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本文题目：高二物理课后练习题：知能优化

1.(单选)氦原子核由两个质子与两个中子组成，两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则这三种力从大到小的排列顺序是(　　)

A.核力、万有引力、库仑力

B.万有引力、库仑力、核力

C.库仑力、核力、万有引力

D.核力、库仑力、万有引力

解析：选D.由三种力的性质和特点知D项正确.

2.(单选)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集聚在一起组成原子核，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，自然界中存在一个质子的原子核，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.

3.(单选)核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化，这是因为(　　)

A.原子核带正电，电子带负电，电荷间存在很大的库仑力

B.核子具有质量且相距很近，存在很大的万有引力

C.核子间存在着强大的核力

D.核子间存在着复杂磁力

解析：选C.核子之间存在核力作用，核子结合成原子核或原子核分解为核子时，就要克服核力作用，故伴随着巨大的能量变化，选C.

4.(单选)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.(2011年高考江苏卷)有些核反应过程是吸收能量的.例如，在X+14 7N→17 8O+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14 7N核，若Ek=Q，则该核反应能否发生?请简要说明理由.

解析：根据核反应中质量数和电荷数守恒，可求X粒子质量数和电荷数分别为4和2，所以粒子是42He;42He粒子轰击静止的14 7N核，说明42He粒子具有动量，由动量守恒知，反应后总动量不为零，则系统剩有能量，所以这样的核反应不能发生.

答案：42He　不能实现，因为不能同时满足能量守恒和动量守恒的要求.

一、单项选择题

1.下列说法中正确的是(　　)

A.质子与中子的质量不等，但质量数相等

B.两个质子之间，不管距离如何，核力总是大于库仑力

C.同一种元素的原子核有相同的质量数，但中子数可以不同

D.除万有引力外，两个中子之间不存在其他相互作用力

解析：选A.质子与中子的质量数相同，各自质量不等，A项正确.粒子之间的核力随距离变化，并不总大于库仑力，故B错.同位素之间核电荷数相同，中子数不同，质量数不相同，故C项错误.核子之间除有万有引力外，还存在核力、库仑力，故D错.

2.在下列判断中，正确的是(　　)

A.组成238 92U核的核子中任何两个核子之间都存在不可忽略的核力作用

B.组成238 92U核的中子中任何两个中子之间都存在不可忽略的核力作用

C.组成238 92U核的质子中任何两个质子之间都存在不可忽略的库仑斥力作用

D.组成238 92U核的质子中任何两个质子之间，都存在不可忽略的核力作用

解析：选C.核力属于短程力，由于组成238 92U核的核子较多，两核子之间的距离可能超过核力的作用范围，所以某些核子之间的作用力可能比较小，所以选项A、B、D错误，但两质子之间都存在库仑斥力的作用，所以选项C正确.

3.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.m3c2　　　　　　　　　　 B.(m1+m2)c2

C.(m3-m2-m1)c2 D.(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.本题考查质能方程ΔE=Δmc2的应用.解题关键是该题只要知道质子和中子(统称核子)结合成原子核时，质量有亏损，即m1+m2>m3，就可迎刃而解.在思考过程中由于对质量亏损理解得不好，容易错选C.

4.一个电子(质量为m、电荷量为-e)和一个正电子(质量为m、电荷量为e)，以相等的初动能Ek相向运动，并撞到一起发生“湮灭”，产生两个频率相同的光子，设产生光子的频率为ν.若这两个光子的能量都为hν，动量分别为p和p′，下面关系正确的是(　　)

A.hν=mc2，p=p′

B.hν=mc2，p=-p′

C.hν=mc2+Ek，p=-p′

D.hν=2(mc2+Ek)，p=-p′

解析：选C.根据能量守恒，两电子的动能和释放的核能完全转化为两光子的能量，则有2hν=2mc2+2Ek，可得hν=mc2+Ek;又由动量守恒得0=p+p′.

