5.3 核力与核能 同步练习 -2025-2026学年高二下学期物理鲁科版选择性必修第三册

第3节 核力与核能 同步练习 一、选择题: 1．下列关于核力的说法正确的是(　　) A．核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用 B．核力就是电磁力 C．核力是短程力，作用范围在2×10－15 m左右 D．核力与电荷有关 2．下列关于平均结合能的说法正确的是(　　) A．核子数越多，平均结合能越大 B．核子数越多，平均结合能越小 C．结合能越大，平均结合能越大 D．平均结合能越大，原子核越稳定 3．下列关于核力、原子核的结合能、比结合能的说法正确的是(　　) A．维系原子核稳定的力是核力，核力就是表现为相邻核子间的相互吸引力 B．核力是强相互作用的一种表现，原子核尺度内，核力比库仑力小 C．比结合能小的原子核分解成比结合能大的原子核时会释放核能 D．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能 4．核反应方程N＋H→C＋X＋ΔE中，N的质量为m1、H的质量为m2、C的质量为m3、X的质量为m4，光在真空中的速度为c，则下列判断正确的是(　　) A．X是He，ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2 B．X是He，ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2 C．X是He，ΔE＝(m3＋m4－m1－m2)c2 D．X是He，ΔE＝(m3＋m4－m1－m2)c2 5．核子结合成原子核的下列说法中，正确的是(　　) A．原子核内的核子间均存在核力 B．原子核内的质子间均存在核力和库仑力 C．当n个核子靠近到核力作用的范围而结合为原子核时，其间势能一定增加 D．质子数较多的原子核，其中的中子起到增加核力、维系原子核稳定的作用 6.关于原子核中质子和中子的说法，正确的是(　　) A．原子核中质子数和中子数一定相等 B．稳定的重原子核里，质子数比中子数多 C．原子核都是非常稳定的 D．由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，不可能无节制地增大原子核而仍能稳定存在 7．下面关于结合能和平均结合能的说法中，正确的有(　　) A．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能 B．平均结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大 C．重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和平均结合能都大 D．中等质量原子核的结合能和平均结合能均比轻核的要大 8．大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电．氘核聚变反应方程是：H＋H→He＋n．已知H的质量为2.013 6 u，He的质量为3.015 0 u，n的质量为1.008 7 u,1 u＝931 MeV/c2．氘核聚变反应中释放的核能约为(　　) A．3.7 MeV　 B．3.3 MeV C．2.7 MeV D．0.93 MeV 9．(多选)关于核力，下列说法中正确的是(　　) A．原子核内每个核子只跟与它们相邻的核子间才有核力作用 B．核力既可能是引力，又可能是斥力 C．核力对核子做正功，原子核要释放核能 D．原子核内相距较远的两个核子间没有核力作用，但一定有库仑力作用 10.(多选)关于原子核的结合能与平均结合能，下列说法中正确的是(　　) A．原子核的结合能等于核子与核子之间结合成原子核时核力做的功 B．原子核的结合能等于核子从原子核中分离，外力克服核力做的功 C．平均结合能是核子与核子结合成原子核时平均每个核子放出的能量 D．不同原子核的平均结合能不同，重核的平均结合能比中等质量核的平均结合能大 11．(多选)不同原子核的平均结合能是不同的，中等质量原子核的平均结合能最大，轻核和重核的平均结合能都比中等质量的原子核的平均结合能要小，由此，可以确定，下列核反应能释放大量核能的是(　　) A．中等质量的原子核结合成质量较大的重核 B．质量较大的重核分裂成中等质量的原子核 C．中等质量的原子核分裂成质量较小的轻核 D．质量较小的轻核结合成中等质量的原子核 二、计算题： 　12.三个α粒子结合成一个碳C，已知碳原子的质量为12.000 0 u，氦原子的质量为4.002 6 u．