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[随堂检测]1.下列关于核力的说法中错误的是()A．核力是短程力，作用范围很小，只在相邻核子间发生B．核力把核子紧紧束缚在核内，形成稳定的原子核，所以是引力C．质子间、中子间、质子和中子间都存在核力D．核力是一种强相互作用力，在其作用范围内，核力比库仑力大得多解析：选B.核力的作用范围在10－15m之内，只在相邻核子间发生，是短程力，A项对；当两核子间距离减小时，核力也迅速减小，至一定值时，核力表现为斥力，B项错；核力是质子、中子之间的强相互作用力，在其作用范围内，核力远大于库仑力，C、D项对．2.对结合能、平均结合能的认识，下列说法正确的是()A．一切原子核均具有结合能B．自由核子结合为原子核时，可能吸收能量C．结合能越大的原子核越稳定D．平均结合能越大的原子核越稳定解析：选D.氢原子核只有一个质子，无结合能，结合能并不是原子核所具有的能量，故A错；自由核子结合为原子核时，放出能量，故B错；平均结合能越大的原子核越稳定，故C错，D对．3.如图所示是原子核的平均核子质量A与原子序数Z的关系图象，下列说法正确的是()A．若D、E能结合成F，结合过程一定要释放能量B．若D、E能结合成F，结合过程一定要吸收能量C．若C、B能结合成A，结合过程一定要释放能量D．若F、C能结合成B，结合过程一定要释放能量解析：选A.D、E平均核子质量大于F平均核子质量，D、E结合成F，出现质量亏损，要释放能量，A对、B错；C、B结合成A，F、C结合成B都是质量增加，结合过程要吸收能量，C、D错．4.质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3，真空中光速为c，当质子和中子结合成氘核时，放出的能量是()A．m3c2B．(m1＋m2)c2C．(m3－m2－m1)c2D．(m1＋m2－m3)c2解析：选D.质子和中子结合成原子核氘核时，总质量减小了，即质量亏损Δm＝m1＋m2－m3.依据质能方程可知，放出的能量为ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3)c2.5.有些核反应过程是吸收能量的．例如，在X＋147N→178O＋11H中，核反应吸收的能量Q＝[(mO＋mH)－(mX＋mN)]c2.在该核反应方程中，X表示什么粒子？X粒子以动能Ek轰击静止的147N核，若Ek＝Q，则该核反应能否发生？请简要说明理由．解析：由核反应中质量数守恒和电荷数守恒得X的电荷数为2，质量数为4，因此X是α粒子；由于在动能Ek＝Q的α粒子轰击静止的147N核的过程中不能同时满足能量守恒和动量守恒，因此该核反应不能发生．答案：42He不能发生，因为不能同时满足能量守恒和动量守恒的要求[课时作业]一、单项选择题1.对原子核的组成，下列说法正确的是()A．核力可使一些中子组成原子核B．核力可使非常多的质子组成原子核C．不存在只有质子的原子核D．质量较大的原子核内一定有中子解析：选D.由于原子核带正电，不存在只有中子的原子核，但核力也不能把非常多的质子聚集在一起组成原子核，原因是核力是短程力，质子之间还存在“长程力”——库仑力，A、B错误；自然界中存在只有一个质子的原子核，如11H，C错误；较大质量的原子核内只有存在一些中子，才能削弱库仑力，维系原子核的稳定，故D正确．2.下列关于平均结合能的说法正确的是()A．核子数越多，平均结合能越大B．核子数越多，平均结合能越小C．结合能越大，平均结合能越大D．平均结合能越大，原子核越稳定解析：选D.由不同原子核的平均结合能随质量数的变化图象可知，中等质量的核平均结合能较大，故A、B、C错误；平均结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故D正确．3.某核反应方程为21H＋31H―→42He＋X.已知21H的质量为2.0136u，31H的质量为3.0180u，42He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：选B.设X的质量数为a，核电荷数为b，则由质量数守恒和电荷数守恒知：2＋3＝4＋a，1＋1＝2＋b所以a＝1，b＝0，故X为中子核反应方程的质量亏损为Δm＝(2.0136u＋3.0180u)－(4.0026u＋1.0087u)＝0.0203u，由此可知，该反应释放能量．4.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”．对于爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2，下列说法中不正确的是()A．E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比B．根据ΔE＝Δmc2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：选D.爱因斯坦质能方程E＝mc2，定量地指出了物体能量和质量之间的关系，A正确；由质能方程知，当物体的质量减少时，物体的能量降低，向外释放了能量；反之，若物体的质量增加了，则物体的能量升高，表明它从外界吸收了能量，所以由物体的质量变化能算出物体的能量变化，故B、C正确，D错误．5.中子n、质子p、氘核D的质量分别为mn、mp、mD.现用光子能量为E的γ射线照射静止氘核使之分解，反应方程为γ＋D→p＋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.12[(mD－mp－mn)c2－E]B.12[(mp＋mn－mD)c2＋E]C.12[(mD－mp－mn)c2＋E]D.12[(mp＋mn－mD)c2－E]解析：选C.