2024-2025學(xué)年高中物理第十九章原子核5核力與結(jié)合能課時(shí)作業(yè)含解析新人教版選修3-5

PAGE5-核力與結(jié)合能[A組素養(yǎng)達(dá)標(biāo)]1．下列說法正確的是()A．原子核內(nèi)的全部質(zhì)子間都存在核力和庫(kù)侖力B．對(duì)質(zhì)子數(shù)較多的原子核，其中的中子起到維系原子核穩(wěn)定的作用C．重核比中等質(zhì)量的核更穩(wěn)定D．兩個(gè)質(zhì)子之間不管距離如何，核力總大于庫(kù)侖力解析：只有相鄰質(zhì)子間才存在核力，選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤；中子與其他核子間沒有庫(kù)侖斥力，但有相互吸引的核力，起到維系原子核穩(wěn)定的作用，選項(xiàng)B正確；中等質(zhì)量大小的核最穩(wěn)定，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．答案：B2.eq\o\al(12,6)C的核由6個(gè)質(zhì)子與6個(gè)中子組成，兩個(gè)質(zhì)子之間存在著萬有引力、庫(kù)侖力和核力，則三種力從大到小的排列依次是()A．核力、萬有引力、庫(kù)侖力B．萬有引力、庫(kù)侖力、核力C．庫(kù)侖力、核力、萬有引力D．核力、庫(kù)侖力、萬有引力解析：核力是強(qiáng)相互作用力，是它將核子束縛在原子核內(nèi)；庫(kù)侖力假如大于核力，原子核內(nèi)質(zhì)子就不能存在于這么小的范圍內(nèi)；萬有引力最弱，探討核子間相互作用時(shí)萬有引力可以忽視．所以A、B、C錯(cuò)，選D.答案：D3．(多選)對(duì)公式ΔE＝Δmc2的正確理解是()A．假如物體的能量削減了ΔE，它的質(zhì)量也肯定相應(yīng)削減ΔmB．假如物體的質(zhì)量增加了Δm，它的能量也肯定相應(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(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解析：肯定的質(zhì)量對(duì)應(yīng)肯定的能量，物體的能量削減了ΔE，它的質(zhì)量也肯定相應(yīng)削減Δm，即發(fā)生質(zhì)量虧損，所以選項(xiàng)A、D正確；假如物體的質(zhì)量增加了Δm，它的能量也肯定相應(yīng)增加Δmc2，所以選項(xiàng)B正確；某原子核在衰變時(shí)，肯定發(fā)生質(zhì)量虧損，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤．答案：ABD4．核子結(jié)合成原子核或原子核分解為核子時(shí)，都伴隨著巨大的能量改變，這是因?yàn)?)A．原子核帶正電，電子帶負(fù)電，電荷間存在很大的庫(kù)侖力B．核子具有質(zhì)量且相距很近，存在很大的萬有引力C．核子間存在著強(qiáng)大的核力D．核子間存在著困難的磁力解析：核子結(jié)合成原子核，核力做正功，要釋放能量，原子核分解成核子要克服核力做功，須要能量，因核力很大，故伴隨著巨大的能量改變，庫(kù)侖力、萬有引力、磁力都沒有這么強(qiáng)，不行能產(chǎn)生這么大的能量改變，故A、B、D錯(cuò)，C對(duì)．答案：C5．(多選)原子核內(nèi)的核子能穩(wěn)定地結(jié)合在一起，是因?yàn)橛泻肆Φ淖饔茫铝姓f法中正確的是()A．核力是核子間的庫(kù)侖力和萬有引力的合力B．每個(gè)核子與核內(nèi)的其他核子之間都存在著核力的作用C．每個(gè)核子只跟與它相鄰的核子之間有核力作用D．核力是一種很強(qiáng)的力，是在核子之間存在的、超短距離的作用力解析：核力屬于強(qiáng)相互作用區(qū)分于庫(kù)侖力和萬有引力，A錯(cuò)誤；核力是短程力，每個(gè)核子只跟它相鄰的核子間有核力作用，B錯(cuò)誤，C正確；核力是一種強(qiáng)力，是在核子之間存在的超短距離的作用力，D正確．答案：CD6．中子n、質(zhì)子p、氘核D的質(zhì)量分別為mn、mp、mD.現(xiàn)用能量為E的γ射線照耀靜止的氘核使之分解，反應(yīng)方程為γ＋D＝p＋n.若分解后的中子、質(zhì)子的動(dòng)能可視為相等，則中子的動(dòng)能是()A.eq\f(1,2)[(mD－mp－mn)c2－E]B.eq\f(1,2)[(mp＋mn－mD)c2－E]C.eq\f(1,2)[(mD－mp－mn)c2＋E]D.eq\f(1,2)[(mp＋mn－mD)c2＋E]解析：核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損Δm＝mD－mp－mn.核反應(yīng)過程中釋放的能量ΔE＝Δmc2＝(mD－mp－mn)c2.質(zhì)子和中子的總動(dòng)能Ek＝ΔE＋E.中子的動(dòng)能是總動(dòng)能的一半，故選項(xiàng)C正確．答案：C7．(多選)用質(zhì)子轟擊鋰核(eq\o\al(7,3)Li)生成兩個(gè)α粒子，以此進(jìn)行出名的驗(yàn)證愛因斯坦質(zhì)能方程的試驗(yàn)．已知質(zhì)子的初動(dòng)能是0.6MeV，質(zhì)子、α粒子和鋰核的質(zhì)量分別是1.0073u、4.0015u和7.0160u．已知1u相當(dāng)于931.5MeV，則下列敘述中正確的是()A．此反應(yīng)過程質(zhì)量削減0.0103uB．生成的兩個(gè)α粒子的動(dòng)能之和是18.3MeV，與試驗(yàn)相符C．