2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册 5.3核力与核能 跟踪训练（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册
5.3核力与核能 跟踪训练（解析版）
1．2021年5月28日，中科院合肥物质研究院的EAST装置，首次使中国“人造太阳”等离子体的电子温度达到1.2亿度，维持了101秒。已知中国“人造太阳”中的核反应方程是， H的比结合能为1.09MeV， H的比结合能为2.78MeV，由此可知He的比结合能为（　　）
A．7.03MeV B．5.56MeV C．4.36MeV D．3.87MeV
2．下列说法中正确的是（　　）
A．比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固
B．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能增大，原子总能量减小
C．β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流
D．放射性元素衰变的快慢不仅与原子核内部自身的因素有关，还跟原子所处的化学状态和外部条件有关
3．原子核的比结合能与核的质量数之间的关系如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．核比核更稳定
B．核比核核子数多，比结合能大
C．U核比核结合能大，比结合能也大
D．两个H核结合成核，需要吸收能量
4．关于原子核中的核力与结合能，下列说法中正确的是（　　）
A．核力是短程力，作用范围在内，核力比库仑力小得多
B．原子核中，质子与质子间有核力，质子与中子间没有核力
C．结合能是指由核子构成原子核时而具有的能量
D．比结合能越大，表示原子核中的核子结合得越牢固
5．静止在匀强磁场中的原子核X发生α衰变后变成新原子核Y。已知核X的质量数为A，电荷数为Z，核X、核Y和α粒子的质量分别为mX、mY和mα，假设核反应过程中释放的能量全部转化为α粒子和Y核的动能。α粒子在磁场中运动的半径为R。则（　　）
A．衰变方程可表示为
B．核反应中释放的核能为（mx-my-mα）c2
C．Y核在磁场中运动的半径为
D．Y核的动能为
6．核电池可通过半导体换能器，将放射性同位素衰变过程释放的能量转变为电能。一静止的核衰变为核和新粒子，并释放出γ光子。已知、的质量分别为、，下列说法正确的是（　　）
A．的衰变方程为
B．释放的核能转变为的动能、新粒子的动能和γ光子能量
C．的结合能比的结合能更大
D．核反应过程中释放的核能为
7．关于原子核，下列说法正确的是（　　 ）
A．比结合能越大，原子核越稳定
B．一群处于能级的氢原子，向较低能级跃迁时最多只能放出两种频率的光子
C．γ射线的电离能力比α射线的强
D．β衰变所释放的电子来自原子核外的电子
8．下列说法正确的是（ ）
A．将放射性元素放置在一个封闭的装置内，衰变将会变慢
B．射线是原子核中的质子衰变成中子而释放出来的电子流
C．静止的原子核发生衰变时，粒子和反冲核动能大小相等
D．比结合能小的原子核结合或裂变成比结合能大的原子核时释放核能
9．不同原子核的比结合能是不一样的，如图所示是按照实际测量结果画的原子核的比结合能曲线，由此可知下列说法正确的是（　　）
A．发生重核裂变时只会吸收能量，发生轻核聚变时只会放出能量
B．两个核聚变结合成核的过程会放出能量
C．、、三者相比，的比结合能最大
D．核的结合能大于核的结合能，因此核更稳定
10．一个氘核和一个氚核发生核反应生成一个氦核的反应方程是，此反应过程产生的质量亏损为。已知阿伏伽德罗常数为NA，真空中的光速为c。若1mol氘和1mol氚完全发生核反应生成氦，则在这个核反应中释放的能量为（　　）
A． B． C． D．
11．下列说法正确的是（　　）
A．比结合能越大，原子核越稳定
B．通过加压升温等方法可以改变原子核的半衰期
C．Np经衰变后变成Bi，此过程一共发生了7次α衰变和3次β衰变
D．根据玻尔理论，氢原子从低能级跃迁到高能级时，核外电子的动能与氢原子的能量均减小
12．下列对于原子核的理解，正确的是（　　）
A．射线的穿透能力较弱，用厚纸板就能挡住
B．原子核的结合能越大，原子核越稳定
C．放射性元素针的半衰期为138天，的钋经276天，已发生衰变的质量为
D．质子、中子、粒子的质量分别为、、，两个质子和两个中子结合成一个粒子，释放的能量是
13．太阳内部核反应的主要模式之一是质子—质子循环，循环的结果可表示为4H→He＋2e＋2ν；已知H和He的质量分别为mp＝1.0078 u和mα＝4.0026 u，1 u＝931 MeV/c2，c为光速。在4个H转变成1个He的过程中，释放的能量约为（　　）
A．8 MeV B．16 MeV
C．26 MeV D．52 MeV
14．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．核力可使较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
15．下列说法正确的是（　　）
