5.3核力与核反应方程 达标作业（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 达标作业（解析版）
1．铁的比结合能比铀核的比结合能大，下列关于它们的说法错误的是(　　)
A．铁的结合能大于铀核的结合能
B．铁核比铀核稳定
C．铀核发生核变化变成铁核要放出能量
D．铀核发生核变化变成铁核质量要亏损
2．下列说法正确的是（　　）
A．射线是高速电子流，它的穿透能力比射线和射线都弱
B．在核反应中，比结合能小的原子核变成比结合能大的原子核时，会释放核能
C．根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，核外电子的动能减小
D．当紫外线照射到金属锌板表面时能发生光电效应，则当改为红光照射时，也能发生光电效应，但从锌板表面逸出的光电子的最大初动能减小
3．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
4．下列说法正确的是（　　）
A．在核反应中，比结合能小的原子核变成比结合能大的原子核时，会释放核能
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．根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，核外电子的动能减小
D．紫外线照射到金属锌板表面时能产生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大
5．下列说法正确的是（　　）
A．汤姆孙研究确定阴极射线为电子流，并提出了原子的核式结构模型
B．质子的质量比电子的大，其德布罗意波长一定比质子的小
C．结合能越大的原子核，结构越稳定
D．U衰变成Pb要经过6次β衰变和8次α衰变
6．铀U衰变成韶Rn，氡核Rn不稳定，会进一步衰变成Po，其半衰期为3.8天，下列说法正确的是（　　）
A．铀U衰变成器Rn要经历4次衰变和3次β衰变
B．4个氢核Rn经过3.8天后还剩下2个
C．Po的比结合能大于U的比结合能
D．通过升高温度，可以缩短氡核的半衰期
7．在某恒星内发生着剧烈的核反应，其中一个核反应是三个粒子（）结合成一个碳核（），参照“比结合能—质量数”图像，下列说法正确的是（　　）
A．该反应是原子弹爆炸的基本原理
B．按照质量守恒定律，三个氮核（）的质量之和等于一个碳核（）的质量
C．三个氦核（）的结合能之和大于一个碳核（）的结合能
D．碳核（）比氦核（）更稳定
8．假设氢核、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，那么氢核与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
9．下列说法中正确的是（　　）
A．原子核发生一次衰变，该原子外层就一定失去一个电子
B．核泄漏事故污染物能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为可以判断x为质子
C．若氢原子从n=2能级向n=1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光有可能使该金属发生光电效应
D．质子、中子、粒子的质量分别是，质子和中子结合成一个a粒子，释放的能量是
10．下列说法正确的是（　　）
A．经过α衰变和β衰变后成为稳定的原子核，铅核比钍核少24个中子
B．发现中子的核反应方程，属于原子核的人工转变
C．200个的原子核经过两个半衰期后剩下50个
D．在中子轰击下生成和的过程中，核的比结合能比核的比结合能大
11．静止的镭核放出一个粒子后衰变成氡核。粒子动能为，若衰变放出的能量全部变为氡核和粒子的动能。下列说法正确的是（　　）
A．该反应产生的氡核和粒子的动量相同
B．该核衰变反应方程为
C．真空中的光速为，该反应中的质量亏损为
D．镭的半衰期1620年，若取4个镭原子核，经1620年后就只剩下2个镭原子核了
12．关于原子物理，下列说法错误的是（　　）
A．用同一频率的光照射不同的金属表面时均有光电子逸出，从金属表面逸出的光电子的最大初动能Ek越大，则这种金属的逸出功W越小
B．一个氢原子处在n=5的能级，当它跃迁到较低能级时，最多可发出4种频率的光子
C．Cs137是核泄漏时对人体产生有害辐射的重要污染物，其核反应方程式为，其中的X为质子
D．每个核子只与邻近核子产生核力作用，比结合能越大的原子核越稳定
13．人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量（原子核的质量除以核子数）与原子序数有如图所示的关系．下列关于原子结构和核反应的说法正确的是（ ）
