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3.核力与结合能A级必备知识基础练1.(2022北京朝阳模拟预测)关于自然界中四种基本相互作用,下列说法正确的是()A.核外电子与原子核间的万有引力和库仑力大小相当B.原子核内任意两个核子间都存在核力C.核力是强相互作用,一定是引力D.弱相互作用是短程力2.(2022安徽黄山模拟预测)下

列有关原子核的说法正确的是()A.结合能是指将原子核中的核子分开而需要的能量B.结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定C.质量亏损是指原子核的质量大于组成它的核子的质量之和D.因为存在质量

亏损,所以在原子核发生衰变时,质量数不守恒3.雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(υe)而获得了2002年诺贝尔物理学奖。他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615t四氯乙烯(C2Cl4)溶

液的巨桶。电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核,其核反应方程式为υe+1737Cl1837Ar+-10e,已知1737Cl核的质量为36.95658u,1837Ar核的质量为36.95691u,-10e质量为0.00055u,1u对应的能量为931.5MeV。根据以上数据,可以判断参与上述反应

的电子中微子的最小能量为()A.0.82MeVB.0.31MeVC.1.33MeVD.0.51MeV4.(多选)关于质能方程,下列哪些说法是正确的()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.一定量的质量总是与一定量的能量相联系的5.(多选)(2022浙江模拟

预测)关于核反应方程:①92238UTh+24He和②90234Th91234Pa+-10e,说法正确的是()A.①是α衰变,有能量放出B.②是β衰变,没有能量放出C.Pa、U、Th三者的比结合能由大到小是Pa、T

h、UD.Pa、Th、U的结合能由大到小是U、Th、Pa6.(2021黑龙江鹤岗一中高二期末)核电池可通过半导体换能器,将放射性同位素94239Pu衰变过程释放的能量转变为电能。一静止的94239Pu核衰变为核92235U和新粒子,并释放出γ光子

。已知94239Pu、92235U的质量分别为mPu、mU,下列说法正确的是()A.94239Pu的衰变方程为94239PuU+211H+γB.释放的核能转变为92235U的动能、新粒子的动能和γ光子能量C.92235U的结合能比94239Pu的结合能更大D.核反应过程中释放

的核能为ΔE=(mPu-mU)c27.(2021江西金溪高二期末)运动的原子核X放出α粒子后变成静止的原子核Y,已知原子核X、α粒子的质量分别是M、m,α粒子的动能为E,真空中的光速为c,α粒子的速度远小于光速。则在上述核反应中的质量亏损是()A.𝑀-𝑚𝑚𝑐2E

B.𝑀-𝑚𝑀𝑐2EC.𝑚(𝑀-𝑚)𝑐2ED.𝑀(𝑀-𝑚)𝑐2E8.(2022江苏苏州模拟预测)硼中子俘获疗法是肿瘤治疗的新技术,其原理是进入癌细胞内的硼核(510B)吸收慢中子,转变成锂核(37Li)和α粒子,释放出γ光子。已知核反应过程中质量

亏损为Δm,γ光子的能量为E0,硼核的比结合能为E1,锂核的比结合能为E2,普朗克常量为h,真空中光速为c。(1)写出核反应方程并求出γ光子的波长λ;(2)求核反应放出的能量E及氦核的比结合能E3。B级关键能力提升练9.原子核的比结合能随质量数的变化图像如图所示,根据该曲线对核能的认识正

确的是()A.质量数越大,比结合能越大B.质量较小的轻核结合成质量较大的重核时要吸收能量;质量较大的重核分裂成质量较小的轻核时要放出能量C.质量较大的重核和质量较小的轻核比结合能都较小,但轻核的比结合能还有些起伏

D.一重原子核衰变成α粒子和另一原子核,衰变产物的质量之和一定大于原来重核的质量10.静止的氡核86222Rn放出α粒子后变成钋核84218Po,α粒子动能为Eα。若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能,真空中的光速为c,则该反应中的质量亏损为()A.2𝐸α109𝑐2B.0C.

