高中物理教科版5第三章原子核 學(xué)業(yè)分層測評11第3章4原子核的結(jié)合能

學(xué)業(yè)分層測評(十一)(建議用時：45分鐘)[學(xué)業(yè)達標(biāo)]1．下列關(guān)于平均結(jié)合能的說法不正確的是()A．核子數(shù)越多，平均結(jié)合能越大B．核子數(shù)越多，平均結(jié)合能越小C．結(jié)合能越大，平均結(jié)合能越大D．平均結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定E．中等質(zhì)量的原子核平均結(jié)合能較大【解析】中等質(zhì)量核的平均結(jié)合能比輕核和重核的平均結(jié)合能都大，故A、B、C均不正確，E正確．平均結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定，故D正確．【答案】ABC2．關(guān)于愛因斯坦質(zhì)能方程，下列說法正確的是()A．E＝mc2中的E是物體以光速c運動的動能B．E＝mc2是物體各種形式能的總和C．由ΔE＝Δmc2知，在核反應(yīng)中虧損的質(zhì)量Δm轉(zhuǎn)化成能量ΔE放出D．由ΔE＝Δmc2知，在核反應(yīng)中虧損的靜質(zhì)量轉(zhuǎn)化為動質(zhì)量被放出的能量帶走E．在公式ΔE＝Δmc2中，質(zhì)量虧損Δm與放出的核能ΔE只是一種對應(yīng)關(guān)系，并不是Δm轉(zhuǎn)化成能量ΔE了【解析】愛因斯坦的質(zhì)能方程E＝mc2表明，物體的質(zhì)量與其他各種形式的能量之間的關(guān)系，故A錯誤，B正確．ΔE＝Δmc2表明，在核反應(yīng)中虧損的質(zhì)量Δm將產(chǎn)生ΔE＝Δmc2的能量，只是以另一種形態(tài)的質(zhì)量(動質(zhì)量)釋放出來，與這部分質(zhì)量Δm相對應(yīng)的能量為Δmc2，而絕不是質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量了，故C錯誤，D、E正確．【答案】BDE3．一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成氘核時，產(chǎn)生γ光子，由此可見()【導(dǎo)學(xué)號：11010046】A．氘核的質(zhì)量等于質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和B．氘核的質(zhì)量小于質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和C．核子結(jié)合成原子核時會釋放核能D．原子核分解成核子時會釋放核能E．一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成氘核時有質(zhì)量虧損，但無質(zhì)量數(shù)的變化【解析】由于結(jié)合時產(chǎn)生γ光子，即產(chǎn)生能量，故反應(yīng)中有質(zhì)量虧損，但反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒，B、E正確，A錯誤．質(zhì)子和中子統(tǒng)稱核子，該反應(yīng)為核子結(jié)合成原子核的反應(yīng)，故C對，D錯．【答案】BCE4．關(guān)于原子核的結(jié)合能與平均結(jié)合能，下列說法中正確的是()A．原子核的結(jié)合能等于核子與核子之間結(jié)合成原子核時核力做的功B．原子核的結(jié)合能等于核子從原子核中分離，外力克服核力做的功C．平均結(jié)合能是核子與核子結(jié)合成原子核時平均每個核子放出的能量D．不同原子核的平均結(jié)合能不同，重核的平均結(jié)合能比輕核的平均結(jié)合能大E．不同原子核的平均結(jié)合能不同，重核的平均結(jié)合能比中等質(zhì)量核的平均結(jié)合能大【解析】原子核中，核子與核子之間存在核力，要將核子從原子核中分離，需要外力克服核力做功．當(dāng)自由核子結(jié)合成原子核時，核力將做功，釋放能量．對某種原子核，平均每個核子的結(jié)合能稱為平均結(jié)合能．不同原子核的平均結(jié)合能不同．重核的平均結(jié)合能比中等質(zhì)量核的平均結(jié)合能要小，輕核的平均結(jié)合能比稍重的核的平均結(jié)合能要小．綜上所述，正確選項為A、B、C.【答案】ABC5．對公式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程中增加的質(zhì)量D．在把核子結(jié)合成原子核時，若放出的能量是ΔE，則這些核子的質(zhì)量和與組成原子核的質(zhì)量之差就是ΔmE．公式ΔE＝Δmc2表明的是一種轉(zhuǎn)化關(guān)系，物體的質(zhì)量減少了Δm，它的能量則相應(yīng)增大了Δmc2【解析】一定質(zhì)量對應(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，如果物體的質(zhì)量增加了Δm，它的能量一定相應(yīng)增加Δmc2，所以選項A、B、D正確，E錯誤；某原子核在衰變時，一定發(fā)生質(zhì)量虧損，所以選項C錯誤．【答案】ABD6．某核反應(yīng)方程為eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X.