A．原子核的结合能越大，原子核就越稳定
B．电子束穿过铝箱后的行射图样说明电子具有波动性的
C．氡的半衰期是3.8天，100个氡原子经过3.8天后还剩50个
D．卢瑟福粒子散射实验，揭示了原子只能处于一系列不连续的能量状态中
16．核电池又称“放射性同位素电池”，利用衰变放出的射线能量转变为电能而制成。科学家利用衰变反应制成核电池，已知的半衰期约为2.6年，、原子核及粒子的质量分别为、、，真空中的光速为，则（　　）
A．射线粒子的符号是
B．经过5.2年时间有的原子核发生了衰变
C．每个原子核衰变放出的能量为
D．单位时间内该电池因衰变而放出的核能一直保持不变
17．静止的原子核X，分裂成运动的新核Y和Z，同时产生能量均为E向相反方向运动的2个光子。已知X、Y、Z的质量分别为m1、m2、m3，光速为c，下列说法正确的是（　　）
A．反应放出的核能
B．反应放出的核能
C．新核Y的动能
D．新核Y的动能
18．2021年4月13日，日本政府以“没有更好的选择”为理由，正式决定向海洋排放逾125万吨福岛核电站内储存的对生物和环境有害的核废水，引发邻国及国际社会普遍质疑和批评。这些核废水中含有大量的以及等放射性核素，的半衰期大约为12.5年，则（　　）
A．发生衰变的衰变方程为（其中X为某新核）
B．的平均结合能小于的平均结合能
C．核废水排放到海水中，可以减小放射性元素的半衰期
D．100个经过12.5年后一定还剩余50个
19．实现核电池小型化、安全可控化一直是人类追求的目标，玉兔二号月球车就是采用核电池来提供能量的，其原理是将放射性同位素衰变时放出的载能粒子，通过换能器转变为电能。玉兔二号月球车核电池的放射源是，其衰变方程为，钚238的半衰期为88年。已知钚238、粒子、X的质量分别为、、，真空中的光速为c，下列说法正确的是（　　）
A．温度升高钚238的半衰期缩短
B．X的质子数为142
C．一个钚衰变成X,释放的核能为
D．经过176年后，核电池内剩余钚238的质量变为初始质量的
20．如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图像。则关于元素A核分裂成元素B、C核和元素D、E核结合成元素F核的反应，下列判断正确的是（　　）
A．A分裂成B、C的反应属于原子核的衰变
B．A分裂成B、C后核子的比结合能一定增大
C．D、E结合成F的反应属于原子核的聚变
D．D、E结合成F后核子的比结合能一定减少
参考答案
1．A
【详解】
设He的比结合能为，根据放能的核反应发生规律是：生成物释放的结合能与反应物吸收的结合能之差，有
解得
故选A。
2．A
【详解】
A．比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固，原子越稳定，选项A正确；
B．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，根据
可知，电子的动能减小，原子能级变大，总能量变大，选项B错误；
C．β射线为原子核内的中子转化为质子时放出的负电子，选项C错误；
D．放射性元素衰变的快慢仅与原子核内部自身的因素有关，跟原子所处的化学状态和外部条件无关，选项D错误。
故选A。
3．A
【详解】
A．比结合能越大，原子核越稳定，核比核更稳定，选项A正确；
B．核比核核子数多，比结合能小，选项 B错误；
C．U核比核核子数多，结合能大，比结核能小，选项C错误；
D．两个H核结合成核，由比结合能小的原子核反应产生比结合能大的原子核，会释放大量能量，选项D错误。
故选A。
4．D
【详解】
A．核力是短程力，作用范围在内，核力比库仑力大得多，A错误；
B．原子核中，核子（质子或中子）与相邻的核子间都有核力作用，B错误；
C．结合能是指由核子构成原子核时释放的能量，C错误；
D．比结合能越大，表示原子核中的核子结合得越牢固，D正确。
故选D。
5．C
【详解】
A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知，衰变方程为
故A错误；
B．此反应中放出的总能量
反应放出的能量不是Y核的结合能，故B错误；
C．核反应前后系统动量守恒，即
新核和α粒子在磁场中做圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，有
联立两式可知核Y和α粒子在磁场中运动的半径之比
α粒子在磁场中运动的半径为R，所以核Y在磁场中运动的半径
故C正确；
D．核X发生衰变前后，根据能量守恒定律有
又由于
联立两式整理得核Y的动能
代入△E可知D错误。
故选C。
6．B
【详解】
A．根据质量数守恒与电荷数守恒可知，的衰变方程为
故A错误；
BD．根据质能方程可知，释放的核能为
释放的核能转变为的动能、新粒子的动能和γ光子能量，故B正确，D错误；
C．比的核子数少，则结合能比的结合能小，但的比结合能比的比结合能更大，故C错误；
故选B。
7．A
【详解】
A．原子核的比结合能越大，原子核越稳定，故A正确；
B．一群处于能级的氢原子，向较低能级跃迁时最多只能放出种频率的光子,故B错误；
C．γ射线的穿透能力比α射线强，γ射线的电离能力比α射线弱，故C错误；
