高中物理-核力与结合能课后练习
基础巩固
1．对核力的认识,下列正确的是( )
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 以内的核子之间,大于0.8×10－15 m 、小于1.5×10
－15 m 为吸引力,而小于0.8×10－15 m 为斥力
2．下列说法中正确的是( )
A ．原子核内的所有质子间都存在核力和库仑力
B ．对质子数较多的原子核,其中的中子起到维系原子核稳定的作用
C ．重核比中等质量的核更稳定
D ．两个质子之间不管距离如何,核力总大于库仑力
3．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
4．为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献,联合国将2005年定为“国际物理年”。
对于
爱因斯坦提出的质能方程E ＝mc 2,下列说法中不正确．．．
的是( ) A ．E ＝mc 2
表明物体具有的能量与其质量成正比
B ．根据ΔE ＝Δmc 2可以计算核反应中释放的核能
C ．一个中子和一个质子结合成氘核时,释放出核能,表明此过程中出现了质量亏损
D ．
E ＝mc 2中的E 是发生核反应中释放的核能
5．某核反应方程为234112H+H He+X →。
已知21H 的质量为2.013 6 u,31H 的质量为3.018 0 u,4
2He 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
6．原子质量单位为u,1 u 相当于931 MeV 的能量,真空中光速c ,当质量分别为m 1和m 2的原子核结合为质量为M 原子核时释放出的能量是( )
A ．(M －m 1－m 2) u×c 2 J
B ．(m 1＋m 2－M ) u×931 J
C ．(m 1＋m 2－M )c
D ．(m 1＋m 2－M )×931 MeV
能力提升
7．当两个中子和两个质子结合成一个α粒子时,放出28.30 MeV 的能量,当三个α粒子结合成一个碳核时,放出7.26 MeV 的能量,则当6个中子和6个质子结合成一个碳核时,释放的能量约为( )
A ．21.04 MeV
B ．35.56 MeV
C ．77.64 MeV
D ．92.16 MeV
8．原来静止的原子核A Z X 质量为m 1,处在区域足够大的匀强磁场中,经α衰变后变成质量
为m 2的原子核Y,α粒子的质量为m 3,已测得α粒子的速度垂直于磁场B ,且动能为E 0,假定原子核X 衰变时释放的核能全部转化为动能,则下列四个结论中,正确的是( ) A ．核Y 与α粒子在磁场中运动的周期之比为
22
Z - B ．核Y 与α粒子在磁场中运动的半径之比为22Z -
C ．此衰变过程中的质量亏损为m 1－m 2－m 3
D ．此衰变过程中释放的核能为04
AE A 9．云室处在磁感应强度为B 的匀强磁场中,一静止的质量为M 的原子核在云室中发生一次α衰变,α粒子的质量为m ,电荷量为q ,其运动的轨迹在与磁场垂直的平面内,现测得α粒子运动的轨迹半径为R ,试求衰变过程中的质量亏损。
(注：涉及动量问题时,亏损的质量可忽略不计,衰变放出的能量全部转化为粒子的动能)
10．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
88Ra 质量为226.025 4 u,氡核222
86Rn 质量为222.016 3 u,放出粒子质量为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的粒子的动能,求放出粒子的动能。
参考答案
1. 答案：D 点拨：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,核力发生在质子与质子、质子与中子之间,由此知D 正确,A 、B 、C 错误。
2. 答案：B 点拨：只有相邻质子间才存在核力,A 、D 错误；中子与其他核子间没有库仑斥力,但有相互吸引的核力,起到维系原子核稳定的作用,B 正确；中等质量大小的核最稳定,C 错误。
3. 答案：AD 点拨：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它需要赋予相应的能量,该能量即为结合能,故A 正确,B 错误；对核子较多的原子核的结合能越大,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。
4. 答案：D 点拨：ΔE ＝Δmc 2中的E 表示物体具有的总能量,m 表示物体的质量,故A
说法正确；对于ΔE ＝Δmc 2表示的意义是当物体的能量增加或减小ΔE 时,它的质量也会相
应地增加或减少Δm ,故B 说法正确；只有当出现质量亏损时,才能释放核能,故C 说法正确；
公式E ＝mc 2中,E 为质量为m 的物体所对应的能量,而非核反应中释放的能量,D 错误,故选D 。
5. 答案：B 点拨：根据核反应过程中质量数、电荷数守恒规律,可得21H ＋31H→42He ＋10X,
即X 为中子；在该反应发生前,反应物的总质量
m 1＝(2.013 6＋3.018 0) u ＝5.031 6 u,
反应后产物总质量
m 2＝(4.002 6＋1.008 7) u ＝5.011 3 u,
总质量减少,出现了质量亏损,故该反应释放能量。
6. 答案：D 点拨：由质能方程ΔE ＝Δmc 2知C 选项错误；而Δm ＝m 1＋m 2－M ,即反应
前总质量减反应后的总质量,故A 错误,B 选项单位错误；选项D 正确。
7．答案：D 点拨：6个中子和6个质子可结合成3个α粒子,放出能量
3×28.30 MeV＝84.9 MeV,
3个α粒子再结合成一个碳核,放出7.26 MeV 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
84．9 MeV ＋7.26 MeV ＝92.16 MeV 。
8. 答案：BCD 点拨：原子核发生α衰变时核子质量数减小4而核电荷数减小2。
由
题知X 核原先静止,则衰变后α粒子和反冲核Y 的动量大小相等,由R ＝
mv Bq
知R Y ∶R α＝q α∶q Y ＝2∶(Z －2),故B 项正确；而周期之比由T ＝2m Bq π知T Y ∶T α＝42(2)q mY A qY m Z αα-⋅=-,故A 项错；该过程质量亏损Δm ＝m 1－(m 2＋m 3),故C 项正确；由E k ＝2
2p m 知Y 核的动能E kY ＝044
E A -,则释放的核能ΔE ＝ΔE kα＋E kY ＝044
E A -,故D 项正确。
9. 答案：2
2()2()M qBR m M m c
- 点拨：α粒子在磁场中做匀速圆周运动,速度为v ,根据洛伦兹力提供向心力得：qvB ＝2
v m R
① 核衰变过程遵守动量守恒定律,由于衰变过程亏损的质量很小,亏损质量忽略不计,得：mv ＝(M －m )v ′②
因为在衰变过程中α粒子和剩余核的动能来自亏损质量,即Δmc 2＝1()2
M m -v ′2＋12
mv 2③
由①②③联立,得Δm ＝2
2()2()M qBR c m M m -。
10. 答案：(1)见点拨 (2)6.05 MeV (3)5.94 MeV
点拨：(1)核反应(衰变)方程为：
226 88Ra →222 86Rn ＋4
2He 。
(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＝0①
又根据衰变放出的能量转变为氡核和α粒子的动能,则
ΔE ＝2
12Rn Rn m v ＋2
1
2a m v α,②
由①②可得
E α＝Rn
Rn m
m m α
+·ΔE ＝222
2224+×6.05 MeV
＝5.94 MeV 。