2020-2021學(xué)年高中物理人教版選修3-5課時(shí)作業(yè)19-5 核力與結(jié)合能

1、課時(shí)作業(yè)19核力與結(jié)合能時(shí)間：45分鐘一、選擇題(17為單選，89為多選)1關(guān)于核力的說(shuō)法正確的是(c)a核力同萬(wàn)有引力沒(méi)有區(qū)別，都是物體間的作用b核力就是電磁力c核力是短程力，作用范圍在1.5×1015 m之內(nèi)d核力與電荷有關(guān)解析：核力是短程力，超過(guò)1.5×1015 m，核力急劇下降幾乎消失，故c對(duì)核力與萬(wàn)有引力、電磁力不同，故a、b不對(duì)核力與電荷無(wú)關(guān)，故d錯(cuò)2科學(xué)研究表明，自然界存在四種基本相互作用我們知道分子之間也存在相互作用的引力和斥力，那么分子力實(shí)質(zhì)上屬于(b)a引力相互作用b電磁相互作用c強(qiáng)相互作用和弱相互作用的共同作用d四種基本相互作用的共同作用解析：分子作用

2、范圍約在1010 m數(shù)量級(jí)上，強(qiáng)相互作用和弱相互作用都是短程力，作用范圍在1015 m和1018 m之間，在這個(gè)距離上不存在分子力，而在這個(gè)范圍內(nèi)，引力相互作用和電磁相互作用都存在，但由于電磁力遠(yuǎn)大于萬(wàn)有引力，引力相互作用可以忽略不計(jì)，因此分子力本質(zhì)上屬于電磁力3關(guān)于原子核中質(zhì)子和中子的說(shuō)法，正確的是(d)a原子核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)一定相等b穩(wěn)定的重原子核里，質(zhì)子數(shù)比中子數(shù)多c原子核都是非常穩(wěn)定的d由于核力的作用范圍是有限的，以及核力的飽和性，不可能無(wú)節(jié)制的增大原子核而仍穩(wěn)定存在解析：由穩(wěn)定核的質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)的關(guān)系圖象可知，質(zhì)量越大的原子核內(nèi)中子數(shù)越多于質(zhì)子數(shù)，a、b錯(cuò)誤；放射現(xiàn)象說(shuō)明原子核也會(huì)

3、發(fā)生變化，c錯(cuò)誤；由核力作用特點(diǎn)可知，d正確4為了直接驗(yàn)證愛(ài)因斯坦狹義相對(duì)論中著名的質(zhì)能方程emc2，科學(xué)家用中子轟擊硫原子，分別測(cè)出原子捕獲中子前后質(zhì)量的變化以及核反應(yīng)過(guò)程中放出的能量，然后進(jìn)行比較，精確驗(yàn)證了質(zhì)能方程的正確性設(shè)捕獲中子前的原子質(zhì)量為m1，捕獲中子后的原子質(zhì)量為m2，被捕獲的中子質(zhì)量為m3，核反應(yīng)過(guò)程放出的能量為e，則這一實(shí)驗(yàn)需驗(yàn)證的關(guān)系式是(b)ae(m1m2m3)c2be(m1m3m2)c2ce(m2m1m3)c2de(m2m1m3)c2解析：反應(yīng)前的質(zhì)量總和為(m1m3)，質(zhì)量虧損mm1m3m2，核反應(yīng)釋放的能量emc2(m1m3m2)c2，故選項(xiàng)b正確5對(duì)于愛(ài)因斯坦提

4、出的質(zhì)能方程emc2，下列說(shuō)法中不正確的是(d)aemc2表明物體具有的能量與其質(zhì)量成正比b根據(jù)emc2可以計(jì)算核反應(yīng)中釋放的核能c一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí)，釋放出核能，表明此過(guò)程中出現(xiàn)了質(zhì)量虧損demc2中的e是發(fā)生核反應(yīng)中釋放的核能解析：公式emc2中的e表示物體具有的總能量，m表示物體的質(zhì)量，故選項(xiàng)a正確；emc2表示的意義則是當(dāng)物體的質(zhì)量變化m時(shí)，它的能量就會(huì)相應(yīng)地變化e，故選項(xiàng)b正確；只有出現(xiàn)質(zhì)量虧損時(shí)，才能釋放核能，故選項(xiàng)c正確；公式emc2中，e為質(zhì)量為m的物體所具有的能量，并非核反應(yīng)中釋放的能量，故選項(xiàng)d錯(cuò)誤6如圖所示是原子核的平均核子質(zhì)量a與原子序數(shù)z的關(guān)系圖象，下列說(shuō)

5、法正確的是(a)a若d、e能結(jié)合成f，結(jié)合過(guò)程一定要釋放能量b若d、e能結(jié)合成f，結(jié)合過(guò)程一定要吸收能量c若c、b能結(jié)合成a，結(jié)合過(guò)程一定要釋放能量d若f、c能結(jié)合成b，結(jié)合過(guò)程一定要釋放能量解析：由az圖象看出，d、e的平均核子質(zhì)量均大于f的平均核子質(zhì)量，因此，d、e結(jié)合成f時(shí)，要釋放能量，選項(xiàng)a正確、b錯(cuò)誤；c、b的平均核子質(zhì)量均小于a的平均核子質(zhì)量，因此c、b結(jié)合成a時(shí)要吸收能量，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；f、c的平均核子質(zhì)量均小于b的平均核子質(zhì)量，因此，f、c結(jié)合成b時(shí)要吸收能量，選項(xiàng)d錯(cuò)誤7靜止的氡核rn放出粒子后變成釙核po，粒子動(dòng)能為ek.若衰變放出的能量全部變?yōu)榉礇_核和粒子的動(dòng)能，真空中的光