111𝐸α109𝑐2D.109𝐸α111𝑐211.(2022广东盐田高中高二阶段练习)如图所示,图甲为原子核的比结合能与质量数关系曲线,图乙为原子核的平均核子质量与原子序数的关系曲线,根据两曲线,下列说法正确的是()甲

乙A.根据图甲可知,23He核的结合能约为7MeVB.根据图甲可知,92235U核的结合能比3689Kr核的结合能更大C.根据图乙可知,核D裂变成核E和F的过程中,比结合能减小D.根据图乙可知,若A、B能结合成C,则结合过程一定要吸收能量1

2.(2022湖南长沙二模)“快堆”中的钚239裂变释放出快中子,反应区周围的铀238吸收快中子后变成铀239,铀239很不稳定,经过两次β衰变后变成钚239,从而实现钚燃料的“增殖”。某5kg的钚239核燃料,每秒钟约

有1.1×1013个钚239发生自然衰变,放出α粒子,已知钚239原子的α衰变质量亏损了0.0057u。已知1u相当于931.5MeV的能量,α粒子在核燃料中减速会释放出热能,下列说法正确的是()A.铀239两次β衰变后,比结合能减小B.原子核衰

变时,动量守恒,质量守恒C.原子核衰变时释放的α射线比β射线穿透能力更强D.假设衰变释放的能量最终变成内能,该5kg的钚239核燃料的发热功率约为9.4W13.(多选)(2022河南新乡高二期末)一个静止的原子核发生衰变,核反应中放出的能量为Q,其方程为𝐴𝐵XY+𝐸𝐹Z,假设释放的能

量全都转化为新核Y和Z的动能,其中Z的速度为v,以下结论正确的是()A.Y原子核的动能与Z原子核的动能之比为𝐹𝐷B.Y原子核的速度大小为𝐷𝐹vC.Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量大D.Y和Z的结合能之和一定大于X的结合能14.(2022河北张家口高二期末)氡是放

射性气体,当人吸入体内后,氡发生衰变的α粒子可在人的呼吸系统造成辐射损伤,引发肺癌。而建筑材料是室内氡的最主要来源。如花岗岩、砖砂、水泥及石膏之类,特别是含放射性元素的天然石材,最容易释出氡。一静止的氡核86222Rn发生一次α衰变生成新核钋(Po),此过程动量守

恒且释放的能量全部转化为α粒子和钋核的动能,已知m氡=222.0866u,mα=4.0026u,m钋=218.0766u,1u相当于931MeV的能量。(最后计算结果保留三位有效数字)(1)写出上述核反应方程;(2)求上述核反应放出

的能量ΔE;(3)求α粒子的动能Ekα。3.核力与结合能1.D核外电子与原子核间的万有引力远小于库仑力大小,选项A错误;原子核内只有相邻的两个核子间存在核力,选项B错误;核力是强相互作用,可表现为引力,也可表现为斥力,故C错误

;弱相互作用是短程力,选项D正确。2.A结合能是指将原子核中的核子分开而需要的能量,或者是核子结合成原子核释放的能量,故A正确;比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定,故B错误;质量亏损是指原子核的质量小于组成它的

核子的质量之和,故C错误;因为存在质量亏损,所以在原子核发生衰变时,质量不守恒,质量数守恒,故D错误。3.A先计算出核反应过程中的质量增加Δm=36.95691u+0.00055u-36.95658u=0.00088u,再由爱因斯坦的质能方程得所需要的能量ΔE=Δmc2=

0.00088u×931.5MeV=0.82MeV,故选项A是正确的。4.BD质能方程E=mc2表明某一定量的质量与一定量的能量是相联系的,当物体获得一定的能量,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ΔE=Δ

mc2进行计算,故B、D正确。5.AC因为①中释放出了α粒子,所以①是α衰变,同理②中释放出了β粒子,所以②是β衰变,且都有能量放出,故A正确,B错误;因为比结合能越大越稳定,所以Pa、U、Th三者的比结合

能由大到小是Pa、Th、U,故C正确;因为核子数越多,结合能越高,且比结合能等于结合能与核子数之比,故可得Pa、Th、U的结合能由大到小是U、Pa、Th,故D错误。6.B根据质量数守恒与电荷数守恒可知,94239Pu的衰变方程为94239PuU+24He+γ,故A错误;

