人教版高中物理(选修3-5)核力与结合能同步练习题(含答案)

2017-2018学年度人教版选修3-5� 19.5核力与结合能作业（3）1．一个质量为m的小钢球，以大小为v1的速度竖直向下撞到水平地面上，碰撞后被竖直向上弹出，速度大小为v2，若v1 = v2 = v，那么下列说法中正确的是A. 因为v1 = v2，小钢球的动量没有变化B. 小钢球的动量变化了，大小是2mv，方向竖直向上C. 小钢球的动量变化了，大小是2mv，方向竖直向下D. 小钢球的动量变化了，大小是mv，方向竖直向上2．下列关于动量的说法中，正确的是A. 物体的运动状态改变，其动量一定改变B. 物体运动速度的大小不变，其动量一定不变C. 物体的动量改变，其速度方向一定改变D. 物体的动量改变，其速度大小一定改变3．初动量相同的A、B两球在光滑水平桌面上沿同一方向运动，A在前，B在后，且A球速度为v．一段时间后两球发生碰撞，碰后A球速度变为2v，则A. 碰后B球运动方向不变B. 碰后B球运动方向反向C. A球质量大于B球质量D. A球质量小于B球质量4．航天器离于发动机原理如图所示，首先电子枪发射出的高速电子将中性推进剂离子化 (即电离出正离子)，正离子被正、负极栅板间的电场加速后从喷口喷出，从而使飞船获得推进或姿态调整的反冲动力。

已知单个正离子的质量为m,电荷量为q,正、负极栅板间加速电压为U,从喷口喷出的正离子所形成的电流为I。

忽略离子间的相互作用力，忽略离子喷射对卫星质量的影响。

该发动机产生的平均推力F的大小为A. B. C. D.5．当车辆发生碰撞事故时，为了尽可能地减轻驾乘人员的伤害程度，在汽车内前方(正副驾驶位)设置了安全气囊，在汽车发生猛烈撞击时安全气囊将自动弹出．则该安全气囊的功能是( )A. 减小驾乘人员的动量变化率B. 减小驾乘人员受到的冲量C. 减小驾乘人员的动量变化量D. 减小驾乘人员与气囊的作用时间6．如图所示，一轻质弹簧，两端连着物体A和B放在光滑水平面上，静止放在光滑水平面上，如果物体A被水平速度为的子弹射中并嵌在物体A中(时间极短)，已知物体B的质量为m，已知物体A的质量为物体B的质量的，子弹的质量是物体B质量的，弹簧被压缩到最短时物体B的速度及弹簧的弹性势能为（）A.，B.，C.，D.，7．在2017花样滑冰世锦赛上，隋文静、韩聪以232.06分的总成绩获得冠军。

人教版高中物理选修3-5核力和结合能同步练习(二) 1．核中每个核子对结合能的贡献用平均结合能或称为比结合能B/A表示,A是核子的总数，如下图所示，下列说法中正确的有（）A、中等核的平均结合能最大B、轻核和重核的结合能较小C、不同原子核的比结合能一般不同D、以上说法都不对2．质子的质量mp ，中子的质量为mn，它们结合成质量为m的氘核，放出的能量应为（）A．（mp +mn-m）C2 B．（mp+mn）c2 C．mc2 D．(m-mp)c23．在计算核子和原子核的质量时，以u为单位比较方便，关于u下列说法中正确的是（）Ａ、1u≈1.66×10-27kgB．1u等于一个碳12原子质量的1/12C．1u相当于931.5MeV能量D．u表示一个核子的质量4．关于爱因斯坦质能方程的下列看法中正确的是（）A．E=mc2中的E是物体以光速运动的动能．B．E=mc2是物体的核能．C ．E=mc 2反映了一定的质量与一定的能量有相当的关系．D ．△E=△mc 2表示发生的质量亏损△m 变为能量放出去．5. 氘核（12H ）和氚核（13H ）聚合成核（24He ）的核反应方程如下12132401H H He n +→+.设氘核质量为m 1，氚核质量为m 2，氦核质量为m 3，中子质量为m 4，则反应过程中释放的能量为（ ）A. ()m m m c 1232+-B. ()m m m c 1242+-C. ()m m m m c 12342+--D. ()m m m m c 34122+--6.一个铀核衰变为钍核时，释放出一个α粒子，已知铀核的质量为38531311025.⨯-kg ，钍核的质量为37865671025.⨯-kg ，α粒子的质量为6646721027.⨯-kg ，在这个衰变过程中释放出的能量等于________J （保留二位数字）。

