5.3 核力与结合能 课后作业-2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册（word版含答案）

第五章 原子核
3 核力与结合能
1.下列对核力的认识,正确的是 (　　)
A.核力是强相互作用的一种表现,比静电力大得多
B.核力存在于质子和电子之间
C.核力是核子间相互吸引的力,是短程力
D.核力只存在于相邻的核子之间,具有饱和性
2.(多选)关于原子核的结合能,下列说法正确的是 (　　)
A.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量
B.一重原子核衰变成α粒子和另一原子核,衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能
C.铯原子核Cs)的结合能小于铅原子核Pb)的结合能
D.比结合能越大,原子核越不稳定
3.氦原子核由两个质子与两个中子组成,这两个质子之间存在着万有引力、静电力和核力,则此三种力从大到小的排列顺序是 (　　)
A.核力、万有引力、静电力
B.万有引力、静电力、核力
C.静电力、核力、万有引力
D.核力、静电力、万有引力
4.质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3.当一个质子和一个中子结合成氘核时,释放的能量是(c表示真空中的光速) (　　)
A.(m1+m2-m3)c
B.(m1-m2-m3)c
C.(m1+m2-m3)c2
D.(m1-m2-m3)c2
5.当两个中子和两个质子结合成一个α粒子时,放出28.30 MeV的能量,当三个α粒子结合成一个碳核C时,放出7.26 MeV的能量,则当6个中子和6个质子结合成一个碳核时,释放的能量为 (　　)
A.21.04 MeV　　　　　 　B.35.56 MeV
C.92.16 MeV D.77.64 MeV
6.一个氘核H质量为m1,一个氚核H质量为m2,它们结合成一个质量为m3的氦核.核反应方程为HHHe+X.在这一核反应过程中释放的能量为ΔE.已知真空中光速为c,则下列判断正确的是 (　　)
A.X是质子
B.X是正电子
C.X的质量为m1+m2-m3
D.X的质量为m1+m2-m3-
7.(多选)下图是各种元素的原子核中核子的平均质量与原子序数Z的关系图像,由此可知 (　　)
A.若原子核D和E结合成原子核F,则结合过程一定会释放能量
B.若原子核D和E结合成原子核F,则结合过程一定要吸收能量
C.若原子核A分裂成原子核B和C,则分裂过程一定会释放能量
D.若原子核A分裂成原子核B和C,则分裂过程一定要吸收能量
8.中子n、质子p、氘核D的质量分别为mn、mp、mD.现用光子能量为E的γ射线照射静止的氘核使之分解,反应的方程为γ+D→p+n,若分解后中子、质子的动能可视为相等,则中子的动能是 (　　)
A.[(mD-mp-mn)c2-E]
B.[(mD+mn+mp)c2+E]
C.[(mD-mp-mn)c2+E]
D.[(mD+mn-mp)c2-E]
9.对于关系式E=mc2,下列说法不正确的是 (　　)
A.E=mc2表明物体具有的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核能
C.一个中子和一个质子结合成氘核时,释放出核能,表明此过程中出现了质量亏损
D.E=mc2中的E是发生核反应时释放的核能
10.一个质子和一个中子结合成一个原子核,同时辐射一个光子.已知质子、中子、原子核的质量分别为m1、m2、m3,普朗克常量为h,真空中的光速为c.下列说法正确的是 (　　)
A.核反应方程是HnH+γ
B.核反应中的质量亏损Δm=m1+m2-m3
C.辐射出的光子的能量E=(m3-m1-m2)c2
D.γ光子的波长λ=
11.静止的氡核Rn放出α粒子后变成钋核Po,α粒子动能为Ekα,若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能,真空中的光速为c,则该核反应中的质量亏损为 (　　)
A. B.0
C. D.
12.(多选)关于核反应方程ThPa+X+ΔE(ΔE为释放出的核能,X为新生成粒子),已知Th的半衰期为T,下列说法正确的是 (　　)
A.Pa没有放射性
BPa比Th少1个中子,X粒子是从原子核中射出的,此核反应为β衰变
C.N0个Th经2T时间因发生上述核反应而放出的核能为N0ΔE(N0数值很大)
DTh的比结合能为
13.卢瑟福用α粒子轰击氮核时发现质子.发现质子的核反应方程为NHeOH.已知氮核质量为mN=14.007 53 u,氧核质量为mO=17.004 54 u,氦核质量为mHe=4.003 87 u,质子(氢核)质量为mp=1.008 15 u,1 u相当于
931.5 MeV的能量.(结果均保留2位有效数字)
(1)这一核反应吸收能量,还是放出能量 相应的能量变化为多少
(2)若入射氦核以v0=3×107 m/s的速度沿两核中心连线方向轰击静止氮核,反应生成的氧核和质子同方向运动,且速度大小之比为1∶50.求氧核的速度大小.
14.氘核与氚核综合的核反应方程为HHHe+X+17.6×106 eV.
(1)核反应式中的X是什么粒子
(2)这一过程的质量亏损是多少
(3)1 g氘核完全参与上述反应,共释放多少核能 光在真空中的速度c=3×
108 m/s,氘核的摩尔质量M=2 g/mol,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1.
15.一个静止的镭核Ra发生衰变放出一个粒子变为氡核Rn.已知镭核226质量为226.025 4 u,氡核222质量为222.016 3 u,放出粒子的质量为
4.002 6 u,1 u相当于931.5 MeV的能量.
(1)写出核反应方程.
(2)求镭核衰变放出的能量.
(3)若衰变放出的能量均转变为氡核和放出粒子的动能,求放出粒子的动能.
第五章 原子核
3 核力与结合能
1.D
2.ABC
3.D
4.C
5.C
6.D
7.AC
8.C
9.D
10.B
11C
12.BC
13.(1)由Δm=mN+mHe-mO-mp得
Δm=-0.001 29 u,
所以这一核反应吸收能量.
吸收能量ΔE=1.2 MeV.
(2)以v0的方向为正方向,由动量守恒定律可得
mHev0=mOv氧+mpvp,
又v氧∶vp=1∶50,
可解得v氧=1.8×106 m/s.
答案:(1)吸收能量　1.2 MeV　(2)1.8×106 m/s
14.(1)由质量数和电荷数守恒可知,氘核与氚核的核反应中,X的质量数是1,电荷数是0,X是中子.
(2)根据ΔE=Δmc2得
Δm== kg=3.1×10-29 kg.
(3)1 g氘核完全与氚核发生反应释放的核能
ΔE'=NA×17.6×106 eV=5.28×1030 eV=8.448×1011 J.
答案:(1)中子　(2)3.1×10-29 kg　(3)8.448×1011 J
15.(1)核反应方程为RaRnHe.
(2)镭核衰变放出的能量ΔE=Δm·c2=(226.025 4-4.002 6-222.016 3)×
931.5 MeV=6.05 MeV.
(3)镭核衰变前静止,镭核衰变时动量守恒,则由动量守恒定律可得
mRnvRn-mαvα=0①,
又因为衰变放出的能量转变为氡核和α粒子的动能,则
ΔE=EkRn+Ekα②,
=2mRnEkRn③,
=2mαEkα④,
由①②③④可得Ekα=·ΔE=5.94 MeV.
答案:(1RaRnHe　(2)6.05 MeV　(3)5.94 MeV