(1 u＝1.66×10－27 kg) (1)写出核反应方程； (2)这个核反应放出的能量是多少焦？ (3)这个能量合多少MeV? 参考答案： 1.C　[核力是短程力，是强相互作用，作用范围在2×10－15 m左右，故C正确；核力与万有引力、电磁力不同，故A、B错误；核力与电荷无关，故D错误．] 2.D　[中等质量核的平均结合能比轻核和重核的平均结合能都大，故A、B、C均不正确；平均结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故D正确．] 3.C　[维系原子核稳定的力是核力，核力可以是核子间的相互吸引力，也可以是排斥力，故A错误；核力是强相互作用的一种表现，原子核尺度内，核力比库仑力大得多，故B错误；比结合能小的原子核分解成比结合能大的原子核时会有亏损质量，放出核能，故C正确；自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，故D错误．] 4.B　[根据核反应方程中质量数和电荷数守恒，有X的质量数A＝15＋1－12＝4，电荷数Z＝7＋1－6＝2，所以X为He，该反应过程中质量亏损为Δm＝m1＋m2－m3－m4，所以释放的核能为ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2，B正确．] 5.D　[由于核力为短程力，只会发生在相邻核子之间，由此知A、B错误；当n个核子靠近到核力作用范围内，而距离大于0.8×10－15 m时，核力表现为引力，在此过程中核力必做正功，其间势能必定减小，形成原子核后距离一般不小于0.8×10－15 m，故C错误；质子数较多的原子核由于只有相邻的核子间才有核力，但各个质子间均有很强的库仑斥力，随着质子数的增加，其库仑力增加，对于稳定的原子核，必须存在较多的中子才能维系二者的平衡，故D正确．] 6.D　[原子核中质子数和中子数不一定相等，特别是在原子序数越大的原子核中，中子数比质子数大，且原子序数大的和原子序数小的都没有中等质量的原子核稳定，故A、B、C错误；又由于核力是短程力，以及饱和性的特点，原子核不可能无节制地增大，故D正确．] 7.D　[核子结合成原子核时放出能量，原子核拆解成核子时吸收能量，A选项错误；平均结合能越大的原子核越稳定，但平均结合能越大的原子核，其结合能不一定越大，例如，中等质量原子核的平均结合能比重核的平均结合能大，但由于它的核子数比重核的核子数小，其结合能反而比重核的结合能小，B、C两项错误；中等质量原子核的平均结合能比轻核的平均结合能大，它的原子核内核子数又比轻核内的核子数大，因此它的结合能也比轻核的结合能大，D选项正确．] 8.B　[在核反应方程H＋H→He＋n中， 反应前物质的质量m1＝2×2.013 6 u＝4.027 2 u， 反应后物质的质量m2＝3.015 0 u＋1.008 7 u＝4.023 7 u， 质量亏损Δm＝m1－m2＝0.003 5 u． 则氘核聚变释放的核能为ΔE＝931×0.003 5 MeV≈3.3 MeV，选项B正确．] 9.ABC　[核力表现为引力时随核子间距离的增大而减小，表现为斥力时使核子不会融合在一起，故B正确；核力是短程力，只有在2.0×10－15 m左右的范围内起作用，故A正确；核子结合成原子核时，核力对核子做正功，原子核释放一定的能量，故C正确；原子核内两核子相距较远时没有核力作用，核内质子与中子间不会有库仑力作用，D错误．] 10.ABC　[原子核中，核子与核子之间存在核力，要将核子从原子核中分离，需要外力克服核力做功．当自由核子结合成原子核时，核力将做功，释放能量．对某种原子核，平均每个核子的结合能称为平均结合能．不同原子核的平均结合能不同．重核的平均结合能比中等质量核的平均结合能要小．综上所述，正确选项为A、B、C．] 11.BD　[两个中等质量的原子核结合成重核的过程中，核子的平均结合能减少，整个过程将要吸收能量，选项A错误；质量较大的重核分裂成中等质量的原子核，是上述过程的逆过程，显然是放出能量的，选项B正确；根据同样的方法可知，选项C错误，D正确．] 12.[解析]　(1)3He→C＋ΔE． (2)Δm＝3×4.002 6 u－12.000 0 u＝0.007 8 u． Δm＝0.007 8×1.66×10－27 kg＝1.294 8×10－29 kg． ΔE＝Δmc2≈1.165×10－12 J． (3)ΔE＝ eV≈7.28×106 eV＝7.28 MeV． [答案]　(1)3He→C＋ΔE (2)1.165×10－12 J　(3)7.28 MeV 学科网（北京）股份有限公司 $