[最新]高中物理第19章原子核5核力与结合能学业分层测评新人教选修3 5

核力与结合能

(建议用时：45分钟)

[学业达标]

1．放射性元素在衰变过程中，有些放出α射线，有些放出β射线，有些在放出α射线或β射线的同时，还以射线的形式释放能量．例如 90Th核的衰变过程可表示为 90Th→ 91Pa＋－1e＋γ，对于这个衰变下列说法正确的是( )

A．是β衰变

B．产生的 91Pa核从低能级向高能级跃迁 C．是α衰变

D．产生的 91Pa核从高能级向低能级跃迁 E．放出的γ射线是波长很短的光子

【解析】 由核反应方程电荷数守恒和质量数守恒可知生成了－1e，并释放出能量，故选项A、D、E正确．

【答案】 ADE

2．一个质子和一个中子结合成氘核，同时放出γ光子，核反应方程是1H＋0n→1H＋γ，以下说法中正确的是( )

A．反应后氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和 B．反应前后的质量数不变，因而质量不变 C．反应前后质量数不变，但会出质量亏损

D．γ光子的能量为Δmc，Δm为反应中的质量亏损，c为光在真空中的速度 E．因存在质量亏损Δm，所以“物质不灭”的说法不正确

【解析】 核反应中质量数与电荷数及能量均守恒，由于反应中要释放核能，会出现质量亏损，反应中氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和，所以质量不守恒，但质量数不变，且能量守恒，释放的能量会以光子的形式向外释放，故正确答案为A、C、D.

【答案】 ACD

3．如图19-5-1所示是描述原子核核子的平均质量m与原子序数Z的关系曲线，由图可知下列说法正确的是 ( )

2

1

1

2

0

234234

0

234

234

234

图19-5-1

A．将原子核A分解为原子核B、C一定放出能量 B．将原子核D、E结合成原子核F可能吸收能量

1

C．将原子核A分解为原子核B、F一定释放能量 D．将原子核F、C结合成原子核B一定释放能量 E．将原子核F、C结合成原子核B时一定吸收能量

【解析】 因B、C核子平均质量小于A的核子平均质量，故A分解为B、C时，会出现质量亏损，故放出核能，故A正确，同理可得B、D错，C、E正确．

【答案】 ACE

4．在下列判断中，正确的是( )

A．组成 92U核的核子中只有相邻核子之间才存在不可忽略的核力作用 B．组成 92U核的中子中任何两个中子之间都存在不可忽略的核力作用 C．组成 92U核的质子中任何两个质子之间都存在不可忽略的库仑斥力作用 D．组成 92U核的质子中任何两个质子之间都存在不可忽略的核力作用 E．组成 92U核的质子中只有相邻的质子间才存在不可忽略的核力作用

【解析】 核力属于短程力，由于组成 92U核的核子较多，两核子之间的距离可能超过核力的作用范围，所以某些核子之间的作用力可能比较小，所以选项A、E正确，B、D错误，但两质子之间都存在库仑斥力的作用，所以选项C正确．

【答案】 ACE

5．中子比质子更容易击中原子核的原因是________．

【解析】 由于中子不带电，与原子核之间不存在库仑斥力，所以，它比其他粒子更易接近原子核并打进内部去．

【答案】 中子不带电

6．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________．

【解析】 分子力作用范围约在10力，作用范围在10

－15

－10

238

238238238238238

m数量级上．强相互作用和弱相互作用都是短程

m和10

－18

m之内，在分子力作用距离上都不存在．在分子力作用范

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，因此分子力本质上属于电磁相互作用．

【答案】 电磁相互作用

7．当两个中子和两个质子结合成一个α粒子时，放出28.30 MeV的能量，当三个α粒子结合成一个碳核时，放出7.26 MeV的能量，则当6个中子和6个质子结合成一个碳核时，释放的能量约为________．

【导学号：66390052】

【解析】 6个中子和6个质子可结合成3个α粒子，放出能量3×28.30 MeV＝84.9 MeV， 3个α粒子再结合成一个碳核，放出7.26 MeV能量，故6个中子和6个质子结合成一个碳核时，释放能量为

2

84．9 MeV＋7.26 MeV＝92.16 MeV. 【答案】 92.16 MeV

8．激光中子是由重原子核吸收光子后发射中子而产生的，光子的极限能量大约是10 MeV.假定中子从原子核上向外移开距离10________. 【导学号：66390053】

