人教版 (2019)3 核力与结合能精练

这是一份人教版 (2019)3 核力与结合能精练，共5页。试卷主要包含了82MeVB．0等内容，欢迎下载使用。
1.科学研究表明，自然界存在四种基本相互作用．我们知道分子之间也存在相互作用的引力和斥力，那么分子力实质上是属于( )
A．引力相互作用
B．电磁相互作用
C．强相互作用和弱相互作用的共同作用
D．四种基本相互作用的共同作用
2．关于原子核中的核力与结合能，下列说法正确的是 ( )
A．核力是短程力，作用范围在10－10m内，核力比库仑力小得多
B．原子核中，质子与质子间有核力，质子与中子间没有核力
C．结合能是指由核子构成原子核时而具有的能量
D．比结合能越大，表示原子核中的核子结合得越牢固
3．(多选)爱因斯坦提出了质能方程，揭示了质量与能量的关系，关于质能方程E＝mc2，下列说法正确的是( )
A．质量和能量可以相互转化
B．当物体向外释放能量时，其质量必定减少，且减少的质量Δm与释放的能量ΔE满足ΔE＝Δmc2
C．物质的核能可用mc2表示
D．mc2是物体具有的总能量
4．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(C2Cl4)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νe＋ eq \\al(\s\up1(37),\s\d1(17)) Cl―→ eq \\al(\s\up1(37),\s\d1(18)) Ar＋ eq \\al(\s\up1( 0),\s\d1(－1)) e，已知 eq \\al(\s\up1(37),\s\d1(17)) Cl核的质量为36.95658u， eq \\al(\s\up1(37),\s\d1(18)) Ar核的质量为36.95691u， eq \\al(\s\up1(0),\s\d1(－1)) e质量为0.00055u，1u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．0.82MeVB．0.31MeV
C．1.33MeVD．0.51MeV
5．[2022·浙江模拟预测](多选)关于核反应方程：① eq \\al(\s\up1(238),\s\d1(92)) U―→ eq \\al(\s\up1(234),\s\d1(90)) Th＋ eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2)) He和② eq \\al(\s\up1(234),\s\d1(90)) Th―→ eq \\al(\s\up1(234),\s\d1(91)) Pa＋ eq \\al(\s\up1(0),\s\d1(－1)) e，说法正确的是( )
A．①是α衰变，有能量放出
B．②是β衰变，没有能量放出
C．Pa、U、Th三者的比结合能由大到小是Pa、Th、U
D．Pa、Th、U的结合能由大到小是U、Th、Pa
6．[2021·黑龙江鹤岗高二期末]核电池可通过半导体换能器，将放射性同位素 eq \\al(\s\up1(239),\s\d1(94)) Pu衰变过程释放的能量转变为电能．一静止的 eq \\al(\s\up1(239),\s\d1(94)) Pu核衰变为核 eq \\al(\s\up1(235),\s\d1(92)) U和新粒子，并释放出γ光子．已知 eq \\al(\s\up1(239),\s\d1(94)) Pu、 eq \\al(\s\up1(235),\s\d1(92)) U的质量分别为mPu、mU，下列说法正确的是( )
A． eq \\al(\s\up1(239),\s\d1(94)) Pu的衰变方程为 eq \\al(\s\up1(239),\s\d1(94)) Pu―→ eq \\al(\s\up1(235),\s\d1(92)) U＋2 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1)) H＋γ
B．释放的核能转变为 eq \\al(\s\up1(235),\s\d1(92)) U的动能、新粒子的动能和γ光子能量
C． eq \\al(\s\up1(235),\s\d1(92)) U的结合能比 eq \\al(\s\up1(239),\s\d1(94)) Pu的结合能更大
D．核反应过程中释放的核能为ΔE＝(mPu－mU)c2
7．[2021·江西金溪高二期末]运动的原子核X放出α粒子后变成静止的原子核Y，已知原子核X、α粒子的质量分别是M、m，α粒子的动能为E，真空中的光速为c，α粒子的速度远小于光速．则在上述核反应中的质量亏损是( )
A．eq \f(M－m,mc2)EB．eq \f(M－m,Mc2)E
C．eq \f(m,（M－m）c2)ED．eq \f(M,（M－m）c2)E
8.