6、速為c，則該反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為(c)a.· b0c.· d.·解析：核反應(yīng)過(guò)程中，動(dòng)量守恒，釙核和粒子的動(dòng)量大小相等，由p可求得釙核的動(dòng)能ekpo；由能量守恒得eekekpoek；由愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程的推導(dǎo)式emc2得m·.8钚的一種同位素pu衰變時(shí)釋放巨大能量，如圖所示，其衰變方程為puuhe，并伴隨光子輻射，則下列說(shuō)法中正確的是(ad)a核燃料總是利用比結(jié)合能小的核b核反應(yīng)中光子的能量就是pu核的結(jié)合能c.u核比pu核更穩(wěn)定，說(shuō)明u核的結(jié)合能大d由于衰變時(shí)釋放巨大能量，所以pu核比u核的比結(jié)合能小解析：根據(jù)比結(jié)合能越大，核越穩(wěn)定，知核燃料總是利用比結(jié)合

7、能小的核，故a正確；核反應(yīng)中光子的能量是由于質(zhì)量虧損而釋放的能量，故b錯(cuò)誤；u核比pu核更穩(wěn)定，說(shuō)明u核的比結(jié)合能大，所以衰變時(shí)，會(huì)釋放巨大能量，故c錯(cuò)誤，d正確故選a、d.9關(guān)于愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程，下列說(shuō)法中正確的是(bd)aemc2中的e是物體以光速c運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能bemc2是物體各種形式能的總和c由emc2知，在核反應(yīng)中，虧損的質(zhì)量m轉(zhuǎn)化成能量e放出d由emc2知，在核反應(yīng)中虧損的靜質(zhì)量轉(zhuǎn)化為動(dòng)質(zhì)量，被放出的能量帶走解析：emc2表示物體的質(zhì)量m與其能量e之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，故選項(xiàng)a錯(cuò)誤；emc2中的e是指物體各種形式的能的總和，選項(xiàng)b正確；emc2表明，在核反應(yīng)中，質(zhì)量虧損m將以能量e的形式被釋

8、放出去，故選項(xiàng)c錯(cuò)誤，d正確二、非選擇題10.h的質(zhì)量是3.016 050 u，質(zhì)子的質(zhì)量是1.007 277 u，中子質(zhì)量是1.008 665 u求：(1)一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合為氚核時(shí)，是吸收還是放出能量？該能量為多少？(2)氚核的結(jié)合能和比結(jié)合能是多少？(3)如果這些能量是以光子形式放出，則光子的頻率是多少？答案：(1)放出能量7.97 mev(2)7.97 mev2.66 mev(3)1.92×1021 hz解析：(1)一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成氚核的反應(yīng)方程式是h2nh，反應(yīng)前各核子總質(zhì)量為mp2mn1.007 277 u2×1.008 665 u3.024 607

9、 u，反應(yīng)后新核的質(zhì)量為mh3.016 050 u，質(zhì)量虧損為m3.024 607 u3.016 050 u0.008 557 u.因反應(yīng)前的總質(zhì)量大于反應(yīng)后的總質(zhì)量，故此核反應(yīng)為放能反應(yīng)釋放的核能為e0.008 557×931.5 mev7.97 mev.(2)氚核的結(jié)合能即為e7.97 mev，它的比結(jié)合能為2.66 mev.(3)放出光子的頻率為 hz1.92×1021 hz.11一靜止的氡核(rn)發(fā)生衰變，放出一個(gè)速度為v0、質(zhì)量為m的粒子和一個(gè)質(zhì)量為m的反沖核釙(po)，若氡核發(fā)生衰變時(shí)，釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為粒子和釙核的動(dòng)能(1)寫(xiě)出衰變方程；(2)求出反沖核的

10、速度；(3)求出這一衰變過(guò)程中虧損的質(zhì)量答案：(1)rnpohe(2)(3)解析：(1)由已知得rnpohe.(2)設(shè)反沖核的速度為v，由動(dòng)量守恒可知在：mv0mv即v.(3)由質(zhì)能方程可知emc2mvmv2，mc2mvm()2，解得：m.12盧瑟福用粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)質(zhì)子發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程為：nheoh.已知氮核質(zhì)量為mn14.007 53 u，氧核的質(zhì)量為m017.004 54 u，氦核質(zhì)量為mhe4.003 87 u，質(zhì)子(氫核)質(zhì)量為mp1.008 15 u.(已知：1 u相當(dāng)于931 mev，結(jié)果保留2位有效數(shù)字)求：(1)這一核反應(yīng)是吸收能量還是放出能量？相應(yīng)的能量變化為多少？(2)若入射氦核以v03×107 m/s的速度沿兩核中心連線方向轟擊靜止氮核，反應(yīng)生成的氧核和質(zhì)子同方向運(yùn)動(dòng)，且速度大小之比為150，求氧核的速度大小答案：(