D．β衰变所释放的电子是原子核内一个中子变成一个质子和一个电子的过程中产生的，所以β衰变所释放的电子来自原子核内，故D错误。
故选A。
8．D
【详解】
A．半衰期与环境无关，A错误；
B．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的，B错误；
C．静止的原子核发生α衰变时合外力为零，根据动量守恒定律，α粒子和反冲核动量大小相等，而动能并不相等，C错误；
D．比结合能小的原子核结合或裂变成比结合能大的原子核时释放核能，D正确。
故选D。
9．B
【详解】
A．发生重核裂变时，核子的比结合能变大，会放出能量，同样轻核聚变时，核子的比结合能变大，也会放出能量，A错误；
B．两个核聚变结合成核的过程，比结合能变大，会放出能量，B正确；
C．由图像可知，、、三者相比， 的比结合能最大，C错误；
D．虽然核的结合能大于核的结合能，但核的比结合能小于核的比结合能，因此核更稳定，D错误。
故选B。
10．A
【详解】
根据质能方程，一个氘核和一个氚核发生核反应，放出的能量为
因此1mol氘和1mol氚完全发生核反应，释放的能量为
故选A。
11．A
【详解】
A．比结合能越大，将核子分解需要的能量越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，A正确；
B．半衰期由核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理或化学状态无关，B错误；
C．设经过x次α衰变和y次β衰变，根据质量数守恒和电荷数守恒可得
解得
C错误；
D．按照玻尔理论，氢原子核外电子从低能级跃迁到高能级时，吸收能量，原子的能量增大，核外电子的轨道半径增大；根据库仑力提供向心力
可知电子的动能减少，D错误。
故选A。
12．A
【详解】
A．射线的电离最强，穿透能力较弱，用厚纸板就能挡住，故A正确；
B．原子核的比结合能越大，原子核越稳定，故B错误；
C．放射性元素针的半衰期为138天，的钋经276天，还剩下
则已发生衰变的质量为，故C错误；
D．质子、中子、粒子的质量分别为、、，两个质子和两个中子结合成一个粒子，由爱因斯坦质能方程可知，释放的能量是
故D错误。
故选A。
13．C
【详解】
因电子的质量远小于质子的质量，计算中可忽略不计。质量亏损Δm＝4mp－mα，由质能方程得
ΔE＝Δmc2＝（4×1.0078－4.0026）×931 MeV≈26.6 MeV
故选C。
14．D
【详解】
A．由于原子核带正电，不存在只有中子的原子核，故A错误；
B．核力不能把较多的质子集聚在一起组成原子核，因为核力是短程力，质子这间还存在“长程力”—库仑力，故B错误；
C．自然界中存在只有一个质子的原子核即，故C错误；
D．较大质量的原子核内只有存在一些中子，才能消弱库仑力，维系原子核的稳定，故D正确。
故选D。
15．B
【详解】
A．原子核的平均结合能越大，原子核就越稳定，与结合能的大小无关，故A错误；
B．衍射、干涉、偏振等现象都是波动性特有的现象，电子束穿过铝箱后的行射图样，说明电子具有波动性，故B正确；
C．半衰期是一个统计规律，对大量原子核衰变成立，对少数原子核衰变不适用，故C错误；
D．卢瑟福粒子散射实验，揭示了原子的核式结构，而“原子只能处于一系列不连续的能量状态中”是玻尔的原子模型理论，故D错误。
故选B。
16．BC
【详解】
A．由核反应过程中电荷数，质量数守恒可知，粒子的符号是，A错误；
B．5.2年后即经过两个半衰期，还剩下四分之一原子核末发生衰变，B正确；
C．由爱因斯坦的质能方程可得，每个原子核衰变放出的能量为
C正确；
D．由能量守恒定律可知，核电池衰变后，单位时间内该电池因衰变而放出的核能会逐渐减小，D错误。
故选BC。
17．AD
【详解】
AB．反应的质量亏损为
放出的核能
选项A正确，B错误；
CD．根据动量守恒定律知，初状态总动量为零，则末状态两个新核的动量大小相等，方向相反，有
m2v2=m3v3
根据
知
根据能量守恒得，新核Y的动能
选项C错误，D正确。
故选AD。
18．AB
【详解】
A．衰变是释放出电子，所以发生衰变的衰变方程为（其中X为某新核），故A正确；
B．由原子核的平均结合能的曲线可知，的平均结合能小于的平均结合能，故B正确；
C．半衰期与外界环境无关，只与原子核本身有关，故C错误；
D．衰变是概率统计，并非绝对，所以100个经过12.5年后不一定还剩余50个，故D错误。
故选AB。
19．CD
【详解】
A．元素的半衰期是由放射性元素本身决定的，与原子所处的物理状态和化学状态均无关，故A错误；
B．根据质量数和电荷数守恒得到X的质子数为90，故B错误；
C．由爱因斯坦质能方程知一个衰变成X释放的核能为
故C正确；
D．由半衰期公式可得
故D正确。
故选CD。
20．BC
【详解】
A．A分裂成B、C的反应属于原子核的裂变，故A错误；
B．中等大小的核的比结合能最大，A分裂成B、C，由图可知是重核裂变，因此核子的比结合能将增大，故B正确；
C．由图可知，D、E核是轻核，D、E结合成F的反应属于原子核的聚变，故C正确；
D．D、E结合成F核时要释放核能，所以生成的F核的比结合能一定增大，故D错误。
故选BC。