高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册3 核力与结合能同步测试题

质量亏损

一、质量亏损

1．结合能

上述过程是用宏观物体做的例子。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，这就是原子的结合能。

显然，组成原子核的核子越多，它的结合能越高。因此，有意义的是它的结合能与核子数之比，称为比结合能，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。

中等质量的核比结合能较大，原子核较稳定，因此，重核的裂变、轻核的聚变都是放能反应。

典例精讲

【例1.1】（2019春•河南月考）自然界中稳定原子核的质子数与中子数的关系如图所示，下列说法错误的是（　　）

A．自然界中较轻的原子核，质子数和中子数大致相等 

B．图象中横坐标Z表示质子数 

C．较重的原子核，中子数大于质子数 

D．核子数越多，结合能越高，原子核越稳定

【例1.2】（2019春•市中区校级期末）关于原子核的结合能，下列说法正确的是（　　）

A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量 

B．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定等于原来重核的结合能             

C．结合能越大，原子核越稳定 

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

【例1.3】（2019•洛阳三模）精确的研究表明，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Z有如图所示的关系。根据该图所提供的信息及原子核的聚变、裂变有关知识，下列说法正确的是（　　）

A．从图中可以看出，铁Fe原子核中核子的平均质量最大 

B．原子序数较大的重核A分裂成原子序数小一些的核B和C，质量会增加 

C．原子序数很小的轻核D和E结合成一个原子序数大些的F核，能释放核能 

D．原子序数较大的重核裂成原子序数小一些的核B和C，需要吸收能量

【例1.4】（2019春•颍州区校级月考）原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断正确的是（　　）

A．重核U裂变成Kr和Ba要吸收能量 

B．H核的结合能约为2MeV 

C．中等质量的原子核最不稳定 

D．两个H核结合成He核要释放能量

2．质量亏损

原子核的结合能很难直接测量，爱因斯坦已经给我们指出了物体的能量和它的质量之间的关系，即。

实验表明，原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损。我们可以通过来计算质量亏损过程中释放出的能量。

典例精讲

【例2.1】（2019春•天心区校级期末）下列关于原子结构和原子核的说法中不正确的是（　　）

A．卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型 

B．天然放射性元素在衰变过程中核电荷数和质量数守恒，其放射线在磁场中不偏转的是γ射线 

C．由图可知，原子核D和E聚变成原子核F要吸收能量 

D．由图可知，原子核A裂变成原子核B和C要放出核能

随堂练习

一、单项选择题（共12小题）

1. 下列关于核力的说法正确的是                

 A. 核力同万有引力没有区别，都是物体间的相互作用

 B. 核力就是电磁力

 C. 核力是短程力，作用范围在 之内

 D. 核力与电荷有关

2. 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

3. 关于核力的下列说法正确的是                

 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

 D. 核力与电荷有关

4. 下列说法正确的是                

 A. 爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化

 B. 由 可知，能量与质量之间存在着正比关系

 C. 核反应中发现的“质重亏损”是消失的质量转变成为能量

 D. 因在核反应中能产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒，系统的总能量和总质量并不守恒

5. 【 北京高考 】质子、中子和氖核的质量分别为 、 和 。当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是（ 表示真空中的光速）                

 A.  B.

 C.  D.

6. 下列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 之内

 D. 核力与电荷有关

7. 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. 核子间存在着复杂磁力

 B. 核子间存在着强大的核力

 C. 核子具有质量且相距很近，存在很大的万有引力

 D. 原子核带正电，电子带负电，电荷间存在很大的库仑力

8. 下面关于结合能和平均结合能的说法中，正确的有                

 A. 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称为结合能

 B. 平均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，重核的结合能和平均结合能都大

 D. 中等质量原子核的结合能和平均结合能均比轻核的要大

9. 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，原子核不可能无节制地增大而仍稳定存在

10. 质子、中子和氘核的质量分别为加 、 和 。当一个质子和 个中子结合成氘核时，释放的能量是（ 表示真空中的光速）                

 A. （  B. （

 C. （  D. （

11. 已知氦原子的质量为 ，电子的质量为 ，质子的质量为 ，中子的质量为 ， 为原子质量单位，且由爱因斯坦质能方程 可知： 对应于 的能量，若取光速 ，则两个质子和两个中子聚变成一个氦核，释放的能量为                

 A. 

 B. 

 C. 

 D. 

12. 一个锂核受到一个质子轰击变为 个 粒子，核反应方程为 。已知一个氢原子的质量为 ，一个锂原子的质量为 ，一个氦原子的质量为 。根据以上信息，下列判断正确的是                

 A.  属于 衰变

 B.  属于轻核聚变

 C. 根据题中信息，可以计算核反应释放的核能

 D. 因为题中给出的是三种原子的质量，没有给出核的质量，故无法计算核反应释放的核能

二、填空题（共3小题）

13. 在某恒星内， 个 粒子结合成一个 ，已知 的质量为 ， 的质量为 ，这个核反应放出的能量为 =                 。

14. 一个正电子和一个负电子相遇会发生湮灭而转化为一对光子，设正、负电子的质量均为 ，普朗克常量为 ，则这一对光子的频率为                

15. 用中子轰击锂核（）发生核反应，产生氚核和 粒子并放出 的能量。则该核反应方程为                ，上述反应中的质量亏损为                 。（保留两位有效数字）

三、解答题（共4小题）

16. 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 ，质子的质量为 ，氦核的质量为 ，试计算用中子和质子生成 的氦时，则要释放出多少核能?

17. 如果要把 分成 个质子和 个中子，要给它多少?要把它分成 个 ，要给它多少能量?已知 的核子比结合能是 ， 的核子比结合能是 。

18. 已知氮核质量 ，氧核质量 ，氦核质量 ，质子质量 ，试判断核反应： 是吸能反应还是放能反应?能量变化多少?

19. 氘核和氚核反应时的核反应方程为 ，已知 的比结合能是 ， 的比结合能是 ， 的比结合能是 ，试计算核反应时释放的能量。