（2021新人教版）高中物理选择性必修第三册课时分层作业18　核力与结合能同步检测.doc

1、课时分层作业课时分层作业(十八十八)核力与结合能核力与结合能 (建议用时：建议用时：25 分钟分钟) 考点一考点一四种基本相互作用及核力的性质四种基本相互作用及核力的性质 1(多选多选)关于核力关于核力，下列说法中正确的是下列说法中正确的是() A核力是一种特殊的万有引力核力是一种特殊的万有引力 B原子核内只有质子和质子间有核力作用原子核内只有质子和质子间有核力作用，而中子和中子之间而中子和中子之间、质子和中子之间质子和中子之间 则没有核力作用则没有核力作用 C核力是原子核稳定存在的原因核力是原子核稳定存在的原因 D核力是一种短程力核力是一种短程力 CD核力与万有引力核力与万有引力、库仑力的性

2、质不同库仑力的性质不同，核力是短程力核力是短程力，作用范围在作用范围在 1.510 15 m 之内之内，原子核半径的数量级为原子核半径的数量级为 10 15 m，所以核力只存在于相邻的核子之间所以核力只存在于相邻的核子之间，质子质子 间间、 中子间中子间、 质子和中子间都可以有核力作用质子和中子间都可以有核力作用，核力是原子核能稳定存在的原因核力是原子核能稳定存在的原因，故故 C、 D 正确。正确。 2科学研究表明科学研究表明，自然界存在四种基本相互作用自然界存在四种基本相互作用。 。我们知道分子之间也存在相互我们知道分子之间也存在相互 作用的引力和斥力作用的引力和斥力，那么分子力实质上是属于

3、那么分子力实质上是属于() A引力相互作用引力相互作用 B电磁相互作用电磁相互作用 C强相互作用和弱相互作用的共同作用强相互作用和弱相互作用的共同作用 D四种基本相互作用的共同作用四种基本相互作用的共同作用 B分子力作用范围约分子力作用范围约在在 10 10 m 数量级上数量级上。 强相互作用和弱相互作用都是短程力强相互作用和弱相互作用都是短程力， 作用范围在作用范围在 10 15 m 和和 10 18 m 之内之内，在分子力作用范围内强相互作用和弱相互作用都在分子力作用范围内强相互作用和弱相互作用都 不存在不存在，在分子力作用范围内引力相互作用和电磁相互作用都存在在分子力作用范围内引力相互作

4、用和电磁相互作用都存在，但由于电磁力远大但由于电磁力远大 于万有引力于万有引力，引力相互作用可以忽略不计引力相互作用可以忽略不计，因此分子力本质上属于电磁相互作用因此分子力本质上属于电磁相互作用，B 正正 确。确。 3(多选多选)关于核力关于核力，下列说法中正确的是下列说法中正确的是( ) A核力是一种特殊的万有引力核力是一种特殊的万有引力，存在于原子核内所有的核子间存在于原子核内所有的核子间 B原子核内只有相邻的两个核子间才有核力作用原子核内只有相邻的两个核子间才有核力作用 C核力是原子核能稳定存在而不核力是原子核能稳定存在而不“分崩离析分崩离析” ”的原因的原因 D核力是一种短程强相互作用

5、力核力是一种短程强相互作用力，其作用的范围仅在其作用的范围仅在 1.510 15m 内 内 BCD核力是仅存在于相邻核子间的短程强相互作用力核力是仅存在于相邻核子间的短程强相互作用力，而万有引力在任何有质而万有引力在任何有质 量的物体间都存在量的物体间都存在，且远小于核力且远小于核力，A 错误错误，B、D 正确；因为有了强大的核力平衡了正确；因为有了强大的核力平衡了 原子核内质子间的库仑力原子核内质子间的库仑力，才使原子核稳定存在才使原子核稳定存在，C 正确。正确。 考点二考点二结合能与质量亏损结合能与质量亏损 4(多选多选)不同原子核的比结合能是不同的不同原子核的比结合能是不同的， ，中等质

6、量原子核的比结合能最大中等质量原子核的比结合能最大，轻轻 核和重核的比结合能都比中等质量的原子核要小核和重核的比结合能都比中等质量的原子核要小，由此由此，可以确定可以确定，下列核反应能释放下列核反应能释放 大量核能的是大量核能的是() A中等质量的原子核结合成质量较大的重核中等质量的原子核结合成质量较大的重核 B质量较大的重核分裂成中等质量的原子核质量较大的重核分裂成中等质量的原子核 C中等质量的原子核分裂成质量较小的轻核中等质量的原子核分裂成质量较小的轻核 D质量较小的轻核结合成中等质量的原子核质量较小的轻核结合成中等质量的原子核 BD两个中等质量的原子核结合成重核的过程两个中等质量的原子核

