核力與結合能(時間：60分鐘)考查知識點及角度難度及題號基礎中檔稍難對核力及結合能的理解1、23質量虧損、核能的計算4、5、67、8、綜合提升9、10、1112知識點一對核力及結合能的理解1．對結合能、比結合能的認識，下列正確的是()．A．一切原子核均具有結合能B．自由核子結合為原子核時，可能吸收能量C．結合能越大的原子核越穩定D．比結合能越大的原子核越穩定解析由自由核子結合成原子核的過程中，核力做正功，釋放出能量；反之，將原子核分開變為自由核子時需要吸收相應的能量，該能量即為結合能，故A正確、B錯誤；核子較多的原子核的結合能大，但它的比結合能不一定大，比結合能的大小反映了原子核的穩定性，故C錯誤、D正確．答案AD2．(·廣州高二檢測)在下列判斷中，正確的是()．A．組成eq\o\al(238,92)U核的核子中任何兩個核子之間都存在不可忽略的核力作用B．組成eq\o\al(238,92)U核的中子中任何兩個中子之間都存在不可忽略的核力作用C．組成eq\o\al(238,92)U核的質子中任何兩個質子之間都存在不可忽略的庫侖斥力作用D．組成eq\o\al(238,92)U核的質子中任何兩個質子之間都存在不可忽略的核力作用解析核力屬于短程力，由于組成eq\o\al(238,92)U核的核子較多，兩核子之間的距離可能超過核力的作用范圍，所以某些核子之間的作用力可能比較小，所以選項A、B、D錯誤，但兩質子之間都存在庫侖斥力的作用，所以選項C正確．答案C圖19－5－23．如圖19－5－2所示是描述原子核核子的平均質量eq\o(m,\s\up6(－))與原子序數Z的關系曲線，由圖可知下列說法正確的是()．A．將原子核A分解為原子核B、C可能吸收能量B．將原子核D、E結合成原子核F可能吸收能量C．將原子核A分解為原子核B、F一定釋放能量D．將原子核F、C結合成原子核B一定釋放能量解析因B、C核子平均質量小于A的核子平均質量，故A分解為B、C時，會出現質量虧損，故放出核能，故A錯，同理可得B、D錯，C正確．答案C知識點二質量虧損、核能的計算4．根據愛因斯坦的研究成果，物體的能量和質量的關系是E＝mc2，這一關系叫愛因斯坦質能方程．質子的質量為mp，中子的質量為mn，氦核的質量為mα，下列關系式正確的是()．A．mα＝(2mp＋2mn)B．mα<(2mp＋2mn)C．mα>(2mp＋2mn)D．以上關系式都不正確答案B5．質子、中子和氘核的質量分別為m1、m2和m3，真空中光速為c，當質子和中子結合成氘核時，放出的能量是()．A．m3c2B．(m1＋m2)cC．(m3－m2－m1)c2D．(m1＋m2－m3)c2解析質子和中子結合成原子核氘核時，總質量減小了，即質量虧損Δm＝(m1＋m2－m3)．依據質能方程可知，放出的能量為ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3)c2.答案D6．用質子轟擊鋰核(eq\o\al(7,3)Li)生成兩個α粒子，以此進行有名的驗證愛因斯坦質能方程的實驗．已知質子的初動能是0.6MeV，質子、α粒子和鋰核的質量分別是1.0073u、4.0015u和7.0160u．已知1u相當于931.5MeV，則下列敘述中正確的是()．A．此反應過程質量減少0.0103uB．生成的兩個α粒子的動能之和是18.3MeV，與實驗相符C．核反應中釋放的能量是18.9MeV，與實驗相符D．生成的兩個α粒子的動能之和是19.5MeV，與實驗相符答案CD7．原子質量單位為u，1u相當于931.5MeV的能量，真空中光速為c，當質量分別為m1和m2的原子核結合為質量為M的原子核時釋放出的能量是()．A．(M－m1－m2)u·c2B．(m1＋m2－M)u×931.5JC．(m1＋m2－M)c2D．(m1＋m2－M)×931.5eV解析在核能計算時，如果質量的單位是kg，則用ΔE＝Δmc2進行計算，如果質量的單位是u，則利用1u相當于931.5MeV的能量計算，即ΔE＝Δm×931.5MeV進行計算，故C正確，A、B、D錯．答案C8．一個質子和一個中子結合成氘核，同時放出γ光子，核反應方程是eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(2,1)H＋γ，以下說法中正確的是()．A．反應后氘核的質量一定小于反應前質子和中子的質量之和B．反應前后的質量數不變，因而質量不變C．γ光子的能量為Δmc2，Δm為反應中的質量虧損，c為光在真空中的速度D．因存在質量虧損Δm，所以“物質不滅”的說法不正確解析核反應中質量數與電荷數及能量均守恒，由于反應中要釋放核能，會出現質量虧損，反應中氘核的質量一定小于反應前質子和中子的質量之和，所以質量不守恒，但質量數不變，且能量守恒，釋放的能量會以光子的形式向外釋放，故正確答案為A、C.