195核力與結(jié)合能作業(yè)有答案

19-5核力與結(jié)合能1．對(duì)于核力，以下哪些說(shuō)法是正確的()A．核力是弱相互作用，作用力很小B．核力是強(qiáng)相互作用，是強(qiáng)力C．核子之間的距離小于0.8×10－15mD．人們對(duì)核力的了解很清楚，特別是在小于0.8×10－15m答案：BC解析：核力是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn)，它的作用范圍在1.5×10－15m核力在大于0.8×10－15m時(shí)，表現(xiàn)為吸引力，且隨距離增大而減小，在距離小于0.8×10－15人們對(duì)核力的了解還不是很清楚，這是科學(xué)家們奮力攻克的堡壘，故D項(xiàng)不正確。2．關(guān)于原子核中質(zhì)子和中子的說(shuō)法，正確的是()A．原子核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)一定相等B．穩(wěn)定的重原子核里，質(zhì)子數(shù)比中子數(shù)多C．原子核都是非常穩(wěn)定的D．由于核力的作用范圍是有限的以及核力的飽和性，不可能無(wú)節(jié)制的增大原子核而仍穩(wěn)定存在答案：D解析：原子核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)不一定相等，特別是在原子序數(shù)越大的原子核中，中子數(shù)比質(zhì)子數(shù)多，且原子序數(shù)大的和小的都沒(méi)有中等質(zhì)量原子核穩(wěn)定，故A、B、C錯(cuò)。又由于核力是短程力及飽和性的特點(diǎn)，使原子核不可能無(wú)節(jié)制的增大，故D正確。3．對(duì)公式ΔE＝Δmc2的正確理解是()A．如果物體的能量減少了ΔE，它的質(zhì)量也一定相應(yīng)減少ΔmB．如果物體的質(zhì)量增加了Δm，它的能量也一定相應(yīng)增加Δmc2C．Δm是某原子核在衰變過(guò)程中增加的質(zhì)量D．在把核子結(jié)合成原子核時(shí)，若放出的能量是ΔE，則這些核子與組成的原子核的質(zhì)量之差就是Δm答案：ABD解析：一定質(zhì)量對(duì)應(yīng)于一定的能量，物體的能量減少了ΔE，它的質(zhì)量也一定相應(yīng)減少Δm，即發(fā)生質(zhì)量虧損，所以選項(xiàng)A、D正確，如果物體的質(zhì)量增加了Δm，它的能量也一定相應(yīng)增加Δmc2，所以選項(xiàng)B正確，某原子核在衰變時(shí)，一定發(fā)生質(zhì)量虧損，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤。解析：在四種相互作用中，核力的作用最強(qiáng)，其次是庫(kù)侖力，再次是萬(wàn)有引力，故選D。4．(2012·試題調(diào)研)太陽(yáng)因核聚變釋放出巨大的能量，同時(shí)其質(zhì)量不斷減少。太陽(yáng)每秒鐘輻射出的能量約為4×1026J，根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程，太陽(yáng)每秒鐘減少的質(zhì)量最接近()A．1036kgB．1018kg答案：D解析：由質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2得：Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝eq\f(4×1026,3.0×1082)kg≈4×109kg，D正確。5．關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和核反應(yīng)的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A．盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型B．天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，揭示了原子核是由質(zhì)子和中子組成的C．據(jù)圖可知，原子核A裂變成原子核B和C要放出核能量D．