7．质子的质量、中子的质量和氘核的质量分别为m 1、m 2和m 3，质子和中子结合成氘核时，发出γ射线。

人教版物理高二选修3-5 19.5核力与结合能同步训练姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、选择题 (共15题；共30分)1. （2分） (2017高二下·邯郸期中) 下列叙述正确的是（）A . 两个质子之间，不管距离如何，核力总是大于库仑力B . 由爱因斯坦质能方程E=mc2可知，质量可以转变为能量C . 质子与中子的质量不等，但质量数相等D . 天然放射现象说明原子核内部有电子2. （2分）下列说法正确的是（）A . 结合能越大的原子核，原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定B . 较轻的原子核和较重的原子核的比结合能比中等大小原子核的比结合能要小，在重核裂变反应和轻核聚变反应中都会出现质量亏损的现象C . 核力是强相互作用的一种表现，在原子核的尺度内，核力比库伦力小得多，在原子的尺度内，电磁力比核力要大，核力是短程力D . 目前，人类已经可以做到稳定地输出聚变能，所以人类不再有“能源危机”3. （2分）下列说法中正确的是6（）A . 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应B . 中等核的平均结合能比重核的平均结合能小，所以重核裂变要放出能量C . 只要有核反应发生，就一定会释放出核能D . 轻核中质子数与中子数大致相等，重核中中子数小于质子数4. （2分）太阳内部持续不断地发生着4个质子（ H）聚变为1个氦核（ He）的热核反应，核反应方程是4 H→ He+2X．已知质子、氦核、X的质量分别为m1、m2、m3 ，真空中的光速为c．下列说法中正确的是（）A . 方程中的X表示中子B . 方程中的X表示电子C . 这个核反应中的质量亏损△m=4m1﹣m2D . 这个核反应中释放的核能△E=（4m1﹣m2﹣2m3）c25. （2分）以下说法正确的是（）A . 中子与质子结合成氘核后，吸收能量B . 天然放射现象说明原子核内部都是有结构的C . 阴极射线与β射线都是带负电的电流子，都是由原子核受激发后产生的D . 公式△E=△mc2的含义是：质量为△m的物质所具有的能量为△E6. （2分）(2017·东城模拟) 已知质子、中子、氘核的质量分别是m1、m2、m3 ，光速为c．在质子和中子结合成氘核的过程中（）A . 释放的能量为（m1+m2+m3 ）c2B . 释放的能量为（m1+m2﹣m3）c2C . 吸收的能量为（ml+m2+m3）c2D . 吸收的能量为（ml+m2﹣m3 ）c27. （2分） (2017高二下·九江期末) 下列说法正确的是（）A . 某种频率的光照射金属能发生光电效应，若增加入射光的强度，则单位时间内发射的光电子数增加B . 在核反应堆中，镉棒的作用是使快中子变为慢中子C . 结合能越大，原子核越稳定D . 入射光的频率不同，同一金属的逸出功也会不同8. （2分）如图所示，印度第一艘自主研发的核潜艇于2009年7月26日正式下水，成为世界第六个拥有核潜艇的国家．核动力潜艇是潜艇中的一种类型，指以核反应堆为动力来源设计的潜艇．在核反应中有一种是一个U原子核在中子的轰击下发生的一种可能的裂变反应，其裂变方程为 U+ n→X+ Sr+10 n，则下列叙述正确的是（）A . X原子核中含有54个质子B . X原子核中含有53个中子C . 裂变时释放能量是因为亏损的质量变成了能量D . 裂变时释放能量，出现质量亏损，质量数不守恒9. （2分）重核的裂变和轻核的聚变是人类利用核能的两种主要方法，下面关于它们的说法中正确的是（）A . 裂变和聚变过程都有质量亏损B . 裂变过程有质量亏损，聚变过程质量有所增加C . 裂变过程质量有所增加，聚变过程有质量亏损D . 裂变和聚变过程质量都有所增加10. （2分）氘和氚发生聚变反应的方程式是： H+ H→ He+ n+17.6MeV，若有2g氘3g氚全部发生聚变反应，NA为阿伏加德罗常数，则释放出的能量是（）A . NA×17.6MeVB . 2NA×17.6MeVC . 3NA×17.6MeVD . 5NA×17.6MeV11. （2分）下列说法正确的是（）A . 卢瑟福通过对粒子散射实验现象的分析，发现了原子是可以再分的B . 射线与射线一样都是电磁波，但穿透本领远比射线弱C . 原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最大能量D . 裂变时释放能量是因为发生了亏损质量12. （2分） (2019高二下·承德月考) 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： .已知的质量为2.013 6 u，的质量为3.015 0 u，的质量为1.008 7 u，1 u＝931 MeV/c2.则氘核聚变反应中释放的核能约为（）A . 3.7 MeVB . 3.3 MeVC . 2.7 MeVD . 0.93 MeV13. （2分） (2017高二下·离石期中) 下列对原子结构的认识中，不正确的是（）A . 原子中绝大部分是空的，原子核很小B . 电子在核外运动，库仑力提供向心力C . 原子的全部正电荷都集中在原子核里D . 原子核的直径大约是10﹣10m14. （2分）对公式,下列说法中正确的是（）A . 