A．由图可知，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要吸收能量
B．由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能
C．已知原子核A裂变成原子核B和C时放出的射线能使某金属板逸出光电子，若增加射线强度，则逸出光电子的最大初动能增大
D．由图可知，随原子序数的增大核子的平均质量选减小后增大
14．一个铍原子核（）从最靠近核的 K 层电子轨道上俘获一个电子后发生衰变，生成一个锂核（），并放出一个不带电的质量接近零（质量可视为零）的中微子 ，人们把这种衰变叫“K俘获”。静止的铍核俘获电子的核反应方程为：已知铍原子质量为MBe=7.016 929u，锂原子质量为 MLi=7.016 004u。已知 1u 的质量对应的能量约为 9.3×102MeV。 下列说法中正确的是
A．衰变后的锂核与衰变前的铍核相比，质量数不变，电荷数减少 1
B．衰变后的锂核与衰变前的铍核相比，质量数不变，电荷数不变
C．中微子所获得的能量 E v=0.86MeV
D．锂核所获得的动量 pLi≈ 0
15．下列关于原子核的说法正确的是（　　）
A．原子序数大于82的原子核都具有放射性
B．原子核的比结合能越大，原子核越稳定
C．核反应中的减小质量转化成了原子能
D．β射线是原子核中的中子转化来的
16．太阳的总输出功率为，它来自三种核反应，这些反应的最终结果是氢转变为氦。按照总输出功率计算，太阳每秒失去多少质量？
17．某“太空粒子探测器”是由加速、偏转和收集三部分装置组成，其原理可简化如下：如图所示，沿半径方向的加速电场区域边界AB、CD为两个同心圆弧面，圆心为，外圆弧面AB与内圆弧面CD的存在电势差为U；假设太空中漂浮着带正电的粒子，它们能均匀地吸附到AB圆弧面上，并被加速电场从静止开始加速到CD圆弧面上，再由点全部进入狭缝（忽略狭缝宽度的影响）且被狭缝限制在内，以垂直于磁场的方向射入磁感应强度为B的匀强磁场，最后打在置有粒子接收器的区域上被收集.右边界距狭缝足够远，整个装置内部真空，不计粒子重力，也不考虑粒子间的相互作用。
(1) 若被收集的是正电子，正电子和负电子相遇会发生湮灭（质量完全亏损），转化成一对同频率光子，写出上述核反应方程，并计算该光的波长；（已知电子质量为，普朗克常量为h，正负电子支动能不计）
(2) 若被加速的粒子质量为m，电荷量为q，加速电场的电压为U，测得粒子接收器单位时间内接收到的能量为E，求粒子接收器单位时间内接收的粒子数为多少；
(3) 若磁感应强度在到之间波动，现“太空粒子探测器”收集到质量分别为和的粒子，电量均为q，为保证上述两种粒子能落在边上并没有交叠，求应小于多少。
参考答案
1．A
【详解】
A．核子数越多，结合能越大，则铁的结合能小于铀核的结合能，故A错误；
B．比结合能越大，原子核越稳定，所以铁核比铀核稳定，故B正确；
CD．铀核发生核变化变成铁核有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程知，放出能量，故CD正确。
本题选错误的，故选A。
2．B
【详解】
A．射线是高速电子流，它的穿透能力比射线强，比射线弱，故A项错误；
B．原子核的结合能与核子数之比称做比结合能，比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。在核反应中，比结合能小的原子核变成比结合能大的原子核时，会释放核能，故B项正确；
C．根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，电子跃迁到离核较近的轨道上运动，据
可得，核外电子的动能增加，故C项错误；
D．当紫外线照射到金属锌板表面时能发生光电效应，当改为红光照射时，不能发生光电效应，因为红光的频率小于锌板的极限频率，故D项错误。
故选B。
3．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。
4．A
【详解】
A．在核反应中，由比结合能较小的原子核变成比结合能较大的原子核才会释放核能，故A符合题意；
B．β射线是高速电子流，β粒子由核内中子转变为一个质子而释放出来，故B不符合题意；
C．氢原子辐射一个光子后，核外电子向低能级跃迁，电势能减小，动能增加，故C不符合题意；
D．最大初动能与光照强度无关，仅由入射光的频率决定，故D不符合题意。
故选A。
5．D
【详解】
A．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，卢瑟福并提出了原子的核式结构模型，故A错误；
