高中物理--核力与结合能练习

第十九章原子核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，11H，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：D2．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：C3．(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0.8×10－15m，核力表现为引力，在此过程核力必做正功，其间势能必定减小，形成原子核后距离一般不小于0.8×10－15m，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：CD4．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 ．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：21H ＋31H →42He ＋10n ，X 为中子，在该反应发生前，反应物的总质量m 1＝2.013 6 u ＋3.018 0 u ＝5.031 6 u ，反应后产物总质量m 2＝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：B5．一个锂核(73Li)受到一个质子的轰击，变成两个α粒子．已知质子的质量是1.673 6×10－27 kg ，锂核的质量是11.650 5×10－27 kg ，氦核的质量是6.646 6×10－27 kg.(1)写出上述核反应的方程；(2)计算上述核反应释放出的能量(保留三位有效数字)．解析：(1)73Li ＋11H →242He.(2)核反应的质量亏损为Δm ＝m Li ＋m H －2m α＝(11.650 5×10－27＋1.673 6×10－27－2×6.646 6×10－27) kg ＝3.09×10－29 kg.则释放的能量为ΔE ＝Δmc 2＝3.09×10－29×(3×108)2 J ＝2.78×10－12 J. 答案：(1)73Li ＋11H →242He (2)2.78×10－12 J1．(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)( )A ．(m 1＋m 2－m 3)cB ．(m 1－m 2－m 3)cC ．(m 1＋m 2－m 3)c 2D ．(m 1－m 2－m 3)c 2 解析：根据质能方程知C 正确．答案：C2．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，则放出能量，故A 错．同理可知B 、D 错，C 正确．答案：C3．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m 1和m 2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 －m 1－m 2) u ·c 2B ．(m 1＋m 2－M ) u ×931.5 JC ．(m 1＋m 2－M )c 2D ．(m 1＋m 2－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 2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：C4．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.12[(m D －m p －m n )c 2－E ] B.12[(m D ＋m n －m p )c 2＋E ] C.12[(m D －m p －m n )c 2＋E ] D.12[(m D ＋m n －m p )c 2－E ] 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＝Δmc 2＋2E k ＝(m p ＋m n －m D )c 2＋2E k 得E k ＝12[E －(m p ＋m n －m D )c 2]＝12[(m D －m p －m n )c 2＋E ]，故选C.答案：C5．(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＝Δmc2＝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 Me V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：AD6．氘核和氚核聚变时的核反应方程为21H＋31H→42He＋10n，已知31H的平均结合能是 2.78 MeV，21H的平均结合能是1.09 MeV，42He的平均结合能是7.03 MeV，则核反应时释放的能量为________MeV.解析：聚变反应前氘核和氚核的总结合能E1＝(1.09×2＋2.78×3) MeV＝10.52 MeV.反应后生成的氦核的结合能E2＝7.03×4 MeV＝28.12 MeV.由于单个核子无结合能，所以聚变过程释放出的能量为ΔE＝E2－E1＝(28.12－10.52) MeV＝17.6 MeV.答案：17.67.31H的质量为3.016 050 u，质子的质量是1.007 277 u，中子的质量是1.008 655 u．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？(3)如果此能量是以光子形式放出的，则光子的频率是多少？解析：(1)一个质子和两个中子结合成氚核的核反应方程是11H＋210n→31H，反应前各核子总质量为m p＋2m n＝1.007 277 u＋2×1.008 665 u＝3.024 607 u，反应后新核的质量为m H＝3.016 050 u，质量亏损为Δm ＝3.024 607 u －3.016 050 u ＝0.008 557 u ，因反应前的总质量大于反应后的总质量，故此核反应释放能量．释放的核能为ΔE ＝0.008 557×931.5 MeV ＝7.97 MeV.(2)氚核的结合能即为ΔE ＝7.97 MeV ，它的比结合能为ΔE 3≈2.66 MeV. (3)放出光子的频率为ν＝ΔE h ＝7.97×106×1.6×10－196.63×10－34 Hz ≈1.92×1021Hz. 答案：(1)放出能量 7.97 MeV(2)7.97 MeV 2.66 MeV(3)1.92×1021Hz8．镭核226 88Ra 发生衰变放出一个粒子变为氡核222 86Rn.已知镭核226质量为226.025 4 u ，氡核222质量为222.016 3 u ，放出粒子的质量为4.002 6 u.(1)写出核反应方程；(2)求镭核衰变放出的能量；(3)若衰变放出的能量均转变为氡核和放出粒子的动能，求放出粒子的动能． 解析：(1)核反应方程为226 88Ra →222 86Rn ＋42He.(2)镭核衰变放出的能量为ΔE ＝Δm ·c 2＝(226.025 4－4.002 6－222.016 3)×931.5 MeV ≈6.05 MeV. (3)设镭核衰变前静止，镭核衰变时动量守恒，则由动量守恒定律可得 m Rn v Rn －m αv α＝0.①又因为衰变放出的能量转变为氡核和α粒子的动能，则ΔE ＝12m Rn v 2Rn ＋12m αv 2α.② 由①②可得E α＝m Rn m Rn ＋m α·ΔE ＝222.016 3222.016 3＋4.002 6×6.05 MeV ≈5.94 MeV. 答案：(1)226 88Ra →222 86Rn ＋42He(2)6.05 MeV (3)5.94 MeV。

