4.1 核力与核能 同步练习 (含答案解析) (5)

第一节
核力与核能
建议用时
实际用时
满分
实际得分
90分钟
100分
一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）
1.原子核能是（
）
A.使原子核分解成核子时放出的能量
B.使核子结合成原子核时需要供给的能量
C.核子结合成原子核时吸收的能量或原子核分解成核子时放出的能量
D.核子结合成原子核时放出的能量或原子核分解成核子时吸收的能量
2.下面是一核反应方程+→+,用表示光速，则（
）
A.X是质子，核反应方程放出的能量等于质子质量乘以
B.X是中子，核反应放出的能量等于中子质量乘以
C.X是质子，核反应方程放出的能量等于氘核与氚核质量和减去氦核与质子的质量和再乘以
D.X是中子，核反应方程放出的能量等于氘核与氚核质量和减去氦核与中子的质量和再乘以
3.（北京高考）为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”.对于爱因斯坦提出的质能方程,下列说法中不正确的是（
）
A.表明物体具有的能量与其质量成正比
B.根据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.中的是发生核反应时释放的核能
4.静止的镭核发生α衰变，释放出的α粒子的动能为，假设衰变时能量全部以动能形式释放出来，则衰变过程中总的质量亏损是（
）
A.
B.
C.
D.
5.在自然界中，对于较重的原子核，中子数和质子数的比例关系，下列说法正确的是（
）
A.中子数等于质子数
B.中子数小于质子数
C.中子数大于质子数
D.无法确定
6.下列关于原子内的库仑力和原子核内的核力说法中正确的是（
）
A.组成核的核子中任何两个核子之间都存在不可忽略的核力作用
B.组成核的中子中任何两个中子之间都存在不可忽略的核力作用
C.组成核的质子中任何两个质子之间都存在不可忽略的库仑力作用
D.组成核的质子中任何两个质子之间，除库仑斥力之外还都存在不可忽略的核力作用
7.一个质子与一个中子结合成一个氘核时，释放2.2
MeV的能量，两个质子与两个中子结合成一个氦核时，释放28.3
MeV的能量，那么两个氘核结合成一个氦核过程中释放能量为（
）
A.23.9
MeV
B.26.1
MeV
C.28.3
MeV
D.30.5
MeV
8.（全国Ⅱ）中子和质子结合成氘核时，质量亏损为Δm，相应的能量2.2
MeV是氘核的结合能.下列说法正确的是（
）
A.用能量小于2.2
MeV的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子
B.用能量等于2.2
MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零
C.用能量大于2.2
MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零
D.用能量大于2.2
MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零
9.（北京西城区三月理综）一个氘核质量为，一个氚核质量为,它们结合成一个质量为的氦核.核反应方程如下：+→+.在这一核反应过程中释放的能量为.已知光速为,则以下判断正确的是（
）
A.X是质子
B.X是正电子
C.X的质量为
D.X的质量为
10.（北京高考）一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子.已知质子、中子、氘核的质量分别为，普朗克常量为，真空中的光速为.下列说法正确的是（
）
A.核反应方程是→+γ
B.聚变反应中的质量亏损
C.辐射出的γ光子的能量
D.γ光子的波长
二、填空题（本题共2小题，每小题6分，共12分.请将正确的答案填到横线上）
11.（山东高考）历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为0.5
MeV的质子轰击静止的,生成两个动能均为8.9
MeV的.
（1）上述核反应方程为
.
（2）质量亏损为
kg.
（1
MeV=1.6×10-13
J）
12.一个铀核衰变为钍核时释放出一个α粒子，已知铀核的质量为3.853
131×10-25
kg，钍核的质量为3.786
567×10-25
kg，α粒子的质量为6.646
72×10-27
kg，在这个衰变过程中释放出的能量等于
J（结果保留两位有效数字）.
三、计算题（本题共4小题，共48分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13.(11分)已知氘核的质量为2.013
6ｕ，中子的质量为1.008
7ｕ，核的质量为3.015
0ｕ.
（1）写出两氘核聚变成的核反应方程.
（2）计算上述核反应中释放的核能.
14.(11分)一个锂受到一个质子的轰击，变成两个α粒子.已知一个氦原子核的质量是6.646
6×10-27
kg,一个锂原子核的质量是1.165
06×10-26
kg,一个氢原子核的质量是1.673
6×10-27
kg,（1）试写出这一过程的核反应方程；
（2）计算这一过程中的质量亏损；
（3）计算这一过程中所释放的核能.
15.
(11分)已知：氮核质量=14.007
53
u，氧核的质量为=17.004
54
u，氦核质量=4.003
87
u，氢核质量为=1.008
15
u
试判断：+→+这一核反应吸收能量还是放出能量？能量变化为多少？
16.(15分)一个静止的氡核放出一个α粒子后衰变为钋核.假设放出的核能完全转变为钋核与α粒子的动能，求α粒子的动能多大？（=222.086
63
u,=4.003
87
u,
=218.076
6
u)
第一节
核力与核能
答题纸
得分：
一、选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
二、填空题
11．
12.