能量可以转化为质量B . 质量可以转化为能量C . 能量的转化与质量的转化是成比例的D . 在核反应中，能量与质量都不守恒15. （2分）在日本福岛核电站的核泄漏事故中，泄露的污染物中含有131I和137Cs两种放射性元素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射，其中137I的衰变方程为I→ Xe+ e，其半衰期为8天，下列说法正确的是（）A . 该核反应中放出的电子来自原子的外层电子B . I原子核中含有53个中子C . 因为该反应出现质量亏损，所以核反应后的原子核总质量数减少了D . 经过16天，75%的 I原子核发生了衰变二、填空题 (共5题；共10分)16. （3分）中国第三代核电自主化依托项目﹣﹣山东海阳核电站一期工程，已于2009年10月正式开工．在核电站中，核反应堆释放的核能转化为电能．核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能．核反应方程式 + → + +aX是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n为中子，X为待求粒子，a为X的个数，则X为________，a=________．以mu、mBa、mKr分别表示、、核的质量，mn、mp分别表示中子、质子的质量，c为真空中的光速，则在上述核反应过程中放出的核能△E=________．17. （1分）在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂．中子在重水中可与H 核碰撞减速，在石墨中与C核碰撞减速．上述碰撞可简化为弹性碰撞模型．某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰，通过计算说明，仅从一次碰撞考虑，用重水和石墨作减速剂，哪种减速效果更好？________．18. （1分）质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2、m3 ，质子和中子结合成氘核时，发出γ射线，已知普朗克恒量为h，真空中光速为c，则γ射线的频率υ=________．19. （2分）(2017·镇江模拟) 2011年3月11日在日本海域发生强烈地震，强震引发了福岛核电站危机．核电中的 U发生着裂变反应，试完成下列反应方程式 U+ n→ Ba+ Kr+________；已知 U、 Ba、 Kr和中子的质量分别是mU、mBa、mKr、mn ，该反应中一个 U裂变时放出的能量为________．（已知光速为c）20. （3分）我国自行设计并研制的“人造太阳”﹣﹣﹣托卡马克实验装置，热核反应进行的聚变反应方程式为 H+ H→ He+ n，其中反应原料氘（ H）富存于海水中，氚（ H）可以通过中子轰击锂核（ Li）产生一个氚核（ H）和一个新核的人工转变方程式为Li+________→________+ H；如果一个氘核和一个氚核发生核聚变时，平均每个核子释放的能量为5.6×10﹣13J．则该聚变过程中的质量亏损为________kg；（已知光速为3.0×108m/s）三、解答题 (共5题；共55分)21. （15分）(2017·北京) 在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变．放射出α粒子（）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R．以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量．（1）放射性原子核用表示，新核的元素符号用Y表示，写出该α衰变的核反应方程．（2）α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小．（3）设该衰变过程释放的核能都转为为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损△m．22. （5分）原子核聚变可望给人类未来提供丰富洁净的能源．当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，放出能量．这几种反应的总效果可以表示为6 H→k He+d H+2 n+43.15MeV ，（1MeV=1.6×10﹣13J）那么该反应方程中的K和d各位多少？质量亏损为多少？．23. （10分）的质量是3.016 050 u，质子的质量是1.007 277 u，中子的质量是1.008 665 u．1 u相当于931.5 MeV的能量，求：（1）一个质子和两个中子结合为氚核时，是吸收还是放出能量？该能量为多少？（2）氚核的结合能和比结合能各是多少？24. （15分）“人造太阳”并不是像太阳一样悬挂在天空，而是建造在地球上的受控热核聚变反应堆或核聚变电站，它能像太阳一样通过核聚变反应放出能量，进而发电，在合肥科学岛，我国最新一代核聚变实验装置“EAST”首次成功获得电流超过200 kA ．时间近3 s的高温等离子放电，人造太阳能来自下面的反应：4个质子(氢核)聚变成1个a粒子，同时发射2个正电子和2个没有静止质量的中微子，“人造太阳”的总功率为P，质子、氢核、正电的质分别为，真空中的光速为c ．（1）写出核反应方程；（2）求核反应所释放的能量△E（3）求在时间内参与上述热核反应的质子数目。