高中物理学习材料桑水制作5 核力与结合能(时间：60分钟)难度及题号考查知识点及角度基础中档稍难对核力及结合能的理解1、2 3质量亏损、核能的计算4、5、67、8、综合提升9、10、1112知识点一对核力及结合能的理解1．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正确、B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错误、D正确．答案AD2．(2013·广州高二检测)在下列判断中，正确的是( )．A．组成238U核的核子中任何两个核子之间都存在不可忽略的核力作用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B．组成23892U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C．组成23892U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D．组成23892U核的核子较多，两核子之间的距离可能解析核力属于短程力，由于组成23892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、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 C图19－5－23．如图19－5－2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错，同理可得B、D错，C正确．答案 C知识点二质量亏损、核能的计算4．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m p，中子的质量为m n，氦核的质量为mα，下列关系式正确的是 ( )．A．mα＝(2m p＋2m n) B．mα<(2m p＋2m n)C．mα>(2m p＋2m n) D．以上关系式都不正确答案 B5．质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3，真空中光速为c，当质子和中子结合成氘核时，放出的能量是 ( )．A．m3c2 B．(m1＋m2)c2C．(m3－m2－m1)c2 D．(m1＋m2－m3)c2解析质子和中子结合成原子核氘核时，总质量减小了，即质量亏损Δm＝(m1＋m2－m3)．依据质能方程可知，放出的能量为ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3)c2.答案 D6．用质子轰击锂核(7Li)生成两个α粒子，以此进行有名的验证爱因斯坦质能方3程的实验．已知质子的初动能是0.6 MeV，质子、α粒子和锂核的质量分别是1.0073 u、4.001 5 u和7.016 0 u．已知1 u相当于931.5 MeV，则下列叙述中正确的是( )．A．此反应过程质量减少0.010 3 uB．生成的两个α粒子的动能之和是18.3 MeV，与实验相符C．核反应中释放的能量是18.9 MeV，与实验相符D．生成的两个α粒子的动能之和是19.5 MeV，与实验相符答案CD7．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·c2 B．(m1＋m2－M)u×931.5 JC．(m1＋m2－M)c2 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＝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 C8．一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11H＋1n―→21H＋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．γ光子的能量为Δmc2，Δm为反应中的质量亏损，c为光在真空中的速度D．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.答案AC9．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轰击静止的A E X，生成两个动能均为8.9 MeV的42He.(1 MeV＝1.6×10－13 J)(1)上述核反应方程为__________________________________________．(2)质量亏损为________kg.解析(1)根据电荷数和质量数守恒可写出核反应方程为11H＋73X―→42He＋42He或11H＋73Li―→42He＋42He.(2)设反应前质子的动能为E k0，反应后42He的动能为E k，由于质量亏损而释放的能量为ΔE＝2E k－E k0＝(2×8.9－0.5) MeV＝17.3 MeV，根据爱因斯坦质能方程，有Δm＝ΔEc2＝17.3×1.6×10－13（3.0×108）2kg＝3.1×10－29 kg.答案(1)11H＋73X―→42He＋42He(或11H＋73Li―→42He＋42He) (2)3.1×10－2910．已知氮核质量m N＝14.007 53 u，氧核质量m O＝17.004 54 u，氦核质量m He＝4.003 87 u，质子质量m H＝1.008 15 u，试判断核反应147N＋42He―→178O＋11H 是吸能反应还是放能反应？能量变化为多少？解析反应前总质量m N＋m He＝18.011 40 u反应后总质量m O＋m H＝18.012 69 u，因为反应中质量增加，所以此反应是吸能反应，所吸能量为ΔE＝Δmc2＝[(m O＋m H)－(m N＋m He)]c2＝(18.012 69－18.011 40)×931.5 MeV＝1.2 MeV.答案吸能 1.2 MeV11．一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子．已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c.下列说法正确的是 ( )．A．核反应方程是11H＋1n―→31H＋γB．聚变反应中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3 C．辐射出的γ光子的能量E＝(m3－m1－m2)cD．γ光子的波长λ＝h（m1＋m2－m3）c2解析此核反应的核反应方程为11H＋1n―→21H＋γ，A错；由质能方程，γ光子的能量为E＝(m1＋m2－m3)c2，C错；由E＝h cλ知，波长λ＝h（m1＋m2－m3）c，D错．故选B. 答案 B12．钚的放射性同位素23994Pu静止时衰变为铀核激发态23592U*和α粒子，而铀核激发态23592U*立即衰变为铀核23592U，并放出能量为0.097 MeV的γ光子．已知：23994Pu、23592U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/c2.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－mα①放出的能量为ΔE＝Δmc2②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Eγ之和，即ΔE＝E U＋Eα＋Eγ③由①②③式解得E U＋Eα＝(m Pu－m U－mα)c2－Eγ④设衰变后的铀核和α粒子的速度分别为v U和vα，则由动量守恒得m U v U＝mαvα⑤又E U＝12mUv2U⑥E α＝12mαv2α⑦由⑤⑥⑦式解得EUEα＝mαmU⑧由④⑧式解得Eα＝mUmU＋mα[(m Pu－m U－mα)c2－Eγ]代入题给数据解得Eα＝5.034 MeV. 答案 5.034 MeV。

高中物理核力与结合能课后习题答案及解析练习与应用1．从以下几个方面比较核反应与化学反应的相同和相异之处。

（1）它们各自涉及四种基本相互作用中的哪一种？（2）每种反应分别改变了或重新安排了什么？解析：⑴核反应涉及强相互作用（核力），化学反应涉及电磁相互作用（电磁力）。

⑵核反应中核子发生了改变，化学反应中元素重新组合。

2．为什么原子核的比结合能越大，原子核越稳定？解析：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；自然，组成原子核的核子越多，它的结合能就越高，因此，有意义的是它的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能。

比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。

3．生活中，我们常能看到物体的能量发生了变化，为什么觉察不到物体质量发生的变化？解析：因为宏观低速世界中，物体的速度远小于光速，根据质量与速度的关系可知物体的质量基本保持不变，所以难以察觉到质量的变化。

又根据可知，当质量略微变化时将有非常大的能量变化。

因此我们一般觉察不到物体质量发生的变化。

4．原子物理中常把碳12原子质量的112叫作“原子质量单位”，用1 u表示（1 u＝1.660 6×10-27 kg）。

请根据E＝mc2证明：l u相当于931.5 MeV的能量。

已知光速c 为2.997 9×108 m/s，元电荷e为1.602 2×10-19 C。

解析：E＝mc2=1.6606×10-27×（2.9979×108）2 J=1.4924×10-10J=931.5MeV5．印刷“两弹一星”这四个字的油墨的质量大约是1 μg（10-9 kg）。

与这些质量相当的能量如果完全用来增加重力势能，它可以使一架本身质量6 000 kg、载有60名体重50 kg 学生的直升机升高多少？解析：已知油墨质量M=1μg=10-9kg，相应能量E=MC2=10-9×（3×108）2=9×107J，学生和直升飞机总质量m=6000+60×50=9000kg直升飞机能升高的高度为H，则 mgH=E=1000mH=Emg所以直升飞机可以升到离开地面1000m高处．6．一个铀核衰变为钍核时释放一个α粒子。

核力与结合能1..如图所示是原子核的平均核子质量A 与原子序数Z 的关系图象,下列说法正确的是( )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C 、B 能结合成G ,结合过程一定要释放能量D.若F 、C 能结合成B ,结合过程一定要释放能量解析:由ΔE=Δmc 2可知,释放能量时生成物比反应物质量小,反之则大。

