课时精练(15) 核力与核能-【金版新学案】2024-2025学年高中物理选择性必修3同步课堂高效讲义配套练习（鲁科版2019）

课时精练(十五)　核力与核能 (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) [基础达标] 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，则这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 D　[核子间的核力最大，万有引力最小，D正确。] 2．关于原子核中的质子和中子，下列说法中正确的是(　　) A．两个质子之间，不管距离如何，核力总是大于库仑力 B．除万有引力外，任意两个中子之间不存在其他相互作用力 C．质子与中子的质量不等，但质量数相等 D．同一种元素的原子核有相同的核子数，但中子数可以不同 C　[在两个质子之间，核力是短程力，作用范围在1.5×10－15 m之内，越过此范围，则核力可以忽略不计，此时会小于库仑力，故A错误；除万有引力外，两个中子之间存在核力，故B错误；根据现在的测量可知，质子与中子的质量不等，但质量数相等，故C正确；同位素具有相等的质子数和不同的中子数，所以核子数也不同，故D错误。] 3．下列说法正确的是(　　) A．自由核子结合成原子核时，一定遵守质量守恒 B．在发生核反应时，反应前物质的总质量一定等于反应后所生成物质的总质量 C．发生核反应时，反应前的总质量大于反应后的总质量，这个核反应中释放能量 D．发生核反应时，反应前的总质量大于反应后的总质量，这个核反应中吸收能量 C　[核反应过程满足核电荷数守恒和质量数守恒，其中质量数守恒并不是质量守恒。核反应过程中往往伴随着质量变化，并有能量变化。若反应后质量减小，则释放出能量，反之，则吸收能量，所以选项C正确，A、B、D错误。] 4．(多选)下列说法正确的是(　　) A．如图1汤姆孙认为阴极射线本质是带负电的粒子流并求出了其比荷 B．如图2卢瑟福根据绝大多数α粒子大角度散射实验结果提出了原子的核式结构模型 C．如图3中等大小原子核的比结合能最大，其中核子结合得牢固，原子核最稳定 D．如图4自然界中较轻的原子核内质子数与中子数大致相等，稳定的重原子核内质子数比中子数多 AC　[汤姆孙认为阴极射线本质是带负电的粒子流并求出了其比荷，故A正确；卢瑟福根据少数α粒子大角度散射实验结果提出原子的核式结构模型，故B错误；中等大小原子核的比结合能最大，其中核子结合得牢固，原子核最稳定，故C正确；自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核，中子数大于质子数，故D错误。] 5．一个中子与一个质子发生核反应，生成一个氘核，其核反应方程为H＋n→H。若该核反应放出的核能为ΔE，则氘核的平均结合能为(　　) A． B． C． D．ΔE C　[根据结合能的定义可知，一个中子与一个质子发生核反应，生成氘核的过程中放出的能量等于氘核的结合能。由题意可知，氘核的结合能等于ΔE，又氘核有两个核子，所以氘核的平均结合能为，C正确。] 6．一个中子与某原子核发生反应，生成一个氘核，该反应放出的能量为Q，则氘核的比结合能为(　　) A． B．Q C． D．2Q A　[比结合能是原子核结合能对其中所有核子的平均值，亦即若把原子核全部拆成自由核子，平均对每个核子所要添加的能量。氘核的原子核中有两个核子，比结合能为，故A正确，B、C、D错误。] 7．(2023·安徽滁州月考)根据爱因斯坦质能方程，下列说法错误的是(　　) A．任何核反应，只要伴随能量的变化，则反应前后各物质的质量和一定不相等 B．太阳不断地向外辐射能量，因而太阳的总质量一定不断减小 C．虽然太阳不断地向外辐射能量，但它的总质量是不可改变的 D．若地球从太阳获得的能量大于地球向外辐射的能量，则地球的质量将不断增大 C　[根据E＝mc2，当物体能量变化时，参加核反应的物质的质量发生变化，故A正确；太阳不断释放能量，总质量也在不断减小，故B正确，C错误；当地球向外辐射的能量小于从外界获得的能量时，地球的总能量增加，对应地球的质量也将增加，D正确。故C项符合题意。] 8．