5.3 核力与结合能 同步练习 -2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

第五章第三节 核力与结合能 【教材课后习题】 1.从以下几个方面比较核反应与化学反应的相同和相异之处。 （1）它们各自涉及四种基本相互作用中的哪一种？ （2）每种反应分别改变了或重新安排了什么？ 2.为什么原子核的比结合能越大，原子核越稳定？ 3.生活中，我们常能看到物体的能量发生了变化，为什么觉察不到物体质量发生的变化？ 4.原子物理中常把碳12原子质量的叫作“原子质量单位”，用1 u表示。 请根据证明：1 u相当于931.5 MeV的能量。已知光速c为，元电荷e为。 5.印刷“两弹一星”这四个字的油墨的质量大约是。与这些质量相当的能量如果完全用来增加重力势能，它可以使一架本身质量6000 kg、载有60名体重50 kg学生的直升机升高多少？ 6.一个铀核衰变为钍核时释放一个α粒子。在这个衰变过程中释放的能量等于多少焦耳？已知铀核的质量为，钍核的质量为，α粒子的质量为。 【定点变式训练】 7.已知氘核的质量为，质子的质量为，中子的质量为，光速为c，则氘核的比结合能为( ) A. B. C. D. 8.中科院EAST全超导托卡马克装置，被称为中国的“人造太阳”，已实现了1.6亿度（约为太阳中心温度的10倍）等离子体运行。其核反应方程是：，则( ) A.X为质子 B.该反应前后核子的总质量相等 C.的比结合能小于的比结合能 D.的结合能大于与结合能之和 9.1932年，考克饶夫和瓦尔顿用质子加速器进行人工核蜕变实验，验证了质能关系的正确性。在实验中，锂原子核俘获一个质子后成为不稳定的铍原子核，随后又蜕变为两个原子核，核反应方程为。已知的质量分别为，光在真空中的传播速度为c，则在该核反应中( ) A.质量亏损 B.释放的核能 C.铍原子核内的中子数是5 D.X表示的是氚原子核 10.如图所示是原子核的比结合能与质量数的关系图像，通过该图像可以得出一些原子核的比结合能，如的核子比结合能约为8MeV，的核子比结合能约为7MeV，根据该图像判断下列说法正确的是( ) A.随着原子核质量数的增加，原子核的比结合能增大 B.核的比结合能比大，因此比更稳定 C.把分成4个要吸收约16MeV的能量 D.把分成8个质子和8个中子比把分成4个要多吸收约16MeV的能量 答案以及解析 1.答案：见解析 解析：（1）核反应涉及四种基本相互作用中的强相互作用，化学反应涉及四种基本相互作用中的电磁相互作用。 （2）核反应改变了原子核，化学反应可以改变核外电子的排列，从而改变分子结构。 2.答案：见解析 解析：比结合能是结合能与核子数的比值。比结合能越大，要想把核子分开所需要的能量就会越大，说明核子的结合越牢固，原子核就越稳定。 3.答案：见解析 解析：根据质能关系可知，由于光速很大，我们通常看到的物体能量的变化量对应的质量的变化量很小，故我们觉察不到质量发生变化。 4.答案：见解析 解析：证明：由爱因斯坦的质能方程得。 又因为，则有，所以1 u相当于931.5 MeV的能量。 5.答案：1000 m 解析：1 μg的质量相当于。 这些能量用来增加重力势能使直升机升高的高度为。 6.答案： 解析：衰变后的质量亏损，释放的能量。 7.答案：A 解析：质子和中子结合为氘核的过程质量亏损为由质能方程知，质子和中子结合成氘核时释放的能量为由于氘核中有两个核子，因此氘核的比结合能为故A正确，BCD错误。故选A。 8.答案：D 解析：A.根据核反应前后质量数、电荷数守恒可得，X为中子，故A错误；B.该反应前后核子的总质量不相等，由于该核反应放出核能，反应前后质量出现亏损，故B错误；C.的比结合能大于的比结合能，故C错误；D.由于该反应放出能量，所以的结合能大于与结合能之和，故D正确。故选D。 9.答案：B 解析：由核反应方程可得，质量数，电荷数，核反应方程为，故铍原子核内中子数为，X表示的是氦原子核，故C、D错误；质量亏损，代入数据得，故A错误；释放的核能，故B正确。 10.答案：C 解析：A.由图像可知，随着原子核质量数的增加，原子核的比结合能不是一直增大的，A错误； B.Kr核的比结合能比Ba大但结合能比Ba小，所以Kr比Ba稳定， B错误； CD.把分成8个质子和8个中子需要提供的能量约为 将质子和中子结合成一个所放出的能量约为 则将分为4个需要提供的能量约为 故要多提供的能量为，故C正确，D错误。 故选C。 学科网（北京）股份有限公司 $$