根据图象可知,D 、E 结合成F ,核子数不变,质量减少,释放能量,A 选项正确。

答案:A2.当两个中子和两个质子结合成一个α粒子时,放出28.30MeV 的能量,当三个α粒子结合成一个碳(C)核时,放出7.26MeV 能量,则当6个中子和6个质子结合成一个碳(C)核时,释放的能量约为( )A.21.04 MeVB.35.56 MeVC.77.64 MeVD.92.16 MeV解析:6个中子和6个质子可结合成3个α粒子,放出能量3×28.30MeV =84.9MeV ,3个α粒子再结合成一个碳核,放出7.26MeV 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84.9MeV +7.26MeV =92.16 MeV 。

答案:D3.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.核力可能是引力，也可能是斥力.核力把核子紧紧束缚在核内，形成稳定的原子核，但又不会融合在一起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10-15 m 区域内，只在相邻核子间发生，是短程力，A 对.当两核子间距离减小时，核力也迅速减小，至一定值时，核力表现为斥力，B 正确.核力是质子、中子之间的强相互作用力，C 、D 对.答案：ABCD4.关于原子核中质子和中子的比例，下列说法正确的有( )A.原子核中质子和中子的个数一定相等B.稳定的重原子核里，中子数要比质子数多C.原子核大到一定程度时，相距较远的质子间的核力不足以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了D.质子和中子可以组合成任意稳定的核解析：因为库仑力是长程力，它作用于核内所有质子，而核力只作用于相邻的核子，随着Z 的增加，为使原子核保持稳定，必须靠中子数的增多来抵消库仑力的作用.因此，随着Z 的增加，稳定核素的中子数越来越大于质子数.答案：BC5.某核反应方程为H 12+H 31→He 42+X.已知H 12的质量为2.013 6 u ，H 31的质量为3.018 0u ，He 42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( )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：根据质量数和电荷数守恒：H 21+H 31→He 42+n 10，所以X 为中子.在该核反应中质量亏损Δm=(2.016 3 u+3.018 0 u)-(4.002 6 u+1.008 7 u)=0.023 u ＞0，质量发生亏损，该反应释放能量，所以B 对.答案：B6.根据爱因斯坦的研究成果，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解析：2H 11+2n 10→He 42，2m p +2m n ＞m α，故B 正确.答案：B7.氢核、中子、氘核质量分别为m 1、m 2、m 3，那么氢核和中子结合为氘核时释放出的能量表达式为( )A.m 3c 2B.(m 1+m 2)c 2C.(m 3-m 1-m 2)c 2D.(m 1+m 2-m 3)c 2解析：H 11+n 10→H 21，ΔE=(m 1+m 2-m 3)c 2，故D 项正确.答案：D8.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m 1 kg 和m 2 kg 的原子核结合成质量为M kg 的原子核时，释放出的能量是( )A.(M －m 1－m 2)u·c 2JB.(m 1＋m 2－M )u×931.5 JC.(m 1＋m 2－M )c 2JD.(m 1＋m 2－M )×931.5 eV解析：应用ΔE ＝Δmc 2求核能时，一是要先求出质量亏损Δm ＝m 1＋m 2－M ，二是要统一单位。