5 核力与结合能基础巩固1.下列对核力的相识正确的是( )A.任何物体之间均存在核力B.核力广泛存在于自然界中的核子之间C.核力只存在于质子之间D.核力只发生在相距1.5×10-15 m 内的核子之间,大于0.8×10-15 m 为吸引力,而小于0.8×10-15m 为斥力,只有相距1.5×10-15m 内的核子之间才存在核力,核力发生在质子与质子、质子与中子及中子与中子之间,由此知D 正确,A 、B 、C 错误。

2.(多选)对结合能、比结合能的相识,下列说法正确的是 ( )A.有的原子核没有结合能B.自由核子结合为原子核时,要释放能量C.结合能越大的原子核越稳定D.比结合能越大的原子核越稳定,核力做正功,释放出能量,反之,将原子核分开变为自由核子须要给予它相应的能量,该能量即为结合能,故A 错误,B 正确;对核子较多的原子核的结合能越大,但它的比结合能不肯定大,比结合能的大小反映了原子核的稳定性,故C 错误,D 正确。

3.依据爱因斯坦的探讨成果,物体的能量和质量的关系是E=mc 2,这一关系叫爱因斯坦质能方程。

质子的质量为m p ,中子的质量为m n ,氦核的质量为m α,下列关系式正确的是( ) A.m α=(2m p +2m n ) B.m α<(2m p +2m n ) C.m α>(2m p +2m n ) D.以上关系式都不正确4.为了干脆验证爱因斯坦狭义相对论中闻名的质能方程E=mc 2,科学家用中子轰击硫原子,分别测出原子捕获中子前后质量的改变以及核反应过程中放出的能量,然后进行比较,精确验证了质能方程的正确性。

设捕获中子前的原子质量为m 1,捕获中子后的原子质量为m 2,被捕获的中子质量为m 3,核反应过程放出的能量为ΔE ,则这一试验需验证的关系式是( ) A .ΔE=(m 1-m 2-m 3)c 2B .ΔE=(m 1+m 3-m 2)c 2C .ΔE=(m 2-m 1-m 3)c 2D .ΔE=(m 2-m 1+m 3)c 2m 1+m 3,质量亏损Δm=m 1+m 3-m 2,核反应释放的能量ΔE=(m 1+m 3-m 2)c 2,选项B 正确。

高中物理选修3-5习题精选第十九章原子核第5节核力与结合能一、选择题（本题共12小题，每小题5分.共60分,在每小题给出的四个选项中，第1-8题为单选题，第9-12题为多选题。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）。