7、结合成重核的过程，核子的比结合能减少核子的比结合能减少，整个过程整个过程 将要吸收能量将要吸收能量，A 错误错误；质量较大的重核分裂成中等质量的原子核质量较大的重核分裂成中等质量的原子核，是上述过程的逆过是上述过程的逆过 程程，显然是放出能量的显然是放出能量的，B 正确；根据同样的方法可知正确；根据同样的方法可知，C 错误错误，D 正确。正确。 5(多选多选)为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将联合国将 2005 年定为年定为“国际物理国际物理 年年”。对于爱因斯坦提出的质能方程对于爱因斯坦提出的质能方程 Emc2，下列说法中正确的是下列说法中正确的是()

8、 AEmc2表明物体具有的能量与其质量成正比表明物体具有的能量与其质量成正比 B根据根据Emc2可以计算核反应中释放的核能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表明此过程中出现了质量亏损 DEmc2中的中的 E 是发生核反应时释放的核能是发生核反应时释放的核能 ABCEmc2表明物体具有的能量与其质量成正比表明物体具有的能量与其质量成正比， 其中其中 E 不能理解为发生核反不能理解为发生核反 应时释放的核能应时释放的核能， 选项选项 A 正确正确， D 错误错误； 根据根据Emc2可以计算核反应

9、中释放的核能可以计算核反应中释放的核能， 选项选项 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，会有质量亏损会有质量亏损，亏损亏损 的质量以能量的形式释放出来的质量以能量的形式释放出来，即释放出核能即释放出核能，选项选项 C 正确。正确。 6太阳因核聚变释放出巨大的能量太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少同时其质量不断减少。太阳每秒钟辐射出的太阳每秒钟辐射出的 能量约为能量约为 41026J，根据爱因斯坦质能方程根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近太阳每秒钟减少的质量最接近() A1036kgB1018kg C1

10、013kgD109kg D根据爱因斯坦的质能方程得根据爱因斯坦的质能方程得：mE c2 4 1026 91016 kg4.4109kg，D 正确正确。 7(多选多选)关于质能方程关于质能方程，下列说法正确的是下列说法正确的是( ) A质量减少质量减少，能量就会增加能量就会增加，在一定条件下质量转化为能量在一定条件下质量转化为能量 B物体获得一定的能量物体获得一定的能量，它的质量也相应增加一定值它的质量也相应增加一定值 C物体一定有质量物体一定有质量，但不一定有能量但不一定有能量，所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量 关系关系 D一定量的质量总是与一定量的能量

11、相联系的一定量的质量总是与一定量的能量相联系的 BD质能方程质能方程 Emc2表明一定量的质量与一定量的能量是相联系的表明一定量的质量与一定量的能量是相联系的，是普遍适是普遍适 用的用的，但不能认为在一定条件下质量转化为能量但不能认为在一定条件下质量转化为能量，选项选项 A、C 错误错误，D 正确正确；当物体获当物体获 得一定的能量得一定的能量，即能量增加某一定值时即能量增加某一定值时，它的质量也相应增加一定值它的质量也相应增加一定值，并可根据并可根据E mc2进行计算进行计算，选项选项 B 正确。正确。 8(多选多选)下列说法中下列说法中，正确的是正确的是() A爱因斯坦质能方程反映了物体的

12、质量就是能量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它们之间可以相互转化 B由由 Emc2可知可知，能量与质量之间存在着正比关系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可以用物体的质量作为它 所蕴藏的能量的量度所蕴藏的能量的量度 C核反应中发现的核反应中发现的“质量亏损质量亏损”是由静止质量变成运动质量是由静止质量变成运动质量 D因为在核反应中产生能量因为在核反应中产生能量，有质量的转化有质量的转化， ，所以系统只有质量数守恒所以系统只有质量数守恒，系统的系统的 总能量和总质量并不守恒总能量和总质量并不守恒 BCEmc2说明能量和质量之间存在着联系说明能量

