2020-2021学年高中物理-第五章-原子核-3-核力与结合能课时练习新人教版选择性必修3.doc

2020-2021学年高中物理 第五章 原子核 3 核力与结合能课时练习新人教版选择性必修32020-2021学年高中物理 第五章 原子核 3 核力与结合能课时练习新人教版选择性必修3年级：姓名：- 7 -核力与结合能 (25分钟60分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.关于四种相互作用,下列说法中不正确的是()A.使原子核内质子、中子保持在一起的作用是强相互作用B.在天然放射现象中起作用的基本相互作用是弱相互作用C.地球绕太阳旋转而不离去是由于万有引力作用D.电磁力、强相互作用力、弱相互作用力统称万有引力【解析】选D。强相互作用和弱相互作用都存在于微观物质内部,比如原子核内部使原子核内质子、中子保持在一起的作用是强相互作用,故A正确;在天然放射现象中起作用的是基本相互作用中的弱相互作用,故B正确;宇宙万物任何两个物体之间都存在着相互作用的吸引力,这种引力叫作万有引力,地球绕太阳旋转而不离去是由于万有引力作用,故C正确;强相互作用、弱相互作用、万有引力及电磁力为基本的四种相互作用,故D不正确,本题选不正确的,故选D。2.恒星向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应,已知氘核H的比结合能为E1,氦核He的比结合能为E2,则热核反应HHHe释放的能量可表示为()A.E2-E1B.E2-2E1 C.4E2-2E1D.4E2-4E1【解析】选D。氘核的比结合能为E1,氦核的比结合能为E2,根据比结合能等于结合能与核子数的比值,则有:该核反应中释放的核能E=4E2-2E1-2E1=4E2-4E1,故D正确,A、B、C错误。3.某核反应方程为HHHe+X。已知H的质量为2.013 6 uH的质量为3.018 0 uHe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】选B。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HHHeX,则X为中子,在该反应发生前反应物的总质量m1= 2.013 6 u+3.018 0 u=5.031 6 u,反应后产物总质量m2=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,故选项B正确。【互动探究】这个核反应释放或吸收的能量是多少?【解析】发生的质量亏损是m=5.031 6 u-5.011 3 u=0.020 3 u,再有E=mc2=0.020 3931.5 MeV=18.91 MeV答案:18.91 MeV4.科幻电影流浪地球开阔了中小学生的视野,很大程度影响了孩子们的思想深度,有许多物理知识咱们中学生都能理解。比如影片中的行星发动机为“重核聚变发动机”,通过燃烧石头获得能量,所谓“重核聚变”指的是两个比较重(相对氘、氚)的核,产生聚变形成一个更重的核并放出能量的过程。影片中发动机燃烧石头指的是石头里的硅Si)核聚变生成铁核Fe),结合题图,下列说法正确的是()A.平均结合能越大,原子核越不稳定B.已知中子质量、质子质量便可算出硅核的结合能C.硅核的平均结合能比铁核的小D.结合能是指把原子核拆成自由核子所放出的能量【解析】选C。平均结合能越大,原子核越稳定,A错误;已知中子质量和质子质量,还要知道铁核质量才能计算硅核的结合能,B错误;根据图像可知硅核的平均结合能比铁核的小,C正确;原子核是核子结合在一起构成的,要把它们分开,需要能量,这就是原子核的结合能,D错误。5.秦山核电站是我国自行设计、建造和运营管理的第一座30万千瓦压水堆核电站。在一次核反应中一个中子轰击变成Sr和若干个中子,已知、Sr的比结合能分别为7.6 MeV、8.4 MeV、8.7 MeV,则()A.该核反应方程为nSr+nB.要发生该核反应需要吸收能量CSr比更稳定D.该核反应中质量增加【解析】选C。该核反应方程的质量数左边=236235=右边,不满足质量数守恒,故A错误;比结合能越大越稳定,反应前的比结合能为7.6 MeV,反应后Sr的比结合能分别为8.4 MeV、8.7 MeV,原子核子反应后比反应前稳定,反应过程中会释放大量的能量,故B错误Sr的比结合能比的比结合能大,比结合能越大越稳定,故C正确;反应过程释放大量的能量,故该核反应出现质量亏损,故D错误。6.原子核的比结合能与质量数的关系如图所示,核子组合成原子核时()A.小质量数的原子核质量亏损最大B.中等质量数的原子核质量亏损最大C.大质量数的原子核质量亏损最大D.不同质量数的原子核质量亏损相同【解析】选B。