[2022·江苏苏州模拟预测]硼中子俘获疗法是肿瘤治疗的新技术，其原理是进入癌细胞内的硼核( eq \\al(\s\up1(10),\s\d1(5)) B)吸收慢中子，转变成锂核( eq \\al(\s\up1(7),\s\d1(3)) Li)和α粒子，释放出γ光子．已知核反应过程中质量亏损为Δm，γ光子的能量为E0，硼核的比结合能为E1，锂核的比结合能为E2，普朗克常量为h，真空中光速为c.
(1)写出核反应方程并求出γ光子的波长λ；
(2)求核反应放出的能量E及氦核的比结合能E3.
B级 关键能力提升练
9.[2022·河南新乡高二期末](多选)一个静止的原子核发生衰变，核反应中放出的能量为Q，其方程为 eq \\al(\s\up1(B),\s\d1(A)) X―→ eq \\al(\s\up1(D),\s\d1(C)) Y＋ eq \\al(\s\up1(F),\s\d1(E)) Z，假设释放的能量全都转化为新核Y和Z的动能，其中Z的速度为v，以下结论正确的是( )
A．Y原子核的动能与Z原子核的动能之比为eq \f(F,D)
B．Y原子核的速度大小为eq \f(D,F)v
C．Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量大
D．Y和Z的结合能之和一定大于X的结合能
10．(多选)用质子轰击锂核( eq \\al(\s\up1(7),\s\d1(3)) Li)生成两个α粒子，以此进行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1.0073u、4.0015u和7.0160u．已知1u相当于931.5MeV，则下列叙述中正确的是( )
A．此反应过程质量减少0.0103u
B．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
11.
(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的关系图像，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
12．静止在匀强磁场中的放射性原子核X衰变为两个粒子a和b，衰变后粒子a的运动速度与磁场垂直．粒子a和b的轨道半径之比Ra∶Rb＝45∶1，周期之比Ta∶Tb＝10∶13.已知该衰变过程中的质量亏损为Δm，假定衰变过程中释放的核能全部转化成粒子的动能，光速为c，求：
(1)粒子a和b的电荷数之比eq \f(qa,qb)；
(2)粒子a和b的质量之比eq \f(ma,mb)；
(3)原子核X的电荷数Z和质量数A；
(4)粒子a的动能Eka.
分层作业(十八) 核力与结合能
1．答案：B
2．答案：D
3．解析：E＝mc2中E表示物体具有的总能量，m表示物体的质量，C错误，D正确；ΔE＝Δmc2表示当物体的能量增加或减少ΔE时，其质量相应的增加或减少Δm，质量和能量不能相互转化，A错误，B正确．
答案：BD
4．解析：先计算出核反应过程中的质量增加Δm＝36.95691u＋0.00055u－36.95658u＝0.00088u，再由爱因斯坦的质能方程得所需要的能量ΔE＝Δmc2＝0.00088u×931.5MeV＝0.82MeV，故选项A是正确的．
答案：A
5．解析：因为①中释放出了α粒子，所以①是α衰变，同理②中释放出了β粒子，所以②是β衰变，且都有能量放出，故A正确，B错误；因为比结合能越大越稳定，所以Pa、U、Th三者的比结合能由大到小是Pa、Th、U，故C正确；因为核子数越多，结合能越高，且比结合能等于结合能与核子数之比，故可得Pa、Th、U的结合能由大到小是U、Pa、Th，故D错误．
答案：AC
6．解析：根据质量数守恒与电荷数守恒可知， eq \\al(\s\up1(239),\s\d1(94)) Pu的衰变方程为 eq \\al(\s\up1(239),\s\d1(94)) Pu―→ eq \\al(\s\up1(235),\s\d1(92)) U＋ eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2)) He＋γ，故A错误；根据质能方程可知，释放的核能为ΔE＝Δmc2＝(mPu－mU－mα)c2，释放的核能转变为 eq \\al(\s\up1(235),\s\d1(92)) U的动能、新粒子的动能和γ光子能量，故B正确，D错误； eq \\al(\s\up1(235),\s\d1(92)) U比 eq \\al(\s\up1(239),\s\d1(94)) Pu的核子数少，则结合能比 eq \\al(\s\up1(239),\s\d1(94)) Pu的结合能小，但 eq \\al(\s\up1(235),\s\d1(92)) U的比结合能比 eq \\al(\s\up1(239),\s\d1(94)) Pu的比结合能更大，故C错误．
答案：B
7．解析：核反应中动量守恒，有mvα＝MvX，α粒子的动能为E＝eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(α)) ，根据能量守恒得ΔE＝eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(α)) －eq \f(1,2)Mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(X)) ，由爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，联立解得Δm＝eq \f(M－m,Mc2)E，故选B.