1.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,则三种力从大到小的顺序是 ()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2.铀核U)经过m次α衰变和n次β衰变变成铅核Pb),关于该过程,下列说法中正确的是()A.m=5,n=4B.铀核U)的比结合能比铅核U)的比结合能小C.衰变产物的结合能之和小于铀核U)的结合能D.铀核U)衰变过程的半衰期与温度和压强有关3.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=mc2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”是消失的质量转变为能量D.因为在核反应中能产生能量,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4.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,下列说法中不正确的是( )A.E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比B.根据ΔE=Δmc2可以计算核反应时释放的核能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5.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,则三种力从大到小的顺序是( )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6.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=mc2可知,能量与质量之间存在着正比关系,可以用物体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”是消失的质量转变为能量D.因为在核反应中能产生能量,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7.中子n、质子p、氘核D的质量分别为m n,m p,m D.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( )A.[(m D-m p-m n)c2-E]B.[(m D+m n-m p)c2+E]C.[(m D-m p-m n)c2+E]D.[(m D+m n-m p)c2-E]8.如图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( )A.将原子核A分解为原子核B,C可能吸收能量B.将原子核D,E结合成原子核F可能吸收能量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9(多选)对于核力,以下说法正确的是()A.核力是弱相互作用,作用力很小B.核力是强相互作用,是强力C.核子之间的距离小于0.8×10-15 m时,核力表现为斥力,因此核子不会融合在一起D.人们对核力的了解很清楚,特别是在小于0.8×10-15 m时,核力的变化规律更清楚10.(多选)一个质子和一个中子结合成氘核时,产生γ光子,由此可见()A.氘核的质量等于质子和中子的质量之和B.氘核的质量小于质子和中子的质量之和C.核子结合成原子核时会释放核能D.原子核分解成核子时会释放核能11.(多选)关于核力,下列说法中正确的是( )A.核力是一种特殊的万有引力,存在于原子核内所有的核子间B.原子核内只有相邻的两个核子间才有核力作用C.核力是原子核能稳定存在而不“分崩离析”的原因D.核力是一种短程强相互作用力,其作用的范围仅在1.5×10-15 m内12.(多选)在下述几种情况中,一定能释放原子核能的是( )A.由核子结合成原子核B.由质量小的原子核结合成质量较大的原子核C.核反应中产生质量亏损时D.由重核裂变成质量较小的中等核二、填空题。

高中物理选修3-5同步练习试题解析核力与结合能1．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、万有引力解析：核力是强相互作用力，氦原子核内的2个质子是靠核力结合在一起的，可见核力远大于库仑力；微观粒子的质量非常小，万有引力小于库仑力，故D选项正确。

答案：D2．下列说法中正确的是( )A．原子核内的所有质子间都存在核力和库仑力B．对质子数较多的原子核，其中的中子起到维系原子核稳定的作用C．重核比中等质量的核更稳定D．两个质子之间不管距离如何，核力总大于库仑力解析：只有相邻质子间才存在核力，A、D错误；中子与其他核子间没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，起到维系原子核稳定的作用，B正确；中等质量大小的核最稳定，C错误。

答案：B3．下列说法正确的是( )A．自由核子结合成原子核时，一定遵循质量守恒B．在发生核反应时，反应前物质的总质量一定等于反应后所生成物质的总质量C．发生核反应时，反应前的总质量大于反应后的总质量，这个反应是放能反应D．发生核反应时，反应前的总质量大于反应后的总质量，这个反应必须吸收能量才能发生核反应解析：核反应过程满足电荷数守恒和质量数守恒，其中质量数守恒并不是质量守恒。

核反应过程中往往伴随着质量亏损，并有能量变化。

若反应后质量减小，则释放出能量，反之则吸收能量，所以C选项正确。

答案：C4．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＝mc2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”是消失的质量转变成为能量D．因在核反应中能产生能量，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解析：E＝mc2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，并不是说明了能量与质量之间存在相互转化的关系。

人教版高中物理选修3-5 19.5核力与结合能同步练习习题（含答人教版高中物理选修3-5 19.5核力与结合能同步练习习题（含答案解析）1．组成原子核的核子之间有很强的___________，使核子能够克服库仑斥力而紧密地结合在一起，这种力称为___________，它是一种强相互作用力。

