2022年高中物理第章原子核原子核的结合能学业分层测评教科版选修- .pdf

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1、1 原子核的结合能( 建议用时： 45 分钟 ) 学业达标 1下列关于平均结合能的说法不正确的是( ) A核子数越多，平均结合能越大B核子数越多，平均结合能越小C结合能越大，平均结合能越大D平均结合能越大，原子核越稳定E中等质量的原子核平均结合能较大【解析】中等质量核的平均结合能比轻核和重核的平均结合能都大，故 A、B、C均不正确， E正确平均结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故D正确【答案】ABC 2关于爱因斯坦质能方程，下列说法正确的是( ) AEmc2中的E是物体以光速c运动的动能BEmc2是物体各种形式能的总和C由 E mc2知，在核反应中亏损的质量m转化成能量E

2、放出D由 E mc2知，在核反应中亏损的静质量转化为动质量被放出的能量带走E在公式Emc2中，质量亏损m与放出的核能E只是一种对应关系，并不是m转化成能量E了【解析】爱因斯坦的质能方程Emc2表明，物体的质量与其他各种形式的能量之间的关系，故 A错误，B正确Emc2表明，在核反应中亏损的质量m将产生 Emc2的能量，只是以另一种形态的质量( 动质量 )释放出来，与这部分质量m相对应的能量为mc2，而绝不是质量转化为能量了，故C错误， D 、E正确【答案】BDE 3一个质子和一个中子结合成氘核时，产生 光子，由此可见( ) 【导学号： 11010046】A氘核的质量等于质子和中子的质量之和B氘核

3、的质量小于质子和中子的质量之和C核子结合成原子核时会释放核能D原子核分解成核子时会释放核能E一个质子和一个中子结合成氘核时有质量亏损，但无质量数的变化【解析】由于结合时产生 光子，即产生能量，故反应中有质量亏损，但反应过程中质量数守恒， B、E正确， A错误质子和中子统称核子，该反应为核子结合成原子核的反名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 4 页 - - - - - - - - - 2 应，故 C对， D错【答案】BCE 4关于原子核的结合能与平均结合能，下列

4、说法中正确的是( ) A原子核的结合能等于核子与核子之间结合成原子核时核力做的功B原子核的结合能等于核子从原子核中分离，外力克服核力做的功C平均结合能是核子与核子结合成原子核时平均每个核子放出的能量D不同原子核的平均结合能不同，重核的平均结合能比轻核的平均结合能大E不同原子核的平均结合能不同，重核的平均结合能比中等质量核的平均结合能大【解析】原子核中，核子与核子之间存在核力，要将核子从原子核中分离，需要外力克服核力做功当自由核子结合成原子核时，核力将做功，释放能量对某种原子核，平均每个核子的结合能称为平均结合能不同原子核的平均结合能不同重核的平均结合能比中等质量核的平均结合能要小，轻核的平均结

5、合能比稍重的核的平均结合能要小综上所述，正确选项为A、B、C. 【答案】ABC 5对公式Emc2的正确理解是( ) A如果物体的能量减少了E，它的质量也一定相应减少mB如果物体的质量增加了m，它的能量也一定相应增加mc2Cm是某原子核在衰变过程中增加的质量D在把核子结合成原子核时，若放出的能量是E，则这些核子的质量和与组成原子核的质量之差就是mE公式 Emc2表明的是一种转化关系，物体的质量减少了m，它的能量则相应增大了 mc2【解析】一定质量对应于一定的能量，物体的能量减少了E，它的质量也一定相应减少 m，即发生质量亏损，如果物体的质量增加了m，它的能量一定相应增加mc2，所以选项 A、B、