已知eq\o\al(2,1)H的質(zhì)量為6u，eq\o\al(3,1)H的質(zhì)量為0u，eq\o\al(4,2)He的質(zhì)量為6u，X的質(zhì)量為7u，則X是________，該反應(yīng)________(選填“釋放”或“吸收”)能量．【解析】由題目所給核反應(yīng)方程式，根據(jù)核反應(yīng)過程質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒規(guī)律，可得eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)X，則X為中子，在該反應(yīng)發(fā)生前反應(yīng)物的總質(zhì)量m1＝6u＋0u＝6u，反應(yīng)后產(chǎn)物總質(zhì)量m2＝6u＋7u＝3u，總質(zhì)量減少，出現(xiàn)了質(zhì)量虧損．根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程可知該反應(yīng)釋放能量．【答案】中子釋放7．原子質(zhì)量單位為u,1u相當(dāng)于MeV的能量，真空中光速為c，當(dāng)質(zhì)量分別為m1和m2的原子核結(jié)合為質(zhì)量為M的原子核時釋放出的能量是____________．【解析】m1、m2、M的單位是kg，Δm＝m1＋m2－M其單位也為kg，由ΔE＝Δmc2可得核反應(yīng)過程釋放的能量ΔE＝(m1＋m2－M)c2.【答案】(m1＋m2－M)c28．如下一系列核反應(yīng)是在恒星內(nèi)部發(fā)出的，p＋eq\o\al(12,6)C→eq\o\al(13,7)Neq\o\al(13,7)N→eq\o\al(13,6)C＋e＋＋νp＋eq\o\al(13,6)C→eq\o\al(14,7)Np＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(15,8)Oeq\o\al(15,8)O→eq\o\al(15,7)N＋e＋＋νp＋eq\o\al(15,7)N→eq\o\al(12,6)C＋α.其中p為質(zhì)子，α為α粒子，e＋為正電子，ν為一種中微子．已知質(zhì)子的質(zhì)量為mp＝648×10－27kg，α粒子的質(zhì)量為mα＝929×10－27kg，正電子的質(zhì)量為meq\o\al(＋,e)＝×10－31kg，中微子的質(zhì)量可忽略不計，真空中的光速c＝×108m/s.試計算該系列核反應(yīng)完成后釋放的能量.【導(dǎo)學(xué)號：11010047】【解析】將題中的幾個核反應(yīng)方程左右分別相加，消去兩邊相同的項，上述系列反應(yīng)等效為：4p→α＋2e＋＋2ν，質(zhì)量虧損Δm＝4mp－(mα＋2meq\o\al(＋,e))＝4×648×10－27kg－929×10－27kg－2××10－31kg＝841×10－27kg，釋放的能量ΔE＝Δmc2＝841×10－27××108)2J≈×10－12J.【答案】×10－12J[能力提升]9．一個氘核(eq\o\al(2,1)H)和一個氚核(eq\o\al(3,1)H)結(jié)合成一個氦核并放出一個中子時，質(zhì)量虧損為Δm，已知阿伏伽德羅常數(shù)為NA，真空中的光速為c，若1mol氘和1mol氚完全發(fā)生上述核反應(yīng)，則在核反應(yīng)中釋放的能量為________．【解析】根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，一個氘核(eq\o\al(2,1)H)和一個氚核(eq\o\al(3,1)H)結(jié)合成一個氦核并放出一個中子時釋放的能量為Δmc2,1mol氘和1mol氚完全發(fā)生上述核反應(yīng)，釋放的能量應(yīng)為Δmc2的NA倍，即為NAΔmc2.【答案】NAΔmc210．一個鋰核(eq\o\al(7,3)Li)受到一個質(zhì)子的轟擊，變成兩個α粒子．已知質(zhì)子的質(zhì)量是6×10－27kg，鋰核的質(zhì)量是5×10－27kg，氦核的質(zhì)量是6×10－27kg.(1)寫出上述核反應(yīng)的方程；(2)計算上述核反應(yīng)釋放出的能量．(保留3位有效數(shù)字)【解析】(1)由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得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＝5×10－27＋6×10－27－2×6×10－27)kg＝×10－29kg.釋放的能量ΔE＝Δmc2＝×10－29×(3×108)2J＝×10－12J.【答案】(1)eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(1,1)H→2eq\o\al(4,2)He(2)×10－12J11．一靜止的eq\o\al(238,92)U核經(jīng)α衰變成為eq\o\al(234,90)Th核，釋放出的總動能為MeV.問此衰變后eq\o\al(234,90)Th核的動能為多少MeV(保留1位有效數(shù)字)?【解析】據(jù)題意知：此α衰變的核反應(yīng)方程為eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He根據(jù)動量守恒定律得mαvα＝mThvTh ①式中，mα和mTh分別為α粒子和Th核的質(zhì)量，vα和vTh分別為α粒子和Th核的速度的大小，由題設(shè)條件知eq\f(1,2)mαveq\o\al(2,α)＋eq\f(1,2)mThveq\o