5.3核力与核反应方程 达标练习（word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第三册
5.3核力与核反应方程 达标练习（解析版）
1．太阳每秒释放的能量是92千万亿吨当量，折合能量约。如果该能量为核反应产生的。已知光在真空中速度，则每秒钟太阳的质量亏损约为（　　）
A． B． C． D．
2．两个氘核以相等的动能Ek对心碰撞发生核聚变，核反应方程为H＋H→He＋n，其中氘核的质量为m1，氦核的质量为m2，中子的质量为m3。假设核反应释放的核能E全部转化为动能，下列说法正确的是（　　）
A．核反应后氦核与中子的动量相同
B．该核反应释放的能量为E＝（m2+m3-2m1）c2
C．核反应后氦核的动能为
D．核反应后中子的动能为
3．下列说法中正确的是（　　）
A．光电效应揭示了光的波动性
B．中子与质子结合成氘核时放出能量
C．在所有核反应中，都遵从“质量守恒，核电荷数守恒”规律
D．200个镭226核经过一个半衰期后，一定还剩下100个镭226没有发生衰变
4．下列说法正确的是（　　）
A．衰变为要经过4次α衰变和2次β衰变
B．原子核的结合能越大，原子核越稳定
C．的半衰期是5天，4个原子核经过10天后剩下1个原子核
D．不管是轻核聚变还是重核裂变，都要满足质量守恒和电荷量守恒
5．下列说法正确的是（　　）
A． 衰变成 要经过 6 次衰变和 3 次衰变
B．氢原子的核外电子从低轨道跃迁到高轨道的过程，原子要吸收光子，电子的动能减少，原子的电势能增大
C．发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
D．原子核的结合能越大，原子核越稳定
6．下列说法正确的是（　　）
A．衰变为经过4次衰变，2次衰变
B．衰变中产生的射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的
C．氡的半衰期为3.8天，若有16个氡原子核，经过7.6天后一定只剩下4个氡原子核
D．结合能越大原子核越稳定
7．关于原子核的结合能，下列说法正确的是（　　）
A．铀核的结合能等于其α衰变时所放出的能量
B．铀核衰变成α粒子和另一原子核，2个产物的结合能之和一定大于原来铀核的结合能
C．比结合能越小，原子核越稳定
D．结合能越小，原子核越稳定
8．关于核反应方程→＋X，下列说法正确的是（　　）
A．此核反应一定会释放能量
B．通过降低温度的方法，一定能缩短U的半衰期
C．此核反应方程中的X代表的粒子为氢原子核
D．铀核的比结合能大于钍核的比结合能
9．研究表明，中子（）发生β衰变后转化成质子和电子，同时放出质量可视为零的反中微子。在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的中子发生β衰变，放出的质子在与磁场垂直的平面内做匀速圆周运动，其动能为Ek。已知中子、质子、电子的质量分别为m1、m2、m3，元电荷为e，真空中光速为c，则下列说法正确的是（　　）
A．质子的动量大小为
B．中子衰变的核反应式为
C．电子和反中微子的总动能为（m2+m3–m1）c2–Ek
D．质子的圆周运动可等效成一个环形电流，其大小为
10．下列关于近代物理知识的描述中，正确的是（　　）
A．当用蓝色光照射某金属表面时有电子逸出，则改用紫光照射也一定会有电子逸出
B．玻尔通过对氢原子光谱的研究得出原子的核式结构模型
C．在核反应中，X是质子，这个反应过程叫α衰变
D．结合能越大的原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定
11．太阳就是一个巨大的热核反应堆，氢核聚变成氦核的反应不停地进行着，不断地放出能量。太阳的总输出功率约为3.8×1026W，太阳在“核燃烧”的过程中“体重”不断减轻。已知光速为3×108m/s，估算太阳每秒失去质量的数量级为（　　）
A．106kg B．109kg C．1012kg D．1015kg
12．在自然界稳定的原子核中，中子数(N)和质子数(Z)之间的关系如图所示。根据图中所提供的信息及原子核的有关知识，对于在自然界中的稳定原子核，下列说法正确的是（　　）
A．较轻的原子核，质子数和中子数大致相等
B．较重的原子核，质子数大于中子数
C．越重的原子核，质子数和中子数差值越小
D．在很大的原子核中，可以有质子数和中子数相等的情况
13．下列说法正确的是（　　）
A．天然放射性现象说明原子核内部具有复杂的结构