根据质能方程可知,释放的核能为ΔE=Δmc2=(mPu-mU-mα)c2,释放的核能转变为92235U的动能、新粒子的动能和γ光子能量,故B正确,D错误;92235U比94239Pu的核子数少,则结合能比94239Pu的结合能小,但92235U的比结合能比

94239Pu的比结合能更大,故C错误。7.B核反应中动量守恒,有mvα=MvX,α粒子的动能为E=12𝑚𝑣α2,根据能量守恒得ΔE=12𝑚𝑣α2−12𝑀𝑣X2,由爱因斯坦质能方程ΔE=Δm

c2,联立解得Δm=𝑀-𝑚𝑀𝑐2E,故选B。8.答案(1)510B+01nLi+24He+γλ=h𝑐𝐸0(2)Δmc2Δ𝑚𝑐2+10𝐸1-7𝐸24解析(1)核反应方程为510B+01nLi+

24He+γ根据E0=h𝑐𝜆可求得γ光子的波长λ=h𝑐𝐸0。(2)由质能方程可知,核反应中放出的能量E=Δmc2由能量关系可得E=7E2+4E3-10E1解得E3=Δ𝑚𝑐2+10𝐸1-7𝐸24。9.C根据质能方程可知,轻核的聚变和重核的裂变过程,都存在质量亏损,都向外界

放出能量,故B错误;根据题干图像可知,当质量较小时,比结合能随着质量的增加而增大,但在36Li处减小;当质量较大时,比结合能随着质量的增加而减小,故A错误、C正确;一重原子核衰变成α粒子和另一原子核,该过程中要释放能量,根据质能方程可知衰变产物的质量之和一

定小于原来重核的质量,故D错误。10.C动能Ek=12mv2=𝑝22𝑚,衰变过程动量守恒,α粒子与新核动量大小相等,动能与质量成反比,α粒子和反冲核的总动能E=Eα+4218Eα=111109Eα由ΔE=Δmc2得Δm=111𝐸α109𝑐2。11.B题图甲中

24He核的比结合能约为7MeV,但图中不能看出23He核的比结合能,不能计算23He核的结合能,故A错误;分析图甲可知,92235U核比3689Kr核的比结合能略小,但核子数远大于3689Kr核,根据结合能等于比结合能与核子数的乘积可知,92

235U核的结合能比3689Kr核的结合能更大,故B正确;将D分裂成E、F,由题图乙可知是重核的裂变,因此核子的比结合能将增大,故C错误;若A、B能结合成C,平均核子质量减少,会有质量亏损,释放出核能,故D错误。12.D铀239两次β衰变后

,放出能量,比结合能增加,选项A错误;原子核衰变时,合外力为零,则动量守恒,质量不守恒,选项B错误;原子核衰变时释放的α射线比β射线穿透能力弱,选项C错误;假设衰变释放的能量最终变成内能,该5kg的钚239核燃料发生自然衰变放出能量ΔE=1.1×1013×0.0057×931.5×10

6×1.6×10-19J=9.4J,则发热功率约为P=Δ𝐸Δ𝑡=9.4W,选项D正确。13.AD静止的原子核发生衰变的过程中动量守恒,设Y的速度大小为v',根据动量守恒定律得Fv=Dv',解得v'=𝐹𝑣𝐷,根据动能和动量关系Ek=𝑝22

𝑚可知,动量相等动能与质量成反比,即Y原子核的动能与Z原子核的动能之比为F∶D,故A正确,B错误;由于该反应的过程中释放能量,所以Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量小,故C错误;由于该反应的过程中释放能量,所以Y和Z的结合能之和一定大于X的结合能,

故D正确。14.答案(1)86222RnPo+24He(2)6.89MeV(3)6.77MeV解析(1)根据质量数和电荷数守恒有86222RnPo+24He。(2)质量亏损Δm=222.0866u-4.0026u-218.0766u=0.00

74uΔE=Δmc2解得ΔE=0.0074×931MeV=6.89MeV。(3)设α粒子、钋核的动能分别为Ekα、Ek钋,动量分别为pα、p钋,由能量守恒定律得ΔE=Ekα+Ek钋由动量守恒定律得0=pα+p钋又Ek=𝑝22𝑚故Ekα∶Ek钋=218∶4