人教版高中物理选修35核力与结合能同步练习题含答案.docx
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人教版高中物理选修35核力与结合能同步练习题含答案
课时作业17核力与结合能
1．氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间
存在着万有引力、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序
是（）
A.核力、万有引力、库仑力
B.万有引力、库仑力、核力
C.库仑力、核力、万有引力
D.核力、库仑力、万有引力
解析：
核力是强相互作用力，氦原子核内的2个质子是靠核力结合在一起的，可见核力远大于库仑力；微观粒子的质量非常
小，万有引力小于库仑力，故D选项正确。
答案：
D
2．下列说法中正确的是（）
A.原子核内的所有质子间都存在核力和库仑力
B.对质子数较多的原子核，其中的中子起到维系原子核稳定的作用
C.重核比中等质量的核更稳定
D.两个质子之间不管距离如何，核力总大于库仑力
解析：
只有相邻质子间才存在核力，A、D错误；中子与其他
核子间没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，起到维系原子核稳
定的作用，B正确；中等质量大小的核最稳定，C错误。
答案：
B
A.自由核子结合成原子核时，一定遵循质量守恒
B.在发生核反应时，反应前物质的总质量一定等于反应后所生成物质的总质量
C.发生核反应时，反应前的总质量大于反应后的总质量，这个反应是放能反应
D.发生核反应时，反应前的总质量大于反应后的总质量，
这个反应必须吸收能量才能发生核反应
解析：
核反应过程满足电荷数守恒和质量数守恒，其中质量
数守恒并不是质量守恒。
核反应过程中往往伴随着质量亏损，并
有能量变化。
若反应后质量减小，则释放出能量，反之则吸收能
量，所以C选项正确。
答案：
C
4．下列说法中，正确的是（）
A.爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化
B.由E=mC可知，能量与质量之间存在着正比关系，可以用物体的质量作为它所蕴藏的能量的量度
C.核反应中发现的“质量亏损”是消失的质量转变成为能量
D.因在核反应中能产生能量，有质量的转化，所以系统只
有质量数守恒，系统的总能量和总质量并不守恒
解析：
E=mC说明能量和质量之间存在着联系，即能量与质量之间存在着正比关系，并不是说明了能量与质量之间存在相互
转化的关系。
故A项错误，而B项正确；核反应中的质量亏损并
不是质量消失，实际上是由静止的质量变成运动的质量，并不是
质量转变成能量，故C项错误；在核反应中，质量守恒，能量也
守恒，在核反应前后只是能量的存在方式不同，总能量不变，在
核反应前后只是物质由静质量变成动质量，故D错误。
答案：
B
5．关于质能方程，下列说法中正确的是（）
A.质量减少，能量就会增加，在一定条件下质量转化为能
量
B.物体获得一定的能量，它的质量也相应地增加一定值
C.物体一定有质量，但不一定有能量，所以质能方程仅是
某种特殊条件下的数量关系
D.莫一定量的质量总是与一定量的能量相联系的
解析：
质能方程E=mC表明莫一定量的质量与一定量的能量
是相联系的，当物体获得一定的能量，即能量增加某一定值时，
它的质量也相应增加一定值，并可根据AE=AmC进行计算，所
以B、D正确。
答案：
B、D
6．[2010年北京理综]太阳因核聚变释放出巨大的能量，同
时其质量不断减少。
太阳每秒钟辐射由的能量约为4X1026J,根
据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近
A．1036kgB．1018kg
C.1013kgD.109kg
解析：
根据爱因斯坦质能方程AE=Am（c,得Am=--=
c
4X10269
（3X108）*0©
答案：
D
7.一个电子（质量为m电荷量为一e）和一个正电子（质量为m电荷量为e）,以相等的初动能5相向运动，并撞到一起，发生“湮灭”，产生两个频率相同的光子，设产生光子的频率为V,若这两个光子的能量都为hv,动量分别为p和p',下面关系中正确的是（）
2,
A.h丫=mc,p=p
B.hv=；mC,p=p'
C.hv=mC+R,p=—p'
-1,2_、
D.hv=2（mc+5）,p=-p
解析：
能量守恒和动量守恒为普适定律，故以相等动能相向
运动发生碰撞而湮灭的正负电子总能量为：
2E+2mC,化为两个
光子后，总动量守恒且为零，故p=一p',且2E+2mC=2hv,即h丫=E<+mC。
答案：
C
8.质子、中子和笊核的质量分别为m、m和m,真空中光速为c,当质子和中子结合成笊核时，放生的能量是（）
A．m3c2B．（m1＋m2）c2
C．（m3－m2－m1）c2D．（m1＋m2－m3）c2
解析：
质子和中子结合成氘核时，总质量减小了，即质量亏
损Amn=m+m—m。
依据质能方程可知，放生的能量为
AE=Amc=（m+m—m）c2。
答案：
D
9.以m、、m、m分别表示笊核、质子、中子的质量，则（）
A.n、=m+mB.m、=m+2m
C.m>m+mD.m、vm+m
解析：
质子和中子生成氘核，要放出能量，核反应方程为：
1p+0n—f2H,由爱因斯坦质能方程可知有能量的放生一定有质量的减少，所以m+m>n、，D选项正确。
答案：
D
10.莫核反应方程为2H+3HH2He+Xo已知2H的质量为2.0136u,3H的质量为3.0180u,4He的质量为4.0026u,X的质量为1.0087u。