答案AC9．歷史上第一次利用加速器實現的核反應，是用加速后動能為0.5MeV的質子eq\o\al(1,1)H轟擊靜止的eq\o\al(A,E)X，生成兩個動能均為8.9MeV的eq\o\al(4,2)He.(1MeV＝1.6×10－13J)(1)上述核反應方程為__________________________________________．(2)質量虧損為________kg.解析(1)根據電荷數和質量數守恒可寫出核反應方程為eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(7,3)X→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(4,2)He或eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(7,3)Li→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(4,2)He.(2)設反應前質子的動能為Ek0，反應后eq\o\al(4,2)He的動能為Ek，由于質量虧損而釋放的能量為ΔE＝2Ek－Ek0＝(2×8.9－0.5)MeV＝17.3MeV，根據愛因斯坦質能方程，有Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝eq\f(17.3×1.6×10－13,（3.0×108）2)kg＝3.1×10－29kg.答案(1)eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(7,3)X→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(4,2)He(或eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(7,3)Li→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(4,2)He)(2)3.1×10－2910．已知氮核質量mN＝14.00753u，氧核質量mO＝17.00454u，氦核質量mHe＝4.00387u，質子質量mH＝1.00815u，試判斷核反應eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H是吸能反應還是放能反應？能量變化為多少？解析反應前總質量mN＋mHe＝18.01140u反應后總質量mO＋mH＝18.01269u，因為反應中質量增加，所以此反應是吸能反應，所吸能量為ΔE＝Δmc2＝[(mO＋mH)－(mN＋mHe)]c2＝(18.01269－18.01140)×931.5MeV＝1.2MeV.答案吸能1.2MeV11．一個質子和一個中子聚變結合成一個氘核，同時輻射一個γ光子．已知質子、中子、氘核的質量分別為m1、m2、m3，普朗克常量為h，真空中的光速為c.下列說法正確的是()．A．核反應方程是eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,1)H＋γB．聚變反應中的質量虧損Δm＝m1＋m2－m3C．輻射出的γ光子的能量E＝(m3－m1－m2)cD．γ光子的波長λ＝eq\f(h,（m1＋m2－m3）c2)解析此核反應的核反應方程為eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(2,1)H＋γ，A錯；由質能方程，γ光子的能量為E＝(m1＋m2－m3)c2，C錯；由E＝heq\f(c,λ)知，波長λ＝eq\f(h,（m1＋m2－m3）c)，D錯．故選B.答案B12．钚的放射性同位素eq\o\al(239,94)Pu靜止時衰變為鈾核激發態eq\o\al(235,92)U*和α粒子，而鈾核激發態eq\o\al(235,92)U*立即衰變為鈾核eq\o\al(235,92)U，并放出能量為0.097MeV的γ光子．已知：eq\o\al(239,94)Pu、eq\o\al(235,92)U和α粒子的質量分別為mPu＝239.0521u、mU＝235.0439u和mα＝4.0026u，1u＝931.5MeV/c2.已知衰變放出的γ光子的動量可忽略，求α粒子的動能．解析上述衰變過程的質量虧損為Δm＝mPu－mU－mα①放出的能量為ΔE＝Δmc2②這能量是鈾核的動能EU、α粒子的動能Eα和γ光子的能量Eγ之和，即ΔE＝EU＋Eα＋Eγ③由①②③式解得EU