B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的
C．核力是短程力，与核子间的距离有关，有时表现为引力，有时表现为斥力
D．原子核所含核子单独存在时的总质量等于该原子核的质量
14．一个静止的放射性原子核处于垂直纸面向里的匀强磁场中，由于发生了某种衰变而形成了如图所示的两个圆形径迹，两圆半径之比为，有（　　）
A．该原子核发生了衰变
B．原静止的原子核的原子序数为16
C．反冲核沿小圆作逆时针方向运动
D．该衰变过程结束后其系统的总质量略有增加
15．以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的是（　　）
A．盖革-米勒学计数器可以实现任何计数，但不能区分粒子的种类
B．气泡室可以科分析粒子的动量、能量及带电情况
C．核衰变中，光子是衰变后转变的新核辐射的
D．比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定吸收能量
16．一静止原子核发生α衰变，生成一α粒子及一新核，测得α粒子的速度为光在真空中的速度的0.1倍．已知α粒子的质量为m，电荷量为q；新核的质量为α粒子的质量的n倍；光在真空中的速度大小为c．
求：（1）衰变过程中新核所受冲量的大小；
(2)衰变前原子核的质量．
17．一个静止的核发生α衰变生成，放出α粒子的运动速度为v0。已知一个核子的质量为m，真空中的光速为c，设衰变过程中放出的能量全部转化成动能。求：
(1)写出衰变方程；
(2)核的运动速度；
(3)衰变过程中的质量亏损。
参考答案
1．B
【详解】
根据质能方程得
故选B。
2．C
【详解】
A．两个氘核以相等的动能Ek对心碰撞，根据动量守恒定律知，反应前的总动量为零，则反应后总动量为零，即氦核和中子的动量大小相等，方向相反，故A错误；
B．根据爱因斯坦质能方程得
△E=△mc2=(2m1 m2 m3)c2
故B错误；
CD．反应后氦核和中子的总动能来自释放的核能以及反应前氘核的总动能之和，则反应后氦核和中子的总动能为：2Ek+E，根据动量守恒知，氦核和中子的动量大小相等，方向相反，由
可知，氦核和中子的动能之比为1：3，则核反应后中子的动能
氦核的动能
故C正确，D错误。
故选C。
3．B
【详解】
A．光电效应揭示了光的粒子性，A错误；
B．中子与质子结合成氘核时会质量亏损，所以放出能量，B正确；
C．在所有核反应中，都遵从“质量数守恒，核电荷数守恒”规律，C错误；
D．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，研究个别原子核无意义，D错误。
故选B。
4．A
【详解】
A. 衰变为质量数减小16，电荷数减小6，则
4x=16，2x-y=6
解得
x=4，y=2
即经过4次α衰变和2次β衰变，选项A正确；
B. 原子核的比结合能越大，原子核越稳定，选项B错误；
C. 半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量原子核的衰变不适应，选项C错误；
D. 不管是轻核聚变还是重核裂变，都要满足质量数守恒和电荷数守恒，但是质量会亏损，选项D错误。
故选A。
5．B
【详解】
A．衰变成要经过次衰变和次衰变，选项A错误；
B．氢原子的核外电子从低轨道跃迁到高轨道的过程，原子要吸收光子，电子轨道半径变大，根据可知电子的动能减少，原子的电势能增大，选项B正确；
C．由光电效应方程可知，发生光电效应时光电子的最大初动能与入射光的频率不成正比，选项C错误；
D．原子核的比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定，选项D错误。
故选B。
6．A
【详解】
A．衰变为经过衰变的次数为次； 衰变次数次，选项A正确；
B．衰变中产生的射线实际上是原子核内的中子转化为质子时放出的电子，选项B错误；
C．放射性元素的半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数原子核的衰变不适用，选项C错误；
D．比结合能越大原子核越稳定，选项D错误。
故选A。
7．B
【详解】
A．衰变过程中放出的能量为反应后核子的总结合能与反应前的结合能的差值，故A错误；
B．衰变后的产物相对于衰变前要稳定，所以铀核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于铀核的结合能，故B正确；
CD．比结合能越大，原子核越稳定，故CD错误。
