3.4原子核的結合能

第頁4原子核的結合能1關于核力與比結合能的說法正確的是().A.核力具有飽和性和短程性B.原子核為了穩(wěn)定,故重核在形成時其中子數(shù)多于質(zhì)子數(shù)C.比結合能小的原子核結合成或分解成比結合能大的原子核時一定釋放核能D.中等核的比結合能比較小的核與較大核的比結合能小解析:核力是短程力,只能在1.5×10-15m的距離內(nèi)起作用,且只有相鄰的核子間才有核力作用,核力具有飽和性,選項A正確;核力克服了原子核中質(zhì)子與質(zhì)子間的庫侖斥力,使原子核穩(wěn)定,重核在形成時,核力比庫侖斥力減小得快,只有中子數(shù)多于質(zhì)子數(shù)才能使核穩(wěn)定,選項B正確;比結合能小的原子核結合成或分解成比結合能大的原子核時一定釋放核能,選項C正確;中等核的比結合能比較小的核與較大核的比結合能大,選項D錯誤.答案:ABC2愛因斯坦提出了質(zhì)能方程,揭示了質(zhì)量與能量的關系,關于質(zhì)能方程,下列說法正確的是().A.質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)化B.當物體向外釋放能量時,質(zhì)量必定減少,且減少的質(zhì)量Δm與釋放的能量ΔE滿足ΔE=Δmc2C.物質(zhì)的核能可用mc2表示D.mc2是物體能夠放出能量的總和解析:愛因斯坦質(zhì)能方程告訴我們:一定的質(zhì)量總與一定的能量相聯(lián)系,物體具有的能量跟它的質(zhì)量間存在著正比關系,A、C、D錯誤.故正確選項為B.答案:B3為紀念愛因斯坦對物理學的巨大貢獻,聯(lián)合國將2019年定為“國際物理年”.對于愛因斯坦提出的質(zhì)能方程E=mc2,下列說法中正確的是().A.E=mc2表明物體具有的能量與其質(zhì)量成正比B.根據(jù)ΔE=Δmc2可以計算核反應中釋放的核能C.一個中子和一個質(zhì)子結合成氘核時釋放出核能,表明此過程中出現(xiàn)了質(zhì)量虧損D.E=mc2中的E是發(fā)生核反應中釋放的核能解析:E=mc2表明物體具有的能量與其質(zhì)量成正比,其中E不能理解為發(fā)生核反應中釋放的核能,選項A正確,D錯誤;根據(jù)ΔE=Δmc2可以計算核反應中釋放的核能,選項B正確;一個中子和一個質(zhì)子結合成氘核時發(fā)生聚變反應,會有質(zhì)量虧損,虧損的質(zhì)量以能量的形式釋放出來,即釋放出核能,選項C正確.答案:ABC4中子n、質(zhì)子p、氘核D的質(zhì)量分別為mn、mp、mD.現(xiàn)用光子能量為E的γ射線照射靜止氘核使之分解,反應方程為γ+D→p+n.若分解后的中子、質(zhì)子的動能可視為相等,則中子的動能是().A.12[(mD-mp-mn)c2-EB.12[(mp-mn-mD)c2-EC.12[(mD-mp-mn)c2+ED.12[(mp-mn-mD)c2+E解析:據(jù)能量守恒可知:E+Δmc2=2Ek,得Ek=12(E+Δmc2),即Ek=12[(mD-mp-mn)c2+E],故C正確答案:C5如圖所示是原子核的核子平均質(zhì)量與原子序數(shù)Z的關系圖像,下列說法正確的是().①如D和E結合成F,結合過程一定會吸收核能;②如D和E結合成F,結合過程一定會釋放核能;③如A分裂成B和C,分裂過程一定會吸收核能;④如A分裂成B和C,分裂過程一定會釋放核能.A.①④B.②④C.②③ D.①③解析:由圖像知F的核子平均質(zhì)量小于D、E的核子平均質(zhì)量,B、C的核子平均質(zhì)量小于A的,所以當D、E結合成F時,A分裂成B和C時,均會有質(zhì)量虧損,由愛因斯坦質(zhì)能方程知均會有核能放出,所以正確的為②④.答案:B6靜止的鐳核86236Ra發(fā)生α衰變,釋放出的α粒子的動能為E0,假設衰變時能量全部以動能形式釋放出來,則衰變過程中總的質(zhì)量虧損是().A.4E0222C.E0c2解析:86226Ra→84222Rn+24He,由動量守恒:氡核和氦核動量大小相等,設為p,則兩個原子核的動能分別為:222mERn=p2,4mE0=p2,所以4E0=222ERn,核反應釋放的總能量為E=E0+ERn=E0+4222E0=226222E0,由愛因斯坦質(zhì)能方程226222E0=Δmc2答案:B7某核反應方程為

12H+13H→24He+X.已知

12H的質(zhì)量為2.0136u,13H的質(zhì)量為3.0180u,24A.X是質(zhì)子,該反應釋放能量B.X是中子,該反應釋放能量C.X是質(zhì)子,該反應吸收能量D.X是中子,該反應吸收能量解析:由題目所給核反應方程式,根據(jù)核反應過程質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒規(guī)律,可得:12H+13H→24He+01X,X是中子,在該反應發(fā)生前反應物的總質(zhì)量m1=2.0136u+3.0180u=5.0316u,反應后產(chǎn)物總質(zhì)量m2=4.0026u+1.0087u=5.011答案:B8歷史上第一次利用加速器實現(xiàn)的核反應,是用加速后動能為0.5MeV的質(zhì)子

11H轟擊靜止的

ZAX,生成兩個動能均為8.9MeV的

24He.(1MeV=1.6×(1)上述核反應方程為.

(2)質(zhì)量虧損為kg.

解析:核反應過程中釋放的能量為ΔE=2EkHe-EkH=17.3MeV根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程:ΔE=Δmc2解得質(zhì)量虧損Δm=ΔEc2=17.3×1.6×10-13(答案:(1)11H+37Li→24He+29氘核和氚核聚變時的核反應方程為

12H+13H→

24He+01n.已知

13H的比結合能是2.78MeV,1解析:聚變反應前氘核和氚核的總結合能E1=(1.09×2+2.78×3)MeV=10.52MeV.反應后生成的氦核的結合能E2=7.03×4MeV=28.12MeV.由于單個核子無結合能,所以聚變過程釋放出的能量ΔE=E2-E1=(28.12-10.52)MeV=17.6MeV.答案:17.6MeV10兩個中子和兩個質(zhì)子結合成一個氦核,同時釋放一定的核能,若已知中子質(zhì)量為1.0087u,質(zhì)子質(zhì)量為1.0073u,氦核質(zhì)量為4.0026u.試計算用中子和質(zhì)子生成1kg氦時釋放的核能.解析:計算核能的步驟一般是:首先,寫出核反應方程;其次,計算質(zhì)量虧損Δm;然后根據(jù)質(zhì)能方程ΔE=Δmc2計算核能.若Δm以原子核質(zhì)量單位(u)為單位,可直接用ΔE=Δm(u)×931.5MeV計算,此法較方便且常用.兩個質(zhì)子和兩個中子結合成氦核的反應如下:201n+211H→質(zhì)量虧損Δm=2×1.0087u+2×1.0073