比结合能越大,原子核越稳定,从图中可以看出,中等质量的原子核比结合能最大,两个较轻的核子结合成一个新核时,就会释放出巨大的能量,因此中等质量数的原子核质量亏损最大,选项B正确。二、非选择题(本题共2小题,共24分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)7.(12分)质子的质量mp=1.672 610-27 kg,中子的质量mn=1.674 910-27 kg,粒子的质量m=6.646 710-27 kg,光速c=3.0108 m/s。请计算粒子的结合能。(计算结果保留两位有效数字)【解析】粒子由两个质子和两个中子组成,根据爱因斯坦质能方程E=mc2,可求:E=(2mp+2mn-m)c2=4.310-12 J。答案:4.310-12 J8.(12分)已知质子的质量是1.008 665 u、中子的质量也是1.008 665 u,氢原子的质量是1.007 825 u,碳原子的质量是12.000 000 u,12个核子结合成碳原子核时,质量亏损是多少,碳原子核的比结合能是多少?【解析】碳原子可以看成是6个氢原子与6个中子结合而成,质量亏损:m=61.007 825 u+61.008 665 u-12.000 000 u=0.098 940 u比结合能为:=7.68 MeV。答案:0.098 940 u7.68 MeV(15分钟40分)9.(7分)(多选)下列关于原子结构和原子核的说法中正确的是()A.卢瑟福在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【解析】选A、B、D。粒子散射实验中,绝大多数粒子能够穿过原子,只有极少数发生大角度偏转,故卢瑟福在此基础上提出了原子的核式结构模型,A正确;天然放射性元素在衰变过程中电荷数和质量数守恒,其放射线有、三种射线,其中不带电的是射线,放射线在磁场中不偏转的是射线,B正确;据题图可知,原子核D和E聚变成原子核F过程中有质量亏损,故会放出核能,C不正确;据题图可知,原子核A裂变成原子核B和C过程中有质量亏损,故会放出核能,D正确。10.(7分)(多选)在月球上含有丰富的He(氦3),它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料,其参与的一种核聚变反应的方程式为HeHeHHe。关于He和聚变下列表述正确的是()AHe的原子核内有一个中子两个质子B.聚变反应不会释放能量C.聚变反应一定有质量亏损D.目前核电站都采用He聚变反应发电【解析】选A、C。 He带2个单位正电荷,质量数为3,因此原子核内有一个中子两个质子,故A正确;轻核聚变反应放出大量核能,根据释放核能表达式E=mc2,因此定会出现质量亏损,故B错误,C正确;目前核电站都采用重核的裂变反应而不是轻核的聚变,故D错误。11.(7分)(多选)下列说法中正确的是()A.质子和中子的质量相等B.维系原子核稳定的力是核力C.原子核由质子和中子组成,稳定的原子核内,中子数一定大于质子数D.衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的【解析】选B、D。中子通过衰变生成一个电子和一个质子,说明中子质量等于电子与质子的质量和,所以中子质量要比质子稍微大一些,故A错误;根据核力的性质可知,维系原子核稳定的力是核力,故B正确;原子核内质子数与中子数,不一定相等,有的原子内相等,有的不相等,也不能确定中子数一定大于质子数,故C错误;衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的,故D正确。12.(19分)(2017北京高考)在磁感应强度为B的匀强磁场中,一个静止的放射性原子核发生了一次衰变。放射出粒子He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动,其轨道半径为R。以m、q分别表示粒子的质量和电荷量。(1)放射性原子核用X表示,新核的元素符号用Y表示,写出该衰变的核反应方程。(2)粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流,求圆周运动的周期和环形电流大小。(3)设该衰变过程释放的核能都转化为粒子和新核的动能,新核的质量为M,求衰变过程的质量亏损m。【解析】(1)衰变的核反应方程为XYHe(2)粒子在磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力qv1B=mT=解得:T=由电流的定义式可得:I=(3)衰变过程中由动量守恒定律可得:mv1=Mv2由能量守恒可知,释放的核能为:E=m+M由质能方程可得:E=mc2联立以上方程可解得:m=答案:(1XYHe(2) (3)