg,1u相当于931.5MeV的能量)(1)写出铀核的衰变反应方程。n(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α粒子的动能为多少？解析：(1)U―→Th＋He。(2)质量亏损Δm＝mU－mα－mTh＝0.0059uΔE＝Δmc2＝0.0059×931.5MeV≈5.50MeV。(3)系统动量守恒，钍核和α粒子的动量大小相等，即pTh＋(－pα)＝0，pTh＝pα，EkTh＝，Ekα＝，EkTh＋Ekα＝ΔE，所以α粒子获得的动能Ekα＝·ΔE＝×5.50MeV≈5.41MeV。答案：(1)U―→Th＋He(2)5.50MeV　(3)5.41MeV