则下列说法中正确的是（）
A．X是质子，该反应释放能量
8．X是中子，该反应释放能量
C．X是质子，该反应吸收能量
D．X是中子，该反应吸收能量
解析：
根据核反应过程中质量数、电荷数守恒规律，可得21H
+3HH4He+1X,即X为中子；在该反应发生前，反应物的总质量
m=（2.0136+3.0180）u=5.0316u,反应后产物总质量m=
（4.0026+1.0087）u=5.0113u,总质量减少，由现了质量亏损，故该反应释放能量。
答案：
B
11.已知质子的质量是1.008665U、中子的质量也是
1.008665U,氢原子的质量是1.007825U,碳原子的原子量是
12.000000u,12个核子结合成碳原子核时，质量亏损是,
碳原子核的比结合能是。
解析：
碳原子可以看成是6个氢原子与6个中子结合而成，
质量亏损：
Amr6x1.007825u+6x1.008665u—12.000000u=0.098940u比结合能为：
2
■—AEAmc
e=77=12
0.098940X931.5MeV
=-=7.68MeVo
12
答案：
0.098940U7.68MeV
12.质子间距约为r=0.8X10-15m^电量e=1.60x10-9C,质量m=1.67X10-27kg。
两个质子接触时，核力比库仑力大得多。
求：
（1）两质子间库仑力和万有引力的比值；
（2）若只存在库仑力，质子的加速度是多大？
…m、一人，e2-一品/口F库
解析：
⑴两质子间库仑力F库=kE万有弓I力F『牛得百
ke29X109X1.602X10—3836
=GmT6.67X1011X1.672X10-54=1.2*10。
（2）由牛顿第二定律知质子的加速度
a=
F库ke2
=2
mmr
9x109x1.602x10—382292
=1.67x10-27x0.82x10-30m/s=2.2*10m/s0
答案：
（1）1.2X1036
（2）2.2X1029m/s2
13.中子n、质子p、笊核D的质量分别为m、m、RD。
现用光子能量为E的Y射线照射静止的笊核使之分解，反应方程为y+D===^n,若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是多大？
解析：
由能量守恒得，E+mc2=（mc2+E）+（mc2+R）,
-1。
。
。
解得5=2（E+mc—mc—mc）
112
=]E—、（m+m—m）c。
a-112
答案：
]E—2（m+m—m）c
14.静止的原子核ax发生衰变时，放生的能量都转变成了a粒子和新核的动能，若测得a粒子的动能为E,则新原子核的动能为多少？
衰变中质量亏损是多少？
1c
解析：
衰变方程为：
bX-；「2y+2He,由E=2mVHa粒子的
由动量守恒定律得:
丁mv=mv,丫2=工「噢」在
4a—4a—4m
新核的动能：
原子核衰变放生的能量:
应:
15.两个动能均为1MeV的笊核发生正面碰撞，引起如下反
2H+2HH3H+1H
试求：
（1）此核反应中放生的能量AE为多少？
（2）若放生的能量全部变为新生核的动能，则新生的氢核具
有的动能是多少?
解析：
（1）此核反应中的质量亏损和放生的能量分别为
Am^（2X2.0136—3.0156—1.0073）u
=0.0043u,
AE=AmC=0.0043X931.5MeV=4.005MeV
（2）因碰前两笊核动能相同，相向正碰，故碰前的总动量为
零。
因核反应中的动量守恒，故碰后质子和笊核的总动量也为零。
设其动量分别为R,P2,必有Pl=—P2。
设碰后质子和笊核的动能分别为Eki和国2,质量分别为m
和m。
则:
22,
Ekimvipi/mm3
2=2
Ek2mv2P2/mm1
故新生的氢核的动能为
3
Ek1=4（AE+Ek0）
3
=4（4.005+2）MeV=4.5MeVo
答案：
（1）4.005MeV
（2）4.5MeV
16.a粒子的质量m.=6.6467X10—27kg,质子的质量m=1.6726x10—27kg,中子的质量m=1.6749x10—27kg。
求民粒子（氮核）的比结合能。
解析：
核子的质量之和
2m+2m=2X（1.6726+1.6749）X10-27kg
=6.6950X10-27kg
这个数值与a粒子的质量之差
Am^2m+2m—ma=（6.6950—6.6467）X1027kg
=4.83x10-29kg
a粒子的结合能
24.83x10-29X3.02X1016
&E=&mC=1.60X10-19eV
=2.72X107eV=27.2MeV
a粒子的比结合能1=芋=27.2MeV=6.8MeVo
44
答案：
6.8MeV
17.为了确定爱因斯坦质能方程AE=mC的正确性，设计了
如下实验：
用动能为E=0.6MeV的质子轰击静止的锂核7Li,生成两个a粒子的动能之和为£=19.9MeV。
（1）写由该核反应方程；
（2）通过计算说明AE=AmC正确。
（已知质子m=1.0073u,a粒子m=4.0015u,锂核mi=7.0160u）
解析：
（1）3Li+iHH>2He+2He
（2）核反应的质量亏损为
Amn=mLi+mp-2ml
=（7.0160+1.0073-2X4.0015）u=0.0203u
由质能方程可知，与质量亏损相当的能量为
AE=AmC=0.0203x931.5MeV=18.9MeV
而系统增加的能量为AE'=E2-Ei=19.3MeV
这些能量正是来自核反应中，在误差允许的范围内视为相
等，所以AE=AmC正确。
答案：
（1）3Li+；HH4He+4He
（2）见解析
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