13、和质量之间存在着联系，即能量与质量之间存在着正比关即能量与质量之间存在着正比关 系系，但并不说明能量和质量之间存在相互转化的关系但并不说明能量和质量之间存在相互转化的关系，故故 A 错误错误，B 正确正确；核反应中的核反应中的 “质量亏损质量亏损”并不是质量消失并不是质量消失，实际上是由静止的质量变成运动的质量实际上是由静止的质量变成运动的质量，并不是质量转并不是质量转 变成能量变成能量，故故 C 正确；在核反应中正确；在核反应中，质量守恒质量守恒，能量也守恒能量也守恒，在核反应前后只是能量在核反应前后只是能量 的存在方式不同的存在方式不同，总能量不变总能量不变，在核反应前后只是物质由静质量变

14、成动质量在核反应前后只是物质由静质量变成动质量，故故 D 错错 误。误。 9 镭镭核核 226 88Ra 发生衰变放出一个粒子变为氡发生衰变放出一个粒子变为氡核核 222 86Rn， 已知镭已知镭核核 226 88Ra 质量质量为为 226.025 4 u，氡核氡核 222 86Rn 质量为质量为 222.016 3 u，放出粒子的质量为放出粒子的质量为 4.002 6 u，已知已知 1 u 的质量相当的质量相当 于于 931.5 MeV 的能量的能量。 (1)写出核反应方程；写出核反应方程； (2)求镭核衰变放出的能量；求镭核衰变放出的能量； (3)若镭核衰变前静止若镭核衰变前静止，且衰变放

15、出的能量均转变为氡核和放出的粒子的动能且衰变放出的能量均转变为氡核和放出的粒子的动能，求求 放出粒子的动能放出粒子的动能。 解析解析(1)核反应核反应(衰变衰变)方程为方程为 226 88Ra22286Rn 4 4 2 2 He。 (2)镭核衰变放出的能量为镭核衰变放出的能量为E(226.025 44.002 6222.016 3)931.5 MeV6.05 MeV。 (3)镭核衰变时动量守恒镭核衰变时动量守恒，则由动量守恒定律可得则由动量守恒定律可得 mRnvRnmv0 又根据衰变放出的能量转变为氡核和又根据衰变放出的能量转变为氡核和粒子的动能粒子的动能，则则E1 2m Rnv2Rn1 2m

16、 v2 联立以上两式可得联立以上两式可得 E1 2m v 2 2 mRn mRnm E5.94 MeV。 则放出粒子的动能为则放出粒子的动能为 5.94 MeV。 答案答案 (1)22688Ra22286Rn 4 4 2 2He (2)6.05 MeV(3)5.94 MeV (建议用时：建议用时：15 分钟分钟) 10(多选多选)如图是各种元素的原子核中核子的平均质量与原子序数如图是各种元素的原子核中核子的平均质量与原子序数 Z 的关系图像的关系图像， 由此可知由此可知() A若原子核若原子核 D 和和 E 结合成原子核结合成原子核 F，结合过程一定会释放能量结合过程一定会释放能量 B若原子核

17、若原子核 D 和和 E 结合成原子核结合成原子核 F，结合过程一定要吸收能量结合过程一定要吸收能量 C若原子核若原子核 A 分裂成原子核分裂成原子核 B 和和 C，分裂过程一定会释放能量分裂过程一定会释放能量 D若原子核若原子核 A 分裂成原子核分裂成原子核 B 和和 C，分裂过程一定要吸收能量分裂过程一定要吸收能量 ACD 和和 E 结合成结合成 F，有质量亏损有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程可知根据爱因斯坦质能方程可知，有能量释放有能量释放， 故故 A 正确正确，B 错误错误；若若 A 分裂成分裂成 B 和和 C，也有质量亏损也有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程可知根据爱因斯坦质能方程可知，

18、 有能量释放有能量释放，故故 C 正确正确，D 错误。错误。 11太阳内部持续不断地发生着太阳内部持续不断地发生着 4 个质子个质子( 1 1 1 1H)聚变为 聚变为 1 个氦核个氦核( 4 4 2 2He)的热核反应 的热核反应，核核 反应方程是反应方程是 4 1 1 1 1H 4 4 2 2He 2X，这个核反应释放出大量核能这个核反应释放出大量核能。已知质子已知质子、氦核氦核、X 的质量的质量 分别为分别为 m1、m2、m3，真空中的光速为真空中的光速为 c。下列说法中正确的是下列说法中正确的是() A方程中的方程中的 X 表示中子表示中子( 1 1 0 0n) B方程中的方程中的 X