2．自然界中原子序数较___________的原子核，其质子数与中子数大致相等；但原子序数较___________的原子核，中子数比质子数多，越重的元素，两者的差越大。

3．核子结合在一起时放出的能量或原子核分解成核子时吸收的能量称为原子核的____________，它与核子数的比值叫________________。

在结合或分解过程中，反应物与生成物的质量之差叫______________。

4．已知氮核的质量为14.00735u，氧核的质量为17.00454u，氦核的质量为4.00387u，质子的质量41为1.00815u，则核反应7N＋2He →8O＋1H是____________（填“释能”“吸能”）反应，能量变化1417了________________J。

5．一个铀235衰变为钍核时释放出一个α粒子，已知铀核的质量为3.853131×1025kg，钍核的质-量为3.786567×1025kg，α粒子的质量为6.64672×1027kg，则在该衰变过程中释放出的能量为--_______________J。

如果有1kg铀发生这样的衰变，则铀全部衰变完，释放的能量为________________J。

6．下列关于核反应的说法正确的是 ( ) A．爱因斯坦的质能方程说明了物体质量就是能量，它们之间可以相互转化B．由质能方程可知，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含有的能量的量度C．核反应中发现的“质量亏损”是消失的质量转化成的D．因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，系统的的总能量不守恒 7．下列四个核反应中，X表示中子的是 ( ) A．7N＋2He →8O＋X B．13Al＋2He →15P＋X C．1H＋1H →2He＋X D．23592U＋X 2714417430324→13654Xe＋38Sr＋100n9018．用α粒子轰击硼10后，生在了氮13，并放出X粒子；而氮13不稳定，它放出Y粒子后变成碳13，则X和Y分别是 ( ) A．质子和中子B．质子和正电子 C．中子和电子 D．中子和正电子9．对质能方程，下列说法正确的是 ( ) A．能量可以转化为质量 B．质量可转化为能量C．能量的转化与质量的转化是成比例的 D．在核反应中能量与质量都不守恒10．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射线照射静止的氘核使之分解，核反应方程为γ＋D → P＋n，若分解后中子、质子的动能可视为相等，且能量都以动能的形式存在，则中子的动能是 ( ) A．2( mD－mP－mn)c2－2E121C．21D．2111B．( mD＋mn－mP)c2＋2E ( mD－mP－mn)c2＋23686121( mD＋mP－mn)c2－2E E11．静止的镭核Ra发生α衰变，释放出的α粒子的动能为E，设衰变过程中释放的能量全部以动能的形式释放，则衰变过程中的质量亏损为 ( )2E4E226EEA． B． C． D． 2222c222c222cc12．一个α粒子轰击硼（5B）核变成碳14和一个未知粒子，并放出7.5×105eV的能量，写出核反应方程并求出反应过程中的质量亏损。

2025高考物理步步高同步练习选修3第五章原子核第3节核力与结合能[学习目标要求] 1.了解四种基本相互作用，知道核力的特点。

2.了解结合能和比结合能。

3.知道质量亏损和质能方程。

4.会用质能方程计算核能。

一、核力与四种基本相互作用1.17世纪下半叶，牛顿发现了万有引力，引力是自然界的一种基本相互作用。

2.19世纪后，人们认识到电荷间的相互作用、磁体间的相互作用，从本质上说是同一种相互作用的不同表现，这种相互作用称为电磁相互作用。

3.核力(1)定义：原子核内核子之间的相互作用力。

(2)核力的特点①核力是强相互作用的一种表现，在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多。

②核力是短程力，作用范围约10－15__m。

4.四种基本相互作用二、结合能和质量亏损1.结合能和比结合能(1)结合能：原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开也需要能量，这就是原子核的结合能。

(2)比结合能(平均结合能)：原子核的结合能与核子数之比称为比结合能。

比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，中等大小的核的比结合能最大、最稳定。

2.质量亏损(1)爱因斯坦质能方程E＝mc2。

(2)质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象。

(3)核子在结合成原子核时出现的质量亏损Δm，与它们在互相结合过程中放出的能量ΔE的关系是ΔE＝Δmc2。

3.比结合能应用前景(1)中等大小的核的比结合能最大，这些核最稳定。

(2)使较重的核分裂成中等大小的核，或者把较小的核合并成中等大小的核，都将释放新的结合能。

【判一判】(1)组成原子核的核子越多，它的结合能就越大。

(√)(2)结合能越大，核子结合得越牢固，原子核越稳定。

(×)(3)质量亏损表明，的确存在着原子核的结合能。

(√)探究1核力与四种基本相互作用1.核力原子核里的核子间有一种相互作用，把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核，即核力。

