2019-2020年高中物理 19.5核力与结合能课时提升训练(含解析)新人教版选修3-5

核力与结合能一、选择题（1、3、4、6、7、9、11为多选题，其余为单项选择题）1．以下说法中正确的是（)A．每个核子只跟邻近的核子发生核力作用B．在原子核的尺度内,核力比库仑力大得多C．核力不可能表现为斥力D．原子核越大，它的结合能越大,原子核中核子结合越牢固解析核力是短程力，每个核子只跟邻近的核子发生核力作用,核力在大于0。

8×10－15m时表现为引力，而在距离小于0.8×10－15m 时表现为斥力，所以A、B两项正确,C项错误；原子核越大，它的结合能越大，但平均结合能越小,核中的核子结合越不牢固，D项错误．答案AB2．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解析原子核中质子数和中子数不一定相等，特别是原子序数越大的原子核中,中子数比质子数多，且原子序数大的和小的都没有中等质量原子稳定，故A、B、C三项错误；又由于核力是极短程力及饱和性的特点，使原子核不可能无节制的增大,故D项正确．答案D3．对结合能、比结合能的认识，下列正确的是（）A．一切原子核均具有结合能B．自由核子结合为原子核时，可能吸收能量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解析由自由核子结合成原子核的过程中，核力做正功，释放出能量;反之，将原子核分开变为自由核子时需要吸收相应的能量，该能量即为结合能，故A项正确，B项错误;核子较多的原子核的结合能大，但它的比结合能不一定大,比结合能的大小反映了原子核的稳定性，故C项错误，D项正确．答案AD4．铁的比结合能比铀核的比结合能大,下列关于它们的说法正确的是( ）A．铁的结合能大于铀核的结合能B．铁核比铀核稳定C．铀核发生核变化变成铁核要放出能量D．铀核发生核变化变成铁核质量要亏损解析铁核的比结合能大，则它稳定些，铀核比结合能小变成铁核会放出核能，出现质量亏损,B、C、D三项正确．答案BCD5．如图所示是描述原子核核子的平均质量错误!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项错误，同理可得B、D两项错误，C项正确．答案C6．关于质能方程，下列哪些说法是正确的( ）A．质量减小,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，它的质量也相应地增加一定值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．某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＝mc2表明某一定量的质量与一定量的能量是相联系的，不能说质量转变成了能量，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，故B、D两项正确．答案BD7．原子质量单位为u，1 u相当于931。

19.5 核力与结合能学习目标1．知道核力及其作用过程。

2．了解原子核中质子与中子的比例。

3．掌握结合能与质量亏损。

重点：1．爱因斯坦质能方程的理解。

2．结合能和比结合能概念。

难点：1．对爱因斯坦质能方程的理解。

2．结合能的概念。

知识点一、核力与四种基本相互作用1．20 世纪初人们只知道自然界存在着两种力：一种是万有引力，另一种是电磁力（库仑力是一种电磁力）。

在相同的距离上，这两种力的强度差别很大。

电磁力大约要比万有引力强1036 倍。

原子核里的核子间存在着一种核力，是核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核。

2．核力定义：组成原子核的每个相邻核子之间存在着一种特殊的力，这种力叫做核力。

特点：核力有着完全不同于万有引力和静电力的一些性质。

（1）核力是强相互作用（强力）的一种表现，在它的作用范围内，核力比库仑力大得多。

（2）核力是短程力，作用范围在1.5×10-15 m 之内。

核力在大于0.8×10－15m 时表现为吸引力，且随距离增大而减小，超过1.5×10－15m，核力急剧下降几乎消失；而在距离小于0.8×10－15m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起。

（3）核力存在于核子之间，每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性。

1【特别提醒】核力与带电荷情况无关。

无论是质子间、中子间、质子和中子间均存在核力，且是相同的。

3．除核力外，核物理学家还在原子核内发现了自然界的第四种相互作用—弱相互作用（弱力），弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子转变质子的原因。