答案：B
8．解析：(1)核反应方程为 eq \\al(\s\up1(10),\s\d1(5)) B＋ eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0)) n―→ eq \\al(\s\up1(7),\s\d1(3)) Li＋ eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2)) He＋γ
根据E0＝heq \f(c,λ)，
可求得γ光子的波长λ＝heq \f(c,E0).
(2)由质能方程可知，核反应中放出的能量E＝Δmc2，
由能量关系可得E＝7E2＋4E3－10E1，
解得E3＝eq \f(Δmc2＋10E1－7E2,4).
答案：(1) eq \\al(\s\up1(10),\s\d1(5)) B＋ eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0)) n―→ eq \\al(\s\up1(7),\s\d1(3)) Li＋ eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2)) He＋γ heq \f(c,E0)
(2)Δmc2 eq \f(Δmc2＋10E1－7E2,4)
9．解析：静止的原子核发生衰变的过程中动量守恒，设Y的速度大小为v′，根据动量守恒定律得Fv＝Dv′，解得v′＝eq \f(Fv,D)，根据动能和动量关系Ek＝eq \f(p2,2m)，可知，动量相等动能与质量成反比，即Y原子核的动能与Z原子核的动能之比为F∶D，故A正确，B错误；由于该反应的过程中释放能量，所以Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量小，故C错误；由于该反应的过程中释放能量，所以Y和Z的结合能之和一定大于X的结合能，故D正确．故选AD.
答案：AD
10．解析：核反应前的总质量为1.0073u＋7.0160u＝8.0233u，核反应后的总质量为2×4.0015u＝8.0030u，此反应过程中质量减少了0.0203u，故A错；根据质能方程有ΔE＝Δm×931.5MeV＝18.9MeV，故核反应释放的核能为18.9MeV，故C对；由反应过程中能量守恒知反应后两个α粒子的总动能E总＝18.9MeV＋0.6MeV＝19.5MeV，故B错，D对．
答案：CD
11．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：AC
12．解析：(1)带电粒子在磁场中做圆周运动的半径公式为R＝eq \f(mv,qB)，
根据动量守恒定律有mava＝mbvb，联立得eq \f(Ra,Rb)＝eq \f(qb,qa)，
代入数据得eq \f(qa,qb)＝eq \f(1,45).
(2)根据T＝eq \f(2πm,qB)，有eq \f(Ta,Tb)＝eq \f(ma,mb)·eq \f(qb,qa)，
解得eq \f(ma,mb)＝eq \f(qa,qb)·eq \f(Ta,Tb)＝eq \f(2,117).
(3)根据电荷数守恒和质量数守恒，有Z＝qa＋qb＝46q0，A＝ma＋mb＝119m0，
其中q0和m0为定值，单位分别为一个单位正电荷和一个原子质量单位，可推测q0＝2，m0＝2.原子核X为 eq \\al(\s\up1(238),\s\d1(92)) U，此衰变为 eq \\al(\s\up1(238),\s\d1(92)) U的α衰变；
(4)根据动能和动量的关系式Ek＝eq \f(p2,2m)，有eq \f(Eka,Ekb)＝eq \f(mb,ma)＝eq \f(117,2)，
因衰变过程中释放的核能全部转化成粒子的动能，则有
Δmc2＝Eka＋Ekb，
联立以上两式解得Eka＝eq \f(117,119)Δmc2.
答案：(1)eq \f(1,45) (2)eq \f(2,117) (3)92 238 (4)eq \f(117,119)Δmc2