2.四种基本相互作用在不同尺度上发挥作用(1)引力相互作用：引力主要在宏观和宇观尺度上“独领风骚”，引力使行星绕着恒星转，并且联系着星系网，决定着宇宙的现状。

新人教版选修3-5《19.5 核力与结合能》同步练习物理试卷一、选择题（1～4题为单选题，5题为多选题）1. 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1.5×10−15m之内D.核力与电荷有关2. 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，不可能无节制的增大原子核而仍稳定存在3. 某核反应方程为12H+13H→24He+X．已知12H的质量为2.0136u。

13H的质量为3.018u，24He的质量为4.0026u，X的质量为1.0087u。

则下列说法中正确的是（）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4. 太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少。

太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近（）A.1036kgB.1018kgC.1013kgD.109kg5. 下列说法正确的是（）A.如果物体的能量减少了△E，它的质量也一定相应减少△mB.如果物体的质量增加了△m，它的能量也一定相应增加△mc2C.△m是某原子核在衰变过程中增加的质量D.在把核子结合成原子核时，若放出的能量是△E，则这些核子的质量和与组成原子核的质量之差就是△m二、非选择题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0.5MeV的质子11H轰击静止的Z A X ，生成两个动能均为8.9MeV 的24He ．(1MeV ＝1.6×10−13J) ①上述核反应方程为________．②质量亏损为________kg ．三个α粒子结合成一个碳612C ，已知碳原子的质量为12.0000u ，氦原子的质量为4.0026u ．(1u ＝1.66×10−27 kg)（1）写出核反应的方程；（2）这个核反应放出的能量是多少焦？（3）这个能量合多少MeV ？一、选择题（1、2题为单选题，3题为多选题）原来静止的原子核b a X 衰变出α粒子的动能为E k0，假设衰变时产生的能量全部以动能形式释放出来，则此衰变过程的质量亏损是（ ）A.E k0c 2B.E k0(a−4)c 2C.(a−4)E k0c 2D.aEk0(a−4)c 2雷蒙德•戴维斯因研究来自太阳的电子中微子（νe ）而获得了2002年度诺贝尔物理学奖．他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615t 四氯乙烯(C 2Cl 4)溶液的巨桶．电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程式为v e +1737Cl →1837Ar +−10e ．已知1737Cl 核的质量为36.95658u ，1837Ar 核的质量为36.95691u ，−10e 的质量为0.00055u ，1u 质量对应的能量为931.5MeV ．根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为（ ）A.0.82 MeVB.0.31 MeVC.1.33 MeVD.0.51 MeV如图所示的是原子核的核子平均质量与原子序数Z 的关系图像．根据图像可知（ ）A.若D 、E 能结合成F ，结合过程一定要释放能量B.若D 、E 能结合成F ，结合过程一定要吸收能量C.若A 能分裂成B 、C ，分裂过程一定要释放能量D.若A 能分裂成B 、C ，分裂过程一定要吸收能量二、非选择题一静止的钚核发生衰变后放出一个α粒子变成铀核，已知钚核质量为m 1，α粒子质量为m2，铀核质量为m3，光在真空中的传播速度为c．（1）如果放出的α粒子的速度大小为v，求铀核的速度大小；（2）求此衰变过程中释放的总能量．已知氮核质量m N＝14.00753u，氧核质量m0＝17.00454u，氦核质量m He＝4.00387u，质子质量m H＝1.00815u，试判断核反应：114N+24He→817O+11H是吸能反应，还是放能反应，能量变化多少？（已知1u的质量对应的能量为9.3×102MeV）为确定爱因斯坦的质能方程△m＝mc2的正确性，设计了如下实验：用动能为E1＝0.60MeV的质子轰击静止的锂核37Li，生成两个α粒子，测得两个α粒子的动能之和为E2＝19.9MeV，已知质子、α粒子、锂粒子的质量分别取m p＝1.0073u、m a＝4.0015u、m Li＝7.0160u，求：（1）写出该反应方程。

