高中物理人教版选修3-5 作业 第十九章 5　核力与结合能 Word版含解析

[A组　素养达标]
1．下列说法正确的是(　　)
A．原子核内的所有质子间都存在核力和库仑力
B．对质子数较多的原子核，其中的中子起到维系原子核稳定的作用
C．重核比中等质量的核更稳定
D．两个质子之间不管距离如何，核力总大于库仑力
解析：只有相邻质子间才存在核力，选项A、D错误；中子与其他核子间没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，起到维系原子核稳定的作用，选项B正确；中等质量大小的核最稳定，选项C错误．
答案：B
2.C的核由6个质子与6个中子组成，两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则三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：核力是强相互作用力，是它将核子束缚在原子核内；库仑力如果大于核力，原子核内质子就不能存在于这么小的范围内；万有引力最弱，研究核子间相互作用时万有引力可以忽略．所以A、B、C错，选D.
答案：D
3．(多选)对公式ΔE＝Δmc2的正确理解是(　　)
A．如果物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应减少Δm
B．如果物体的质量增加了Δm，它的能量也一定相应增加Δmc2
C．Δm是某原子核在衰变过程中增加的质量
D．在把核子结合成原子核时，若放出的能量是ΔE，则这些核子与组成的原子核的质量之差就是Δm
解析：一定的质量对应一定的能量，物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应减少Δm，即发生质量亏损，所以选项A、D正确；如果物体的质量增加了Δm，它的能量也一定相应增加Δmc2，所以选项B正确；某原子核在衰变时，一定发生质量亏损，所以选项C错误．
答案：ABD
4．核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化，这是因为(　　)
A．原子核带正电，电子带负电，电荷间存在很大的库仑力
B．核子具有质量且相距很近，存在很大的万有引力
C．核子间存在着强大的核力
D．核子间存在着复杂的磁力
解析：核子结合成原子核，核力做正功，要释放能量，原子核分解成核子要克服核力做功，需要能量，因核力很大，故伴随着巨大的能量变化，库仑力、万有引力、磁力都没有这么强，不可能产生这么大的能量变化，故A、B、D错，C对．
答案：C
5．(多选)原子核内的核子能稳定地结合在一起，是因为有核力的作用．下列说法中正确的是(　　)
A．核力是核子间的库仑力和万有引力的合力
B．每个核子与核内的其他核子之间都存在着核力的作用
C．每个核子只跟与它相邻的核子之间有核力作用
D．核力是一种很强的力，是在核子之间存在的、超短距离的作用力
解析：核力属于强相互作用区别于库仑力和万有引力，A错误；核力是短程力，每个核子只跟它相邻的核子间有核力作用，B错误，C正确；核力是一种强力，是在核子之间存在的超短距离的作用力，D正确．
答案：CD
6．中子n、质子p、氘核D的质量分别为mn、mp、mD.现用能量为E的γ射线照射静止的氘核使之分解，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：核反应过程中的质量亏损Δm＝mD－mp－mn.
核反应过程中释放的能量
ΔE＝Δmc2＝(mD－mp－mn)c2.
质子和中子的总动能Ek＝ΔE＋E.
中子的动能是总动能的一半，故选项C正确．
答案：C
7．(多选)用质子轰击锂核(Li)生成两个α粒子，以此进行有名的验证爱因斯坦质能方程的实验．已知质子的初动能是0.6 MeV，质子、α粒子和锂核的质量分别是1.007 3 u、4.001 5 u和7.016 0 u．已知1 u相当于931.5 MeV，则下列叙述中正确的是(　　)
A．此反应过程质量减少0.010 3 u
B．生成的两个α粒子的动能之和是18.3 MeV，与实验相符
C．核反应中释放的能量是18.9 MeV，与实验相符
D．生成的两个α粒子的动能之和是19.5 MeV，与实验相符
解析：核反应前的总质量为1.007 3 u＋7.016 0 u＝8.023 3 u，核反应后的总质量为2×4.001 5 u＝8.003 0 u，此反应过程中质量减少了0.020 3 u，故A错；根据质能方程ΔE＝Δm×931.5 MeV＝18.9 MeV，故核反应释放的核能为18.9 MeV，C对；由反应过程中能量守恒知反应后两个α粒子的总动能E总＝18.9 MeV＋0.6 MeV＝19.5 MeV，故B错，D对．
答案：CD
8．一个α粒子轰击硼(B)核变成碳14和一个未知粒子，并放出7.5×105 eV的能量，写出核反应方程并求出反应过程中的质量亏损．
解析：根据质量数守恒和核电荷数守恒可得He＋B→C＋H
ΔE＝7.5×105×1.6×10－19 J＝1.2×10－13 J.
由ΔE＝Δmc2可得
Δm＝≈1.3×10－30 kg.
答案：He＋B→C＋H　1.3×10－30 kg
[B组　素养提升]
9.如图所示是描述原子核核子的平均质量与原子序数Z的关系曲线，由图可知下列说法正确的是(　　)
A．将原子核A分解为原子核B、C可能吸收能量
B．将原子核D、E结合成原子核F可能吸收能量
C．将原子核A分解为原子核B、F一定释放能量
D．将原子核F、C结合成原子核B一定释放能量
解析：因B、C核子平均质量小于A的核子平均质量，故A分解为B、C时，出现质量亏损，故放出核能，A错；同理可得B、D错，C对．
答案：C
10．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
解析：设中子的质量为mn，质子的质量为mp，α粒子的质量为mα，碳原子核的质量为mC.
根据质能方程得
ΔE1＝28.30 MeV＝[2(mn＋mp)－mα]c2
ΔE2＝7.26 MeV＝(3mα－mC)c2
ΔE3＝(6mn＋6mp－mC)c2
由各式得ΔE3＝92.16 MeV.
答案：C
11．一个锂核(Li)受到一个质子的轰击，变成两个α粒子．已知一个氢原子核的质量是1.673 6×10－27 kg，一个锂核的质量是11.650 5×10－27 kg，一个氦核的质量是6.646 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．
解析：(1)这一过程的核反应方程为
Li＋H→2He.
(2)质量亏损
Δm＝mLi＋mH－2mα
＝11.650 5×10－27 kg＋1.673 6×10－27 kg－2×6.646 6×10－27 kg＝
3.09×10－29 kg.
(3)释放核能
ΔE＝Δmc2＝3.09×10－29×(3×108)2 J
＝2.781×10－12 J.
答案：(1)Li＋H→2He
(2)3.09×10－29 kg
(3)2.781×10－12 J
[C组　学霸冲刺]
12．一静止的氡核(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；
(3)求出这一衰变过程中亏损的质量．
解析：(1)由已知得Rn→Po＋He.
(2)设反冲核的速度为v，由动量守恒可知
mv0＝Mv
即v＝.
(3)由质能方程可知
ΔE＝Δmc2＝mv＋Mv2
＝mv＋M()2，
解得Δm＝.
答案：(1)Rn→Po＋He
(2)
(3)