《(浙江專版)2019年高中物理 第十九章 原子核 課時(shí)跟蹤檢測(cè)(三十四)核力與結(jié)合能(含解析)新人教版選修3-5》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《(浙江專版)2019年高中物理 第十九章 原子核 課時(shí)跟蹤檢測(cè)(三十四)核力與結(jié)合能(含解析)新人教版選修3-5(4頁珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、核力與結(jié)合能
一、單項(xiàng)選擇題
1.核子結(jié)合成原子核或原子核分解為核子時(shí),都伴隨著巨大的能量變化,這是因?yàn)? )
A.原子核帶正電,電子帶負(fù)電,電荷間存在很大的庫侖力
B.核子具有質(zhì)量且相距很近,存在很大的萬有引力
C.核子間存在著強(qiáng)大的核力
D.核子間存在著復(fù)雜磁力
解析:選C 核子之間存在核力作用,核子結(jié)合成原子核或原子核分解為核子時(shí),都有核力作用,故伴隨著巨大的能量變化,故選C。
2.原子質(zhì)量單位為u,1 u相當(dāng)于931.5 MeV的能量,真空中光速為c。當(dāng)質(zhì)量分別為m1 kg和m2 kg的原子核結(jié)合為質(zhì)量為M kg的原子核時(shí),釋放出的能量是( )
A.(M-m1
2、-m2)·c2 J
B.(m1+m2-M)×931.5 J
C.(m1+m2-M)c2 J
D.(m1+m2-M)×931.5 MeV
解析:選C 在核能計(jì)算時(shí),如果質(zhì)量單位是kg,則用ΔE=Δmc2進(jìn)行計(jì)算,單位是J;若質(zhì)量單位是u,則利用ΔE=Δm×931.5 MeV進(jìn)行計(jì)算,所以選項(xiàng)C正確。
3.科學(xué)研究表明,自然界存在四種基本相互作用。我們知道分子之間也存在相互作用的引力和斥力,那么分子力實(shí)質(zhì)上屬于( )
A.引力相互作用
B.電磁相互作用
C.強(qiáng)相互作用和弱相互作用的共同作用
D.四種基本相互作用的共同作用
解析:選B 分子作用范圍約在10-10 m數(shù)量級(jí)上,而
3、強(qiáng)相互作用和弱相互作用都是短程力,作用范圍在10-15 m和10-18 m之間,故C錯(cuò)誤;在分子作用范圍內(nèi),引力作用和電磁相互作用都存在,但由于電磁力遠(yuǎn)大于萬有引力,引力相互作用可以忽略不計(jì),因此分子力本質(zhì)上屬于電磁力。故B正確,A、D錯(cuò)誤。
4.對(duì)于愛因斯坦提出的質(zhì)能方程E=mc2,下列說法中不正確的是( )
A.E=mc2表明物體具有的總能量與其質(zhì)量成正比
B.根據(jù)ΔE=Δmc2可以計(jì)算核反應(yīng)中釋放的結(jié)合能
C.一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí),釋放出能量,表明此過程中出現(xiàn)了質(zhì)量虧損
D.E=mc2中的E是發(fā)生核反應(yīng)中釋放的能量
解析:選D 公式E=mc2中的E表示物體具有的總
4、能量,m表示物體的質(zhì)量,故選項(xiàng)A正確,D錯(cuò)誤;ΔE=Δmc2表示的意義則是當(dāng)物體的質(zhì)量變化Δm時(shí),它的能量就會(huì)相應(yīng)的變化ΔE,故可以計(jì)算結(jié)合能,故選項(xiàng)B正確;核反應(yīng)過程中出現(xiàn)質(zhì)量虧損時(shí),才能釋放核能,故選項(xiàng)C正確。
5.關(guān)于原子核中質(zhì)子和中子的說法,正確的是( )
A.原子核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)一定相等
B.穩(wěn)定的重原子核里,質(zhì)子數(shù)比中子數(shù)多
C.原子核都是非常穩(wěn)定的
D.由于核力的作用范圍是有限的,以及核力的飽和性,不可能無節(jié)制的增大原子核而仍穩(wěn)定存在
解析:選D 質(zhì)量越大的原子核內(nèi)中子數(shù)越多于質(zhì)子數(shù),A、B錯(cuò)誤;放射現(xiàn)象說明原子核也會(huì)發(fā)生變化,C錯(cuò)誤;由核力作用特點(diǎn)可知,D正確。
5、
二、多項(xiàng)選擇題
6.對(duì)于核力,以下哪些說法是正確的( )
A.核力是弱相互作用,作用力很小
B.核力是強(qiáng)相互作用,是強(qiáng)力
C.核子之間的距離小于0.8×10-15 m時(shí),核力表現(xiàn)為斥力,因此核子不會(huì)融合在一起
D.人們對(duì)核力的了解很清楚,特別是在核子之間的距離小于0.8×10-15 m時(shí),核力的變化規(guī)律更清楚
解析:選BC 核力是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn),它的作用范圍在 1.5×10-15 m之內(nèi),核力比庫侖力大得多,選項(xiàng)B正確,A錯(cuò)誤;核力在核子之間的距離大于0.8×10-15 m時(shí),表現(xiàn)為吸引力,且隨距離增大而減小,在距離小于0.8×10-15 m時(shí),表現(xiàn)為斥力,因此核子不會(huì)
6、融合在一起,選項(xiàng)C正確;人們對(duì)核力的了解還不是很清楚,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
7.一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核時(shí),產(chǎn)生γ光子,由此可見( )
A.氘核的質(zhì)量等于質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和
