1、第十九章第 6 节第 7 节第 8 节 核裂变 核聚变 粒子和宇宙随堂检测 1科学研究表明，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作用的引力和斥力，那么分子力实质上属于( )A引力相互作用B电磁相互作用C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解析：选 B分子力作用范围约在 1010 m 数量级上，强相互作用和弱相互作用都是短程力，作用范围在 1015 m 和 1018 m 之内，在这个距离上分子力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，但由于电磁力远大于万有引力，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2(多选) 不同原子
2、核的比结合能是不同的，中等质量原子核的比结合能最大，轻核和重核的比结合能都比中等质量的原子核要小，由此，可以确定，下列核反应能释放大量核能的是( )A中等质量的原子核结合成质量较大的重核B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D质量较小的轻核结合成中等质量的原子核 解析：选 BD两个中等质量的核结合成重核的过程，核子的比结合能减少，整个过程将要吸收能量，故 A 选项错误；质量较大的重核分裂成中等质量的原子核，是上述过程的逆过程，显然是放出能量的，B 项正确；根据同样的方法 ，可知 C 项错误，D 项正确3.如图所示是原子核的平均核子质量 A 与原子序数 Z
3、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 AD、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、m 2 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( )Am 3c2 B(m 1m 2)c2C(m
4、 3m 2m 1)c2 D(m 1m 2m 3)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m m1m 2m 3.依据质能方程可知，放出的能量为 E mc2(m 1m 2m 3)c2.5镭核 Ra 发生衰变放出一个粒子变为氡核 Rn，已知镭核 226 质量为 226.025 22688 222864 u，氡核 222 质量为 222.016 3 u，放出粒子质量为 4.002 6 u.(1)写出核反应方程；(2)求镭核衰变放出的能量；(3)若衰变放出的能量均转变为氡核和放出的粒子的动能，求放出粒子的动能解析：(1)核反应(衰变)方程为 Ra Rn He.22688
5、22286 42(2)镭核衰变放出的能量为 E(226.025 44.002 6222.016 3)931.5 MeV 6.05 MeV.(3)设镭核衰变前静止，镭核衰变时动量守恒，则由动量守恒定律可得mRnvRn mv 0又根据衰变放出的能量转变为氡核和 粒子的动能，则E mRnv mv 12 2Rn 12 2由可得E E 6.05 MeV5.94 MeV.mRnmRn m 222222 4则放出粒子的动能为 5.94 MeV.答案：(1) Ra Rn He (2)6.05 MeV22688 22286 42(3)5.94 MeV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( )
6、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 H，C 错误；较大质量的原1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对于爱因斯坦提出的质能方程 Emc 2，下列说法中不正确的是 ( )AEmc 2 表明物体具有的能量与其质量成正比B根据 Emc 2 可以计算核反应中释放的核能C一个中子和一个质
7、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DEmc 2 中的 E 是发生核反应中释放的核能解析：选 DEmc 2 中的 E 表示物体具有的总能量，m 表示物体的质量，故 A 说法正确；E mc 2 表示的意义是当物体的能量增加或减少 E 时，它的质量也会相应地增加或减少 m，故 B 说法正确；只有在出现质量亏损时，才能释放核能，故 C 说法正确，所以选 D3一个铍原子核( Be)从最靠近核的 K 层电子轨道上俘获一个电子后发生衰变，生成74一个锂核( Li)，并放出一个不带电的质量接近零的中微子 e(质量不计)，人们把这种衰变73叫铍核的 EC 衰变，核反应方程为： Be e Li
8、 e，已知一个铍原子质量为 m1，一74 0 1 73个锂原子质量为 m2，一个电子质量为 me，质量单位采用 kg，光速为 c，则一个铍原子核发生上述核反应释放的能量为( )A(m 1m 2)c2 B(m 1m em 2)c2C(m 1m em 2)c2 D(m 2m 1m e)c2解析：选 A铍原子核质量为 m14m e，锂原子核质量为 m23m e，核反应中质量亏损为 m( m14m em e)(m 23m e)m 1m 2，由质能方程得 Emc 2(m 1m 2)c2，正确选项为 A4(2017佛山高二检测)某核反应方程为 H H HeX.已知 H 的质量为 2.013 6 21 31
9、 42 21u， H 的质量为 3.018 0 u， He 的质量为 4.002 6 u，X 的质量为 1.008 7 u，则下列说法中31 42正确的是( )AX 是质子，该反应释放能量BX 是中子，该反应释放能量CX 是质子，该反应吸收能量DX 是中子，该反应吸收能量解析：选 B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 H H He X，X 为中子，在该反应发生前反应物的总质量 m12.013 6 21 31 42 10u3.018 0 u5.031 6 u，反应后产物总质量 m24.002 6 u1.008 7 u5.011 3 u总质量减少，出现了质量亏损根
