2022版新教材物理人教版选择性必修第三册基础训练：第五章第3节核力与结合能含解析

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评价检测·素养提升

课堂检测

1.（2021 江苏南通海安中学高三月考）下列关于核力与核能的说法正确的是( )

A.核力是强相互作用的一种表现，任意两个核子之间都存在核力作用

B.原子核的比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定

C.核力是引起原子核

衰变的原因

D.原子核中所有核子单独存在时的质量总和等于该原子核的总质量

答案：

解析：核力是强相互作用的一种表现，但是力的作用范围很小，每个核子只对相邻的核子

有作用，

项错误；原子核的稳定程度由比结合能决定，比结合能越大，原子核越稳定，

项正确；引起原子核发生 β衰变的原因是弱相互作用，而核力是强相互作用，

项错误；

原子核中所有核子单独存在时的质量总和大于该原子核的总质量，因为自由核子形成原子

核时要释放能量，根据质能方程，质量要发生亏损，

项错误。

2.对公式

ΔE=Δm c2

的理解错误是( )

A.如果物体的能量减少了

ΔE

，它的质量也一定相应地减少

Δm

B.如果物体的质量增加了

Δm

，它的能量也一定相应地增加

Δm c2

Δm

是某原子核在衰变过程中增加的质量

D.在把核子结合成原子核时，若放出的能量是

ΔE

，则这些核子的质量和与组成原子核的质

量之差就是

Δm

答案：

解析：一定的质量对应一定的能量，物体的能量减少或增加了

ΔE

，它的质量也一定相应地

减少或增加

Δm

；原子核衰变时，放出能量，一定发生质量亏损。

3.（多选）在某些恒星内，3个

粒子结合成 1个

原子，

原子的质量是

12.0000 u

，

原子的质量是

4.0026 u

。已知

1u=1.66 ×10−27 kg

，则( )

A.反应过程中的质量亏损是

0.0078 u

B.反应过程中的质量亏损是

1.29 ×10−29 kg

C.反应过程中释放的能量是

7.26 MeV

D.反应过程中释放的能量是

1.16 ×10−19 J

答案：

;

解析：由题意可得核反应方程为

4He →

。则核反应中的质量亏损为

Δm=(3×4.0026 −12.0000)u=0.0078 u=0.0078×1.66 ×10−27 kg ≈ 1.29 ×10−29 kg

，

由质能方程得

ΔE=Δm c2=1.29×10−29 ×¿

，故

、

三项正确。

4.卢瑟福用

粒子轰击氮核时发现质子。发现质子的核反应方程为

❑7

14 N+❑2

4He→❑8

17 O+❑1

。已知氮核质量为

mN=14.00753 u

，氧核质量为

mO=17.00454 u

，氦核质量为

mHe=4.00387 u

，质子（氢核）质量为

mp=1.00815 u

。

（已知

相当于

931.5 MeV

的能量，结果均保留 2位有效数字）

（1）这一核反应是吸收能量还是放出能量？相应的能量变化为多少？

（2）若入射氦核以

v0=3×107m/s

的速度沿两核中心连线方向轰击静止氮核，反应生成的

氧核和质子同方向运动，且速度大小之比为

1 : 50

，求氧核的速度大小。

答案：（1）吸收能量 ;

1.2 MeV

（2）

1.8 ×106m/s

解析：（1）由

Δm=mN+mHe − mO− mp

得

Δm=−0.00129 u

所以这一核反应是吸收能量的反应

吸收能量

ΔE=¿Δm∨c2≈1.2 MeV

（2）以

的方向为正方向，由动量守恒定律可得

mHe v0=mOv氧+mpvp

又

v氧:vp=1: 50

解得

v氧≈1.8×106m/s

素养视角

教材拓展

原子核中质子与中子的比例关系

如图是稳定核的质子数

(Z)

与中子数

(N)

的关系，不难看出：较轻的原子核的质子数

与中子数大致相等，但对于较重的原子核，其中子数大于质子数，越重的原子核，两者相

差越多。为什么有这样的现象呢？

稳定核的质子数与中子数的关系

若质子与中子成对地构建原子核，随原子核的增大，核子间的距离增大，核力和电磁

力都会减小，但核力减小得更快。所以当原子核增大到一定程度时，相距较远的质子间的

核力不足以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了。

若只增加中子，因为中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于维

系原子核的稳定，所以稳定的重原子核，其中子数要比质子数多。由于核力的作用范围是

有限的，以及核力的饱和性，若再增大原子核，一些核子间的距离会超过核力的作用范围，

这时候再增加中子，形成的核也一定是不稳定的。

素养演练

1.关于原子核中质子和中子的说法，正确的是( )

A.原子核中质子数和中子数一定相等

B.稳定的重原子核里，质子数比中子数多

C.原子核都是非常稳定的

D.由于核力的作用范围有限、核力具有饱和性，不可能无节制地增大原子核而仍稳定存在

答案：

解析：质量越大的原子核内中子数比质子数多得越多，

、

错误；原子核可以发生衰变，

项错误；由核力作用特点可知，

项正确。

课时评价作业

基础达标练

1.（多选）（2021 北京昌平临川学校高一月考）下列关于四种基本相互作用的说法正确的

是( )

A.万有引力把行星、恒星等聚在一起形成太阳系、银河系和其他星系，故万有引力只存在

于天体之间

B.四种基本相互作用是独立存在的，有一种相互作用存在时，就一定不存在其他相互作用

C.强相互作用和弱相互作用只存在于微观粒子之间

D.四种基本相互作用的规律有很多相似之处，因此科学家可能建立一种“统一场论”将四

者统一起来

答案：

;

解析：宇宙万物任何两个物体之间都存在着相互作用的吸引力，这种引力叫作万有引力，

故

项错误；四种基本相互作用的规律既是独立的，又是统一的，有一种相互作用存在时，

还可以存在其他相互作用，故

项错误；强相互作用存在于原子核内，作用范围在

1.5 ×10−15 m

之内，弱相互作用是微观粒子之间的一种作用力，作用距离约

10−18 m

，强相

互作用和弱相互作用是短程力，只存在于微观粒子之间，故

项正确；四种基本相互作用

的规律既是独立的，又是统一的，四种基本相互作用的规律有很多相似之处，因此，科学

家可能建立一种“统一场论”将四者统一起来，故

项正确。

2.（多选）关于核力，下列说法中正确的是( )

A.核力是一种特殊的万有引力

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