高中物理粤教版选修3-5同步练习课时跟踪检测（十八）+核力与结合能+Word版含解析

课时跟踪检测（十八） 核力与结合能
一、选择题(第1～5题为单选题，第6～8题为多选题)
1．(北京高考)下列核反应方程中，属于α衰变的是(　　)
A.7N＋He→8O＋H
B.92U→90Th＋He
C.H＋H→He＋n
D.90Th→91Pa＋　0－1e
解析：选B　α衰变是放射性元素的原子核放出α粒子(He)的核反应，选项B正确。
2．关于核力下列说法正确的是(　　)
A．核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核
B．因为质子带正电，所以质子之间存在相互排斥的核力
C．核力是一种弱相互作用
D．任何核子之间都有核力
解析：选A　核力是一种强相互作用，故C错；核力是一种具有饱和性质的变换力，即一个核子只与邻近的几个核子作用，故D错；核力与核子是否带电无关，有时表现为引力，有时表现为斥力，故B错。
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、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是(　　)
A．核力、万有引力、库仑力
B．万有引力、库仑力、核力
C．库仑力、核力、万有引力
D．核力、库仑力、万有引力
解析：选D　在这3种相互作用力中，核力的作用力最强，其次是库仑力，再次是万有引力，故选D。
4．原子质量单位为u,1u相当于931.5 MeV的能量，真空中光速为c。当质量分别为m1(kg)和m2(kg)的原子核结合为质量为M(kg)的原子核时，释放出的能量是(　　)
A．(M－m1－m2)·c2 J
B．(m1＋m2－M)×931.5 J
C．(m1＋m2－M)·c2 J
D．(m1＋m2－M)×931.5 eV
解析：选C　在计算核能时，如果质量的单位是kg，则用ΔE＝Δmc2进行计算，能量单位是J；若质量单位是u，则利用ΔE＝Δm×931.5 MeV进行计算，故选项C正确。
5．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射线照射静止氘核使之分解，反应方程为γ＋D＝p＋n。若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是(　　)
A.[(mD－mp－mn)c2－E]
B.[(mp＋mn－mD)c2＋E]
C.[(mD－mp－mn)c2＋E]
D.[(mp＋mn－mD)c2－E]
解析：选C　核反应中的质量亏损Δm＝mD－mp－mn
则核反应中释放的能量
ΔE＝Δmc2＝(mD－mp－mn)c2
设中子的动能为Ek，据能量守恒定律可得：
ΔE＋E＝2Ek
∴Ek＝(ΔE＋E)＝[(mD－mp－mn)c2＋E]。
6．跟核反应有关的下列认识中，正确的是(　　)
A．在核反应方程中质量数与电荷数都守恒
B．所有的核反应发生过程中质量都会减少
C．所有的核反应都一定是放能反应
D．有质量亏损的核反应一定是放能反应
解析：选AD　所有核反应方程中质量数与电荷数都守恒，则A正确；核反应中有的质量亏损，放出能量，有的质量增加，吸收能量，则B、C错，D对。
7．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是发生核反应中释放的核能
解析：选ABC　E＝mc2中的E表示物体具有的总能量，m表示物体的质量，故A正确，D错；对于ΔE＝Δmc2表示的意义是当物体的能量增加或减小ΔE时，它的质量也会相应地增加或减少Δm，故B正确；只有当出现质量亏损时，才能释放核能，故C正确。
8．一静止的铝原子核Al俘获一速度为1.0×107 m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核Si*。下列说法正确的是(　　)
A．核反应方程为p＋Al→Si*
B．核反应过程中系统动量守恒
C．核反应过程中系统能量不守恒
D．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和
解析：选AB　核反应过程中遵循质量数守恒和电荷数守恒，核反应方程为p＋Al→Si*，A正确。核反应过程中遵从动量守恒和能量守恒，B正确，C错误。核反应中发生质量亏损，生成物的质量小于反应物的质量之和，D错误。
二、非选择题
9．一静止的氡核(Rn)发生α衰变，放出一个速度为v0，质量为m的α粒子和一个质量为M的反冲核钋(Po)，若氡核发生衰变时，释放的能量全部转化为α粒子和钋核的动能。
(1)写出衰变方程；
(2)求出反冲核的速度；(用字母表示)
(3)求出这一衰变过程中亏损的质量。(用字母表示)
解析：(1)设生成物的原子核X，根据质量数守恒A＝222－4＝218，据电荷数守恒Z＝86－2＝84
即原子序数为84是钋(Po)，核反应方程为
Rn→Po＋He。
(2)设钋核的反冲速度大小为v，
由动量守恒定律，得0＝mv0－Mv
v＝。
(3)在衰变过程中产生的核能
ΔE＝mv＋Mv2＝
由质能方程ΔE＝Δmc2可知质量亏损为
Δm＝＝。
答案：(1)Rn→Po＋He　(2)
(3)
10．已知Po原子核的质量为209.982 87 u，Pb原子核的质量为205.974 46 u，He原子核的质量为4.002 60 u，静止的核在α衰变中放出α粒子后变成Pb，求：
(1)在衰变过程中释放的能量；
(2)α粒子从Po核中射出时的动能；
(3)反冲核的动能(已知1 u相当于931.5 MeV，且核反应释放的能量只转化为动能)。
解析：(1)衰变方程Po―→Pb＋He。
衰变过程中质量亏损为：
Δm＝209.982 87 u－205.974 46 u－4.002 60 u
＝0.005 81 u。
释放的能量为：
ΔE＝0.005 81×931.5 MeV≈5.412 MeV。
(2)因衰变前后动量守恒，
则衰变后α粒子和铅核的动量大小相等，方向相反，则＝＝＝≈
故4Ekα＝206EkPb①
又因核反应释放的能量只转化为两者的动能，故：
Ekα＋EkPb＝ΔE＝5.412 MeV②
由①②得α粒子从钋核中射出时的动能
Ekα≈5.309 MeV
(3)反冲核的动能EkPb＝0.103 MeV。
答案：(1)5.412 MeV　(2)5.309 MeV
(3)0.103 MeV