【解析】 核力是一种很强的力，应存在于相邻的核子之间，作用范围在1.5×1010×10×1.6×10之内，由题意知：F·d＝W＝E，则F＝－13－210×10

【答案】 10 N

[能力提升]

9．下列说法中，正确的是( )

A．爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化

B．由E＝mc可知，能量与质量之间存在着正比关系，可以用物体的质量作为它所蕴藏的能量的量度

C．核反应中发现的“质量亏损”是由静止质量变成运动质量

D．因为在核反应中产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒，系统的总能量和总质量并不守恒

E．在核反应中系统的总能量和总质量是守恒的

【解析】 E＝mc说明能量和质量之间存在着联系，即能量与质量之间存在着正比关系，但并不说明能量和质量之间存在相互转化的关系，故A项错误，而B项正确；核反应中的“质量亏损”并不是质量消失，实际上是由静止的质量变成运动的质量，并不是质量转变成能量，故C项正确；在核反应中，质量守恒，能量也守恒，在核反应前后只是能量的存在方式不同，总能量不变，在核反应前后只是物质由静质量变成动质量，故D错误E正确．

【答案】 BCE

10．原来静止的原子核ZX质量为m1，处在区域足够大的匀强磁场中，经α衰变后变成质量为m2的原子核Y，α粒子的质量为m3，已测得α粒子的速度垂直于磁场B，且动能为

A2

23

6

－19

－15

－13

cm所受的力保持不变，则平均核力的数量级是

m

N＝1.6×10 N.

3

E0，假定原子核X衰变时释放的核能全部转化为动能，则下列四个结论中，正确的是( )

【导学号：66390054】

A．核Y与α粒子在磁场中运动的周期之比为B．核Y与α粒子在磁场中运动的半径之比为C．此衰变过程中的质量亏损为m1－m2－m3 D．此衰变过程中释放的核能为2

Z－22 Z－2

AE0

A－4

3

E．此衰变过程中释放的核能为

A－4

E0 A【解析】 原子核发生α衰变时核子质量数减小4而核电荷数减小2.由题意知X核原先静止，则衰变后α粒子和反冲核Y的动量大小相等，由R＝知RY∶Rα＝qα∶qY＝2∶(Z2πmmYqα

－2)，故B项正确；而周期之比由T＝知TY∶Tα＝·＝

mvBqBqqYmα

A－4Z－

，故A项错误；

p24E0

该过程质量亏损Δm＝m1－(m2＋m3)，故C项正确；由Ek＝知Y核的动能EkY＝，则释2mA－4

放的核能ΔE＝Ekα＋EkY＝

【答案】 BCD

11．历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为0.5 MeV的质子1H轰击静止的ZX，生成两个动能均为8.9 MeV的2He.(1 MeV＝1.6×10

(1)上述核反应方程为________． (2)质量亏损为________kg.

【导学号：66390055】

【解析】 (1)根据电荷数和质量数守恒可写出核反应方程为1H＋3X→2He＋2He或1H＋3

Li→2He＋2He.

(2)设反应前质子的动能为Ek0，反应后2He的动能为Ek，由于质量亏损而释放的能量为 ΔE＝2Ek－Ek0＝(2×8.9－0.5)MeV＝17.3 MeV 由ΔE＝Δmc，可得： ΔE17.3×10×1.6×10

Δm＝2＝826

－19

2

4

4

4

1

7

4

4

1

7

1

AE0

，故D项正确． A－4

A4－13

J)

c kg ＝3.1×10

－29

kg.

1

7

4

4

1

7

4

4

－29

【答案】 (1)1H＋3X→2He＋2He(或1H＋3Li→2He＋2He) (2)3.1×10

232

12．一个静止的铀核 92U(原子质量为232.037 2 u)放出一个α粒子(原子质量为4.002 6 u)后衰变成钍核 90Th(原子质量为228.028 7 u)．(已知原子质量单位1 u＝1.67×10u相当于931.5 MeV的能量，结果均保留两位有效数字)

(1)写出铀核的衰变方程；

(2)算出该衰变反应中释放出的核能；

(3)若释放的核能全部转化为新核的动能，则α粒子的动能为多少？

【导学号：66390056】

【解析】 (1) 92U→ 90Th＋2He.

(2)质量亏损Δm＝mU－mα－mTh＝0.005 9 u ΔE＝Δmc＝0.005 9×931.5 MeV≈5.5 MeV.

4

2

232

228

4

228

－27

kg,1