4.1 核力与核能 同步练习 (含答案解析) (1)

4.1
核力与核能
同步练习
1．核力具有下列哪些性质(　　)
A．核力是短程力，作用范围很小，只在相邻核子间发生
B．核力可能是引力，也可能是斥力．核力把核子紧紧束缚在核内，形成稳定的原子核，但又不会融合在一起
C．质子间、中子间存在核力，质子和中子间无核力
D．核力是一种强相互作用力，在其作用范围内，核力比库仑力大得多
【解析】　根据该力的特点知，选项A、B、D正确．
【答案】　ABD
2．关于原子核中质子和中子的说法，正确的是
(　　)
A．原子核中质子数和中子数一定相等
B．稳定的重原子核里，质子数比中子数多
C．原子核都是非常稳定的
D．由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，如果不断地增大原子核，形成的核也一定是不稳定的
【解析】　自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多，如果不断增大原子核，核内的库仑斥力不断增大，同时核力具有饱和性，所以原子核是不稳定的，故D项正确．
【答案】　D
3．(2013·三明检测)关于质能方程，下列哪些说法是正确的(　　)
A．质量减少，能量就会增加，在一定条件下质量转化为能量
B．物体获得一定的能量，它的质量也相应地增加一定值
C．物体一定有质量，但不一定有能量，所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系
D．某一定量的质量总是与一定量的能量相联系
【解析】　质能方程E＝mc2表明某一定量的质量与一定量的能量是相联系的，当物体获得一定的能量，即能量增加某一定值时，它的质量也相应增加一定值，并可根据ΔE＝Δmc2进行计算．
【答案】　BD
4．对核子结合成原子核的下列说法正确的是(　　)
A．原子核内的核子间均存在核力
B．原子核内的质子间均存在核力和库仑力
C．稳定原子核的质子数总是与中子数相等
D．对质子数较多的原子核，其中的中子数起到增加核力、维系原子核稳定的作用
【解析】　核力是短程力，只会发生在相邻核子之间，由此知A、B错误；核力只作用于相邻的核子，随着质子数增加，为使原子核保持稳定，必须靠中子数的增多来抵消库仑力的作用，故C错误，D正确．
【答案】　D
5．质子的质量为mp，中子的质量为mn，氦核的质量为mα，下列关系正确的是(　　)
A．mα＝2mp＋2mn　　　
B．mα＜2mp＋2mn
C．mα＞2mp＋2mn
D．以上关系都不对
【解析】　两个质子和两个中子结合成氦核时放出能量，发生质量亏损．故正确选项为B.
【答案】　B
6．质子质量单位为u,1
u相当于931.5
MeV的能量，真空中光速为c，当质量分别为m1和m2的原子核结合为质量为M的原子核时释放出的能量是(　　)
A．(M－m1－m2)u·c2
B．(m1＋m2－M)u×931.5
J
C．(m1＋m2－M)c2
D．(m1＋m2－M)×931.5
eV
【解析】　在核能计算时，如果质量的单位是kg，则用ΔE＝Δmc2进行计算，如果质量的单位是u，则利用1
u相当于931.5
MeV的能量计算，即ΔE＝Δm×931.5
MeV进行计算，故C正确，A、B、D错．
【答案】　C
7．(2012·福州检测)如图4－1－1所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图象，下列说法中正确的是(　　)
图4－1－1
A．若D、E能结合成F，结合过程一定要释放能量
B．若D、E能结合成F，结合过程一定要吸收能量
C．若A能分裂成B、C，分裂过程一定要释放能量
D．若A能分裂成B、C，分裂过程一定要吸收能量
【解析】　原子序数较小的核D、E结合成原子序数较大的核F时，因F的核子的平均质量小于D、E核子的平均质量，故出现质量亏损，由质能方程知，该过程一定放出核能，所以选项A正确，选项B错误．因为C、B核子的平均质量小于A核子的平均质量，故A分裂成B、C，分裂过程一定要释放能量，所以选项C正确，选项D错误．
【答案】　AC
8．(2012·泉州检测)某核反应方程为H＋H→He＋X.已知H的质量为2.0136
u，H的质量为3.0180
u，He的质量为4.0026
u，X的质量为1.0087
u．则下列说法中正确的是(　　)
A．X是质子，该反应释放能量
B．X是中子，该反应释放能量
C．X是质子，该反应吸收能量
D．X是中子，该反应吸收能量
【解析】　由题目所给核反应方程式，根据核反应过程质量数、电荷数守恒规律，可得
H＋H→He＋X，X为中子，在该反应发生前反应物的总质量
m1＝2.0136
u＋3.0180
u＝5.0316
u，
反应后产物总质量
m2＝4.0026
u＋1.0087
u＝5.0113
u，
总质量减少，出现了质量亏损，根据爱因斯坦的质能方程可知，该反应释放能量．故B正确．
【答案】　B
9．静止的氡核Rn放出α粒子后变成钋核Po，α粒子动能为Eα.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，则该反应中的质量亏损为(　　)
A.·
B．0
C.·
D.·
【解析】　由于动量守恒，因此反冲核和α粒子的动量大小相等，由Ek＝∝可知，它们的动能之比为4∶218，因此衰变释放的总能量是·Eα，由质能方程得质量亏损是·.
【答案】　C
10．(2010·北京高考)太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少．太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026
J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近(　　)
A．1036
kg
B．1018
kg
C．1013
kg
D．109
kg
【解析】　根据ΔE＝Δmc2解得
Δm＝＝
kg＝4.4×109
kg
题中数据109
kg最接近，故D项正确．
【答案】　D
11．(2012·江苏高考)一个中子与某原子核发生核反应，生成一个氘核，其核反应方程式为________．该反应放出的能量为Q，则氘核的比结合能为________．
【解析】　n＋X―→H，由质量数和电荷数守恒知X为H.该反应为两个核子结合，所以此结合能为.
【答案】　n＋H―→H　
12．已知：氮核质量MN＝14.007
53
u，氧17核的质量为MO＝17.004
54
u，氦核质量MHe＝4.002
6
u，氢核质量为MH＝1.008
15
u.
试判断：N＋He―→O＋H这一核反应吸收能量还是放出能量？能量变化多少？
【解析】　反应前的总质量
MN＋MHe＝14.007
53
u＋4.002
6
u＝18.010
13
u
反应后总质量
MO＋MH＝17.004
54
u＋1.008
15
u＝18.012
69
u
由于MN＋MHe即反应后总质量增加，所以该反应吸收能量．
由质能方程ΔE＝Δmc2得
ΔE＝(18.012
69－18.010
13)×1.660
6×10－27×(3×108)2
J≈3.83×10－13
J.
【答案】　吸收能量　能量变化3.83×10－13
J