积盾市安家阳光实验学校第5节核力与结合能「基础达标练」1．对核力的认识，下列说法正确的是( )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1.5×10－15m的核子之间，大于0.8×10－15m为吸引力，而小于0.8×10－15 m为斥力解析：选D 由核力的特点知道，只有相距1.5×10－15 m以内的核子之间存在核力，核力发生在核子之间，由此知D正确，A、B、C错误．2．关于核力和结合能，下列说法正确的是( )A．强力是原子核内部的力，弱力是原子核外部的力B．强力和弱力都是短程力，其力程均在10－18米之内C．每个核子只跟邻近的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性D．组成原子核的核子越多，它的结合能越低解析：选C 强力和弱力都是短程力，都是原子核内部的力，强力作用范围在1.5×10－15 m之内，弱力力程在10－18 m之内，A、B错；原子核的结合能于使其完全分解成自由核子所需的能量，而组成原子核的核子越多，它的结合能越高，D错误．3．下列物理学史描述正确的是( )A．玛丽·居里提出原子的核式结构学说B．卢瑟福通过α粒子散射发现了电子C．查德威克在原子核人工转变的中发现了质子D．爱因斯坦质能方程为核能的利用提供了理论依据解析：选D 卢瑟福提出原子的核式结构学说，选项A错误；汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，选项B错误；查德威克在原子核人工转变的中发现了中子，选项C错误；爱因斯坦质能方程为核能的利用提供了理论依据，选项D正确．4．为爱因斯坦对物理学的巨大贡献，国将为“物理年”．对于爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2，下列说法中正确的是( )A．E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成反比B．一个质子和一个中子结合成一个氘核时释放能量，表明此过程出现了质量亏损C．根据ΔE＝Δmc2不能计算核反的能量D．E＝mc2中的E是发生核反过程中释放的核能解析：选B E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比，故A错误；一个质子和一个中子结合成一个氘核时释放能量，根据爱因斯坦质能方程知，该过程有质量亏损，故B 正确；根据ΔE ＝Δmc 2可计算核反的能量，故C 错误；E ＝mc 2中的E 是物体蕴含的能量，不是核反中释放的核能，释放的核能为ΔE＝Δmc 2，故D 错误．5．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，核反方程为γ＋D→p＋n ，若分解后中子、质子的动能可视为相，则中子的动能是( )A.12[(m D －m p －m n )c 2－E ] B.12[(m D ＋m n －m p )c 2＋E ] C.12[(m D －m p －m n )c 2＋E ] D.12[(m D ＋m n －m p )c 2－E ] 解析：选C 氘核分解为核子时，要吸收能量，质量增加，本题核反过程中γ射线的能量E 对质量的增加和中子与质子动能，即E ＝Δmc 2＋2E k ＝(m p ＋m n －m D )c 2＋2E k ，得E k ＝12[E －(m p ＋m n －m D )c 2]＝12[(m D －m p －m n )c 2＋E ]，故选C.6．铀原子核发生衰变时衰变方程为 92238U→ 90234Th ＋X ，其中 92238U 、 90234Th 、X 的质量分别为m 1、m 2、m 3，光在真空中的传播速度为c ，则( )A ．X 是电子B ．m 1＝m 2＋m 3C ．衰变时释放的能量为(m 1－m 2－m 3)c 2D ．若提高温度， 92238U 半衰期将会变小解析：选C 根据电荷数守恒、质量数守恒知，X 原子核中的电荷数为2，质量数为4，是氦核，故A 错误；依据质量亏损，则m 1>m 2＋m 3，故B 错误；根据爱因斯坦质能方程得，释放的能量ΔE ＝(m 1－m 2－m 3)c 2，故C 正确；半衰期的大小与温度无关，故D 错误．7．在能源需求剧增的社会，核能作为一种能源被各国竞相利用．核原料中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，钚的一种同位素23994Pu 的半衰期为24 100年，其衰变方程为 94239Pu→X＋24He ＋γ，下列有关说法中正确的是( )A ．X 原子核中含有92个中子B ．钚衰变发出的γ射线具有很强的电离能力C ．20克的 94239Pu 经过48 200年后，还有10克未衰变 D ．钚核衰变前的质量大于衰变后X 、He 核的质量之和解析：选D 根据质量数守恒和电荷数守恒得钚衰变方程为 94239Pu→ 92235X ＋24He ＋γ，故X 的电荷数为92，质量数为235，中子数为143，故A 错误；钚衰变发出的γ射线是波长很短的光子，不带电，具有很强的穿透能力，故B 错误；根据半衰期公式：m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ＝20×⎝ ⎛⎭⎪⎫1248 20024 100＝20×⎝ ⎛⎭⎪⎫122＝5 g ，故C 错误；由于衰变时释放巨大能量，根据E ＝mc 2，衰变过程总质量减小，故D 正确．8．4个氢核(11H)结合成1个氦核(42He)，同时释放出正电子(01e)．已知氢核的质量为m p ，氦核的质量为m α，正电子的质量为m e ，真空中光速为c .计算每次核反中的质量亏损及氦核的比结合能．解析：质量亏损Δm ＝4m p －m α－2m e ，根据爱因斯坦质能方程可知，氦核的比结合能为E 0＝Δmc24＝4m p －m α－2m e c24.答案：4m p －m α－2m e 4m p －m α－2m e c24「能力提升练」9．已知氘核(12H)的比结合能为1.1 MeV ，氦核(23He)的比结合能为2.57 MeV ，两个氘核结合成一个氦核的反方程为12H ＋12H→23He ＋01n ，此核反( )A ．放出3.31 MeV 能量B ．放出5.51 MeV 能量C ．放出5.88 MeV 能量D ．吸收1.83 MeV 能量 解析：选A 12H ＋12H→23He ＋01n ； 聚变反前两个12H 的总结合能为E 1＝1.1×4 MeV＝4.4 MeV反后生成的氦核的结合能为E 2＝2.57×3 MeV＝7.71 MeV所以反释放的核能ΔE ＝E 2－E 1＝(7.71－4.4)MeV ＝3.31 MeV ，故A 正确，B 、C 、D 错误．10．钴60是金属元素钴的放射性同位素之一，其半衰期为5.27年．它会通过β衰变放出能量高达315 keV 的高速电子而衰变为镍60，同时会放出两束γ射线，其能量分别为1.17 MeV 及1.33 MeV.钴60的用非常广泛，几乎遍及各行各业．在农业上，常用于辐射育种、食品辐射保藏与保鲜；在工业上，常用于无损探伤、辐射消毒、辐射加工、辐射处理废物以及自动控制；在医学上，常用于癌和肿瘤的放射治疗．关于钴60下列说法正确的是( )A ．衰变方程为2760Co→2860Ni ＋ 0－1eB ．利用钴60对人体肿瘤进行放射治疗是利用其衰变放出的电子流C ．钴60可以作为示踪原子研究人体对药物的吸收D ．钴60衰变过程中不会有质量亏损解析：选A 根据电荷数守恒、质量数守恒，知钴60发生β衰变的衰变方程为2760Co→2860Ni ＋-10e ，故A 正确；钴60对人体肿瘤进行放射治疗是利用其衰变放出的γ射线，故B 错误；钴60半衰期太长，且衰变放出的高能粒子对人体伤害太大，不能作为药品的示踪原子，故C 错误；所有衰变都会有质量亏损，故D 错误．11．(多选)下列说法中正确的是( )A ．黑体辐射电磁波的强度按波长分布与黑体的温度无关B ．钍的半衰期为24天，1 g 钍( 90234Th)经过120天后还剩0.2 g 钍C ．放射性同位素 90234Th 经α、β衰变会生成 86220Rn 其中经过了3次α衰变和2次β衰变D ．比结合能越大，原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳解析：选CD 一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，还与材料的种类及表面情况有关；但黑体辐射电磁波的情况只与温度有关，故A 错误；钍的半衰期为24天，1 g 钍( 90234Th)经过120天后，经历5个半衰期，1 g 钍经过120天后还剩m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫125＝0.031 25 g ，故B错误； 90234Th 衰变成 86220Rn ，可知质量数少12，电荷数少4，因为经过一次α衰变，电荷数少2，质量数少4，经过一次β衰变，电荷数多1，质量数不变，可知经过3次α衰变，2次β衰变，故C 正确；比结合能越大，原子核越稳，越牢固，故D 正确．12．核反方程 715N ＋11H→ 612C ＋X ＋ΔE 中， 715N 的质量为m 1，11H 的质量为m 2， 612C 的质量为m 3，X 的质量为m 4，光在真空中的速度为c ，则下列判断正确的是( )A ．X 是23He ，ΔE ＝(m 1＋m 2－m 3－m 4)c 2B ．X 是24He ，ΔE ＝(m 1＋m 2－m 3－m 4)c 2C ．X 是23He ，ΔE ＝(m 3＋m 4－m 1－m 2)c 2D ．X 是24He ，ΔE ＝(m 3＋m 4－m 1－m 2)c 2解析：选B 根据核反方程中质量数和电荷数守恒有X 的质量数m ＝15＋1－12＝4，核电荷数z ＝7＋1－6＝2，所以X 为氦核(24He)．该反过程中质量亏损为Δm ＝m 1＋m 2－m 3－m 4，所以释放的核能为ΔE ＝(m 1＋m 2－m 3－m 4)c 2，故A 、C 、D 错误，B 正确．13．三个α粒子结合成一个碳126C ，已知碳原子的质量为12.000 0 u ，氦原子的质量为4.002 6 u ．(1 u ＝1.66×10－27kg)(1)写出核反的方程；(2)这个核反放出的能量是多少焦？ (3)这个能量合多少兆电子伏？ 解析：(1)324He→ 612C ＋ΔE .(2)Δm ＝3×4.002 6 u－12.000 0 u ＝0.007 8 uΔm ＝0.007 8×1.66×10－27kg ＝1.294 8×10－29kgΔE ＝Δmc 2≈1.165×10－12J.(3)ΔE ＝1.165×10－121.6×10－19 eV≈7.28×106eV ＝7.28 MeV.答案：(1)324He→ 612C ＋ΔE (2)1.165×10－12 J(3)7.28 MeV14．一个静止的铀核 92232U(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 90228Th(原子质量为228.028 7 u)．(已知1原子质量单位1 u ＝1.67×10－27kg,1 u 相当于931.5 MeV 的能量)(1)写出铀核的衰变反方程；(2)算出该衰变反中释放出的核能；(3)若释放的核能转化为核的动能，则α粒子的动能为多少？ 解析：(1) 92232U→ 90228Th ＋24He.(2)质量亏损：Δm ＝m U －m α－m Th ＝0.005 9 u ΔE ＝0.005 9×931 MeV＝5.5 MeV.(3)系统动量守恒，钍核和α粒子的动量大小相p Th ＋(－p α)＝0 p Th ＝p α E kTh ＝p 2Th2m ThE kα＝p 2α2m αE kTh ＋E kα＝ΔE所以钍核获得的动能E kTh ＝m αm α＋m Th ·ΔE ＝44＋228×5.5 MeV＝0.09 MeV解得E kα＝5.5 MeV －0.09 MeV ＝5.41 MeV.答案：(1) 92232U→ 90228Th ＋24He (2)5.5 MeV (3)5.41 MeV。