B.氘核的質(zhì)量小于質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和
C.核子結(jié)合成原子核時(shí)會(huì)釋放核能
D.原子核分解成核子時(shí)會(huì)釋放核能
解析:選BC 由于結(jié)合成氘核時(shí)產(chǎn)生γ光子,即產(chǎn)生能量,故反應(yīng)中有質(zhì)量虧損,B對(duì),A錯(cuò);質(zhì)子和中子統(tǒng)稱核子,該反應(yīng)為核子結(jié)合成原子核的反應(yīng),故C對(duì),D錯(cuò)。
8.中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí),質(zhì)量虧損為Δm,相應(yīng)的能量ΔE=Δmc2=2.2 MeV是氘核的結(jié)合能。下列說法正確的是( )
A.用能量小于2.2
7、 MeV的光子照射靜止氘核時(shí),氘核不能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子
B.用能量等于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時(shí),氘核可能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子,它們的動(dòng)能之和為零
C.用能量大于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時(shí),氘核可能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子,它們的動(dòng)能之和為零
D.用能量大于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時(shí),氘核可能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子,它們的動(dòng)能之和不為零
解析:選AD 中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí)放出的能量為2.2 MeV,所以要使氘核分解為中子和質(zhì)子至少也需要2.2 MeV的能量,所以A正確;因?yàn)閯?dòng)能為標(biāo)量,氘核分解為中子和質(zhì)子時(shí),二者不可能都是靜止的,所以動(dòng)能之和不為
8、零,這一部分動(dòng)能來自于光子的能量,所以B、C錯(cuò)誤,D正確。
9.在某些恒星內(nèi),3個(gè)α粒子結(jié)合成1個(gè)6C原子的質(zhì)量是12.000 0 u,He原子的質(zhì)量是4.002 6 u。已知1 u=1.66×10-27 kg,則( )
A.反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損是0.007 8 u
B.反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損是1.29×10-29 kg
C.反應(yīng)過程中釋放的能量是7.26 MeV
D.反應(yīng)過程中釋放的能量是1.16×10-19 J
解析:選ABC 由題意可得核反應(yīng)方程為3He→6C+ΔE。則核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為Δm=(3×4.002 6-12.000 0)u≈1.29×10-29 kg,由質(zhì)能方程
9、得ΔE=Δmc2=1.29×10-29×(3×108)2 J=1.161×10-12 J≈7.26 MeV。故正確選項(xiàng)為A、B、C。
三、非選擇題
10.如果要把8O分成8個(gè)質(zhì)子和8個(gè)中子,要給它多少能量?要把它分成4個(gè)He,要給它多少能量?(已知8O的核子比結(jié)合能是7.98 MeV,He的核子比結(jié)合能是7.07 MeV)
解析:將8O分成8個(gè)質(zhì)子和8個(gè)中子所提供的能量為8O的結(jié)合能,即為其核子數(shù)與比結(jié)合能的乘積。需提供的能量為ΔE=16×7.98 MeV=127.68 MeV。
8O的結(jié)合能為EO=127.68 MeV。
4個(gè)He的總的結(jié)合能為
EHe=4×4×7.07 MeV
10、
=113.12 MeV。
將8O分成4個(gè)He需提供的能量為
ΔE′=EO-EHe=127.68 MeV-113.12 MeV
=14.56 MeV。
答案:127.68 MeV 14.56 MeV
11.一個(gè)靜止的鈾核 U(原子質(zhì)量為232.037 2 u)放出一個(gè)α粒子(原子質(zhì)量為4.002 6 u)后衰變成釷核 Th(原子質(zhì)量為228.028 7 u)。(已知原子質(zhì)量單位1 u=1.67×10-27 kg,1 u相當(dāng)于931.5 MeV的能量)
(1)寫出鈾核的衰變反應(yīng)方程。
(2)算出該衰變反應(yīng)中釋放出的核能。
(3)若釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為新核的動(dòng)能,則α粒子的動(dòng)能為多少?
解析:(1)U―→Th+He。
(2)質(zhì)量虧損Δm=mU-mα-mTh=0.005 9 u
ΔE=Δmc2=0.005 9×931.5 MeV≈5.50 MeV。
(3)系統(tǒng)動(dòng)量守恒,釷核和α粒子的動(dòng)量大小相等,即
pTh+(-pα)=0,pTh=pα,
EkTh=,Ekα=,
EkTh+Ekα=ΔE,
所以α粒子獲得的動(dòng)能
Ekα=·ΔE
=×5.50 MeV
≈5.41 MeV。
答案:(1)U―→Th+He
(2)5.50 MeV (3)5.41 MeV
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