19、 表示电子表示电子( 0 1e) C这个核反应中质量亏损这个核反应中质量亏损m4m1m2 D这个核反应中释放的核能这个核反应中释放的核能E(4m1m2 2m3)c2 D由核反应质量数守恒由核反应质量数守恒、电荷数守恒可推断出电荷数守恒可推断出 X 为为 0 0 1 1e， ，A、B 错误错误；质量亏损为质量亏损为 m4m1m22m3，释放的核能为释放的核能为Emc2(4m1m22m3)c2， ，C 错误错误，D 正确正确。 12 一个静止的铀核一个静止的铀核 232 92U(原子质量为原子质量为 232.037 2 u)放出一个放出一个粒子粒子(原子质量为原子质量为 4.002 6 u)后衰变

20、成钍核后衰变成钍核 228 90Th(原子质量为原子质量为 228.028 7 u)。(已知原子质量单位已知原子质量单位 1 u1.6710 27 kg，1 u 相当于相当于 931.5 MeV 的能量的能量，结果均保留两位有效数字结果均保留两位有效数字) (1)写出铀核的衰变方程；写出铀核的衰变方程； (2)算出该衰变反应中释放出的核能；算出该衰变反应中释放出的核能； (3)若释放的核能全部转化为新核的动能若释放的核能全部转化为新核的动能，则则粒子的动能为多少？粒子的动能为多少？ 解析解析(1)23292U22890Th 4 4 2 2He。 。 (2)质量亏损质量亏损mmUmmTh0.00

21、5 9 u Emc20.005 9931.5 MeV5.5 MeV。 (3)系统动量守恒系统动量守恒，钍核和钍核和粒子的动量大小相等粒子的动量大小相等，即即 pTh(p)0，pThp EkTh p2Th 2mTh， ，Ek p2 2m， ，EkThEkE 所以所以粒子获得的动能粒子获得的动能 Ek mTh mmThE 228 4228 5.5 MeV5.4 MeV。 答案答案 (1)23292U22890Th 4 4 2 2He (2)5.5 MeV (3)5.4 MeV 13静止在匀强磁场中的放射性原子核静止在匀强磁场中的放射性原子核 X 衰变为两个粒子衰变为两个粒子 a 和 和 b，衰变后

22、粒子衰变后粒子 a 的的 运动速度与磁场垂直运动速度与磁场垂直。粒子粒子 a 和和 b 的轨道半径之比的轨道半径之比 RaRb451，周期之比周期之比 TaTb 1013。已知该衰变过程中的质量亏损为已知该衰变过程中的质量亏损为m，假定衰变过程中释放的核能全部转化假定衰变过程中释放的核能全部转化 成粒子的动能成粒子的动能，光速为光速为 c，求：求： (1)粒子粒子 a 和和 b 的电荷数之比的电荷数之比qa qb； ； (2)粒子粒子 a 和和 b 的质量之比的质量之比ma mb； ； (3)原子核原子核 X 的电荷数的电荷数 Z 和质量数和质量数 A； (4)粒子粒子 a 的动能的动能 Ek

23、a。 解析解析(1)带电粒子在磁场中做圆周运动的半径公式为带电粒子在磁场中做圆周运动的半径公式为 Rmv qB 根据动量守恒定律有根据动量守恒定律有 mavambvb，联立得联立得Ra Rb qb qa 代入数据得代入数据得qa qb 1 45。 。 (2)根据根据 T2m qB ，有有Ta Tb ma mb qb qa 解得解得ma mb qa qb Ta Tb 2 117。 。 (3)根据电荷数守恒和质量数守恒根据电荷数守恒和质量数守恒，有有 Zqaqb46q0，Amamb119m0 其中其中 q0和和 m0为定值为定值，单位分别为一个单位正电荷和一个原子质量单位单位分别为一个单位正电荷和一个原子质量单位，可推测可推测 q0 2，m02。则原子核。则原子核 X 为为 238 92U，此衰变为此衰变为 238 92U 的的衰变。衰变。 (4)根据动能和动量的关系式根据动能和动量的关系式 Ek p2 2m， ，有有 Eka Ekb mb ma 117 2 因衰变过程中释放的核能全部转化成粒子的动能因衰变过程中释放的核能全部转化成粒子的动能，则有则有 mc2EkaEkb 联立以上两式解得联立以上两式解得 Eka117 119mc 2。 。 答案答案 (1) 1 45 (2) 2 117 (3)92238(4)117 119mc 2