课时分层作业(十五)(时间：15分钟 分值：50分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分)1．(多选)关于核力，下列说法中正确的是( )A ．核力是一种特殊的万有引力，存在于原子核内所有的核子间B ．原子核内只有相邻的两个核子间才有核力作用C ．核力是原子核能稳定存在而不“分崩离析”的原因D ．核力是一种短程强相互作用力，其作用的范围仅在1.5×10－15m 内[解析] 核力是仅存在于相邻核子间的短程强相互作用力，而万有引力在任何有质量的物体间都存在，且远小于核力，A 错，B 、D 对；因为有了强大的核力平衡了原子核内质子间的库仑力，才使原子核稳定存在，C 对．[答案] BCD2．太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少．太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026 J ，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近( )A ．1036 kgB ．1018 kgC ．1013 kgD ．109 kg[解析] 根据爱因斯坦的质能方程得：Δm ＝ΔE c 2＝4×10269×1016 kg ≈4.4×109 kg ，D 正确．[答案] D3．(多选)关于质能方程，下列说法正确的是( )A ．质量减少，能量就会增加，在一定条件下质量转化为能量B ．物体获得一定的能量，它的质量也相应增加一定值C ．物体一定有质量，但不一定有能量，所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系D ．一定量的质量总是与一定量的能量相联系的[解析] 质能方程E ＝mc 2表明一定量的质量与一定量的能量是相联系的，是普遍适用的，但不能认为在一定条件下质量转化为能量，选项A 、C 错误，选项D正确；当物体获得一定的能量，即能量增加某一定值时，它的质量也相应增加一定值，并可根据ΔE＝Δmc2进行计算，选项B正确．[答案]BD4．(多选)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＝mc2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[解析]E＝mc2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．[答案]BC5．(多选)如图是各种元素的原子核中核子的平均质量与原子序数Z的关系图象，由此可知()A．若原子核D和E结合成原子核F，结合过程一定会释放能量B．若原子核D和E结合成原子核F，结合过程一定要吸收能量C．若原子核A分裂成原子核B和C，分裂过程一定会释放能量D．若原子核A分裂成原子核B和C，分裂过程一定要吸收能量[解析]D和E结合成F，有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程可知，有能量释放，故A正确，B错误；若A分裂成B和C，也有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程可知，有能量释放，故C正确，D错误．[答案]AC6．太阳内部持续不断地发生着4个质子(11H)聚变为1个氦核(42He)的热核反应，核反应方程是411H→42He＋2X，这个核反应释放出大量核能．已知质子、氦核、X的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c.下列说法中正确的是() A．方程中的X表示中子(10n)B．方程中的X表示电子(0－1e)C．这个核反应中质量亏损Δm＝4m1－m2D．这个核反应中释放的核能ΔE＝(4m1－m2－2m3)c2[解析]由核反应质量数守恒、电荷数守恒可推断出X为01e，A、B错；质量亏损为Δm＝4m1－m2－2m3，释放的核能为ΔE＝Δmc2＝(4m1－m2－2m3)c2，C错，D对．故选D.[答案] D二、非选择题(14分)7．一个静止的铀核232 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22890Th(原子质量为228.028 7 u)．(已知原子质量单位1 u ＝1.67×10－27 kg,1 u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？[解析](1)23292U→22890Th＋42He.(2)质量亏损Δm＝m U－mα－m Th＝0.005 9 uΔE＝Δmc2＝0.005 9×931.5 MeV≈5.5 MeV.(3)系统动量守恒，钍核和α粒子的动量大小相等，即p Th＋(－pα)＝0，p Th ＝pαE kTh＝p2Th2m Th，E kα＝p2α2mα，E kTh＋E kα＝ΔE所以α粒子获得的动能E kα＝m Thmα＋m Th·ΔE＝2284＋228×5.5 MeV≈5.4 MeV.[答案](1)23292U→22890Th＋42He(2)5.5 MeV (3)5.4 MeV。