弱相互作用也是短程力，其力程比强力更短，为10-18m，作用强度则比电磁力小。

4．四种基本相互作用力弱力、强力、电磁力、引力和分别在不同的尺度上发挥作用：（1）弱力（弱相互作用）：弱相互作用是引起原子核β衰变的原因→短程力（2）强力（强相互作用）：在原子核内，强力将核子束缚在一起→短程力（3）电磁力：电磁力在原子核外，电磁力使电子不脱离原子核而形成原子，使原了结合成分子，使分子结合成液体和固体。

19.5 核力与结合能课后提升作业【基础达标练】1.下列对核力的认识,正确的是( )A.核力是强相互作用的一种表现,比库仑力大得多B.核力存在于质子和中子、中子和中子之间,质子和质子之间只有库仑斥力C.核力是核子间相互吸引的力,是短程力D.核力只存在于相邻的核子之间,具有饱和性【解析】选D。

在原子核的尺度内,核力比库仑力大得多,但当原子核大到一定程度时,核力将不足以平衡库仑力,A错误;相邻核子间都存在核力作用,具有饱和性,B错误,D正确;核子间的距离小于0.8×10-15m时核力表现为斥力,大于0.8×10-15m时表现为吸引力,C错误。

2.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,反应方程式为γ+D→p+n。

若分解后的中子、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 p+m n-m D)c2+E]C.[(m D-m p-m n)c2+E]D.[(m p+m n-m D)c2-E]【解析】选C。

据能量守恒可知:E+Δmc2=2E k,得:E k=(E+Δmc2),即E k=[(m D-m p-m n)c2+E],故C正确。

3.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【解析】选D 。

由核平均结合能随质量数的变化图象可知,中等质量核的平均结合能较大,所以A 、B 、C 错;而平均结合能越大,表示原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定,所以D 对。

4.以m D 、m p 、m n 分别表示氘核、质子、中子的质量,则 ( )A.m D =m p +m nB.m D =m p +2m nC.m n >m p +m DD.m D <m p +m n【解析】选D 。

5 核力与结合能基础巩固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:核力是核子之间的一种强相互作用,其相互作用力巨大,两质子之间的万有引力极其微小,所以我们在计算时不予考虑。

答案:D2.(多选)核力具有下列哪些性质()A.核力是短程力,作用范围很小,只在相邻核子间发生B.核力是一种引力,核力把核子紧紧束缚在核内,形成稳定的原子核C.质子间、中子间、质子和中子之间都有核力D.核力是一种强相互作用力,在其作用范围内,核力比库仑力大得多解析:核力作用的范围在1.5×10-15m之内,只在相邻核子间发生,是短程力,选项A正确;核力既能表现为引力,又能表现为反力,选项B错误;核力是质子、中子之间的强相互作用力,选项C、D正确。

答案:ACD3.对公式ΔE=Δmc2的理解,下列说法正确的是()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解析:ΔE=Δmc2只说明质量亏损和释放出核能这两种现象间的联系,并不是说明物体的质量和能量之间存在着相互转化关系,故选项A、B错误,C正确;我们都知道,在核反应中,能量和质量并不违反守恒定律,故选项D错误。

答案:C4.下列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,如果继续增大原子核,形成的核也一定是不稳定的解析:自然界中较轻的原子核,质子数与中子数大致相等,但对于较重的原子核,中子数大于质子数,越重的元素两者相差越多,稳定的重原子核里,中子数要比质子数多。

答案:D5.下列关于结合能和比结合能的说法,正确的是()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.比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,重核的结合能和比结合能都大D.中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大解析: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;比结合能越大的原子核越稳定,但比结合能大的原子核,其结合能不一定大,例如中等质量原子核的比结合能比重核大,但由于核子数比重核少,其结合能比重核小,B、C选项错误;中等质量原子核的比结合能比轻核的大,它的原子核内核子数又比轻核多,因此它的结合能也比轻核大,D选项正确。