據(jù)圖可知，原子核D和E聚變成原子核F要放出能量答案：B解析：盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型即A正確；天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，揭示了原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，故B錯(cuò)誤；A裂變?yōu)锽和C，D和E聚變?yōu)镕，由于核子的平均質(zhì)量都減少，所以都發(fā)生質(zhì)量虧損，都放出了能量，故C、D正確，所以選B.6．(甘肅蘭州診斷考試)原來(lái)靜止的原子核eq\o\al(a,b)X發(fā)生α衰變時(shí)，放出α粒子的動(dòng)能為E0。假設(shè)衰變時(shí)產(chǎn)生的能量全部以動(dòng)能的形式釋放出來(lái)，則在此衰變過(guò)程中的質(zhì)量虧損是()A.eq\f(E0,c2)B.eq\f(E0,a－4c2)C.eq\f(a－4E0,c2)D.eq\f(aE0,a－4c2)答案：D解析：α粒子與新核質(zhì)量比為eq\f(4,a－4)，衰變過(guò)程滿(mǎn)足動(dòng)量守恒，即mαvα＝m新·v新，根據(jù)動(dòng)量和動(dòng)能的關(guān)系p2＝2m·Ek可知，新核動(dòng)能為eq\f(4,a－4)E0。由ΔE＝Δmc2，得Δm＝eq\f(E0＋\f(4,a－4)E0,c2)＝eq\f(aE0,a－4c2)，故D選項(xiàng)正確。7．當(dāng)兩個(gè)中子和兩個(gè)質(zhì)子結(jié)合成一個(gè)α粒子時(shí)，放出28.30MeV的能量，當(dāng)三個(gè)α粒子結(jié)合成一個(gè)碳(C)核時(shí)，放出7.26MeV能量，則當(dāng)6個(gè)中子和6個(gè)質(zhì)子結(jié)合成一個(gè)碳(C)核時(shí)，釋放的能量約為()A．21.04MeVB．35.56MeVC．77.64MeVD．92.16MeV答案：D解析：6個(gè)中子和6個(gè)質(zhì)子可結(jié)合成3個(gè)α粒子，放出能量3×28.30MeV＝84.9MeV,3個(gè)α粒子再結(jié)合成一個(gè)碳核，放出7.26MeV能量，故6個(gè)中子和6個(gè)質(zhì)子結(jié)合成一個(gè)碳核時(shí)，釋放能量為84.9MeV＋7.26MeV＝92.16MeV。8．一個(gè)電子(質(zhì)量為m、電荷量為－e)和一個(gè)正電子(質(zhì)量為m、電荷量為e)，以相等的初動(dòng)能Ek相向運(yùn)動(dòng)，并撞到一起發(fā)生“湮滅”，產(chǎn)生兩個(gè)頻率相同的光子，設(shè)產(chǎn)生光子的頻率為ν，若這兩個(gè)光子的能量都為hν，動(dòng)量分別為p和p′，下面關(guān)系中正確的是()A．hν＝mc2，p＝p′B．hν＝eq\f(1,2)mc2，p＝p′C．hν＝mc2＋Ek，p＝－p′D．hν＝eq\f(1,2)(mc2＋Ek)，p＝－p′答案：C解析：以相等動(dòng)能相向運(yùn)動(dòng)發(fā)生碰撞而湮滅的正負(fù)電子的總能量為：2Ek＋2mc2，化為兩個(gè)光子后，總動(dòng)量守恒且為零，故p＝－p′；根據(jù)能量守恒有2Ek＋2mc2＝2hν，即hν＝Ek＋mc2。9．為確定愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2的正確性，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：用動(dòng)能為E1＝0.6MeV的質(zhì)子轟擊靜止的鋰核eq\o\al(7,3)Li，生成兩個(gè)α粒子，測(cè)得兩個(gè)α粒子的動(dòng)能之和為E2＝19.9MeV，已知質(zhì)子、α粒子、鋰粒子的質(zhì)量分別取mP＝1.0073u、mα＝4.0015u、mLi＝7.0160u(1)寫(xiě)出核反應(yīng)方程(2)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明ΔE＝Δmc2正確答案：(1)eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(1,1)H→2eq\o\al(4,2)He(2)見(jiàn)解析解析：根據(jù)質(zhì)能方程解出質(zhì)量虧損相當(dāng)?shù)哪芰浚偎愠鱿到y(tǒng)增加的能量進(jìn)行比較分析。