高中人教版物理选修3-5课后提升作业 19-5 核力与结合能 Word版含解析

一、选择题(1～7题为单选，8～9题为多选)
1．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(　D　)
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，氦原子核内的两个质子是靠核力结合在一起的，可见核力远大于库仑力；微观粒子的质量非常小，万有引力小于库仑力，故D正确．
2．下列说法中正确的是(　B　)
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，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，B正确；中等质量大小的核最稳定，C错误．
3．对原子核的组成，下列说法正确的是(　D　)
A．核力可使一些中子组成原子核
B．核力可使非常多的质子组成原子核
C．不存在只有质子的原子核
D．质量较大的原子核内一定有中子
解析：由于原子核带正电，不存在只有中子的原子核，但核力也不能把非常多的质子聚集在一起组成原子核，原因是核力是短程力，质子之间还存在“长程力”——库仑力，A、B错误；自然界中存在只有一个质子的原子核，如H，C错误；较大质量的原子核内只有存在一些中子，才能削弱库仑力，维系原子核的稳定，故D正确．
4．原来静止的原子核X发生α衰变时，放出α粒子的动能为E0.假设衰变时产生的能量全部以动能的形式释放出来，则在此衰变过程中的质量亏损是(　D　)
A.
B.
C.
D.
解析：α粒子与新核质量比为，衰变过程满足动量守恒，即mαvα＝m新v新，根据动量和动能的关系p2＝2mEk可知，新核动能为E0.由ΔE＝Δmc2，得Δm＝＝，故D选项正确．
5.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(　C　)
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，放出核能，A错误；同理可得B错误，Fe处于稳定态，越靠近Fe轴线的越不易发生分解或聚合，D错误，C正确．
6．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(　D　)
A．1036
kg
B．1018
kg
C．1013
kg
D．109
kg
解析：根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，得Δm＝＝
kg≈4.4×109
kg.
7．某核反应方程为H＋H→He＋X.已知H的质量为2.013
6
u，H的质量为3.018
0
u，He的质量为4.002
6
u，X的质量为1.008
7
u．则下列说法中正确的是(　B　)
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：根据核反应过程中质量数、电荷数守恒规律，可得H＋H→He＋X，即X为中子；在该反应发生前，反应物的总质量m1＝(2.013
6＋3.018
0)
u＝5.031
6
u，反应后产物总质量m2＝(4.002
6＋1.008
7)
u＝5.011
3
u，总质量减少，出现了质量亏损，故该反应释放能量．
8．一个质子和一个中子结合成氘核时，产生γ光子，由此可见(　BC　)
A．氘核的质量等于质子和中子的质量之和
B．氘核的质量小于质子和中子的质量之和
C．核子结合成原子核时会释放核能
D．原子核分解成核子时会释放核能
解析：由于结合时产生γ光子，即产生能量，故反应中有质量亏损，B对，A错；质子和中子统称核子，该反应为核子结合成原子核的反应，故C对，D错．
9．关于原子核中质子和中子的比例，下列说法正确的是(　BC　)
A．原子核中质子和中子的个数一定相等
B．稳定的重原子核里，中子数要比质子数多
C．原子核大到一定程度时，相距较远的质子间的核力不足以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了
D．质子和中子可以组合成任意稳定的核
解析：因为库仑力是长程力，它作用于核内所有质子，而核力只作用于相邻的核子，随着Z的增加，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．因此，随着Z的增加，稳定核的中子数越来越大于质子数．
二、非选择题
10．氘核和氚核反应时的核反应方程为H＋H→He＋n
已知H的比结合能是2.78
MeV，H的比结合能是1.09
MeV，He的比结合能是7.03
MeV，试计算核反应时释放的能量．
答案：17.6
MeV
解析：反应前氘核和氚核的总结合能
E1＝(1.09×2＋2.78×3)
MeV＝10.52
MeV.
反应后生成的氦核的结合能
E2＝7.03×4
MeV＝28.12
MeV.
由于单个核子无结合能，所以反应过程释放出的能量
ΔE＝E2－E1＝(28.12－10.52)
MeV＝17.6
MeV.
答案：吸能反应　1.2
MeV
解析：反应前总质量mN＋mHe＝18.011
40
u
反应后总质量mO＋mH＝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ΔE＝Δmc2＝[(mO＋mH)－(mN＋mHe)]c2＝(18.012
69－18.011
40)×931.5
MeV≈1.2
MeV.
12．一个静止的铀核U(原子质量为232.037
2
u)放出一个α粒子(原子质量为4.002
6
u)后衰变成钍核Th(原子质量为228.028
7
u)．(已知原子质量单位1
u＝1.67×10－27
kg,1
u相当于931.5
MeV的能量)
(1)写出铀核的衰变反应方程；
(2)算出该衰变反应中释放出的核能；
(3)若释放的核能全部转化为新核的动能，则α粒子的动能为多少？
答案：(1)U→Th＋He　(2)5.50
MeV　(3)5.41
MeV
解析：(1)U→Th＋He.
(2)质量亏损Δm＝mU－mα－mTh＝0.005
9
u
释放出的核能ΔE＝Δmc2＝0.005
9×931.5
MeV≈5.50
MeV.
(3)系统动量守恒，钍核和α粒子的动量大小相等，即
pTh＋(－pα)＝0，pTh＝pα，EkTh＝，Ekα＝
EkTh＋Ekα＝ΔE
所以钍核获得的动能
EkTh＝·ΔE＝×5.50
MeV≈0.09
MeV
解得：Ekα＝5.50
MeV－0.09
MeV＝5.41
MeV.