第5节 核力与结合能
1．下列说法正确的是( )
A．自由核子结合成原子核时，一定遵循质量守恒
B．在发生核反应时，反应前物质的总质量一定等于反应后所生成物质的总质量
C．发生核反应时，反应前的总质量大于反应后的总质量，这个反应是放能反应
D．发生核反应时，反应前的总质量大于反应后的总质量，这个反应必须吸收能量才能发生核反应
C 解析 当自由核子结合成原子核时，一定存在质量亏损，核反应前后一般存在质量的变化，若质量减少则放出能量，反之吸收能量，由此知选项C正确．
2．(多选)关于原子核的结合能与比结合能，下列说法正确是( )
A．原子核的结合能等于核子与核子之间结合成原子核时，核力做的功
B．原子核的结合能等于核子从原子核中分离，外力克服核力做的功
C．比结合能是核子与核子结合成原子核时平均每个核子放出的能量
D．不同原子核的比结合能不同，重核的比结合能比轻核的比结合能大
ABC 解析 原子核中，核子与核子之间存在核力，要将核子从原子核中分离，需要外力克服核力做功．当自由核子结合成原子核时，核力将做功，释放能量．对某种原子核，原子核的结合能与核子数之比称为比结合能．不同原子核的比结合能不同，重核的比结合能比中等质量核的比结合能要小，轻核的比结合能比中等质量核的比结合能要小，综上所述，选项A、B、C正确．
3．(多选)对公式ΔE＝Δmc2的正确理解是( )
A．如果物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应减少Δm
B．如果物体的质量增加了Δm，它的能量也一定相应增加Δmc2
C．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，则这些核子与原子核的质量之差就是Δm
ABD 解析 一定质量对应于一定的能量，物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应减少Δm，即发生质量亏损，选项A、D正确；如果物体的质量增加了Δm，它的能量也一定相应增加Δmc2，选项B正确；某原子核衰变时，一定发生质量亏损，选项C错误．
4．为了直接验证爱因斯坦狭义相对论中著名的质能方程E＝mc2，科学家用中子轰击硫原子，分别测出原子捕获中子前后质量的变化以及核反应过程中放出的能量，然后进行比较，精确验证了质能方程的正确性．设捕获中子前的原子质量为m1，捕获中子后的原子质量为 m2，被捕获的中子质量为m3，核反应过程放出的能量为ΔE，则这一实验需验证的关系式是( )
A．ΔE＝(m1－m2－m3)c2 B．ΔE＝(m1＋m3－m2)c2
C．ΔE＝(m2－m1－m3)c2 D．ΔE＝(m2－m1＋m3)c2
B 解析 反应前的质量为m1＋m3，质量亏损ΔE＝m1＋m3－m2，核反应释放的能量ΔE＝(m1＋m3－m2)c2，选项B正确．
5．太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少．太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026 J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近( )
A．1036 kg B．1018 kg
C．1013 kg D．109 kg
D 解析 根据爱因斯坦的质能方程，Δm＝＝4.4×109 kg，选项D正确．
6．(多选)一静止的铝原子核Al俘获一速度为1.0×107 m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核Si.下列说法正确的是( )
A．核反应方程为p＋Al→Si
B．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
AB 解析 根据电荷数守恒、质量数守恒得核反应方程为p＋Al→Si，选项A正确；在核反应过程中，系统不受外力，动量守恒，选项B正确；在核反应过程中，系统能量守恒，选项C错误；核反应过程中，要释放能量，质量发生亏损，生成物的质量小于反应物的质量之和，选项D错误．
7．中子n、质子p、氘核D的质量分别为mn、mp、mD现用光子能量为E的γ射线照射静止氘核使之分解，反应方程为γ＋D →p＋n.若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是( )
A．[(mD－mp－mn)c2－E] B．[(mp＋mn－mD)c2＋E]
C．[(mD－mp－mn)c2＋E] D．[(mp＋mn－mD)c2－E]
C 解析 核反应因质量亏损释放的核能ΔE＝(mD－mp－mn)c2，再加上原光子的能量也转化成动能，又两个粒子动能相等，所以有Ek＝，选项C正确．
8．(多选)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