2019-2020学年高中物理第19章第5节核力与结合能练习新人教版选修3-51．四种基本相互作用．(1)自然界物体之间的相互作用除了以前学习的引力相互作用和电磁力相互作用，还存在强相互作用和弱相互作用．(2)核力：原子核里的核子间有着一种核力，是核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核．(3)核力的特点：①核力是强相互作用的一种表现．②核力是短程力，作用范围在1.5× m之内，大于0.8× m时表现为引力．小于0.8× m表现为斥力．③每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，具有饱和性．2．原子核中质子与中子的比例．原子核是由质子和中子组成，较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的元素，相差越大．这是因为核子数越多时，有些核之间的距离越大，核力会迅速减小，使核力不足以克服质子的库仑斥力，使原子核不稳定，可见原子核的粒子数不能无限多的原因是核力的饱和性决定的．3．结合能．由核子结合成原子核要放出能量，这就是原子核的结合能．原子核的结合能与核子数之比，称作比结合能，也叫平均结合能．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定．4．质量亏损．(1)原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫作质量亏损．(2)质能方程：物体的能量与它的质量有简单比例关系，即E＝，质量亏损Δm与原子核的结合能的关系为：ΔE＝Δ.基础巩固1．原子核中质子与中子结合在一起依靠的是(C)A．正负电荷相互吸引的力B．正电荷之间的相互排斥力C．核力D．分子间的引力和斥力解析：因为中子是不带电的，所以不存在电荷之间的相互作用，所以A、B是错误的；D答案中给出的是分子之间的作用力而不是质子和中子之间的作用力，故而D是错误的．2．(2014·北京卷)质子、中子和氘核的质量分别为m 1、m 2和m 3.当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c 表示真空中的光速)(C )A ．(m 1＋m 2－m 3)cB ．(m 1－m 2－m 3)c解析：根据质能方程知C 正确．3．氢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种从大到小的排列顺序是(D )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：氢原子核里有两个质子与两个中子组成，由于存在质量所以它们间存在万有引力、质子带正电，因此质子间存在库仑斥力和质子与中子统称核子，所以它们间存在核力，但这些力有大小之分．核力是强力，它能将核子束缚在原子核内．万有引力最弱，研究核子间相互作用时万有引力可以忽略．4．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.若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是(C )解析：据能量守恒可知：E ＋Δ＝2E k ，得：E k ＝12(E ＋Δ)，即E k ＝12[(m D －m p －m n) ＋E ]，故C 正确．5．(多选)质子数与中子数互换的核互为“镜像核”，例如是的“镜像核”，同样也是的“镜像核”，则下列说法正确的是(BC )C ．β衰变的本质是一个中子转变为一个质子，同时放出一个电子D ．核反应的生成物中有α粒子，该反应是α衰变解析：考查原子物理知识.的质子数为7、中子数为6，的质子数为6、中子数为7，依题意和互为镜像核，B 对；的质子数为7、中子数为8，的质子数为8、中子数为8，A 错；对D 选项中的核反应为轻核的聚变反应，D 错；β衰变的本质是一个中子转变为一个质子，同时放出一个电子，C 对．6．(多选)用质子轰击锂核()生成两个α粒子，以此进行有名的“验证爱因斯坦质能方程”的实验．已知质子的初动能是0.6MeV ，质子、α粒子和锂核的质量分别是1.007 3u 、4.001 5u 和7.001 6u.已知1u 相当于931.5MeV ，则下列叙述中正确的是(CD )A ．此反应过程质量减少0.010 3uB ．生成的两个α粒子的动能之和是18.3MeV ，与实验相符C ．核反应中释放的能量是18.9MeV ，与实验相符D ．