核反應(yīng)中釋放的能量是18.9MeV，與試驗(yàn)相符D．生成的兩個(gè)α粒子的動(dòng)能之和是19.5MeV，與試驗(yàn)相符解析：核反應(yīng)前的總質(zhì)量為1.0073u＋7.0160u＝8.0233u，核反應(yīng)后的總質(zhì)量為2×4.0015u＝8.0030u，此反應(yīng)過程中質(zhì)量削減了0.0203u，故A錯(cuò)；依據(jù)質(zhì)能方程ΔE＝Δm×931.5MeV＝18.9MeV，故核反應(yīng)釋放的核能為18.9MeV，C對(duì)；由反應(yīng)過程中能量守恒知反應(yīng)后兩個(gè)α粒子的總動(dòng)能E總＝18.9MeV＋0.6MeV＝19.5MeV，故B錯(cuò)，D對(duì)．答案：CD8．一個(gè)α粒子轟擊硼(eq\o\al(11,5)B)核變成碳14和一個(gè)未知粒子，并放出7.5×105eV的能量，寫出核反應(yīng)方程并求出反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損．解析：依據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒可得eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(11,5)B→eq\o\al(14,6)C＋eq\o\al(1,1)HΔE＝7.5×105×1.6×10－19J＝1.2×10－13J.由ΔE＝Δmc2可得Δm＝eq\f(ΔE,c2)≈1.3×10－30kg.答案：eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(11,5)B→eq\o\al(14,6)C＋eq\o\al(1,1)H1.3×10－30kg[B組素養(yǎng)提升]9.如圖所示是描述原子核核子的平均質(zhì)量eq\x\to(m)與原子序數(shù)Z的關(guān)系曲線，由圖可知下列說法正確的是()A．將原子核A分解為原子核B、C可能汲取能量B．將原子核D、E結(jié)合成原子核F可能汲取能量C．將原子核A分解為原子核B、F肯定釋放能量D．將原子核F、C結(jié)合成原子核B肯定釋放能量解析：因B、C核子平均質(zhì)量小于A的核子平均質(zhì)量，故A分解為B、C時(shí)，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，故放出核能，A錯(cuò)；同理可得B、D錯(cuò)，C對(duì)．答案：C10．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)碳核時(shí)，放出7.26MeV的能量，則當(dāng)6個(gè)中子和6個(gè)質(zhì)子結(jié)合成一個(gè)碳核時(shí)，釋放的能量為()A．21.04MeV B．35.56MeVC．92.16MeV D．77.64MeV解析：設(shè)中子的質(zhì)量為mn，質(zhì)子的質(zhì)量為mp，α粒子的質(zhì)量為mα，碳原子核的質(zhì)量為mC.依據(jù)質(zhì)能方程得ΔE1＝28.30MeV＝[2(mn＋mp)－mα]c2ΔE2＝7.26MeV＝(3mα－mC)c2ΔE3＝(6mn＋6mp－mC)c2由各式得ΔE3＝92.16MeV.答案：C11．一個(gè)鋰核(eq\o\al(7,3)Li)受到一個(gè)質(zhì)子的轟擊，變成兩個(gè)α粒子．已知一個(gè)氫原子核的質(zhì)量是1.6736×10－27kg，一個(gè)鋰核的質(zhì)量是11.6505×10－27kg，一個(gè)氦核的質(zhì)量是6.6466×10－27kg.(1)試寫出這一過程的核反應(yīng)方程；(2)計(jì)算這一過程中的質(zhì)量虧損；(3)計(jì)算這一過程中所釋放的核能．解析：(1)這一過程的核反應(yīng)方程為eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(1,1)H→2eq\o\al(4,2)He.(2)質(zhì)量虧損Δm＝mLi＋mH－2mα＝11.6505×10－27kg＋1.6736×10－27kg－2×6.6466×10－27kg＝3.09×10－29kg.(3)釋放核能ΔE＝Δmc2＝3.09×10－29×(3×108)2J＝2.781×10－12J.答案：(1)eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(1,1)H→2eq\o\al(4,2)He(2)3.09×10－29(3)2.781×10－12J[C組學(xué)霸沖刺]12．一靜止的氡核(eq\o\al(222,86)Rn)發(fā)生α衰變，放出一個(gè)速度為v0、質(zhì)量為m的α粒子和一個(gè)質(zhì)量為M的反沖核釙(Po)，若氡核發(fā)生衰變時(shí)，釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為α粒子和釙核的動(dòng)能．(1)寫出衰變方程；(2)求出反沖核的速度；(3)求出這一衰變過程中虧損的質(zhì)量．解析：(1)由已知得eq\o\al(222,86)Rn→eq\o\al(218,84)Po＋eq\o\al(4,2)He.(2)設(shè)反沖核的速度為v，由動(dòng)量守恒可知mv0＝Mv即v＝eq\f(mv0,M).(3)由質(zhì)能方程可知ΔE＝Δmc2＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋eq\f(1,2)Mv2＝eq\f