高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册3 核力与结合能练习题

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册3 核力与结合能练习题，共4页。试卷主要包含了下列有关原子核的说法正确的是，005 2 u等内容，欢迎下载使用。

1.下列有关原子核的说法正确的是( )
A.结合能是指将原子核中的核子分开所需要的能量
B.结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
C.质量亏损是指原子核的质量大于组成它的核子的质量之和
D.因为存在质量亏损，所以在原子核发生衰变时，质量数不守恒
2.下图是原子核的平均核子质量与原子序数Z的关系图像，下列说法正确的是( )
A.若D、E能结合成F，结合过程一定要释放能量
B.若D、E能结合成F，结合过程一定要吸收能量
C.若C、B能结合成A，结合过程一定要释放能量
D.若F、C能结合成B，结合过程一定要释放能量
3.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 12H的比结合能为E1，氦核24He的比结合能为E2，则热核反应 12H+12H→24He释放的能量可表示为( )
A.E2−E1B.E2−2E1
C.4E2−2E1D.4E2−4E1
4.原子核A、B结合成放射性原子核C，核反应方程是A+B→C，已知原子核A、B、C的质量分别为mA、mB、mC，结合能分别为EA、EB、EC，以下说法正确的是( )
A.原子核A、B、C中比结合能最小的是原子核C
B.原子核A、B结合成原子核C，释放的能量ΔE=(mA+mB−mC)c2
C.原子核A、B结合成原子核C，释放的能量ΔE=EA+EB−EC
D.大量原子核C经历两个半衰期时，已发生衰变的原子核占原来的14
5.用天然放射性元素镭放出α粒子轰击氮原子核，核反应可能不只有一种，比如①24He+714N→817O+11H，②24He+ 714N→917F+01n，我们可以通过计算判断其是否有可能发生。已知各原子核的质量如下表所示，1 u的质量对应931.5 MeV的能量，下列关于第②种核反应的说法正确的是( )
A.第②种核反应为放能反应，一次核反应放出的能量约为4.735 MeV
B.第②种核反应为吸能反应，一次核反应吸收的能量约为4.735 MeV
C.用该α粒子(Ekα=4.793 MeV)轰击静止的靶核(714N)，不可能发生第②种核反应
D.用该α粒子(Ekα=4.793 MeV)轰击静止的靶核(714N)，可能发生第②种核反应
6.某静止的原子核发生核反应且放出能量Q，其方程为 ABX→CDY+EFZ，假设释放的能量全都转化为新核Y和Z的动能，其中Z的速度为v，以下结论正确的是( )
A.Y原子核的动能与Z原子核的动能之比为F∶D
B.Y原子核的速度大小为ECv
C.Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量大Qc2(c为光速)
D.Y和Z的结合能之和一定大于X的结合能
7.用中子轰击锂核 36Li发生核反应，生成氚核 13H和α粒子，并放出4.8 MeV的能量，1 u的质量相当于931.5 MeV的能量。
(1)写出核反应方程。
(2)求出质量亏损。
(3)若中子和锂核是以等值反向的动量相碰，则氚核和α粒子的动能之比是多少?
(4)α粒子的动能是多少?
参考答案
1.A 结合能是指将原子核中的核子分开所需要的能量，故选项A正确；比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故选项B错误；质量亏损是指原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，故选项C错误；原子核发生衰变时，质量数守恒，故选项D错误。
2.A 由平均核子质量与原子序数Z的关系图像可知，D与E的平均核子质量大于F的平均核子质量，所以D、E结合成F，平均核子质量减小，有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，有能量释放，故选项A正确，B错误；同理可知，C、B结合成A要吸收能量，F、C结合成B要吸收能量，选项C、D错误。
3.D 该反应放出热量，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，则核反应中释放的核能为 ΔE=4E2−(2E1+2E1)=4E2−4E1，故选项D正确，A、B、C错误。
4.B 原子核A、B结合成放射性原子核C，要释放能量，原子核C的比结合能最大，释放的能量ΔE=EC−(EA+EB)，根据质能方程得ΔE=(mA+mB−mC)c2，故选项A、C错误，B正确；原子核的半衰期是原子核有半数发生衰变所需要的时间，大量原子核C经历两个半衰期时，未发生衰变的原子核占原来的14，选项D错误。
5.BC 第②种核反应的质量亏损Δm=(m1+m2−m3−m4)=−0.005 083 u，核反应后质量增加，该反应为吸能反应，故选项A错误；ΔE=Δmc2=0.005 083×931.5 MeV=4.735 MeV，一次核反应吸收的能量约为4.735 MeV，故选项B正确；用α粒子轰击静止的靶核，当发生完全非弹性碰撞时，系统损失动能最多，由动量守恒有m1v1=(m1+m2)v2，由能量守恒有12m1v12=12(m1+m2)v22+ΔE，解出ΔE=m2m1+m2×12m1v12=3.728 MeV<4.735 MeV，该反应释放的最大能量小于发生第②种核反应所需要吸收的能量，故不能发生第②种核反应，故选项C正确，D错误。
6.AD 静止的原子核发生衰变的过程中动量守恒，设Y的速度为v'，以Z的方向为正方向，则Fv+Dv'=0，所以v'=−FvD，即大小为FvD，负号表示方向与Z的方向相反，所以Y原子核的动能与Z原子核的动能关系为EYEZ=Dv'2Fv2=FD·D2v'2F2v2=FD，故选项A正确，B错误；由于该反应的过程中释放能量，所以Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量小，故选项C错误；由于该反应的过程中释放能量，所以Y和Z的结合能之和一定大于X的结合能，故选项D正确。
7.【答案】(1)36Li+01n→13H+24He+4.8 MeV
(2)0.005 2 u
(3)4∶3
(4)2.06 MeV
【解析】(2)依据ΔE=Δm×931.5 MeV/u得
Δm=4.8931.5 u=0.005 2 u。
(3)根据题意有
0=m1v1+m2v2
式中m1、m2、v1、v2分别为氚核和α粒子的质量和速度，由上式及动能Ek=p22m可得它们的动能之比为
Ek1∶Ek2=p22m1∶p22m2=1m1∶1m2=m2∶m1=4∶3。
(4)α粒子的动能
Ek2=37(Ek1+Ek2)=37×4.8 MeV=2.06 MeV。 24He
714N
917F
01n
m1=4.002 603 u
m2=14.003 074 u
m3=17.002 095 u
m4=1.008 665 u