物理选择性必修 第三册3 核力与结合能习题

这是一份物理选择性必修 第三册3 核力与结合能习题，共3页。试卷主要包含了下列说法正确的是，95691u+0，9×2-0，28 MeV等内容，欢迎下载使用。

基础巩固
1.(多选)下列说法正确的是( )
A.除 11H外一切原子核均具有结合能
B.与较轻或较重的核相比,中等大小的核更稳定
C.比结合能大小反映核的稳定程度
D.比结合能越小的原子核越稳定
解析除 11H外的原子核均有两个或两个以上的核子,故都有结合能,故A正确;比结合能的大小反映了原子核的稳定性,中等大小核的比结合能大于较重或较轻核的比结合能,所以中等大小核的稳定性最好,故B、C正确,D错误。
答案ABC
2.(多选)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+01n→12H+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.反应前后质量数不变,但会出质量亏损
D.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
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,故正确选项为A、C、D。
答案ACD
3.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615 t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+1737Cl→ 1837Ar+-10e,已知 1737Cl核的质量为36.956 58 u,1837Ar核的质量为36.956 91 u,-10e质量为0.000 55 u,1 u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( )

MeV
MeV
MeV
MeV
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
4.(多选)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.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,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对。
答案BD
5.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 ZAX,生成两个动能均为8.9 MeV的 24He。(1 MeV=1.6×10-13 J)
(1)上述核反应方程为 。
(2)质量亏损为 。
解析(1)根据电荷数守恒与质量数守恒
则核反应方程为 11H+37X→224He
(2)根据爱因斯坦质能方程:
Δm=ΔEc2=(8.9×2-0.5)×1.6×10-13(3×108)2=3.1×10-29kg。
答案(1)11H+37X→224He (2)3.1×10-29 kg
能力提升
1.(2020山西晋中一模)原子核的比结合能随质量数的变化图像如图所示,根据该曲线对核能的认识正确的是( )
A.质量数越大,比结合能越大
B.质量较小的轻核结合成质量较大的重核时要吸收能量;质量较大的重核分裂成质量较小的轻核时要放出能量
C.质量较大的重核和质量较小的轻核比结合能都较小,且轻核的比结合能还有些起伏
D.一重原子核衰变成α粒子和另一原子核,衰变产物的质量之和一定大于原来重核的质量
解析根据质能方程可知,轻核的聚变和重核的裂变过程,都存在质量亏损,都向外界放出能量,故B错误;根据题干图像可知,当质量较小时,比结合能随着质量的增加而增大,但在 36Li处减小;当质量较大时,比结合能随着质量的增加而减小,故A错误、C正确;一重原子核衰变成α粒子和另一原子核,该过程中要释放能量,根据质能方程可知衰变产物的质量之和一定小于原来重核的质量,故D错误。
答案C
2.某核反应方程为 12H+13H→24He+X。已知 12H的质量为2.013 6 u,13H的质量为3.018 0 u,24He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,根据核反应过程质量数、电荷数守恒规律,可得 12H+13H→24He+01X,则X为中子,在该反应发生前反应物的总质量m1=2.0136u+3.0180u=5.0316u,反应后产物总质量m2=4.0026u+1.0087u=5.0113u,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,故选项B正确。
答案B
3.静止的氡核 86222Rn放出α粒子后变成钋核 84218P,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.2109·Eαc2B.0
C.111109·Eαc2D.109111·Eαc2
解析α粒子和反冲核的总动能E=Eα+4218Eα=111109Eα
由ΔE=Δmc2得Δm=111Eα109c2。
答案C
4.三个α粒子结合成一个碳12,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)写出核反应方程。
(2)这个核反应放出的能量是多少焦耳?
(3)这个能量为多少MeV?
解析反应前后的质量发生改变,根据ΔE=Δmc2可求解出结论。
(1)324He→612C+ΔE
(2)Δm=3×4.0026u-12.0000u=0.0078u=12.948×10-30kg ΔE=Δmc2=1.165×10-12J
(3)ΔE=1.165×10-12J=7.28MeV
答案(1)324He→612C+ΔE (2)1.165×10-12 J
(3)7.28 MeV