课下巩固训练(22) 核力与结合能-【正禾一本通】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（人教版2019）

[课下巩固训练(二十二)]　核力与结合能 ________________________________________________________________________ (选择题每题5分，非选择题每题10分，建议用时：40分钟) 【基础应用题】 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(　　 ) 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。核力是强相互作用，它能将核子束缚在原子核内，万有引力最弱，研究核子间相互作用时万有引力可以忽略，故D正确。 2．(2024·上海黄浦期末)核子结合成原子核或原子核分解为核子，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，电荷间存在着很大的库仑力 B．核子具有质量且相距很近，核子间存在很大的万有引力 C．核子间存在着强大的核力 D．质子带正电且相距很近，质子间存在很大的库仑斥力 解析：选C。核子间存在着强大的核力，故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，故A、B、D错误，C正确。 3．关于原子核的结合能和比结合能，下列说法正确的是(　　 ) A．组成原子核的核子越多，它的比结合能越大 B．比结合能越大，原子核越不稳定 C．比结合能小的原子核拆分成比结合能大的原子核时会释放能量 D．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和必小于原来重核的结合能 解析：选C。组成原子核的核子越多，它的结合能越大，比结合能不一定大，故A错误；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B错误；比结合能小的原子核拆分成比结合能大的原子核时，这个过程会释放能量，故C正确；一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，要释放能量，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，故D错误。 4．(多选)关于爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2和ΔE＝Δmc2，下列说法正确的是(　　 ) A．E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比 B．E＝mc2中的E是发生核反应时释放的核能 C．根据ΔE＝Δmc2，可以计算核反应中释放的核能 D．两个质子和两个中子结合成一个氦核时，释放出核能，说明此过程中出现了质量亏损 解析：选ACD。E＝mc2说明物体具有的能量与其质量成正比，A正确；E＝mc2中的E是物体蕴含的能量，不是发生核反应时释放的核能，B错误；根据ΔE＝Δmc2，可以计算核反应中释放的核能，C正确；两个质子和两个中子结合成一个氦核时，释放出核能，根据爱因斯坦的质能方程，说明此过程中出现了质量亏损，D正确。 5．原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，下列判断正确的是(　　 ) 核的结合能比核的大 核比核稳定 C.两个核结合成释放28 MeV能量 Li核的结合能约为15 MeV 解析：选A。根据题图中和的比结合能关系，结合二者的核子数可知核的结合能比核的大，A正确；比结合能越大，原子核越稳定，由题图可知核的比结合能比核的大，则核比核稳定，B错误；由题图可知核的比结合能约为7 MeV，则核的结合能约为4×7 MeV＝28 MeV，根据结合能定义可知，单个自由的核子结合成核释放的能量为28 MeV，则两个核结合成释放的能量必定小于28 MeV，C错误；由题图可知核的比结合能约为5 MeV，则核的结合能约为6×5 MeV＝30 MeV，D错误。 6．(多选)钚的一种同位素衰变时释放巨大能量，如图所示，其衰变方程为＋γ，则(　　 ) A．核反应中γ的能量就是的结合能 B．核燃料总是利用平均结合能小的核 U核比核更稳定，说明的结合能大 D．