6、D正确， E错误；某原子核在衰变时，一定发生质量亏损，所以选项C错误【答案】ABD 6某核反应方程为21H31H42He X. 已知21H的质量为 2.013 6 u，31H的质量为 3.018 0 u，42He的质量为4.002 6 u，X的质量为1.008 7 u，则 X是_，该反应 _( 选填“释放”或“吸收” ) 能量【解析】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21H31H42He10X，则 X为中子，在该反应发生前反应物的总质量m12.013 6 u3.018 0 u5.031 6 u ，反应后产物总质量m24.002 6 u 1.008 7 u 5.0

7、11 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【答案】中子释放名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 4 页 - - - - - - - - - 3 7原子质量单位为u,1 u相当于 931.5 MeV 的能量，真空中光速为c，当质量分别为m1和m2的原子核结合为质量为M的原子核时释放出的能量是_【解析】m1、m2、M的单位是kg，mm1m2M其单位也为kg，由 Emc2可得核反应过程释放的能量E(m1m2M)c2. 【答案】(m

8、1m2M)c28如下一系列核反应是在恒星内部发出的，p12 6C13 7N 13 7N13 6Cep13 6C14 7N p14 7N15 8O 15 8O 15 7Ne p15 7N12 6C. 其中 p 为质子， 为 粒子， e为正电子， 为一种中微子已知质子的质量为mp1.672 648 1027 kg ， 粒子的质量为m6.644 929 1027 kg ，正电子的质量为me9.111031 kg ，中微子的质量可忽略不计，真空中的光速c3.00108 m/s. 试计算该系列核反应完成后释放的能量. 【导学号： 11010047】【解析】将题中的几个核反应方程左右分别相加，消去两边相同

9、的项，上述系列反应等效为： 4p 2e2，质量亏损 m4mp(m2me) 41.672 648 1027 kg 6.644 929 1027 kg 29.1110 31 kg0.043 841 1027 kg ，释放的能量Emc20.043 841 1027(3.00 108)2 J 3.951012 J. 【答案】3.951012 J 能力提升 9一个氘核 (21H)和一个氚核 (31H)结合成一个氦核并放出一个中子时，质量亏损为m，已知阿伏伽德罗常数为NA，真空中的光速为c，若 1 mol 氘和 1 mol 氚完全发生上述核反应，则在核反应中释放的能量为_【解析】根据爱因斯坦质能方程，一个

10、氘核(21H)和一个氚核 (31H)结合成一个氦核并放出一个中子时释放的能量为mc2,1 mol 氘和 1 mol 氚完全发生上述核反应，释放的能量应为 mc2的NA倍，即为NAmc2. 【答案】NAmc210一个锂核 (73Li) 受到一个质子的轰击，变成两个 粒子已知质子的质量是1.673 61027 kg ，锂核的质量是11.650 5 1027 kg ，氦核的质量是6.646 6 1027 kg. (1) 写出上述核反应的方程；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第

11、3 页，共 4 页 - - - - - - - - - 4 (2) 计算上述核反应释放出的能量( 保留 3位有效数字 ) 【解析】(1) 由质量数和电荷数守恒可得73Li 11H242He. (2) 核反应的质量亏损mmLimp2m(11.650 5 10 271.673 6 102726.646 6 1027) kg 3.0910 29 kg. 释放的能量Emc23.091029(3108)2 J 2.781012 J. 【答案】(1)73Li 11H242He (2)2.78 1012 J 11一静止的238 92U核经 衰变成为234 90Th 核，释放出的总动能为4.27 MeV. 问

12、此衰变后234 90Th 核的动能为多少MeV(保留 1 位有效数字 )? 【解析】据题意知：此 衰变的核反应方程为238 92U234 90Th42He 根据动量守恒定律得mvmThvTh 式中，m和mTh分别为 粒子和 Th 核的质量，v和vTh分别为 粒子和 Th 核的速度的大小，由题设条件知12mv212mThv2ThEk mmTh4234式中Ek4.27 MeV 是 粒子与 Th 核的总动能由式得12mThv2ThmmmThEk代入数据得，衰变后234 90Th 核的动能12mThv2Th 0.07 MeV. 【答案】0.07 MeV 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 4 页 - - - - - - - - -