2022-2022学年高中物理第十九章原子核第5节核力与结合能课时分层训练含解析新人教版选修3-5.doc

第5节核力与结合能根底达标练1对核力的认识，以下说法正确的选项是()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1.51015 m的核子之间，大于0.81015 m为吸引力，而小于0.81015 m为斥力解析：选D由核力的特点知道，只有相距1.51015 m以内的核子之间存在核力，核力发生在核子之间，由此知D正确，A、B、C错误2关于核力和结合能，以下说法正确的选项是()A强力是原子核内部的力，弱力是原子核外部的力B强力和弱力都是短程力，其力程均在1018米之内C每个核子只跟邻近的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性D组成原子核的核子越多，它的结合能越低解析：选C强力和弱力都是短程力，都是原子核内部的力，强力作用范围在1.51015 m之内，弱力力程在1018 m之内，A、B错；原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的能量，而组成原子核的核子越多，它的结合能越高，D错误3以下物理学史描述正确的选项是()A玛丽居里提出原子的核式结构学说B卢瑟福通过粒子散射实验发现了电子C查德威克在原子核人工转变的实验中发现了质子D爱因斯坦质能方程为核能的开发利用提供了理论依据解析：选D卢瑟福提出原子的核式结构学说，选项A错误；汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，选项B错误；查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子，选项C错误；爱因斯坦质能方程为核能的开发利用提供了理论依据，选项D正确4为纪念爱因斯坦对物理学的巨大奉献，联合国将2022年定为“国际物理年对于爱因斯坦提出的质能方程Emc2，以下说法中正确的选项是()AEmc2说明物体具有的能量与其质量成反比B一个质子和一个中子结合成一个氘核时释放能量，说明此过程出现了质量亏损C根据Emc2不能计算核反响的能量DEmc2中的E是发生核反响过程中释放的核能解析：选BEmc2说明物体具有的能量与其质量成正比，故A错误；一个质子和一个中子结合成一个氘核时释放能量，根据爱因斯坦质能方程知，该过程有质量亏损，故B正确；根据Emc2可计算核反响的能量，故C错误；Emc2中的E是物体蕴含的能量，不是核反响中释放的核能，释放的核能为Emc2，故D错误5中子n、质子p、氘核D的质量分别为mn、mp、mD.现用光子能量为E的射线照射静止氘核使之分解，核反响方程为Dpn，假设分解后中子、质子的动能可视为相等，那么中子的动能是()A.(mDmpmn)c2EB.(mDmnmp)c2EC.(mDmpmn)c2ED.(mDmnmp)c2E解析：选C氘核分解为核子时，要吸收能量，质量增加，此题核反响过程中射线的能量E对应质量的增加和中子与质子动能，即Emc22Ek(mpmnmD)c22Ek，得EkE(mpmnmD)c2(mDmpmn)c2E，应选C.6铀原子核发生衰变时衰变方程为UThX，其中U、Th、X的质量分别为m1、m2、m3，光在真空中的传播速度为c，那么()AX是电子Bm1m2m3C衰变时释放的能量为(m1m2m3)c2D假设提高温度，U半衰期将会变小解析：选C根据电荷数守恒、质量数守恒知，X原子核中的电荷数为2，质量数为4，是氦核，故A错误；依据质量亏损，那么m1m2m3，故B错误；根据爱因斯坦质能方程得，释放的能量E(m1m2m3)c2，故C正确；半衰期的大小与温度无关，故D错误7在能源需求剧增的现代社会，核能作为一种新能源被各国竞相开发利用核原料中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，钚的一种同位素Pu的半衰期为24 100年，其衰变方程为PuXHe，以下有关说法中正确的选项是()AX原子核中含有92个中子B钚衰变发出的射线具有很强的电离能力C20克的Pu经过48 200年后，还有10克未衰变D钚核衰变前的质量大于衰变后X、He核的质量之和解析：选D根据质量数守恒和电荷数守恒得钚衰变方程为PuXHe，故X的电荷数为92，质量数为235，中子数为143，故A错误；钚衰变发出的射线是波长很短的光子，不带电，具有很强的穿透能力，故B错误；根据半衰期公式：mm0202025 g，故C错误；由于衰变时释放巨大能量，根据Emc2，衰变过程总质量减小，故D正确84个氢核(H)结合成1个氦核(He)，同时释放出正电子(e)氢核的质量为mp，氦核的质量为m，正电子的质量为me，真空中光速为c.