第3节核力与结合能学习目标1．知道四种基本相互作用及核力的概念、特点。

2．理解结合能和比结合能的概念。

3．知道质量亏损，理解爱因斯坦质能方程并能进行有关核能的计算。

预习学案一、核力与四种基本相互作用1．四种基本相互作用（1）引力相互作用：存在于宇宙万物、星体之间，是自然界的一种基本相互作用。

（2）电磁相互作用：间、间的相互作用，宏观物体之间的压力、拉力、弹力、支持力等等，都起源于这些电荷之间的电磁相互作用。

（3）强相互作用：核子之间存在的一种很强的相互作用——核力。

（4）弱相互作用：在某些放射现象中起作用的一种基本相互作用，是引起原子核发生的原因，是一种力。

2．核力（1）定义：原子核中的核子之间存在的一种强相互作用力。

（2）特点：①强相互作用力；②引力；③短程力。

二、结合能质量亏损1．结合能：原子核分裂为核子所的能量或核子结合成原子核而的能量。

2．比结合能：原子核的结合能与之比，也叫作平均结合能。

比结合能越大，原子核中核子结合得越，原子核越。

3．爱因斯坦质能方程：E＝。

4．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。

课堂学案［典例1］［多选］下列说法正确的是（）A．核力是短程力，作用范围很小，只在邻近核子间发生B．核力不仅在邻近核子间发生，在较远的核子间也存在核力C．质子间、中子间、质子和中子之间都有核力D．核力是一种弱相互作用力，在其作用范围内，核力比库仑力大得多［典例2］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［典例3］已知氮核质量M N＝14.007 53 u，氧17核的质量M O＝17.004 54 u，氦核质量M He＝4.003 87 u，氢核质量M H＝1.008 15 u，试判断14 7N＋42He→17 8O＋11H，这一核反应是吸收能量还是放出能量？能量变化是多少？（1 u相当于931.5 MeV）（结果保留2位有效数字）达标学案1．［多选］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．自然界中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2．科学研究表明，自然界存在四种基本相互作用。

核力与结合能习题一、知识点扫描1、核力与四种基本相互作用问题1：氦原子核中有两个质子，质子质量为mp=×10-27kg，带电量为元电荷e=×10-19C，原子核的直径的数量级为10-15m，那么两个质子之间的库仑斥力与万有引力两者相差多少倍问题2：在原子核那样狭小的空间里，带正电的质子之间的库仑斥力为万有引力的1036倍，那么质子为什么能挤在一起而不飞散会不会在原子核中有一种过去不知道的力，把核子束缚在一起了呢基于这两种力的性质，原子核中的质子要靠自身的引力来抗衡相互间的库仑斥力是不可能的。

核物理学家猜想，原子核里的核子间有第三种相互作用存在，即存在着一种核力，是核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核，后来的实验证实了科学家的猜测。

那么核力有怎样特点呢（1）核力特点：第一、核力是强相互作用(强力)的一种表现。

第二、核力是短程力，作用范围在×10-15 m之内。

第三、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。

总结：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。

（2）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→长程力；④引力：引力主要在宏观和宇观尺度上“独领风骚”。

是引力使行星绕着恒星转，并且联系着星系团，决定着宇宙的现状→长程力。

2、原子核中质子与中子的比例随着原子序数的增加，稳定原子核中的中子数大于质子数。

高中物理-核力与结合能练习1、对于核力,以下说法正确的是（）A、核力就是电磁力 B 、核力是强相互作用,是强力C 、核子之间的距离小于0.8×10-15m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0.8×10-15m时核力的变化规律更清楚2、下列关于原子核说法正确的是（）A、核力只是质子与中子间的作用力B、核力是核子间的作用力C、核内中子可以转化为质子D、核力是短程力,作用范围在1.5×10-15m之内3、关于核力下列说法正确的是（）A、核力是一种特殊的万有引力B、原子核内任意两个核子内部有核力作用C、核力是原子稳定存在的原因D、核力是引力和斥力同时存在的力4、关于原子核中质子和中子的说法,正确的是（）A、原子核中质子和中子数一定相等B、原子核都是非常稳定的C、稳定的重原子核里,质子数比中子数多D、由于核力作用范围是有限的,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5、关于原子核的结合能,下面说法正确的是（）A．不同的核子结合成原子核时,所需吸收的能量相同B．使一个氘核分解成一个中子和一个质子时,吸收的能量是一个恒定值C、核子结合成原子核吸收的能量或原子核分解成核子放出的能量D、核子结合成原子核放出的能量或原子核分解成核子吸收的能量6、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,它的质量也相应地增加一定植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 、某一定的质量总是与一定的能量相联系的7、对公式△E=△MC2理解正确的是（）A、如果物体的能量减少了△E,它的质量也一定相应减少△MB、如果物体的质量减少了△M,它的能量也一定相应减少△EC 、△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,则这些核子质量和与组成原子核的质量之差就是△M8、在下列反应方程中,X 代表质子的方程是（ ）A ．X P He Al +→+3015422713 B.X O He N +→+17842147C.X n H +→+1021γD.n He X H 104231+→+9、一个中子和一个质子结合成氘核产生γ光子辐射,下列说法正确的是（ ）A ．核子结合成原子核时,要放出一定的能量B ．原子核分裂成核子时,要放出一定的能量C ．γ光子的质量为零,氘核的质量等于中子与质子的质量之和D ．γ光子具有一定的能量,氘核的质量小于中子与质子的质量之和10、跟核反应有关的下列认识中,正确的是（ ）A 、在核反应方程中质量数和电荷树守恒B 、所有的核反应发生过程中质量都会减少C 、所有的核反应都一定是放能反应D 、有质量亏损的核反应一定是放能反应11、原子质量单位为u,1u 相当于93.1Mev 的能量,真空中光速c ,当质量分别为 m 1Kg 和m 2Kg的原子核结合为质量为MKg 原子核时释放出的能量是（ ）A 、（M- m 1- m 2）uc 2JB 、（m 1+ m 2- M ）u × 931.5JC 、（m 1+ m 2- M ）c 2JD 、（m 1+ m 2- M ）×931. 5ev12、完成下列核反应方程13、两个中子和两个质子结合成一个氦核,同时释放一定的核能,中子的质量为1.0087u, 质子的质量为1.0073u,氦核的质量为4.0026u,试计算用中子和质子生成1kg 的氦时,要释放出多少核能？10412912152746014417272717281312123823423241929011111(1)____(2)___(3)____(4)___(5)_______(6)____B He N Be C nN He O Al Mg H U Th Na Na H +→++→++→++→+→++→+14、已知；氮核质量M N =14.00753u,氧17核的质量为M O =17.00454u,氦核质量M He =4.00387u,氢核质量为M H =1.00815u. 试判断： 1441717281N He o H +→+这一核反应吸收能量还是放出能量？能量变化多少？15、在正,负电子“湮灭”的试验中,产生的两个频率相同光子的总能量为多少MeV ？其频率是多大？（已知me=0.000549u ）16、已知21084Po 原子核质量为209.98287u,20682Pb 原子核的质量为205.97446u, 42He 原子核的质量为4.00260u,静止的21084Po 核在α衰变中放出α粒子后变成20682Pb ,求：（1）在衰变过程中释放的能量 （2）α粒子从Po 核中射出的动能（3）反冲核的动能（假设核反应释放的能量只转化为动能）。