故选B。
8．A
【详解】
A．此核反应是α衰变方程，一定会释放能量，A正确；
B．外部条件不能改变U的半衰期，B错误；
C．此核反应方程中的X质量数为4，电荷数为2，则X为α粒子，代表的粒子为氦原子核，C错误；
D．因反应释放能量，则铀核的比结合能小于钍核的比结合能，D错误。
故选A。
9．D
【详解】
A．质子的动量大小为 ，A错误；
B．根据核反应过程质量数，电荷数守恒定律可知，中子衰变的核反应式为
B错误；
C．电子和反中微子的总动能为（m2-m3–m1）c2–Ek，C错误；
D．质子的圆周运动可等效成一个环形电流，由洛伦兹力提供向心力，则有
， ，
联立解得
D正确。
故选D。
10．A
【详解】
A．由于紫光光子能量大于蓝色光光子能量，根据爱因斯坦的光电效应方程，当用蓝色光照射某金属表面时有电子逸出，则改用紫光照射也一定会有电子逸出，A正确；
B．卢瑟福通过粒子散射实验得出原子的核式结构模型，B错误；
C．在核反应中，X是质子，这个反应过程叫原子核的人工转变，C错误；
D．比结合能越大的原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定，D错误。
故选A。
11．B
【详解】
ABCD．由爱因斯坦质能方程
变形得
ACD错误，B正确。
故选B。
12．A
【分析】
较轻的原子核，核子中，质子和质子间的核力远远大于斥力，这时组成原子核的中子和质子数目相当；而较重的原子核，由于质子与质子间的核力明显减弱，而斥力相对较大，不容易结合到原子核上，这时候，不带电的中子，依靠核力，可以继续增加，所以中子数目相对较多；越重的原子核，中子越不容易结合上去，导致中子数和质子数的差值越来越大。
【详解】
AB．根据题中给的中子数(N)和质子数(Z)关系图可知，较轻的原子核，质子数和中子数大致相等；而较重的原子核，中子数明显多于质子数，A正确，B错误；
C．由图可知，越重的原子核，中子数和质子数差值越大，C错误；
D．在很大的原子核中，由于核力明显减弱，质子和质子间的排斥作用，导致质子结合到原子核的数目越来越少，不可能出现质子数和中子数相等的情况，D错误；
故选A。
13．ABC
【详解】
A．天然放射性现象说明原子核内部具有复杂的结构，故A正确；
B．β衰变所释放的电子不是来源于原子核外面的电子，而是原子核内的中子转化成质子时所产生的，故B正确；
C．相邻的质子与质子、中子与质子、中子与中子既不会融合在一起(斥力)，又相距一定距离组成原子核(引力)，故C正确；
D．由于质量亏损，原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量，故D错误。
故选ABC。
14．AC
【详解】
A．由图示可知，原子核衰变后放出的粒子与新核所受的洛伦兹力方向相同，而两者速度方向相反，则知两者的电性相反，新核带正电，则放出的必定是β粒子，发生了β衰变，故A正确；
BC．根据动量守恒定律得知，放出的β粒子与新核的动量大小相等，由
得半径与电荷量成反比，两圆半径之比为1：16，由于新核的电荷量较大，则小圆是新核的轨迹。由半径之比得到新核的电荷量为16e，原子序数为16，则原来静止的原子核的原子序数为15，由于新核的电荷量较大，则小圆是新核的轨迹，衰变后新核所受的洛伦兹力方向向右，根据左手定则判断得知，其速度方向向下，沿小圆作逆时针方向运动，故B错误，C正确；
D．原子核衰变过程会放出能量，质量略有亏损，该衰变过程结束后其系统的总质量略有减少，故D错误。
故选AC。
15．BC
【详解】
A．盖革-米勒计数器检测射线时能计数，但是同时有大量粒子，或两个粒子射来的时间间隔很短时，就不能计数了，也不可以区分射线种类，故A错误；
B．由气泡室内径迹中气泡的多少及径迹在碰场中的弯曲方向等，可分析射线的带电、动量、能量等情况，故B正确；
C．核衰变中，光子是衰变后转变的新核辐射的，故C正确；
D．比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时会出现质量亏损，根据爱因斯坦质能方程可知，一定释放能量，故D错误。
故选BC。
16．（1）衰变过程中新核所受冲量的大小0.1mc；（2）衰变前原子核的质量．
【详解】
（1）设衰变后新核质量为M，速率为V
对新核：；
（2）衰变前新核质量为
17．（1）；（2），方向与相反；（3）
【详解】
(1)据质量数守恒、电荷数守恒可写出核反应方程为
(2)衰变过程由动量守恒定律可得
解得
方向与相反。
(3)由质能方程及能量守恒定律分别可得
联立解得