1、4 原子核的结合能1 关于核力与比结合能的说法正确的是( ).A.核力具有饱和性和短程性B.原子核为了稳定,故重核在形成时其中子数多于质子数C.比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定释放核能D.中等核的比结合能比较小的核与较大核的比结合能小解析:核力是短程力,只能在 1.510-15 m 的距离内起作用,且只有相邻的核子间才有核力作用,核力具有饱和性,选项 A 正确;核力克服了原子核中质子与质子间的库仑斥力,使原子核稳定,重核在形成时,核力比库仑斥力减小得快,只有中子数多于质子数才能使核稳定,选项 B 正确;比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定释放核能,选
2、项 C 正确;中等核的比结合能比较小的核与较大核的比结合能大,选项 D 错误.答案:ABC2 爱因斯坦提出了质能方程,揭示了质量与能量的关系,关于质能方程,下列说法正确的是( ).A.质量和能量可以相互转化B.当物体向外释放能量时,质量必定减少,且减少的质量 m 与释放的能量 E 满足 E=mc2C.物质的核能可用 mc2 表示D.mc2 是物体能够放出能量的总和解析:爱因斯坦质能方程告诉我们:一定的质量总与一定的能量相联系,物体具有的能量跟它的质量间存在着正比关系,A、C、D 错误.故正确选项为 B.答案:B3 为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献,联合国将 2005 年定为“国际物理年” .对
3、于爱因斯坦提出的质能方程 E=mc2,下列说法中正确的是( ).A.E=mc2 表明物体具有的能量与其质量成正比B.根据 E=mc2 可以计算核反应中释放的核能C.一个中子和一个质子结合成氘核时释放出核能,表明此过程中出现了质量亏损D.E=mc2 中的 E 是发生核反应中释放的核能解析:E=mc 2 表明物体具有的能量与其质量成正比,其中 E 不能理解为发生核反应中释放的核能,选项 A 正确,D 错误;根据 E=mc2 可以计算核反应中释放的核能,选项 B 正确;一个中子和一个质子结合成氘核时发生聚变反应,会有质量亏损,亏损的质量以能量的形式释放出来,即释放出核能,选项 C 正确 .答案:AB
4、C4 中子 n、质子 p、氘核 D 的质量分别为 mn、m p、m D.现用光子能量为 E 的 射线照射静止氘核使之分解,反应方程为 +Dp+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( ).A. (mD-mp-mn)c2-E12B. (mp-mn-mD)c2-E12C. (mD-mp-mn)c2+E12D. (mp-mn-mD)c2+E12解析:据能量守恒可知:E+ mc2=2Ek,得 Ek= (E+mc2)12即 Ek= (mD-mp-mn)c2+E,故 C 正确.12答案:C5如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数 Z 的关系图像 ,下列说法正确的是( ). 如 D 和
5、E 结合成 F,结合过程一定会吸收核能; 如 D 和 E 结合成 F,结合过程一定会释放核能; 如 A 分裂成 B 和 C,分裂过程一定会吸收核能; 如 A 分裂成 B 和 C,分裂过程一定会释放核能.A. B.C. D.解析:由图像知 F 的核子平均质量小于 D、E 的核子平均质量,B 、C 的核子平均质量小于 A 的,所以当 D、E 结合成 F 时,A 分裂成 B 和 C 时,均会有质量亏损 ,由爱因斯坦质能方程知均会有核能放出,所以正确的为 .答案:B6 静止的镭核 Ra 发生 衰变,释放出的 粒子的动能为 E0,假设衰变时能量全部以动能形23686式释放出来,则衰变过程中总的质量亏损是
6、( ).A. B.402222 22602222C. D.02 202解析: Ra Rn+ He,由动量守恒:氡核和氦核动量大小相等,设为 p,则两个原子核的动能分22686 22284 42别为:222mE Rn=p2,4mE0=p2,所以 4E0=222ERn,核反应释放的总能量为E=E0+ERn=E0+ E0= E0,由爱因斯坦质能方程 E0=mc2,m= .4222226222 226222 22602222答案:B7 某核反应方程为 He+X.已知 H 的质量为 2.013 6 u H 的质量为 3.018 0 u He 21+31 42 21 ,31 ,42的质量为 4.002 6
7、 u,X 的质量为 1.008 7 u.则下列说法中正确的是( ).A.X 是质子,该反应释放能量B.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:由题目所给核反应方程式,根据核反应过程质量数、电荷数守恒规律,可得 He:21+31 42X,X 是中子,在该反应发生前反应物的总质量 m1=2.013 6 u+3.018 0 u=5.031 6 u,反应后产物+10总质量 m2=4.002 6 u+1.008 7 u=5.011 3 u,总质量减少,出现了质量亏损,根据爱因斯坦的质能方程可知,该反应释放能量.答案:B8 历史上第一次利用加速器实现的核
8、反应,是用加速后动能为 0.5 MeV 的质子 H 轰击静止 11的 X,生成两个动能均为 8.9 MeV 的 He.(1 MeV=1.610-13 J) 42(1)上述核反应方程为 . (2)质量亏损为 kg. 解析:核反应过程中释放的能量为E=2EkHe-EkH=17.3 MeV根据爱因斯坦质能方程:E= mc2解得质量亏损 m= kg=3.110-29 kg.2=17.31.610-13(3108)2答案:(1 Li He He (2)3.110-29)11+73 42 +429 氘核和氚核聚变时的核反应方程为 H n.已知 H 的比结合能是 2.78 21+31 42+10 31MeV
9、 H 的比结合能是 1.09 MeV He 的比结合能是 7.03 MeV,试计算核反应时释放的能量.,21 ,42解析:聚变反应前氘核和氚核的总结合能E1=(1.092+2.783)MeV=10.52 MeV.反应后生成的氦核的结合能E2=7.034 MeV=28.12 MeV.由于单个核子无结合能,所以聚变过程释放出的能量E=E2-E1=(28.12-10.52) MeV=17.6 MeV.答案:17.6 MeV10 两个中子和两个质子结合成一个氦核,同时释放一定的核能,若已知中子质量为 1.008 7 u,质子质量为 1.007 3 u,氦核质量为 4.002 6 u.试计算用中子和质子
10、生成 1 kg 氦时释放的核能.解析:计算核能的步骤一般是:首先,写出核反应方程;其次,计算质量亏损 m;然后根据质能方程E=mc2 计算核能.若 m 以原子核质量单位(u)为单位 ,可直接用 E=m(u)931.5 MeV 计算,此法较方便且常用.两个质子和两个中子结合成氦核的反应如下:2 n+2 H He,10 11 42质量亏损 m=21.008 7 u+21.007 3 u-4.002 6 u=0.029 4 u放出的核能 E=0.029 4931.5 MeV=27.386 MeV生成 1 kg 氦释放的总核能E= 6.02102327.3681061.610-19 J=6.591014 J.1 0004答案:6.5910 14 J