2013版高中物理 19. 5 核力与结合能分层达标训练新人教版选修3-5 【课堂训练】C的核由6个质子与6个中子组成，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1.126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2.关于结合能，下列说法正确的是( )A.核子结合成原子核时，需吸收能量B.核子结合成原子核时，需释放能量C.不同的核子结合成原子核时，需吸收的能量相同D.使一个氘核分解成一个中子和一个质子时，吸收的能量是一个恒定值3.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，不可能无节制地增大原子核而仍稳定存在4.质子的质量为m p,中子的质量为m n，它们结合成质量为m的氘核时放出的能量应为( )A.(m p+m n-m)c2B.(m p+m n)c2C.mc2D.(m-m p)c2【课后巩固】1.核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化，这是因为( )A.原子核带正电，电子带负电，电荷间存在很大的库仑力B.核子具有质量且相距很近，存在很大的万有引力C.核子间存在着强大的核力D.核子间存在着复杂的磁力2.对结合能、平均结合能的认识，下列说法正确的是( )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.平均结合能越大的原子核越稳定3.计算结合能时以u为单位比较方便，关于u的下列说法正确的是( )A.1 u≈1.66×10-27kgB.1 u等于碳12质量的112C.1 u相当于931.5 MeV的能量D.u是一个核子的质量4.中子和质子结合成氘核时，质量亏损为Δm,相应的能量ΔE=Δmc2=2.2 MeV是氘核的结合能。

高中物理第19章原子核第5节核力与结合能练习含解析新人教版选修351130189基础夯实一、选择题(1～2题为单选题，3题为多选题)1．对于核力，以下哪些说法是正确的( B )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0.8×10－16 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解析：核力是强相互作用的一种表现，它的作用范围在1.5×10－15 m之内，核力比库仑力大得多。

因此，选项B正确，A错误；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，在距离小于0.8×10－15 m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起；选项C错误；人们对核力的了解还不是很清楚，这是科学家们奋力攻克的堡垒，故D不正确。

2．(2019·湖北省宜昌市葛洲坝中学高二下学期期中)下列关于核力、原子核的结合能、比结合能的说法正确的是( C )A．维系原子核稳定的力是核力，核力就是表现为相邻核子间的相互吸引力B．核力是强相互作用的一种表现，原子核尺度内，核力比库仑力小C．比结合能小的原子核分解成比结合能大的原子核时会释放核能D．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能解析：A项：维系原子核稳定的力是核力，核力可以是核子间的相互吸引力，也可以是排斥力，故A错误；B项：核力是强相互作用的一种表现，原子核尺度内，核力比库仑力大的多，故B错误；C项：比结合能小的原子核分解成比结合能大的原子核时会有亏损质量，放出核能，故C正确；D项：自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，故D错误。

故选：C。

3．对公式ΔE＝Δmc2的正确理解是( ABD )A．如果物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应减少ΔmB．如果物体的质量增加了Δm，它的能量也一定相应增加Δmc2C．Δm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ΔE，则这些核子与组成的原子核的质量之差就是Δm解析：一定质量对应于一定的能量，物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应减少Δm，即发生质量亏损，所以选项A、D正确，如果物体的质量增加了Δm，它的能量也一定相应增加Δmc2，所以选项B正确；某原子核在衰变时，一定发生质量亏损，所以选项C错误。

195核力与结合能同步测试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．自然界中原子序较___________的原子核，其质子与中子大致相等；但原子序较___________的原子核，中子比质子多，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1400735，氧核的质量为1700454，氦核的质量为400387，质子的质量为100815，则核反应147N＋42H →178O＋11H是____________（填“释能”“吸能”）反应，能量变了________________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3853131×10-25g，钍核的质量为3786567×10-25g，α粒子的质量为664672×10-27g，则在该衰变过程中释放出的能量为_______________J。

如果有1g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．核反应中发现的“质量亏损”是消失的质量转成的D．因在核反应中产生能量，有质量的转，所以系统只有质量守恒，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．147N＋42H →178O＋XB．2713A＋42H →3015P＋X．31H＋21H →42H＋XD．23592U＋X →13654X＋9038Sr＋1018．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．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．能量可以转为质量B．质量可转为能量．能量的转与质量的转是成比例的D．在核反应中能量与质量都不守恒10．中子、质子P、氘核D的质量分别为、P 、D，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＋，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 ．21( D －P －)c 2－21E B ．21( D ＋－P )c 2＋21E ．21( D －P －)c 2＋21E D ．21( D ＋P －)c 2－21E11．静止的镭核23686R 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 ( )A ．22224c EB ．2222226c E ．2cE D ．22c E 12．一个α粒子轰击硼（115B ）核变成碳14和一个未知粒子，并放出75×105V 的能量，写出核反应方程并求出反应过程中的质量亏损。