(1)核反應(yīng)方程為eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(1,1)H→2eq\o\al(4,2)He(2)核反應(yīng)的質(zhì)量虧損Δm＝mLi＋mp－2mα＝0.0203u，由質(zhì)能方程可得，質(zhì)量虧損相當(dāng)?shù)哪芰喀＝Δmc2＝18．9MeV，而系統(tǒng)增加的能量ΔE′＝E2－E1＝19.3MeV，這些能量來(lái)自核反應(yīng)中，在誤差允許的范圍內(nèi)可認(rèn)為相等，所以ΔE＝Δmc2正確。10．用中子轟擊鋰核(eq\o\al(6,3)Li)發(fā)生核反應(yīng)，生成氚核(eq\o\al(3,1)H)和α粒子，并放出4.8MeV的能量。(1)寫(xiě)出核反應(yīng)方程；(2)求出質(zhì)量虧損；(3)若中子和鋰核是以等值反向的動(dòng)量相碰，則氚核和α粒子的動(dòng)能比是多少？(4)α粒子的動(dòng)能是多大？答案：(1)eq\o\al(6,3)Li＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(4,2)He(2)0.0052u(3)4:3(4)2.06MeV解析：(1)eq\o\al(6,3)Li＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(4,2)He(2)依據(jù)ΔE＝Δmc2得：Δm＝eq\f(4.8,931.5)u＝0.0052u(3)根據(jù)題意有：0＝m1v1＋m2v2式中m1、m2、v1、v2分別為氚核和α粒子的質(zhì)量和速度，由上式及動(dòng)能Ek＝p2/2m，可得它們的動(dòng)能之比為：Ek1:Ek2＝eq\f(p2,2m1)eq\f(p2,2m2)＝m2:m1＝4:3。(4)α粒子的動(dòng)能：Ek2＝eq\f(3,7)(Ek1＋Ek2)＝eq\f(3,7)×4.8MeV＝2.06MeV。11．三個(gè)α粒子結(jié)合成一個(gè)碳12，已知碳原子的質(zhì)量12.0000u，氦原子的質(zhì)量為4.0026u。(1)寫(xiě)出核反應(yīng)方程。(2)這個(gè)核反應(yīng)放出的能量是多少焦耳。(3)這個(gè)能量合多少M(fèi)eV?答案：(1)3eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋ΔE(2)1.165×10－12J(3)7.28MeV解析：反應(yīng)前后的質(zhì)量發(fā)生改變，根據(jù)ΔE＝Δm·c2可求解出結(jié)論。(1)3eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋ΔE(2)Δm＝3×4.0026u－12.0000u＝0.0078u＝12.948×10－30kgΔE＝Δm·c2＝1.165×10－12(3)ΔE＝1.165×10－12J＝7.28MeV12．已知：氮核質(zhì)量MN＝14.00753u，氧17核的質(zhì)量為MO＝17.00454u，氦核質(zhì)量MHe＝4.00387u，氫核質(zhì)量為MH＝1.00815u。試判斷eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H這一核反應(yīng)吸收能量還是放出能量？能量變化多少？答案：吸收能量能量變化1.2MeV解析：反應(yīng)前總質(zhì)量：MN＋MHe＝18.01140u反應(yīng)后總質(zhì)量：MO＋MH＝18.01269u可以看出：反應(yīng)后總質(zhì)量增加，故該反應(yīng)是吸收能量的反應(yīng)。吸收的能量利用ΔE＝Δm·c2來(lái)計(jì)算，若反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量增加1u，就會(huì)吸收931.5MeV的能量，故：ΔE＝(18.01269－18.01140)×931.5MeV＝1.2MeV13．α粒子的質(zhì)量mα＝6.6467×10－27kg，質(zhì)子的質(zhì)量mp＝1.6726×10－27kg，中子的質(zhì)量mn＝1.6749×10－27kg。求α粒子(氦核)的比結(jié)合能。解析：核子的質(zhì)量之和2mp＋2mn＝2×(1.6726＋1.6749)×10－27kg＝6.6950×10－27kg這