高中物理-核力与结合能练习 (2)

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。

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。

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。

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。

核力与结合能
1.关于原子核的结合能与平均结合能，下列说法中正确的是（）
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．平均结合能是核子与核子结合成原子核时平均每个核子发出的能量
D．不同原子核的平均结合能不同，重核的平均结合能比轻核的平均结合能大
2.静止的氡核静止的氡核Rn放出α粒子后变成钋核Po，α粒子动能为Eα。

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. B.0 C. D.
3.一个中子与某原子核发生核反应,生成一个氘核,其核反应方程式为________________ _. 该反应放出的能量为Q,则氘核的比结合能为____________________
4.一对正、负电子相撞，可以转化为两个频率相同的光子，试求这对光子的频率。

5.两个动能均为1MeV的氘核发生正面碰撞，引起如下反应：试求：
(1)此核反应中放出的能量△E为多少？
(2)若放出的能量全部变为新生核的动能，则新生的氢核具有的动能是多少？(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粒子垂直进入磁感应强度大小为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．。

核力与结合能练习一、单选题1.下面关于结合能和比结合能的说法中，正确的有()A. 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2.2020年12月17日1时59分，“嫦娥五号”探测器在月球上采集了约2kg月壤成功返回地球。

月壤中含有的“氦—3”( 23He)被科学家们称为“完美能源”。

已知两个氘核( 12H)通过反应可产生“氦—3”，并释放出一个X粒子。

则下列说法正确的是A. X粒子是质子B. 该反应前后质量数守恒但存在质量亏损C. 该反应既不是裂变反应，也不是聚变反应D. 该反应中反应物的比结合能大于生成物的比结合能3.我国著名物理学家，曾任浙江大学物理系主任的王淦昌先生曾提出一种探测中微子的方案， 7Be原子核可以俘获原子的K层电子而成为 7Li的激发态(7Li)∗，并放出中微子(当时写作η)，即 7Be+ e→(7Li)∗+η，而(7Li)∗又可以放出光子γ而回到基态 7Li，即(7Li)∗→7Li+γ，下列说法中正确的是A. 7Be+e→(7Li)∗+η是核聚变反应B. (7Li)∗和 7Li的核子数相同C. (7Li)∗和Li的比结合能相同D. (7Li)∗→7Li+γ的过程中由于质量数守恒，故未出现质量亏损4.2020年12月17日1时59分，“嫦娥五号”探测器在月球上采集了约2kg月壤成功返回地球.月壤中含有的“氦−3′”(23He)被科学家们称为“完美能源”.已知两个氘核(12H)通过反应可产出“氦−3”并释放出一个X粒子.则下列说法正确的是()A. X粒子是质子B. 该反应既不是裂变反应，也不是聚变反应C. 该反应前后质量数守恒但存在质量亏损D. 该反应中反应物的比结合能大于生成物的比结合能5.关于核反应和核能，下列说法正确的是()A. 核子结合成原子核时，要克服核力做功，从外界吸收能量B. 原子核分解为核子时，总质量数减少，向外界释放能量C. 重核裂变(92235U+01n→54139Xe+3895Sr+201n)释放出能量，54139Xe的结合能比92235U的大D. 放射性原子核92238U衰变为原子核88226Ra，需要经3次α衰变和2次β衰变6.一个氘核和一个氚核发生聚变反应会产生氦核，核反应方程是12H+13H→24He+X，关于该反应，下列说法中正确的是A. 该反应为α衰变B. 该方程中的X表示质子11pC. 12H的比结合能比24He的比结合能大D. 该反应后核子的平均质量将减小7.据悉我国第四代反应堆—钍基熔盐堆能源系统(TMSR)研究已获重要突破。

高二物理选修核力与结合能练习一、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=1.67×10-27kg，带电量为元电荷e=1.6×10-19C，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1.5×10-15 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。

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。

5 核力与结合能A组1.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成原子核时,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0.8×10-15 m时,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0.8×10-15 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:CD2.关于质能方程,下列哪些说法是正确的()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解析:质量亏损的量说明亏损的质量以另外一种物质形式存在,故A错误;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,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,所以B、D项正确。

答案:BD3.对公式ΔE=Δmc2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地减少ΔmB.如果物体的质量增加了Δm,它的能量也一定相应地增加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,则这些核子的质量和与组成原子核的质量之差就是Δm解析:一定的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地减少Δm,即发生质量亏损,所以选项A、D正确。