5 核力与结合能更上一层楼基础·巩固1.在下列论断中，正确的是( )A.组成U 23892核的核子中任何两个核子之间都存在不可忽略核力的作用B.组成U 23892核的中子中任何两个中子之间都存在不可忽略核力的作用C.组成U 23892核的质子中任何两个质子之间都存在不可忽略库仑斥力的作用D.组成U 23892核的质子中任何两个质子之间，除库仑斥力之外都存在不可忽略的核力作用解析：核力属于短程力，由于组成U 23892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 、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：C2.对公式E=Δmc 2的正确理解是( )A.如果物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应减少ΔｍB.如果物体的质量增加了Δｍ，它的能量也一定相应增加Δmc 2C.Δｍ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ΔE，则这些核子和与组成原子核的质量之差就是Δｍ 解析：一定质量对应于一定的能量，物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应减少Δｍ，即发生质量亏损，所以选项A 、D 正确.如果物体的质量增加了Δｍ，它的能量也一定相应增加Δmc 2，所以选项B 正确.某原子核在衰变时，一定发生质量亏损，所以选项C 错误.答案：ABD3.质子、中子和氘核的质量分别为m 1、m 2、m 3，真空中光速为c ，当质子和中子结合成氘核时，放出的能量是( )A.m 3c 2B.(m 1+m 2)c 2C.(m 3-m 1-m 2)c 2D.(m 2+m 1-m 3)c 2解析：质量亏损为m 2+m 1-m 3，所以选项D 正确.答案：D4.核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化，这是因为( )A.原子核带正电，电子带负电，电荷间存在很大的库仑力B.核子具有质量且相距很近，存在很大的万有引力C.核子间存在着强大的核力D.核子间存在着复杂磁力解析：核力是短程力，由于核力很强大，所以将核子拆开需要大量的能量克服核子做功.相反，若核子结合成原子核，则放出大量的能量，所以选项C 正确.答案：C5.下列说法正确的是( )A.自由核子结合成原子核时，一定要遵守质量守恒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，这个反应是放热反应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：自由核子结合成原子核时，要发生质量亏损，将对应的能量以光子形式释放出去，所以选项A 、B 、D 错误，选项C 正确.答案：C6.一个质子和一个中子结合成一个氘核，核反应方程是：_______________________________，这个过程释放出2.2 MeV 能量，这个过程中质量亏损为___________kg.(要求两位有效数字)解析：H 11+n 10→H 21，根据公式ΔE=Δmc 2可以计算质量亏损. 答案：H 11+n 10→H 21 3.9×10-30 综合·应用7.(经典回放)下列说法中正确的是( )A.质子和中子的质量不等，但质量数相等B.两个质子之间，不管距离如何，核力总是大于库仑力C.同一种元素的原子核有相同的质量数，但中子数可以不同D.除万有引力外，两个中子之间不存在其他相互作用力解析：原子核是由质子和中子组成，质子与中子的质量近似相等，中子的质量稍大一些，但质量数只考虑整数部分，所以它们的质量数相等，故A 项对.质子与中子之间存在万有引力和核力，质子与质子之间还存在库仑力作用，核力是强相互作用，但它是短程力，只有在原子核的尺度范围内(10-15 m)才存在，大于这个范围核力就不存在了，所以B 、D 选项都不对.同位素是质子数相同而中子数不同的同一种元素的互称.同一种元素的原子由于存在同位素，它们的原子核的质量数并不相同，故C 选项也错.答案：A8.如图19-5-1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( )图19-5-1A.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解析：由图可知Fe 原子核的核子的平均质量最小，则原子序数较小的核D 、E 结合成原子序数较大的核F 时，因F 的核子的平均质量小于D 、E 核子的平均质量，故出现质量亏损，由质能方程知，该过程一定放出核能，所以选项A 正确，选项B 错误.因为C 、B 的核子的平均质量小于A 核子的平均质量，故A 分裂成B 、C ，分裂过程一定要释放能量，所以选项C 正确，选项D 错误.答案：AC9.(2005北京春季)一个氘核(H 21)与一个氚核(H 31)发生聚变，产生一个中子和一个新核，并出现质量亏损，该聚变过程中( )A.吸收能量，生成的新核是He 42B.放出能量，生成的新核是He 42C.吸收能量，生成的新核是He 32D.放出能量，生成的新核是He 32解析：由质量数和电荷数守恒可判断产生的新核是He 42，其核反应方程式为H 21+H 31→n 10+He 42；由聚变反应中出现质量亏损可知，该反应放出能量.答案：B10.(2004江苏)雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(v e )而获得了2002年诺贝尔物理学奖.他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615 t 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 +Cl 3717→Ar 3718+e 01-.已知Cl 3717核的质量为36.956 58 u ，Ar 3718核的质量为36.956 91 u,e 01-的质量为0.000 55 u,1 u 质量对应的能量为931.5 MeV ，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解析：先计算出核反应过程中的质量增加：Δm=36.956 91 u+0.000 55 u-36.956 58 u=0.000 88 u再由爱因斯坦的质能方程得所需要的能量：ΔE=Δmc 2=0.000 88 u×931.5 MeV=0.82 MeV所以选项A 是正确的.答案：A11.静止的氡核Rn 22286放出α粒子后变成钋核Po 21884，α粒子动能为E α.若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能，真空中的光速为c ，则该反应中的质量亏损为( ) A.2184·2c E α B.0 C.218222·2c E α D.222218·2cE α 解析：由于动量守恒，反冲核和α粒子的动量大小相等，由E k =m p 22∝m1，它们的动能之比为4∶218，因此衰变释放的总能量是218222·E α，由质能方程得质量亏损是218222·2cE α. 答案：C12.为确定爱因斯坦的质能方程ΔE=Δmc 2的正确性，设计了如下实验：用动能为E 1=0.6 MeV 的质子轰击静止的锂核Li 73，生成两个α粒子，测得两个α粒子的动能之和为E 2=19.9 MeV ，已知质子、α粒子、锂粒子的质量分别取m p =1.007 3 u 、m α=4.001 5 u 、m Li =7.016 0 u ，求：(1)写出该反应方程；(2)通过计算说明ΔE=Δmc 2正确.解析：根据质能方程解出质量亏损相当的能量，再算出系统增加的能量进行比较分析.(1)核反应方程为Li 73+H 11→2He 42(2)核反应的质量亏损Δm=m Li +m p -2m α=0.020 3 u ，由质能方程可得，质量亏损相当的能量ΔE=Δmc 2=18.9 MeV 而系统增加的能量ΔE′=E 2-E 1=19.3 MeV 这些能量来自核反应中，在误差允许的范围内可认为相等，所以ΔE=Δmc 2正确.13.一个氢原子的质量为1.673 6×10-27 kg ，一个锂原子的质量为11.650 5×10-27 kg ，一个氦原子的质量为6.646 7×10-27 kg.一个锂核受到一个质子轰击变为2个α粒子，则：(1)写出核反应方程，并计算该反应释放的核能是多少？(2)1 mg 锂原子发生这样的反应共释放多少核能？解析：(1) H 11+Li 73→2He 42反应前一个氢原子和一个锂原子共有8个核外电子，反应后两个氦原子也是共有8个核外电子，因此只要将一个氢原子和一个锂原子的总质量减去两个氦原子的质量，得到的恰好是反应前后核的质量亏损，电子质量自然消掉.(1)H 11+Li 73→2He 42由质能方程ΔE=Δmc 2得释放核能ΔE=2.76×10-12J. (2)1 mg 锂原子含锂原子个数为27--6105 11.65010 ，每个锂原子对应的释放能量是2.76×10-12J ，所以共释放2.37×108J 核能.14.已知中子质量m n =1.674 9×10-27kg,质子质量m P =1.672 6×10-27kg,氘核质量m D =3.343×10-27kg,试计算一个中子和一个质子结合成氘核时释放的能量.解析：先计算出质量亏损，再用ΔE=Δmc 2进行计算中子和质子结合成氘核的核反应方程为n 10+H 11→H 21核反应的质量亏损Δm=(m n +m p )-m D=(1.674 9+1.672 6)×10-27kg-3.343 6×10-27kg=-0.003 9×10-27kg所以，释放的核能ΔE=Δmc 2=0.003 9×10-27×(2.997 9×108)2J=3.505 1×10-13J=2.2 MeV2019-2020学年高考物理模拟试卷一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的1．意大利科学家伽利略在研究物体变速运动规律时，做了著名的“斜面实验”，他测量了铜球在较小倾角斜面上的运动情况，发现铜球做的是匀变速直线运动，且铜球加速度随斜面倾角的增大而增大,于是他对大倾角情况进行了合理的外推，由此得出的结论是（）A．自由落体运动是一种匀变速直线运动B．力是使物体产生加速度的原因C．力不是维持物体运动的原因D．物体都具有保持原来运动状态的属性，即惯性2．在光滑水平面上有一个内外壁都光滑的气缸质量为M，气缸内有一质量为m的活塞，已知M＞m．活塞密封一部分理想气体．现对气缸施加一个水平向左的拉力F（如图甲），稳定时，气缸的加速度为a1，封闭气体的压强为p1，体积为V1；若用同样大小的力F水平向左推活塞（如图乙），稳定时气缸的加速度为a1，封闭气体的压强为p1，体积为V1．设密封气体的质量和温度均不变，则( )A．a1 =a1，p1＜p1，V1＞V1B．a1＜a1，p1＞p1，V1＜V1C．a1=a1，p1＜p1，V1＜V1D．a1＞a1，p1＞p1，V1＞V1OO沿逆时针方向匀速转动，从图3．图甲是小型交流发电机的示意图，线圈绕垂直于匀强磁场的水平轴'示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示，以下判断正确的是（）A．交流电的频率是100HzB．0.02s时线圈平面与磁场方向平行C．0.02s时穿过线圈的磁通量最大D．电流表的示数为20A4．电阻为R的单匝闭合金属线框，在匀强磁场中绕着与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势的图像如图所示。