核反应中的质量亏损Δm＝mp＋mn－mD，则核反应中吸收的能量ΔE＝Δmc2＝(mp＋mn－mD)c2，设中子的动能为Ek，据能量守恒定律可得：E－ΔE＝2Ek，所以Ek＝12(E－ΔE)＝12[(mD－mp－mn)c2＋E]，则可知C项正确．6.当两个中子和两个质子结合成一个α粒子时，放出28.30MeV的能量，当三个α粒子结合成一个碳(C)核时，放出7.26MeV能量，则当6个中子和6个质子结合成一个碳(C)核时，释放的能量约为()A．21.04MeVB．35.56MeVC．77.64MeVD．92.16MeV解析：选D.6个中子和6个质子可结合成3个α粒子，放出能量3×28.30MeV＝84.9MeV，3个α粒子再结合成一个碳核，放出7.26MeV能量，故6个中子和6个质子结合成一个碳核时，释放能量为84.9MeV＋7.26MeV＝92.16MeV.二、多项选择题7．一个质子和一个中子结合成氘核时，产生γ光子，由此可见()A．氘核的质量等于质子和中子的质量之和B．氘核的质量小于质子和中子的质量之和C．核子结合成原子核时会释放核能D．原子核分解成核子时会释放核能解析：选BC.由于结合时产生γ光子，即产生能量，故反应中有质量亏损，B对，A错；质子和中子统称核子，该反应为核子结合成原子核的反应，故C对，D错．8．在下述几种情况中，一定能释放原子核能的是()A．由核子结合成原子核B．由质量小的原子核结合成质量较大的原子核C．核反应中产生质量亏损时D．由重核裂变成质量较小的中等核解析：选ACD.任何一个原子核的质量总是小于组成它的所有核子的质量之和，由爱因斯坦质能方程可知，只要在反应过程中有质量亏损，就有能量释放出来．故A、C、D正确，B错误．9．关于原子核的结合能，下列说法正确的是()A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C．铯原子核(13355Cs)的结合能小于铅原子核(20882Pb)的结合能D．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能解析：选ABC.原子核分解成自由核子时，需要的最小能量就是原子核的结合能，选项A正确；重核衰变时释放能量，衰变产物更稳定，即衰变产物的比结合能更大，衰变前后核子数不变，所以衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，选项B正确；铯核的核子数比铅核的核子数少，其结合能也小，选项C正确；自由核子组成原子核时，需放出能量，因此质量亏损，产生的能量小于原子核的结合能，选项D错误．10．中子和质子结合成氘核时，质量亏损为Δm，相应的能量ΔE＝Δmc2＝2.2MeV是氘核的结合能．下列说法正确的是()A．用能量小于2.2MeV的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子B．用能量等于2.2MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零C．用能量大于2.2MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零D．用能量大于2.2MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零解析：选AD.氘核分解为一个质子和一个中子时，所需吸收的能量不能小于其结合能2.2MeV，故A对；光子照射氘核时，光子和氘核组成的系统总动量不为零，由动量守恒定律得，光子被氘核吸收后，分解成的质子和中子的总动量不为零，故总动能也不为零，所以把氘核分解为质子和中子所需的能量应大于2.2MeV，故D对，B、C错．三、非选择题11．历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为0.5MeV的质子11H轰击静止的AZX，生成两个动能均为8.9MeV的42He.(1MeV＝1.6×10－13J)(1)上述核反应方程为__________________________．(2)质量亏损为多少kg?解析：(1)根据电荷数和质量数守恒可写出核反应方程为11H＋73X→42He＋42He或11H＋73Li→42He＋42He.(2)设反应前质子的动能为Ek0，反应后42He的动能为Ek，由于质量亏损而释放的能量为ΔE＝2Ek－Ek0＝(2×8.9－0.5)MeV＝17.3MeV，根据爱因斯坦质能方程，有Δm＝ΔEc2＝17.3×1.6×10－13（3.0×108）2kg≈3.1×10－29kg.答案：(1)11H＋73X→42He＋42He(或11H＋73Li→42He＋42He)(2)3.1×10－2912．一个静止的铀核23292U(原子质量为232.0372u)放出一个α粒子(原子质量为4.0026u)后衰变成钍核22890Th(原子质量为228.0287u)．(已知原子质量单位1u＝1.67×10－27kg，1u相当于931.5MeV的能量)(1)写出铀核的衰变反应方程；(2)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，则α粒子的动能为多少？解析：(1)23292U→22890Th＋42He.(2)质量亏损Δm＝mU－mα－mTh＝0.0059uΔE＝Δmc2＝0.0059×931.5MeV≈5.50MeV.(3)系统动量守恒，钍核和α粒子的动量大小相等，即pTh＋(－pα)＝0pTh＝pαEkTh＝p2Th2mThEkα＝p2α2mαEkTh＋Ekα＝ΔE所以钍核获得的动能EkTh＝mαmα＋mTh·ΔE＝44＋228×5.50MeV≈0.09MeV解得：Ekα＝5.50MeV－0.09MeV＝5.41MeV.答案：(1)23292U→22890Th＋42He(2)5.50MeV(3)5.41MeV本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放