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

1、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： D2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

2、.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： BA.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

3、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： C4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，

4、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： B5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

5、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= A mC进行计算，所以 B、 D 正确。答案： B、 D6 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 4X 1026J,根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近A 1036kg B 1018kgC. 1013kg D. 109kg解析：根据爱因斯坦质能方程 A E= A m（c,得 A m=-=c4X 1026 9（3X108）*0答案：D7. 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

6、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= pB.h v = ；mC, p= pC.h v = mC+ R, p= p- 1, 2 _、D.h v = 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= 2h v , 即 h 丫 = Em+m D. m、v m+m解析：质子和中子生成氘核，要放出

7、能量，核反应方程为：1p+ 0nf2H,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+mn、，D选项正确。答案： D10.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8X 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.

8、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：B11.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：A mr 6x 1.007825u + 6x 1.008665u 12.000000u =0.098940u 比结合能为：2

9、A E A mce = 77= 120.098 940 X 931.5 MeV= - =7.68MeVo12答案：0.098940U 7.68MeV12.质子间距约为 r=0.8 X10 -15m 电量 e= 1.60 x 10-9C, 质量m= 1.67 X 10 -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：两质子间库仑力F库=kE万有弓I力F牛得百ke2 9X 109X 1.60 2X 1038 36= GmT 6.67 X 10 11X 1.67 2X

10、10-54 =1.2*10 。(2)由牛顿第二定律知质子的加速度a=F库 ke2= 2m mr9x 109x 1.60 2x 1038 2 29 2=1.67 x 10 -27x 0.8 2x 10-30m/s =2.2 * 10 m/s 0答案：(1)1.2 X 10 36 (2)2.2 X 1029m/s213.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 。 。

11、 。解得 5= 2( E+ mc mc mc )1 1 2=E、( m+ m m) c。a-1 1 2答案：E 2(m+mm)c14.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？1 c 解析：衰变方程为：bX-；2y+ 2He,由E= 2mVH a粒子的由动量守恒定律得:丁mv= mv, 丫2=工噢在4 a4 a4 m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+ 2HH 3H+ 1H试求：(1)此核反应中放生的能量 A E为多少？(2)若

12、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A m (2 X2.0136 3.0156 1.0073)u=0.0043u ,A E= A mC= 0.0043 X 931.5MeV = 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:2 2,Eki mvi pi/ m m 32= 2Ek2 mv2 P2/ m m 1故新生的氢核的动

13、能为3Ek1=4( AE+ Ek0)3=4(4.005 + 2)MeV= 4.5MeVo答案：(1)4.005MeV (2)4.5MeV16. a 粒子的质量 m.=6.6467 X 10 27kg,质子的质量 m= 1.6726 x 1027kg,中子的质量 m= 1.6749 x 10 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= 6.6950 X 10 -27kg这个数值与a粒子的质量之差A m 2m+ 2mma = (6.6950 6.6467) X10 27kg= 4.83 x 10 -29kg

14、a粒子的结合能2 4.83 x 10 -29X3.0 2X 1016& E= & mC= 1.60X10-19eV= 2.72 X 10 7eV= 27.2MeVa粒子的比结合能 1 = 芋=27.2MeV= 6.8MeVo4 4答案：6.8MeV17.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= A mC正确。(已知质子 m=1.0073u , a 粒子 m = 4.0015u ,锂核 mi = 7.0160u)解析：(1) 3Li + iHH2He+ 2He(2)核反应的质量亏损为A mn= 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A E= A mC= 0.0203 x 931.5MeV= 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= A mC正确。答案：(1)3Li+；HH4He+ 4He (2)见解析