3.4原子核的結(jié)合能

第頁4原子核的結(jié)合能1關(guān)于核力與比結(jié)合能的說法正確的是().A.核力具有飽和性和短程性B.原子核為了穩(wěn)定,故重核在形成時其中子數(shù)多于質(zhì)子數(shù)C.比結(jié)合能小的原子核結(jié)合成或分解成比結(jié)合能大的原子核時一定釋放核能D.中等核的比結(jié)合能比較小的核與較大核的比結(jié)合能小解析:核力是短程力,只能在1.5×10-15m的距離內(nèi)起作用,且只有相鄰的核子間才有核力作用,核力具有飽和性,選項A正確;核力克服了原子核中質(zhì)子與質(zhì)子間的庫侖斥力,使原子核穩(wěn)定,重核在形成時,核力比庫侖斥力減小得快,只有中子數(shù)多于質(zhì)子數(shù)才能使核穩(wěn)定,選項B正確;比結(jié)合能小的原子核結(jié)合成或分解成比結(jié)合能大的原子核時一定釋放核能,選項C正確;中等核的比結(jié)合能比較小的核與較大核的比結(jié)合能大,選項D錯誤.答案:ABC2愛因斯坦提出了質(zhì)能方程,揭示了質(zhì)量與能量的關(guān)系,關(guān)于質(zhì)能方程,下列說法正確的是().A.質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)化B.當物體向外釋放能量時,質(zhì)量必定減少,且減少的質(zhì)量Δm與釋放的能量ΔE滿足ΔE=Δmc2C.物質(zhì)的核能可用mc2表示D.mc2是物體能夠放出能量的總和解析:愛因斯坦質(zhì)能方程告訴我們:一定的質(zhì)量總與一定的能量相聯(lián)系,物體具有的能量跟它的質(zhì)量間存在著正比關(guān)系,A、C、D錯誤.故正確選項為B.答案:B3為紀念愛因斯坦對物理學的巨大貢獻,聯(lián)合國將2019年定為“國際物理年”.對于愛因斯坦提出的質(zhì)能方程E=mc2,下列說法中正確的是().A.E=mc2表明物體具有的能量與其質(zhì)量成正比B.根據(jù)ΔE=Δmc2可以計算核反應中釋放的核能C.一個中子和一個質(zhì)子結(jié)合成氘核時釋放出核能,表明此過程中出現(xiàn)了質(zhì)量虧損D.E=mc2中的E是發(fā)生核反應中釋放的核能解析:E=mc2表明物體具有的能量與其質(zhì)量成正比,其中E不能理解為發(fā)生核反應中釋放的核能,選項A正確,D錯誤;根據(jù)ΔE=Δmc2可以計算核反應中釋放的核能,選項B正確;一個中子和一個質(zhì)子結(jié)合成氘核時發(fā)生聚變反應,會有質(zhì)量虧損,虧損的質(zhì)量以能量的形式釋放出來,即釋放出核能,選項C正確.答案:ABC4中子n、質(zhì)子p、氘核D的質(zhì)量分別為mn、mp、mD.現(xiàn)用光子能量為E的γ射線照射靜止氘核使之分解,反應方程為γ+D→p+n.若分解后的中子、質(zhì)子的動能可視為相等,則中子的動能是().A.12[(mD-mp-mn)c2-EB.12[(mp-mn-mD)c2-EC.12[(mD-mp-mn)c2+ED.12[(mp-mn-mD)c2+E解析:據(jù)能量守恒可知:E+Δmc2=2Ek,得Ek=12(E+Δmc2),即Ek=12[(mD-mp-mn)c2+E],故C正確答案:C5如圖所示是原子核的核子平均質(zhì)量與原子序數(shù)Z的關(guān)系圖像,下列說法正確的是().①如D和E結(jié)合成F,結(jié)合過程一定會吸收核能;②如D和E結(jié)合成F,結(jié)合過程一定會釋放核能;③如A分裂成B和C,分裂過程一定會吸收核能;④如A分裂成B和C,分裂過程一定會釋放核能.A.①④B.②④C.②③ D.①③解析:由圖像知F的核子平均質(zhì)量小于D、E的核子平均質(zhì)量,B、C的核子平均質(zhì)量小于A的,所以當D、E結(jié)合成F時,A分裂成B和C時,均會有質(zhì)量虧損,由愛因斯坦質(zhì)能方程知均會有核能放出,所以正確的為②④.答案:B6靜止的鐳核86236Ra發(fā)生α衰變,釋放出的α粒子的動能為E0,假設衰變時能量全部以動能形式釋放出來,則衰變過程中總的質(zhì)量虧損是().A.4E0222C.E0c2解析:86226Ra→84222Rn+24He,由動量守恒:氡核和氦核動量大小相等,設為p,則兩個原子核的動能分別為:222mERn=p2,4mE0=p2,所以4E0=222ERn,核反應釋放的總能量為E=E0+ERn=E0+4222E0=226222E0,由愛因斯坦質(zhì)能方程226222E0=Δmc2答案:B7某核反應方程為

12H+13H→24He+X.已知

12H的質(zhì)量為2.0136u,13H的質(zhì)量為3.0180u,24A.X是質(zhì)子,該反應釋放能量B.X是中子,該反應釋放能量C.X是質(zhì)子,該反應吸收能量D.X是中子,該反應吸收能量解析:由題目所給核反應方程式,根據(jù)核反應過程質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒規(guī)律,可得:12H+13H→24He+01X,X是中子,在該反應發(fā)生前反應物的總質(zhì)量m1=2.0136u+3.0180u=5.0316u,反應后產(chǎn)物總質(zhì)量m2=4.0026u+1.0087u=5.011答案:B8歷史上第一次利用加速器實現(xiàn)的核反應,是用加速后動能為0.5MeV的質(zhì)子

11H轟擊靜止的

ZAX,生成兩個動能均為8.9MeV的

24He.(1MeV=1.6×(1)上述核反應方程為.

(2)質(zhì)量虧損為kg.

解析:核反應過程中釋放的能量為ΔE=2EkHe-EkH=17.3MeV根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程:ΔE=Δmc2解得質(zhì)量虧損Δm=ΔEc2=17.3×1.6×10-13(答案:(1)11H+37Li→24He+29氘核和氚核聚變時的核反應方程為

12H+13H→

24He+01n.已知

13H的比結(jié)合能是2.78MeV,1解析:聚變反應前氘核和氚核的總結(jié)合能E1=(1.09×2+2.78×3)MeV=10.52MeV.反應后生成的氦核的結(jié)合能E2=7.03×4MeV=28.12MeV.由于單個核子無結(jié)合能,所以聚變過程釋放出的能量ΔE=E2-E1=(28.12-10.52)MeV=17.6MeV.答案:17.6MeV10兩個中子和兩個質(zhì)子結(jié)合成一個氦核,同時釋放一定的核能,若已知中子質(zhì)量為1.0087u,質(zhì)子質(zhì)量為1.0073u,氦核質(zhì)量為4.0026u.試計算用中子和質(zhì)子生成1kg氦時釋放的核能.解析:計算核能的步驟一般是:首先,寫出核反應方程;其次,計算質(zhì)量虧損Δm;然后根據(jù)質(zhì)能方程ΔE=Δmc2計算核能.若Δm以原子核質(zhì)量單位(u)為單位,可直接用ΔE=Δm(u)×931.5MeV計算,此法較方便且常用.兩個質(zhì)子和兩個中子結(jié)合成氦核的反應如下:201n+211H→質(zhì)量虧損Δm=2×1.0087u+2×1.0073