2019最新高中物理 第十九章 原子核 5 核力与结合能课堂演练 人教版选修3-5

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5 核力与结合能

1．对原子核的组成，下列说法正确的是( ) A．核力可使一些中子组成原子核 B．核力可使非常多的质子组成原子核 C．不存在只有质子的原子核 D．质量较大的原子核内一定有中子

解析：由于原子核带正电，不存在只有中子的原子核，但核力也不能把非常多的质子集聚在一起组成原子核，原因是核力是短程力，质子之间还存在“长程力”——库仑力，A、B错误；自然界中存在只有一个质子的原子核，1H，C错误；较大质量的原子核内只有存在一些中子，才能削弱库仑力，维系原子核的稳定，故D正确．

答案：D

2.一个 91Pa原子核内的质子数、中子数、核子数分别为（ ） A.91个 91个 234个 B.143个 91个 234个 C.91个 143个 234个 D.234个 91个 143个

解析：原子核是由质子和中子组成的，质子和中子统称为核子. 91Pa的原子序数为91，即质子数为91，核子数为234，中子数等于核子数减去质子数，即为234－91＝143，故C正确，ABD错误.故选：C.

答案：C

3．(多选)对核子结合成原子核的下列说法正确的是( ) 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”一定减小 D．对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 解析：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

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m，核力表现为引力，在此过程核力必做正

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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 m，故C正确；对质子数

较多的原子核，由于只有相邻的质子间才有核力，但各个质子间均有很强的库仑斥力，随着质子数的增加，其库仑斥力增加，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．

答案：CD

4．某核反应方程为1H＋1H→2He＋X.已知1H的质量为2.013 6 u，1H的质量为3.018 0 u，

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He的质量为4.002 6 u，X的质量为1.008 7 u．则下列说法中正确的是( )

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A．X是质子，该反应释放能量 B．X是中子，该反应释放能量 C．X是质子，该反应吸收能量 D．X是中子，该反应吸收能量

解析：由题目所给核反应方程式，根据核反应过程中质量数，电荷数守恒规律，可得：

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H＋1H→2He＋0n，X为中子，在该反应发生前，反应物的总质量m1＝2.013 6 u＋3.018 0 u

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＝5.031 6 u，反应后产物总质量m2＝4.002 6 u＋1.008 7 u＝5.011 3 u，总质量减少，出现了质量亏损，根据爱因斯坦的质能方程可知，该反应释放能量．

答案：B

5.如图所示，表示原子核的比结合能与质量数A的关系，据此下列说法中正确的是（ ）

A.重的原子核，例如铀核（ 92U），因为它的核子多，核力大，所以结合得坚固而稳定 B.锂核（3Li）的核子的比结合能比铀核的比结合能小，因而比铀核结合得更坚固更稳定

C.原子核结合的松紧程度可以用“比结合能”来表征，比结合能的定义是每个核子的平均结合能；比结合能越大的原子核越稳定

D.以上三个表述都错误

解析：比结合能是指要把原子核内核子分开平均每个核子需要的能量，所以比结合能越大，原子核越稳定，由图知，中等大小的原子核比结合能最大，最稳定，故ABD错误；C正确.

答案：C

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[A级 抓基础]

1.（多选）如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图象，下列说法正确的是（ ）

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A.若DE能结合成F，结合过程一定能放出核能 B.若DE能结合成F，结合过程一定要吸收能量 C.若CB能结合成A，结合过程一定要放出能量 D.若CB能结合成A，结合过程一定要吸收能量

解析：DE结合成F，有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，有能量释放，A正确，B错误；若CB能结合成A，也有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，要吸收能量，D正确，C错误；故选AD.

答案：AD

2.原子质量单位为u，1 u相当于931.5 MeV的能量，真空中光速为c，当质量分别为

m1和m2的原子核结合为质量为M的原子核时释放出的能量是（ ）

A.（M－m1－m2） u·c B.（m1＋m2－M） u×931.5 J C.（m1＋m2－M）c

D.（m1＋m2－M）×931.5 eV

解析：在核能计算时，如果质量的单位是kg，则用ΔE＝Δmc进行计算，如果质量的单位是u，则利用1 u相当于931.5 MeV的能量计算，即ΔE＝Δm×931.5 MeV进行计算，故C正确，A、B、D错误.

答案：C

3．中子n、质子p、氘核D的质量分别为mn、mp、mD.现用光子能量为E的γ射线照射静止氘核使之分解，反应方程为γ＋D→p＋n，若分解后中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是( )

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A.[(mD－mp－mn)c－E] 212

B.[(mD＋mn－mp)c＋E] 212

C.[(mD－mp－mn)c＋E] 212

D.[(mD＋mn－mp)c－E] 2

解析：因为轻核聚变时放出能量，质量亏损，所以氘核分解为核子时，要吸收能量，质量增加，本题核反应过程中γ射线能量E对应质量的增加和中子与质子动能的产生，即E欢迎使用下载！

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＝Δmc＋2Ek＝(mp＋mn－mD)c＋2Ek得Ek＝[E－(mp＋mn－mD)c]＝[(mD－mp－mn)c＋E]，故

22选C.

答案：C

4．(多选)中子和质子结合成氘核时，质量亏损为Δm，相应的能量ΔE＝Δmc＝2.2 MeV是氘核的结合能，下列说法正确的是( )

A．用能量小于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子 B．用能量小于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零

C．用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零

D．用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零

解析：用能量小于结合能的光子照射氘核时，氘核一定不能分解，所以A正确，B错误．用能量大于结合能的光子照射氘核时，氘核可能分解，只要分解，分解出的质子和中子动能之和一定不为零(若动能之和为零就分不开了)，所以C错误，D正确．

答案：AD

B级 提能力

5.（多选）我国首次使用核电池随“嫦娥三号”软着陆月球，并用于嫦娥三号的着陆器和月球车上，核电池是通过半导体换能器，将放射性同位素衰变过程中释放出的能量转变为电能.嫦娥三号采用放射性同位素 94Pu，静止的 94Pu衰变为铀核 92U和α粒子，并放出频率为ν的γ光子，已知 94Pu、 92U和α粒子的质量分别为mPu、mU、mα.下列说法正确的是（ ）

A. 94Pu的衰变方程为 94Pu→ 92U＋2He＋γ B.此核反应过程中质量亏损为Δm＝mPu－mU－mα C.释放出的γ光子的能量为（mPu－mU－mα）c

D.反应后 92U和α粒子结合能之和比 94Pu的结合能大

解析：根据质量数守恒与电荷数守恒可知， 94Pu的衰变方程为 94Pu→ 92U＋2He＋γ，故A正确；此核反应过程中的质量亏损等于反应前后质量的差，为Δm＝mpu－mU－mα，故B正确；释放的γ光子的能量为hν，核反应的过程中释放的能量：E＝（mpu－mU－mα）

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c2，由于核反应的过程中释放的核能转化为新核与α粒子的动能以及光子的能量，所以光子

的能量小于（mpu－mU－mα）c，故C错误； 94Pu衰变成 92U和α 粒子后，释放核能，将原子核分解为单个的核子需要的能量更大，原子变得更稳定，所以反应后 92U和α粒子结合能之和比 94Pu的结合能大，故D正确；故选ABD.

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