课后提升练（16）核力与核能（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（鲁科版2019）

课后提升练(十六)　核力与核能 [对应学生用书P171] 1．对于核力，以下哪些说法正确的是(　　) A．核力是弱相互作用，作用力很小 B．核力是强相互作用，是短程力 C．核子之间的距离小于0.8×10-16 m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起 D．人们对核力的了解很清楚，特别是在小于0.8×10-15 m时，核力的变化规律更清楚 B　解析：核力是强相互作用的一种表现，它的作用范围在1.5×10-15 m之内，核力比库仑力大得多，因此，B正确，A错误；核力在大于0.8×10-15 m时，表现为吸引力，且随距离增大而减小，在距离小于0.8×10-15 m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起，C错误；人们对核力的了解还不是很清楚，这是科学家们奋力攻克的堡垒，故D错误。 2．一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11H＋01n→12H。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　解析：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；因氘核有两个核子，所以氘核的平均结合能为，C正确。 3．(2022·湖北荆门龙泉中学模拟预测)下列关于结合能和比结合能的说法正确的是(　　) A．铀核裂变是生成钡核和氪核，钡核的比结合能比铀核小 B．氘核与氚核结合成氨核，比结合能减小 C．铀核发生α衰变生成钍核，释放能量，则铀核的比结合能比钍核小 D．结合能越大，原子核越稳定 C　解析：铀核裂变是重核分裂成中等大小的核，原子核的比结合能增大，故A错误；氘核与氚核结合成氨核，是轻核结合成中等大小的核，比结合能增大，故B错误；铀核发生α衰变生成钍核，释放能量，重核分裂成中等大小的核，则铀核的比结合能比钍核小，故C正确；比结合能越大，原子核越稳定，故D错误。 4．(2022·贵州顶兴学校高二期中)“β衰变”的实质是原子核内一个中子(01n)转变为一个质子(11H)，同时释放一个电子(－1　0e)。若质子的质量为mH，中子的质量为mn，电子的质量为me，光速为c，则该核反应过程释放出的核能为(　　) A.(mH－mn)c2 B．(mH－mn－me)c2 C．(mn－me－mH)c2 D．(mH－mn＋me)c2 C　解析：β衰变的转化方程为01n→11H＋－1　0e，根据质能方程，可知该核反应过程释放出的核能为(mn－me－mH)c2。 5．(2022·陕西周至第四中学高二期末)通过百余年核物理的发展和进步，人们已经对原子核有了更进一步的认识，下列说法正确的是(　　) A．两个质子之间，不管距离如何，核力总是大于库仑力 B．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需要的能量 C．比结合能越小，原子核越稳定 D．由爱因斯坦质能方程可知，质量和能量可以相互转化 B　解析：核力属于短程力，当两个质子相距很近时，核力大于库仑力，两质子的间距大于一定距离时，核力小于库仑力，故A错误；原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需要的能量，故B正确；比结合能越大，原子核越稳定，故C错误；爱因斯坦质能方程只是反映了质量与能量之间的关系，质量和能量不可以相互转化，故D错误。 6．(2022·甘肃永昌第一高级中学高二期末)不同的原子核，其核子平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数的关系如图所示，下列关于原子结构和核反应的说法正确的是(　　) A．原子核D和E聚变成原子核F时，因为F的质量最大，故该核反应需要从外吸收能量 B．原子核D和E聚变成原子核F时，需要很高的温度，因此该核反应需要不断地吸收能量 C．原子核A裂变成原子核B和C时，要发生质量亏损，因此该核反应会放出核能 D.原子核B和C的核子平均质量均比A的核子平均质量小，因此原子核B、C均比A更不稳定 C　解析：由题图可知，D和E的核子平均质量均大于F的核子平均质量，则D和E核的质量之和大于F核质量，即D和E聚变成F过程中存在质量亏损，根据质能方程，该核反应释放能量，A错误；聚变反应的发生需要轻核之间到达一定的距离才能够发生，这需要很高的温度，但在发生核反应过程中，由于存在质量亏损，将释放出巨大的能量，B错误；由题图可知，A的核子平均质量比B和C的核子平均质量均要大，则A核质量大于B和C核的质量之和，即A裂变成B和C过程中存在质量亏损，根据质能方程，该核反应释放能量，C正确；核子的平均质量越小，表明核的平均结合能越大，核越稳定，因此原子核B和C的核子平均质量均比A的核子平均质量小，因此原子核B、C均比A更稳定，D错误。 7．(2022·江西抚州高二期末)已知9 4Be核的质量为14.960 7×10-27 kg，1 1H的质量为 1.672 6×10-27 kg，1 0n的质量为1.674 9×10-27 kg，则： (1)4个质子和5个中子结合为9 4Be核，写出该核反应方程； (2)9 4Be核的比结合能是多少MeV(结果保留2位有效数字)? 答案：(1)411H＋51 0n→9 4Be　(2)6.5 解析：(1)根据电荷数守恒和质量数守恒可得，该核反应方程为：41 1H＋51 0n→9 4Be (2)该核反应过程的质量亏损为： Δm＝4×1.672 6×10-27 kg＋5×1.674 9×10-27 kg－14.960 7×10-27 kg＝0.104 2×10-27 kg由爱因斯坦质能方程可知，9 4Be核的结合能为： ΔE＝Δmc2＝0.104 2×10-27×(3×108)2 J＝0.937 8×10-11 J≈58.6 MeV 则9 4Be核的比结合能为：E＝≈6.5 MeV。 8．(2022·山东烟台高二期末)氘核的质量为2.013 553 u，质子的质量是1.007 277 u，中子的质量是1.008665 u。1 u相当于931.5 MeV，普朗克常量h＝6.63×10-34 J·s，最后结果保留三位有效数字。 (1)写出一个质子和一个中子结合为氘核时的核反应方程。 (2)氘核的结合能和比结合能各是多少？ (3)如果该反应释放的核能是以射出一个光子的形式释放，则光子的频率是多少？ 答案：(1)1 1H＋1 0n→2 1H　(2)2.23 MeV　1.12 MeV (3)5.38×1020Hz 解析：(1)一个质子和一个中子结合为氘核时的核反应方程1 1H＋1 0n→2 1H (2) 一个质子和一个中子结合为氘核时质量亏损 (3) Δm＝1.007 277 u＋1.008 665 u－2.013 553 u＝0.002 389 u 由爱因斯坦的质能方程ΔE＝Δmc2，可知放出的能量为 ΔE＝0.002 389×931.5 MeV≈2.23 MeV 可知氘核的结合能为2.23 MeV，氘核的比结合能为 E′＝＝ MeV≈1.12 MeV。 (3)以光子的形式释放，则光子的频率是 ν＝＝Hz≈5.38×1020Hz。 9．(2022·北京西城高二期末)一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变，放射出的α粒子的质量为m。速度的大小为v。分析并计算以下三个问题： (1)放射性原子核用ZAX表示，新核的元素符号用Y表示，写出该α衰变的核反应方程； (2)若该原子核发生衰变后的新核质量为M，求衰变后新核的速度大小； (3)设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，求衰变过程的质量亏损Δm。 答案：(1)A ZX→A Z－2-4Y＋4 2He　(2)　(3) 解析：(1)该α衰变的核反应方程A ZX→A Z－-4 2Y＋4 2He (2)由动量守恒定律可知Mv′－mv＝0 解得衰变后新核的速度大小v′＝。 (3)该衰变过程释放的核能 ΔE＝Mv′2＋mv2＝ 根据质能方程ΔE＝Δmc2，可得Δm＝。 学科网（北京）股份有限公司 $$