10、据爱因斯坦的质能方程可知该反应释放能量，故 B 正确5(2017济宁高二检测)当两个中子和两个质子结合成一个 粒子时，放出 28.30 MeV 的能量，当三个 粒子结合成一个碳核时，放出 7.26 MeV 的能量，则当 6 个中子和6 个质子结合成一个碳核时，释放的能量为( )A21.04 MeV B35.56 MeVC77.64 MeV D92.16 MeV解析：选 D6 个中子和 6 个质子可结合成 3 个 粒子， 放出能量 328.30 MeV 84.9 MeV，3 个 粒子再结合成一个碳核，放出 7.26 MeV 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 84.9
11、 MeV7.26 MeV92.16 MeV.6一个质子和一个中子发生核反应结合成一个氘核，同时辐射一个 光子已知质子、中子、氘核的质量分别为 m1、m 2、m 3，普朗克常量为 h，真空中的光速为 c.下列说法正确的是( )A核反应方程是 H n H1 10 31B该反应中的质量亏损 mm 1m 2m 3C辐射出的 光子的能量 E(m 3m 1m 2)cD 光子的波长 h(m1 m2 m3)c2解析：选 B此核反应的核反应方程为 H n H， A 错；由质能方程， 光子1 10 21的能量为 E(m 1m 2m 3)c2，C 错；由 Eh 知，波长 ，D 错故 Bc h(m1 m2 m3)c对
12、7.如图所示是描述原子核核子的平均质量 m 与原子序数 Z 的关系曲线，由图可知下列说法正确的是( )A将原子核 A 分解为原子核 B、C 可能吸收能量B将原子核 D、E 结合成原子核 F 可能吸收能量C将原子核 A 分解为原子核 B、F 一定释放能量D将原子核 F、C 结合成原子核 B 一定释放能量解析：选 C因 B、C 核子平均质量小于 A 的核子平均质量 ，故 A 分解为 B、C 时，出现质量亏损，故放出核能，故 A 错误；同理可得 B、D 错误，C 正确二、多项选择题8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
13、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( Cs)的结合能小于铅原子核( Pb)的结合能13355 20882D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9
14、中子和质子结合成氘核时，质量亏损为 m，相应的能量 E mc22.2 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 M
15、eV， 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10(2016高考全国卷丙)一静止的铝原子核 Al 俘获一速度为 1.0107 m/s 的质子 p2713后，变为处于激发态的硅原子核 Si，下列说法正确的是 ( )2814A核反应方程为 p Al Si2713 2814B核反应过程中系统动量守恒C核反应过程中系统能量不守恒D核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和E硅原子核速度的数量级
16、为 105 m/s，方向与质子初速度的方向一致解析：选 ABE.核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，A 项正确；微观粒子相互作用过程中，满足动量守恒定律，B 项正确；题述核反应过程属于“二合一”形式的完全非弹性碰撞，机械能有损失，但对于封闭的系统，能量仍然守恒，C 项错误；核反应过程中的机械能有损失，故存在质量亏损现象，D 项错误；硅原子质量约是质子质量的 28 倍，由动量守恒定律知，m 0v028m 0v，所以硅原子核速度数量级为 105 m/s，方向与质子初速度的方向一致，E 项正确三、非选择题11(2017辽宁鞍山检测)已知氮核质量 mN14.007 53 u，氧核质量 mO17.00
17、4 54 u，氦核质量 mHe 4.003 87 u，质子质量 mH1.008 15 u，试判断核反应：N He O H 是吸能反应，还是放能反应？能量变化多少？147 42 178 1解析：反应前总质量 mNm He18.011 40 u反应后总质量 mOm H18.012 69 u因为反应中质量增加，所以此反应为吸能反应，所吸能量为 Emc 2( mOm H)(m N mHe)c2(18.012 6918.011 40)931.5 MeV 1.2 MeV.答案：吸能反应 能量变化量为 1.2 MeV12已知镭核 Ra、氡核 Rn、氦核 He 的质量分别是 226.025 4 u、222.0
18、16 3 22688 22286 42u、4.002 6 u求在 Ra 的 衰变 Ra Rn He 中放出的能量是多少焦耳？如果22688 22688 22286 42这些能量都以核的动能形式释放出来，放出的粒子的速度多大？(已知 1 u1.6610 27 kg)解析：衰变后质量亏损为 m226.025 4 u(222.016 3 u4.002 6 u)0.006 5 u放出的能量为 E0.006 5931.5 MeV6.05 MeV9.681013 J设 粒子的质量为m，速度为 v， Rn 的质量为 M，速度为 v1，由动量和能量守恒有22286mvMv 1， mv2 Mv E12 12 21所以 v m/s1.69107 m/s.2ME(M m)m 22229.6810 1322641.6610 27答案：9.6810 13 J 1.6910 7 m/s