第5章 3.核力与结合能（课时跟踪检测）（学用word）-【优学精讲】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（人教版）

3.核力与结合能 知识点一　核力与四种基本相互作用 1.〔多选〕下列说法正确的是（　　） A.核力是短程力，作用范围很小，只在邻近核子间发生 B.核力可能表现为引力，也可能表现为斥力。核力把核子紧紧束缚在核内，形成稳定的原子核，但又不会融合在一起 C.质子间、中子间、质子和中子之间都可能有核力 D.核力是一种弱相互作用，在其作用范围内，核力比库仑力大得多 2.科学研究表明，自然界存在四种基本相互作用。我们知道分子之间也存在相互作用的引力和斥力，那么分子力实质上是属于（　　） A.引力相互作用 B.电磁相互作用 C.强相互作用和弱相互作用的共同作用 D.四种基本相互作用的共同作用 3.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 知识点二　结合能和比结合能 4.〔多选〕钚的一种同位素Pu衰变时释放巨大能量，如图所示，其衰变方程为PuUHe，并伴随γ光子辐射，则下列说法中正确的是（　　） A.核燃料总是利用比结合能小的核 B.核反应中γ光子的能量就是Pu核的结合能 CU核比Pu核更稳定，说明U核的结合能大 D.由于衰变时释放巨大能量，所以Pu核比U核的比结合能小 知识点三　质量亏损和核能计算 5.〔多选〕为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”。对于爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2，下列说法中正确的是（　　） A.E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比 B.根据ΔE＝Δmc2可以计算核反应中亏损Δm所对应的核能 C.一个中子和一个质子结合成氘核时释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损 D.E＝mc2中的E是发生核反应时释放的核能 6.在核反应HHHe＋X中H的质量为m1、比结合能为E1H的质量为m2、比结合能为E2He的质量为m3、比结合能为E3，X的质量为m4、比结合能为E4。下列说法正确的是（　　） A.X是质子 B.X是电子 C.一次该核反应的质量亏损为Δm＝m3＋m4－m1－m2 D.一次该核反应释放的能量为E＝4E3－3E2－2E1 7.〔多选〕在某些恒星内，3个α粒子结合成一个CC原子核的质量是12.000 0 uHe原子核的质量是4.002 6 u，已知1 u的质量对应931.5 MeV的能量，则此核反应所释放的核能约为（　　） A.7.265 7 MeV B.5.265 7 MeV C.1.16×10－12 J D.1.16×10－9 J 8.如图所示，图甲为原子核的比结合能与质量数关系曲线，图乙为原子核的平均核子质量与原子序数的关系曲线，根据两曲线，下列说法正确的是（　　） A.根据图甲可知He核的结合能约为7 MeV B.根据图甲可知U核的结合能比Kr核的结合能大 C.根据图乙可知，核D裂变成核E和F的过程中，比结合能减小 D.根据图乙可知，若A、B能结合成C，结合过程一定要吸收能量 9.（2023·全国乙卷16题）2022年10月，全球众多天文设施观测到迄今最亮伽马射线暴，其中我国的“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中作出重要贡献。由观测结果推断，该伽马射线暴在1分钟内释放的能量量级为1048 J。假设释放的能量来自物质质量的减少，则每秒钟平均减少的质量量级为（光速为3×108 m/s）（　　） A.1019 kg B.1024 kg C.1029 kg D.1034 kg 10.一个静止的镭核Ra发生衰变放出一个粒子变为氡核Rn。已知镭核226质量为226.025 4 u，氡核222质量为222.017 5 u，放出粒子的质量为4.002 6 u，1 u相当于931.5 MeV的能量。 （1）写出核反应方程； （2）求镭核衰变放出的能量； （3）若衰变放出的能量均转变为氡核和放出粒子的动能，求放出粒子的动能。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.核力与结合能 1.ABC　核力作用的范围在10－15 m内，只在邻近核子间发生，是短程力，A正确；核力可能表现为引力，也可能表现为斥力，B正确；核力是核子之间的强相互作用，C正确，D错误。 2.B　分子间作用力作用范围约在10－10 m数量级上。强相互作用和弱相互作用都是短程力，作用范围分别只有约10－15 m和10－18 m，在分子间作用力作用范围内强相互作用和弱相互作用都不存在，在分子间作用力作用范围内引力相互作用和电磁相互作用都存在，但由于分子间的电磁力远大于万有引力，引力相互作用可以忽略不计，因此分子间作用力本质上属于电磁相互作用，故选B。 3.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，故选D。 4.AD　根据比结合能越大，原子核越稳定，知核燃料总是利用比结合能小的核，故A正确；核反应中γ光子的能量是由于质量亏损而释放的能量，故B错误U核比Pu核更稳定，说明U核的比结合能大，所以衰变时，会释放巨大能量，故C错误，D正确。 5.ABC　E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比，其中E是物体静止时的总能量，而不能理解为发生核反应时释放的核能，选项A正确，D错误；根据ΔE=Δmc2可以计算核反应中亏损Δm所对应的核能，选项B正确；一个中子和一个质子结合成氘核时发生质量亏损，亏损的质量以能量的形式释放出来，即释放出核能，选项C正确。 6.D　根据质量数守恒和电荷数守恒可知X的质量数为1，电荷数为0，可知X是中子，比结合能E4=0，故A、B错误；一次该核反应的质量亏损为Δm=m1＋m2－m3－m4，故C错误；根据比结合能的概念可知，该核反应释放的能量为E=4E3－3E2－2E1，故D正确。 7.AC　由爱因斯坦质能方程得ΔE=Δmc2=（3×4.002 6－12.000 0）×931.5 MeV=7.265 7 MeV=1.16×10－12 J，故A、C正确。 8.B　题图甲中He核的比结合能约为7 MeV，但图中不能看出He核的比结合能，不能计算出He核的结合能，故A错误；分析题图甲可知U核比Kr核的比结合能略小，但核子数远大于Kr核，根据结合能等于比结合能与核子数的乘积可知U核的结合能比Kr核的结合能大，故B正确；核D分裂成E、F，由题图乙可知平均核子质量减小，有质量亏损，会释放能量，因此比结合能将增大，故C错误；若A、B能结合成C，平均核子质量减少，会有质量亏损，释放出核能，故D错误。 9.C　由题意可知，伽马射线暴每分钟释放的能量量级为1048 J，则其每秒钟释放的能量量级为1046 J，根据爱因斯坦质能方程ΔE=Δmc2可知，每秒钟平均减少的质量量级为Δm= kg= kg≈1029 kg，C正确。 10.（1RaRnHe　（2）4.94 MeV　 （3）4.85 MeV 解析：（1）核反应方程RaRnHe。 （2）镭核衰变放出的能量为ΔE=（226.025 4－4.002 6－222.017 5）×931.5 MeV≈4.94 MeV。 （3）镭核衰变前静止，镭核衰变过程动量守恒，则由动量守恒定律可得mRnvRn－mαvα=0 又因为衰变放出的能量转变为氡核和α粒子的动能，则ΔE=mRn＋mαvα2 可得Ekα=∙ΔE=×4.94 MeV≈4.85 MeV。 学科网（北京）股份有限公司 $