如图所示，表示原子核的比结合能与质量数A的关系，据此下列说法中正确的是(　　) A．原子核结合的松紧程度可以用“比结合能”来表征，比结合能的定义是每个核子的平均结合能，比结合能越大的原子核越稳定 B．重的原子核，例如，铀核(U)，因为它的核子多，核力大，所以结合得坚固而稳定 C．锂核(Li)的核子的比结合能比铀核的比结合能小，因而比铀核结合得更坚固更稳定 D．以上三个表述都错误 A　[原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量；组成原子核的核子越多，它的结合能并不是越高；比结合能越大，原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定，故A正确，B、C、D错误。] [能力提升] 9.(多选)由图可得出的结论是(　　) A．质子和中子的质量之和小于氘核的质量 B．质子和中子的质量之和大于氘核的质量 C．氘核分解为质子和中子时要吸收能量 D．质子和中子结合成氘核时要吸收能量 BC　[氘核吸收了γ光子后，能量增加，分裂成了一个中子和一个质子，故C正确，D错误；根据能量守恒和爱因斯坦质能方程可知，能量增加对应的质量也增加，故质子和中子的质量之和大于氘核的质量，A错误，B正确。] 10．激光中子是由重原子核吸收光子后发射中子而产生的，光子的极限能量大约是10 MeV，假设10 MeV的光子可使中子从原子核中向外移动10－13 cm的距离，则该过程中平均核力的数量级是(1 MeV ＝1.6×10－13 J)(　　) A．10－3 N B．10 N C．103 N D．无法计算 C　[根据能量守恒定律可知，射入光的能量E等于克服核力做功W，光子的极限能量约为E＝10 MeV＝10×1.6×10－13 J＝1.6×10－12 J，中子从原子核中向外移动距离d＝10－13 cm＝10－15 m，根据能量守恒定律并结合恒力做功公式E＝W＝Fd，可得平均核力F＝＝1.6×103 N，故A、B、D错误，C正确。] 11．(2023·河南省五岳联盟月考)原子核的平均结合能与质量数之间的关系图线如图所示。下列说法正确的是(　　) A．He核的结合能约为14 MeV B．Kr核比Ba核更稳定 C．三个中子和三个质子结合成Li核时吸收能量 D．在核反应U＋n→Kr＋Ba＋3n中，要吸收热量 B　[由题图可知，He核的平均结合能大于7 MeV，根据平均结合能的定义可知，He核的结合能大于7×4 MeV＝28 MeV，故A错误；平均结合能越大的原子核越稳定，由题图可知，Kr核比Ba核的平均结合能大，故Kr核比Ba核更稳定，B正确；平均结合能较小的原子核转化为平均结合能较大的原子核时，要释放核能，Li核的平均结合能比中子和质子的大，故三个中子和三个质子结合成Li核时要释放能量，U的平均结合能比Kr和Ba的小，D项中核反应要释放能量，故C、D错误。] 12．(2023·河南许昌等三市联考)太空中的γ射线暴是从很远的星球发射出来的，当某次γ射线暴发生时，数秒内释放的能量大致相当于当前太阳质量全部发生亏损时所释放的能量。已知太阳光从太阳传到地球需要的时间为t，地球绕太阳公转的周期为T，真空中的光速为c，引力常量为G，则这次γ射线暴发生时所释放的能量ΔE为(　　) A．ΔE＝ B．ΔE＝ C．ΔE＝ D．ΔE＝ B　[设地球绕太阳运动的轨道半径为r，地球质量为m，太阳的质量为M，根据万有引力公式得G＝mr，又r＝ct，解得M＝。 根据题意，γ射线暴发生时，能量大致相当于当前太阳质量全部发生亏损所释放的能量，则根据爱因斯坦质能方程有ΔE＝Mc2，一次γ射线暴发生时所释放的能量ΔE＝，故B正确，A、C、D错误。] 13．一静止的氡核Rn发生α衰变转变成钋核Po，已知放出的α粒子的质量为m，速度为v0。假设氡核发生衰变时，释放的能量全部转化为α粒子和钋核的动能。 (1)试写出氡核衰变的核反应方程。 (2)求出氡核发生衰变时的质量亏损。(已知光在真空中的速度为c) 解析：　(1)衰变的核反应方程：Rn―→Po＋He。 (2)由动量守恒定律：0＝mv0－Mv，其中＝，由Δmc2＝mv＋Mv2得Δm＝。 答案：　(1)Rn―→Po＋He (2) 学科网（北京）股份有限公司 $$