生成的两个α粒子的动能之和是19.5MeV ，与实验相符解析： 根据题意可知该反应的核反应方程式：；核反应前后的质量亏损为：Δm ＝1.007 3 u ＋7.016 u －2×4.001 5 u ＝0.020 3 u ，故A 错误；若生成的两个α粒子的动能之和是E k ＝ΔE ＋E 1＝0.020 3×931.5 MeV ＋0.6 MeV ＝19.509 45 MeV ，故B 错误，D 正确；核反应中释放的能量ΔE ＝Δmc 2＝18.909 45 MeV ，故C 正确；故选CD.7．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(D )解析：根据爱因斯坦的质能方程得：Δm ＝ΔE c 2＝4×10269×1016≈4.4×109(kg)，D 正确． 能力提升8．(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．下列说法中正确的是(AC )A．若D和E能结合成F，结合过程一定要释放能量B．若D和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和C，分裂过程一定要释放能量D．若A能分裂成B和C，分裂过程一定要吸收能量解析：题目图象说明不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数的关系．从图中可以看出，Fe的核子的平均质量最小，D、E的核子的平均质量比F 大，故D、E结合成F时，总质量会减小，应释放核能．同样的理由，A分裂成B和C时，总质量也会减少，一定会释放核能．9. (多选)下列说法中正确的是(BD)A．中等大小的核的结合能最大，因此这些核是最稳定B．由于每种原子都有自己的特征谱线，故可以根据原子光谱来鉴别物质C．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能减小，电势能增大D．质子和中子结合成原子核一定有质量亏损，释放出能量解析：比结合能越大的原子核越稳定；能级跃迁时，通过轨道半径的变化，根据库仑引力提供向心力，判断电子动能的变化，从而根据能量的变化判断电势能的变化．中等大小的核比结合能最大，这些核最稳定．故A错误；由于每种原子都有自己的特征谱线，故可以根据原子光谱来鉴别物质．故B正确；氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，释放光子，轨道半径减小，能量减小，根据k＝m知，电子的动能增大，电势能减小．故C错误；质子和中子结合成原子核一定有质量亏损，释放出能量．故D正确．10．在实验室内较精准地测量到的双β衰变事例是在1987年公布的，在进行了7 960小时的实验后，以68%的置信度认出发生的36个双β衰变事例．已知静止的发生双β衰变时，将释放出两个电子和两个中微子(中微子的质量数和电荷数都为零)，同时转变成一个新核X，则X核的中子数为________；若衰变过程释放的核能是E，真空中的光速为c，则衰变过程的质量亏损是________．解析：中有82－34＝48个中子，发生双β衰变时有两个中子释放出电子而变为质子，则衰变后中子数为46个；由质能方程可得，衰变过程中质量亏损Δm＝.答案：4611．2个质子和1个中子结合可以生成氦3，反应方程式为：，已知每个质子的质量为1.007 277 u，中子的质量为1.008 665 u，氦核子的质量为3.002 315 u，试求氦3的结合能．解析：求出反应过程中的质量亏损，再由爱因斯坦的质能方程或原子质量单位与能量的关系即可求解．粒子结合前后的质量亏损为：Δm＝2m H＋m n－mα＝2×1.007 277＋1.008 665－3.002 315＝0.020 904 (u)．方法一：由爱因斯坦质能方程得，结合能为：方法二：由于1 u相当于931.5 MeV，则结合能为E＝0.020 904×931.5≈19.472 1 (MeV)．答案：或19.472 1 MeV12．钚的放射性同位素静止时衰变为铀核激发态*和α粒子，而铀核激发态*立即衰变为铀核，并放出能量为0.097 MeV的γ光子．已知：、和α粒子的质量分别为m Pu＝239.052 1 u、m U＝235.043 9 u和mα＝4.002 6 u，1 u＝931.5 MeV.已知衰变放出的γ光子的动量可忽略，求α粒子的动能．解析：上述衰变过程的质量亏损为：Δm＝m Pu－m U－mα，①放出的能量为：ΔE＝Δm，②这能量是铀核的动能E U、α粒子的动能Eα和γ光子的能量Er之和，即ΔE＝E U＋Eα＋Eγ，③由①②③式解得：E U＋Eα＝(m Pu－m U－mα)－Eγ.④设衰变后的铀核和α粒子的速度大小分别为v U和vα，则由动量守恒得：m U v U＝mαvα，⑤又E U＝，⑥E α＝，⑦由⑤⑥⑦式解得： E U E α＝m αm U.⑧ 由④⑧式解得：E α＝m U m U ＋m α[(m Pu －m U －m α) －E γ]． 代入题给数据解得E α＝5.034 MeV. 答案：5.034 MeV。