三、计算题
13
14.
15
16.
第一节
核力与核能
参考答案
一、选择题
1.D
解析：在核子结合成原子核时，核力做正功，发生质量亏损，放出核能.原子核分解为核子时，核力做负功，吸收能量，质量增加.
2.D
解析：由质量数守恒和核电荷数守恒可得X为中子，根据质能方程可得核反应放出的能量为反应前后质量亏损和的乘积，故D正确.
3.
D
解析：中为质量为的物质所对应的能量，不是核反应中释放的能量，所以D选项错误.
4.D
解析：镭226发生α衰变生成氡222，由动量守恒定律得：
，
已知，则
衰变后增加的动能
由公式得.
5.
C
解析：原子核越重，原子间库仑斥力就越大，而中子数多于质子数，因中子与其他核子间没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，所以才有助于维系原子核的稳定.故稳定的重原子核里，中子数要比质子数多.
6.
C
解析：核力与库仑力是两种不同性质的力，核力是短程力、是强相互作用（强力）的一种表现.当距离超过1.5×10-15
m时，核力急剧下降几乎消失，故A、B、D错，只有C正确.
7.
A
解析：→++2.2
MeV
①
2→+28.3
MeV
②
2→+(为释放的能量)
③
4.4
MeV+=28.3
MeV，=23.9
MeV
8.
AD
解析：根据核的结合能概念，核子结合成核所释放的核能与逆过程所需要的能量相等，A、D正确.根据动量守恒定律，用光子照射静止氘核时总动量不为零，因为，故照射后总动能不为零，B、C错.
9.
D
解析：由电荷数守恒，X的质子数为0，由质量数守恒，X的质量数为1，故X为中子，设X的质量为，反应中的质量亏损Δ=，释放的核能，则X的质量为，故选项D正确.
10.
B
解析：根据该反应过程中质量数守恒、电荷数守恒可知核反应方程为：→+γ，故选项A错误；聚变过程中辐射出γ光子，质量亏损，故选项B正确；由质能方程知，辐射出的γ光子的能量，故选项C错误；由知，γ光子的波长，故选项D错误.
二、填空题
11.见解析
解析：→+或→+
设反应前质子的动能为,反应后的动能为，由于质量亏损而释放的能量为
MeV=17.3
MeV
根据爱因斯坦质能方程，有
kg=3.1×10-29
kg
12.
8.7×10-13?解析：先计算质量亏损：
Δ=3.853
131×10-25
kg3.786
567×10-25
kg6.646
72×10-27
kg=9.68×10-30
kg
再由质能方程：=9.68×10-30×(3×108)2
J=8.7×10-13
J.
三、计算题
13.
(1)+→+
(2)3.26
MeV
解析：（1）应用质量数守恒和电荷数守恒不难写出核反应方程为：+→+.
（2）由题给条件可求出质量亏损为
=2.013
6
u×2-(3.015
0+1.008
7)
u=0.003
5
u?
因此释放的核能为
=931.5×0.003
5
MeV=3.26
MeV.
14.（1）→2
(2)3.1×10-29
kg（3）2.79×10-12
J
解析：（1）这一过程的核反应方程为：
→2
(2)质量亏损
=11.650
6×10-27
kg+1.673
6×10-27
kg2×6.646
6×10-27
kg=3.1×10-29
kg
（3）释放核能=3.1×10-29×(3×108)2
J=2.79×10-12
J.
15.见解析
解析：反应前总质量=18.011
40
u
反应后总质量＝18.012
69
u
因为反应中质量增加，所以此反应为吸能反应，所吸收能量为
Δ=(18.012
69-18.011
40)×931.5
MeV=1.2
MeV.
16.5.63×106
eV
解析：我们把核子之间的引力叫做核力.核力与核子是否带电无关，质子与质子间、质子与中子间、中子与中子间都可以有核力作用，核力只在1.5×10-15
m的极短距离内才有作用，超过这个距离核力就迅速减小到零，由于质子和中子的半径为0.8×10-15
m，所以每个核子只能跟它相邻的核子间有核力作用.克服核力做功，使原子核分解为单个核子时吸收的能量，或若干单个核子在核力作用下结合成原子核时放出的能量，叫做原子核的结合能，简称核能.
核能的计算方法有两种：（1）由爱因斯坦质能方程（2）由1
u相当于931.5
MeV能量，931.5
MeV（式中Δm的单位是u）.
根据上述分析，所以衰变时的质量亏损0.006
16
u.?放出的核能：=0.006
16×931.5×106
eV=5.738×106
eV.依据两个守恒定律，设为α粒子的速度，为钋核反冲的速度，则：


解得：
eV.