该衰变过程是α衰变 解析：选BD。核反应中γ的能量是的结合能中的一小部分，故A错误；核燃料在衰变过程中要释放巨大能量，所以总是要利用平均结合能小的核，才更容易实现，故B正确；核比核更稳定，说明的比结合能大，故C错误；该反应产生，则该衰变过程是α衰变，故D正确。 【综合提升题】 7．用中子轰击静止的锂核，核反应方程为＋X＋γ。已知光子的频率为ν，锂核的比结合能为E1，氦核的比结合能为E2，X核的比结合能为E3，普朗克常量为h，真空中光速为c，下列说法中正确的是(　　 ) A．该核反应为α衰变 B．E1>E2 C．释放的核能ΔE＝(4E2＋3E3)－6E1＋hν D．质量亏损Δm＝ 解析：选D。衰变是由放射性元素自发进行的反应，该核反应不是α衰变，故A错误；核反应释放能量，比结合能增大，则E1<E2，故B错误；根据质量数和电荷数守恒可知X核为，由比结合能的概念可知，该核反应释放的核能为ΔE＝(4E2＋3E3)－6E1，故C错误；根据质能方程，质量亏损为Δm＝故D正确。 8．(2024·河南焦作期末)太阳内部核反应的主要形式为，已知和的质量分别为1.007 8 u和4.002 6 u，1 u相当于931 MeV的能量，忽略电子的质量，太阳平均每秒损失的质量为4.22×109 kg，电子电荷量e＝1.6×10－19 C，光在真空中的速度c＝3.0×108 m/s。假设太阳损失的质量全部源自上述核反应，下列判断正确的是(　　 ) A．一次核反应的质量亏损为0.028 6 u B．一次核反应释放的能量约为26.6 J C．太阳每秒释放的能量约为3.8×1038 J D．太阳内部平均每秒减少的个数约为5.85×1039 解析：选A。一次核反应的质量亏损为Δm＝＝4×1.007 8 u－4.002 6 u＝0.028 6 u，故A正确；一次核反应释放的能量约为ΔE＝0.028 6×931 MeV≈26.6 MeV＝26.6×106×1.6×10－19 J≈4.26×10－12 J，故B错误；太阳每秒释放的能量约为E＝mc2＝4.22×109×(3×108)2 J＝3.8×1026 J，故C错误；太阳内部平均每秒减少的个数约为n＝4＝≈3.57×1038个，故D错误。 9．用粒子加速器加速后的质子轰击静止的锂原子核，生成两个动能均为8.919 MeV的α粒子，其核反应方程为。已知质子质量为1.007 825 u，锂原子核的质量为7.016 004 u，α粒子的质量为4.002 60 u，1 u相当于931 MeV的能量。若核反应释放的能量全部转化为α粒子的动能，则入射质子的动能约为(　　 ) A．0.5 MeV B．8.4 MeV C．8.9 MeV D．17.34 MeV 解析：选A。该反应释放的能量ΔE＝(1.007 825 u＋7.016 004 u－2×4.002 60 u)×931 MeV/u≈17.34 MeV。入射质子的动能EkH＝2Ekα－ΔE≈0.5 MeV，故A正确。 【创新拔高题】 10．已知两个氘核聚变生成一个氦3和一个中子，氘核质量为2.013 6 u，中子质量为1.008 7u，核的质量为3.015 0 u(质量亏损为1 u时，释放的能量为931.5 MeV)。除了计算质量亏损外的质量可以认为是中子的3倍。(计算结果单位为MeV，保留两位有效数字) (1)写出该反应的核反应方程。 (2)若两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成并放出一个中子，释放的核能也全部转化为核与中子的动能。反应前每个氘核的动能均为0.37 MeV，求反应后氦3和中子的动能分别为多少。 [创新空间]处理核能与动量、能量综合问题 (1) 根据质量亏损和质能方程计算核能； (2) 结合动量守恒定律和能量守恒定律列方程计算。 解析：(1)两个氘核聚变生成一个氦3和一个中子，则该反应的核反应方程为 ++。 (2)碰撞和反应过程动量守恒，则反应后氦3和中子的总动量为零，即3mv1＝mv2，设氦3的动能为E1，中子的动能为E2，则 E1∶E2＝∶＝1∶3 核反应释放的能量 ΔE＝(2×2.013 6－3.015 0－1.008 7)×931.5 MeV≈3.26 MeV 根据能量守恒有 E1＋E2＝ΔE＋2E0＝4 MeV 解得氦3的动能E1＝1.0 MeV 中子的动能E2＝3.0 MeV。 答案：++ (2)1.0 MeV　3.0 MeV 学科网（北京）股份有限公司 $$