第5节核力与结合能课后训练1．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．核力是强相互作用的表现，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2．下面关于结合能和比结合能的说法中，正确的是( )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．比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也越大C．重核与中等质量的原子核相比较，重核的结合能和比结合能都大D．中等质量的原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大3．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4．关于质能方程，下列说法中正确的是( )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，它的质量也相应地增加一定值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．某一定量的质量总是与一定量的能量相联系的5．为了直接验证爱因斯坦狭义相对论中著名的质能方程E＝mc2，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变化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m1，捕获中子后的原子质量为m2，被捕获的中子质量为m3，核反应过程放出的能量为ΔE，则这一实验需验证的关系式是( )A．ΔE＝(m1－m2－m3)c2B．ΔE＝(m1＋m3－m2)c2C．ΔE＝(m2－m1－m3)c2D．ΔE＝(m2－m1＋m3)c26．某核反应方程为21H＋31H→42He＋X。

已知21H的质量为2.013 6 u，31H的质量为3.018 0 u，42He的质量为4.002 6 u，X的质量为1.008 7 u。

核力与结合能基础达标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1.5×10－15 m之内D．核力与电荷有关【解析】核力是短程力，超过1.5×10－15m．核力急剧下降几乎消失，故C对．核力与万有引力、电磁力不同，故A、B不对．核力与电荷无关，故D错．【答案】 C2．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【解析】由稳定核的质子数与中子数的关系图象可知，质量越大的原子核内中子数越多于质子数．A、B错误；放射现象说明原子核也会发生变化，C错误；由核力作用特点可知，核子数越多的原子核越不稳定，D正确．【答案】 D3．为了直接验证爱因斯坦狭义相对论中著名的质能方程E＝mc2，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变化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m1，捕获中子后的原子质量为m2，被捕获的中子质量为m3，核反应过程放出的能量为ΔE，则这一实验需验证的关系式是( )A．ΔE＝(m1－m2－m3)c2B．ΔE＝(m1＋m3－m2)c2C．ΔE＝(m2－m1－m3)c2D．ΔE＝(m2－m1＋m3)c2【解析】反应前的质量总和为m1＋m3，质量亏损Δm＝m1＋m3－m2，核反应释放的能量＝4×1082kg≈10A．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【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，出现质量亏损，放出核能，故A项错；同理可得B、D项错，C项正确．【答案】 C8．一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3.853131×10－25kg，钍核的质量为3.786567×10－25kg，α粒子的质量为6.64672×10－27kg.在这个衰变过程中释放出来的能量等于________J．(保留两位有效数字)【解析】先计算质量亏损：Δm＝[3.853131×10－25－(3.786567×10－25)－6.64672×10－27] kg＝9.68×10－30kg.再由质能方程：ΔE＝Δmc2＝9.68×10－30×(3×108)2 J＝8.7×10－13 J.【答案】8.7×10－139．如果要把16 8O分成8个质子和8个中子，需给它多少能量？要把它分为4个42He，需给它多少能量？已知16 8O的核子平均结合能是7.98 MeV，42He的核子平均结合能是7.07 MeV.【解析】将16 8O分成8个质子和8个中子所提供的能量为16 8O的结合能，即为其核子数与平均结合能的乘积．将16 8O分成4个42He可以看做两个过程：一是将16 8O分成8个质子和8个中子，然后再将8个质子和8个中子结合成4个42He，需提供的能量为此两个过程的能量之差．把16 8O分成8个质子和8个中子需提供的能量为：ΔE1＝16×7.98 MeV＝127.68 MeV.将2个质子和2个中子结合成一个42He所放出的能量为：ΔE2＝4×7.07 MeV＝28.28 MeV.则将16 8O分成4个42He需提供的能量为：ΔE′＝ΔE1－4ΔE2＝127.68 MeV－4×28.28 MeV ＝14.56 MeV.【答案】127.68 MeV 14.56 MeV能力提升1．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·c2B．(m1＋m2－M) u×931.5 JC．(m1＋m2－M)c2D．(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＝Δmc2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．【答案】 C2．(多选)对结合能、比结合能的认识，下列正确的是( )A．一切原子核均具有结合能B．自由核子结合为原子核时，可能吸收能量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【解析】由自由核子结合成原子核的过程中，核力做正功，释放出能量．反之，将原子核分开变为自由核子它需要赋予相应的能量，该能量即为结合能，故A正确，B错误；对核子较多的原子核的结合能越大，但它的比结合能不一定大，比结合能的大小反映了原子核的稳定性，故C错误．D正确．【答案】AD3．某核反应方程为21H＋31H―→42He＋X.已知21H的质量为2.0136 u，31H的质量为3.0180 u，42He的质量为4.0026 u，X的质量为1.0087 u．则X是________，该反应________(选填“吸收”或“释放”)能量．【解析】设“X”的质量数为a，核电荷数为b则由质量数守恒和电荷数守恒知：2＋3＝4＋a,1＋1＝2＋b，所以a＝1，b＝0，故X为中子．核反应方程的质量亏损为Δm＝(2.0136 u＋3.0180 u)－(4.0026 u＋1.0087 u)＝0.0203 u，由此可知，该反应释放能量．【答案】中子释放4．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11H轰击＝M＋m mv202MΔmc2＝M＋m mv20 2Mc2.在衰变过程中释放的结合能＝M＋m mv202M＋【答案】(1)222 86Rn→(3)M＋m mv202Mc2(4)M＋m mv202M＋。