5.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年度诺贝尔物理学奖，他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615 t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+3717Cl―→3718Ar+　0-1e，已知3717Cl核的质量为36.95658 u，3718Ar核的质量为36.95691 u，　0-1e的质量为0.00055 u,1 u质量对应的能量为931.5 MeV.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.1.33 MeV B.0.82 MeV

C.0.51 MeV D.0.31 MeV

解析：选B.根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏能量，则ΔE=Δm×931.5 MeV=(36.95691+0.00055-36.95658)×931.5 MeV=0.82 MeV.

6.下列说法中，正确的是(　　)

A.爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化

B.由E=mc2可知，能量与质量之间存在着正比关系

C.核反应中发现的“质量亏损”是消失的质量转变成为能量

D.因在核反应中能产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒，系统的总能量和总质量并不守恒

解析：选B.质能方程反映了物体的能量和质量之间存在正比关系，但它们是不同的物理量，不能相互转化，B正确，A、C错误;核反应中，静止质量和运动质量之和守恒，总能量也守恒，D错误.

二、双项选择题

7.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

B.原子核的任意两个核子间都有核力作用

C.核力是原子核稳定存在的原因

D.核力是一种短程强力作用

解析：选CD.核力是一种强相互作用，是一种短程力，只是相邻的核子间才有这种相互作用.核子之所以能够结合成原子核，正是由于它们之间有核力存在.故正确答案为C、D.

8.对结合能、比结合能的认识，下列正确的是(　　)

A.核子结合为原子核时，一定释放能量

B.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.比结合能越大的原子核越稳定

解析：选AD.由自由核子结合成原子核的过程中，核力做正功，释放出能量.反之，将原子核分开变为自由核子它需要赋予相应的能量，该能量即为结合能，故A正确，B错误;对核子较多的原子核的结合能越大，但它的比结合能不一定大，比结合能的大小反映了原子核的稳定性，故C错误，D正确.

9.中子和质子结合成氘核时，质量亏损为Δm，相应的能量ΔE=Δmc2=2.2 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 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.

10.一个质子和一个中子结合成氘核，同时放出γ光子，核反应方程是11H+10n―→21H+γ，以下说法中正确的是(　　)

A.反应中氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和

B.反应前后的质量数不变，因而质量不变

C.γ光子的能量为Δmc2，Δm为反应中的质量亏损，c为光在真空中的速度

D.因存在质量亏损Δm，所以“物质不灭”的说法不正确

解析：选AC.核反应中质量数与电荷数及能量均守恒，由于反应中要释放核能，会出现质量亏损，反应中氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和，所以质量不守恒，但质量数不变，且能量守恒，释放的能量会以光子的形式向外释放.故正确答案为A、C.

三、非选择题

11.一个铀核衰变为钍核时释放一个α粒子，已知铀核的质量为3.853131×10-25 kg，钍核的质量为3.786567×10-25 kg，α粒子的质量为6.64672×10-27 kg，在这个衰变过程中释放的能量为多少?(保留两位有效数字)

解析：反应前后的质量发生改变，根据ΔE=Δmc2可以求解得出结果.

衰变前后质量变化为Δm=mU-mTh-mα=(3.853131×10-25-3.786567×10-25-6.64672×10-27) kg≈9.7×10-30 kg

衰变过程中释放的能量为ΔE=Δmc2=9.7×10-30×

(3×108)2 J≈8.7×10-13 J.

答案：8.7×10-13 J

12.已知氮核质量mN=14.00735 u，氧核质量mO=17.00454 u，氦核质量mHe=4.00387 u，质子质量mH=1.00815 u，试判断核反应：14 7N+42He→17 8O+11H是吸能反应还是放能反应，能量变化多少?

解析：反应前总质量mN+mHe=18.01122 u

反应后总质量mO+mH=18.01269 u

因为反应中质量增加，所以此反应是吸能反应，所吸能量为

ΔE=Δmc2

=[(mO+mH)-(mN+mHe)]c2

=(18.01269-18.01122)×931.5 MeV

=1.37 MeV.

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