高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册3 核力与结合能课时作业

5.3　核力与结合能

一、选择题(本题共2小题，每题7分，共14分)

1．雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(νe)而获得了2002年诺贝尔物理学奖。他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615 t四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶。电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程式为：νe＋Cl―→Ar＋e

已知Cl核的质量为36.956 58 u，Ar核的质量为36.956 91 u，e质量为0.000 55 u,1 u对应的能量为931.5 MeV。根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为(　A　)

A．0.82 MeV B．0.31 MeV

C．1.33 MeV  D．0.51 MeV

解析：先计算出核反应过程中的质量增加：Δm＝36.956 91 u＋0.000 55 u－36.956 58 u＝0.000 88 u

再由爱因斯坦的质能方程得所需要的能量：

ΔE＝Δmc2＝0.000 88 u×931.5 MeV＝0.82 MeV

故选项A是正确的。

2．静止的氡核Rn放出α粒子后变成钋核Po，α粒子动能为Eα。若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能，真空中的光速为c，则该反应中的质量亏损为(　C　)

A．· B．0

C．·  D．·

解析：α粒子和反冲核的总动能

E＝Eα＋Eα＝Eα

由ΔE＝Δmc2得Δm＝

二、非选择题(共26分)

3．(12分)已知：氮核质量MN＝14.007 53 u，氧17核的质量为MO＝17.004 54 u，氦核质量MHe＝4.003 87 u，氢核质量为MH＝1.008 15 u。

试判断N＋He―→O＋H这一核反应吸收能量还是放出能量？能量变化多少？

答案：吸收能量　能量变化1.2 MeV

解析：反应前总质量：MN＋MHe＝18.011 40 u

反应后总质量：MO＋MH＝18.012 69 u

可以看出：反应后总质量增加，故该反应是吸收能量的反应。吸收的能量利用ΔE＝Δm·c2来计算，若反应过程中质量增加1 u，就会吸收931.5 MeV的能量，故：

ΔE＝(18.012 69－18.011 40)×931.5 MeV≈1.2 MeV

4．(14分)一静止的钚核发生衰变后放出一个α粒子变成铀核。已知钚核质量为m1，α粒子质量为m2，铀核质量为m3，光在真空中的传播速度为c。

(1)如果放出的粒子的速度大小为v，求铀核的速度大小v′。

(2)求此衰变过程中释放的总能量。

答案：(1)v　(2)(m1－m2－m3)c2

解析：(1)钚核发生衰变后放出一个α粒子的过程中，系统动量守恒，以铀核的速度方向为正方向，根据动量守恒定律得：

m3v′－m2v＝0

解得：v′＝v。

(2)质量亏损Δm＝m1－m2－m3

根据爱因斯坦质能方程得：

释放的总能量ΔE＝Δmc2＝(m1－m2－m3)c2。