5 核力与结合能根底稳固1.以下对核力的认识正确的选项是( )×××10-15 m为斥力×10-15 m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。

答案D2.(多项选择)对结合能、比结合能的认识,以下说法正确的选项是()B.自由核子结合为原子核时,要释放能量解析由自由核子结合成原子核的过程中,核力做正功,释放出能量,反之,将原子核分开变为自由核子需要赋予它相应的能量,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,但它的比结合能不一定大,比结合能的大小反映了原子核的稳定性,故C错误,D正确。

答案BD3.根据爱因斯坦的研究成果,物体的能量和质量的关系是E=mc2,这一关系叫爱因斯坦质能方程。

质子的质量为mp,中子的质量为mn,氦核的质量为mα,以下关系式正确的选项是( )α=(2mp+2mn) α<(2mp+2mn)α>(2mp+2mn)答案B4.为了直接验证爱因斯坦狭义相对论中著名的质能方程E=mc2,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变化以及核反响过程中放出的能量,然后进行比拟,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m1,捕获中子后的原子质量为m2,被捕获的中子质量为m3,核反响过程放出的能量为ΔE,那么这一实验需验证的关系式是( )A.ΔE=(m1-m2-m3)c2B.ΔE=(m1+m3-m2)c2C.ΔE=(m2-m1-m3)c2D.ΔE=(m2-m1+m3)c2解析反响前的质量总和为m1+m3,质量亏损Δm=m1+m3-m2,核反响释放的能量ΔE=(m1+m3-m2)c2,选项B正确。

答案B5.某核反响方程He+X。

H的质量为2.013 6 uH的质量为3.018 0 uHe的质量为4.002 6 u,X的质量为1.008 7 u。