2017 - 2018学年高中物理第十九章原子核第5节核力与结合能教师用(3)

2019-08-31 15:08

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( 55Cs)的结合能小于铅原子核( 82Pb)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=Δmc=2.2 MeV是氘核的结合能.下列说法正确的是( )

A.用能量小于2.2 MeV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2.2 MeV 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2.2 MeV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2.2 MeV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2.2

11

2

133

208

MeV,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2.2 MeV,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0.5 MeV的质子1H轰击静止的ZX,生成两个动能均为8.9 MeV的2He.(1 MeV=1.6×10

(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1H+3X→2He+2He或1H+3Li→2He+2He.

(2)设反应前质子的动能为Ek0,反应后2He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=17.3 MeV, 根据爱因斯坦质能方程,有

ΔE17.3×1.6×10-29Δm=2= kg. 82 kg=3.1×10

c(3.0×10)

答案:(1)1H+3X→2He+2He(或1H+3Li→2He+2He) (2)3.1×10

232

1

7

4

4

1

7

4

4

-29

-13

4

4

1

7

4

4

1

7

4

1

A4-13

J)

☆12.(2016·苏州高二检测)一个静止的铀核 92U(原子质量为232.037 2 u)放出一个α粒子(原子质量为4.002 6 u)后衰变成钍核 90Th(原子质量为228.028 7 u).(已知原子质量单位1 u=1.67×10

-27

228

kg,1 u相当于931.5 MeV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) 92U→ 90Th+2He. (2)质量亏损

Δm=mU-mα-mTh=0.005 9 u

ΔE=Δmc=0.005 9×931.5 MeV=5.50 MeV. (3)系统动量守恒,钍核和α粒子的动量大小相等,即

2232

228

4

pTh+(-pα)=0 pTh=pα p2Th

EkTh=

2mThp2α

Ekα=

2mα

EkTh+Ekα=ΔE

所以钍核获得的动能

12

mα4

EkTh=·ΔE=×5.50 MeV=0.09 MeV

mα+mTh4+228

解得:Ekα=5.50 MeV-0.09 MeV=5.41 MeV. 答案:(1) 92U→ 90Th+2He (2)5.50 MeV (3)5.41 MeV

232

228

4

13


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