计算每次核反响中的质量亏损及氦核的比结合能解析：质量亏损m4mpm2me，根据爱因斯坦质能方程可知，氦核的比结合能为E0.答案：4mpm2me能力提升练9氘核(H)的比结合能为1.1 MeV，氦核(He)的比结合能为2.57 MeV，两个氘核结合成一个氦核的反响方程为HHHen，此核反响()A放出3.31 MeV能量B放出5.51 MeV能量C放出5.88 MeV能量 D吸收1.83 MeV能量解析：选AHHHen；聚变反响前两个H的总结合能为E11.14 MeV4.4 MeV反响后生成的氦核的结合能为E22.573 MeV7.71 MeV所以反响释放的核能EE2E1(7.714.4)MeV3.31 MeV，故A正确，B、C、D错误10钴60是金属元素钴的放射性同位素之一，其半衰期为5.27年它会通过衰变放出能量高达315 keV的高速电子而衰变为镍60，同时会放出两束射线，其能量分别为1.17 MeV及1.33 MeV.钴60的应用非常广泛，几乎普及各行各业在农业上，常用于辐射育种、食品辐射保藏与保鲜等；在工业上，常用于无损探伤、辐射消毒、辐射加工、辐射处理废物以及自动控制等；在医学上，常用于癌和肿瘤的放射治疗关于钴60以下说法正确的选项是()A衰变方程为CoNieB利用钴60对人体肿瘤进行放射治疗是利用其衰变放出的电子流C钴60可以作为示踪原子研究人体对药物的吸收D钴60衰变过程中不会有质量亏损解析：选A根据电荷数守恒、质量数守恒，知钴60发生衰变的衰变方程为CoNie，故A正确；钴60对人体肿瘤进行放射治疗是利用其衰变放出的射线，故B错误；钴60半衰期太长，且衰变放出的高能粒子对人体伤害太大，不能作为药品的示踪原子，故C错误；所有衰变都会有质量亏损，故D错误11(多项选择)以下说法中正确的选项是()A黑体辐射电磁波的强度按波长分布与黑体的温度无关B钍的半衰期为24天，1 g钍(Th)经过120天后还剩0.2 g钍C放射性同位素Th经、衰变会生成Rn其中经过了3次衰变和2次衰变D比结合能越大，原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定解析：选CD一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，还与材料的种类及外表情况有关；但黑体辐射电磁波的情况只与温度有关，故A错误；钍的半衰期为24天，1 g钍(Th)经过120天后，经历5个半衰期，1 g钍经过120天后还剩mm050.031 25 g，故B错误；Th衰变成Rn，可知质量数少12，电荷数少4，因为经过一次衰变，电荷数少2，质量数少4，经过一次衰变，电荷数多1，质量数不变，可知经过3次衰变，2次衰变，故C正确；比结合能越大，原子核越稳定，越牢固，故D正确12核反响方程NHCXE中，N的质量为m1，H的质量为m2，C的质量为m3，X的质量为m4，光在真空中的速度为c，那么以下判断正确的选项是()AX是He，E(m1m2m3m4)c2BX是He，E(m1m2m3m4)c2CX是He，E(m3m4m1m2)c2DX是He，E(m3m4m1m2)c2解析：选B根据核反响方程中质量数和电荷数守恒有X的质量数m151124，核电荷数z7162，所以X为氦核(He)该反响过程中质量亏损为mm1m2m3m4，所以释放的核能为E(m1m2m3m4)c2，故A、C、D错误，B正确13三个粒子结合成一个碳C，碳原子的质量为12.000 0 u，氦原子的质量为4.002 6 u(1 u1.661027 kg)(1)写出核反响的方程；(2)这个核反响放出的能量是多少焦？(3)这个能量合多少兆电子伏？解析：(1)3HeCE.(2)m34.002 6 u12.000 0 u0.007 8 um0.007 81.661027 kg1.294 81029 kgEmc21.1651012 J.(3)E eV7.28106 eV7.28 MeV.答案：(1)3HeCE(2)1.1651012 J(3)7.28 MeV14一个静止的铀核U(原子质量为232.037 2 u)放出一个粒子(原子质量为4.002 6 u)后衰变成钍核Th(原子质量为228.028 7 u)(1原子质量单位1 u1.671027 kg,1 u相当于931.5 MeV的能量)(1)写出铀核的衰变反响方程；(2)算出该衰变反响中释放出的核能；(3)假设释放的核能全部转化为新核的动能，那么粒子的动能为多少？解析：(1) UThHe.(2)质量亏损：mmUmmTh0.005 9 uE0.005 9931 MeV5.5 MeV.(3)系统动量守恒，钍核和粒子的动量大小相等pTh(p)0pThpEkThEkEkThEkE所以钍核获得的动能EkThE5.5 MeV0.09 MeV解得Ek5.5 MeV0.09 MeV5.41 MeV.答案：(1)UThHe(2)5.5 MeV(3)5.41 MeV