高二物理专题练习核力与结合能
核力与联合能
1. 对于原子核的联合能与均匀联合能，以下说法中正确的选项是（）
A．原子核的联合能等于核子与核子之间联合成原子核时，核力做的功
B．原子核的联合能等于核子从原子核中分别，外力战胜核力做的功
C．均匀联合能是核子与核子联合成原子核时均匀每个核子发出的能量
D．不一样原子核的均匀联合能不一样，重核的均匀联合能比轻核的均匀联合能大
2. 静止的氡核静止的氡核Rn 放出α粒子后变为钋核Po，α 粒子动能为Eα。

若衰变放出的能量
所有变为反冲核和α粒子的动能，真空中的光速为c，则该反响中的质量损失为( )
A. B.0 C. D.
3.一其中子与某原子核发生核反响 , 生成一个氘核 , 其核反响方程式为 ________________ _.该反响放出的能量为Q,则氘核的比联合能为 ____________________
4.一对正、负电子相撞，能够转变为两个频次同样的光子，试求这对光子的频次。

5. 两个动能均为1MeV的氘核发生正面碰撞，惹起以下反响：试求：
(1)此核反响中放出的能量△ E 为多少？
(2) 若放出的能量所有变为重生核的动能，则重生的氢核拥有的动能是多少？(的质量为 2.0136u ，
的质量为 3.0156u ．的质量为 1.0073u ． 1 u=931.5MeV ）
6. 一静止原子核发生α 衰变，生成一α 粒子及一新核，α 粒子垂直进入磁感觉强度大小为 B 的匀强磁场，其运动轨迹是半径为 R 的圆．已知α粒子的质量为 m，电荷量为 q；新核的质量为 M；光在真空中
的速度大小为 c．求衰变前原子核的质量．。

第5课核力与结合能备作业一、单选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.关于原子核的结合能与平均结合能,下列说法中不正确的是( )A.原子核的结合能等于核子与核子之间结合成原子核时,核力做的功B.原子核的结合能等于核子从原子核中分离,外力克服核力做的功C.比结合能是核子与核子结合成原子核时平均每个核子放出的能量D.不同原子核的比结合能不同,重核的比结合能比轻核的比结合能大答案：D 重核的比结合能比中等质量核的比结合能要小,轻核的比结合能也比中等质量核的比结合能要小,但重核的比结合能不一定比轻核的比结合能大,故D错误。

3．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】 D4.如图所示是原子核的平均核子质量A与原子序数Z的关系图象。

下列说法正确的是( )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C、B能结合成A,结合过程一定要释放能量D.若F、C能结合成B,结合过程一定要释放能量答案：A 由题图知,D、E的平均核子质量大于F的平均核子质量,D、E结合成F时,出现质量亏损,要释放能量,A对,B错;C、B结合成A和F、C结合成B都是质量增加,结合过程要吸收能量,C、D错。

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。