B．德布罗意波长，动量大，波长小，质子的质量大，但动量不一定大，故B错误；
C．比结合能越大的原子核结构才越稳定，故C错误；
D．衰变成要经过
次α衰变
2×8－(92－82)=6次β衰变
故D正确。
故选D。
6．C
【详解】
A．铀衰变成要经历4次α衰变和2次β衰变，A错误；
B．半衰期是大量原子的统计规律，4个氡核的衰变情况存在偶然性，B错误；
C．该衰变过程是自发进行的，原子核变得更加稳定，比结合能增大，C正确；
D．半衰期与温度无关，D错误。
故选C。
7．D
【详解】
A．原子弹爆炸是裂变反应，A错误。
BC．结合题图像可知氮核（）的比结合能比碳核（）的小，所以三个氦核（）的结合能之和小于一个碳核（）的结合能，在该反应过程中存在质量亏损，放出能量，BC错误。
D．比结合能越大的原子核越稳定，所以碳核（）比氦核（）更稳定，D正确。
故选D。
8．D
【详解】
该反应的质量亏损为
m=m1+m2-m3
根据质能方程可得反应放出能量为
E= mc2=（m1+m2-m3）c2
故选D。
9．D
【详解】
A．原子核发生一次β衰变，该原子核内中子变成质子，放出一个电子，选项A错误；
B．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，x的质量数为零，电荷数为-1，则x是电子，选项B错误；
C．根据玻尔理论可知，氢原子从n=2能级向n=1能级跃迁时辐射出的光的能量为hv=E2-E1=-3.4eV-（-13.6eV）=10.2eV，氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光的能量为hv'=E6-E2=-0.38eV-（-3.4eV）=3.02eV，结合光电效应发生的条件可知，若氢原子从n=2能级向n=1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光也不能使该金属发生光电效应，故C错误；
D．质子、中子、α粒子的质量分别是m1、m2、m3，质子和中子结合成一个α粒子的过程中亏损的质量为（2m1+2m2-m3），根据爱因斯坦质能方程可知释放的能量是（2m1+2m2-m3）c2．故D正确。
故选D。
10．B
【详解】
A．根据质量数和电荷数守恒可知，铅核比钍核少8个质子，少16个中子，A错误；
B．发现中子的核反应方程，属于原子核的人工转变，B正确；
C．半衰期是放射性元素的大量原子衰变的统计规律，对个别的原子没有意义，C错误；
D．在中子轰击下生成和的过程中，核的比结合能比核的比结合能小，D错误；
故选B。
11．C
【详解】
A．衰变过程中动量守恒，所以该反应产生的氡核和粒子的动量大小相同，方向不相同，故A错误；
B．由质量数守恒和电荷守恒可得该核衰变反应方程为
故B错误；
C．由
知他们的动能之比为，因此可得释放的总能量为
由
解得
故C正确；
D．半衰期是统计规律，对大量的原子核衰变适用，对个别原子核衰变不适用，故D错误。
故选C。
12．C
【详解】
A．根据
用同一频率的光照射不同的金属表面时均有光电子逸出，从金属表面逸出的光电子的最大初动能Ek越大，则这种金属的逸出功W越小，所以A正确，不符合题意；
B．一个氢原子处在n=5的能级，当它跃迁到较低能级时，如果其跃迁的方式为
最多可发出4种频率的光子，所以B正确，不符合题意；
C． Cs137是核泄漏时对人体产生有害辐射的重要污染物，其核反应方程式为
其中的X为电子，所以C错误，符合题意；
D．每个核子只与邻近核子产生核力作用，比结合能越大的原子核越稳定，所以D正确，不符合题意；
故选C。
13．BD
【解析】
图象可知，D和E核子的平均质量大于F核子的平均质量，原子核D和E聚变成原子核F时，核子总质量减小，有质量亏损，要释放出核能，故A错误；A的核子平均质量大于B与C核子的平均质量，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能，故B正确；光电子的初动能是与入射光的频率有关，入射光频率越高，光电子的初动能越大，增加射线强度逸出的光电子的最大初动能不变，故C错误；由图可知，随原子序数的增大核子的平均质量选减小后增大，故D正确．所以BD正确，AC错误．
14．ACD
【解析】
【分析】
根据爱因斯坦质能方程求出核反应中释放的能量，根据动量守恒可知锂核所获得的动量 pLi≈ 0。
【详解】
根据，可知衰变后的锂核与衰变前的铍核相比，质量数不变，电荷数减少 1，故A正确，B错误；在该核反应中质量亏损为△E=（MBe- MLi）9.3×102MeV=0.86MeV，所以中微子所获得的能量 Ev=0.86MeV，故C正确；根据动量守恒可知锂核所获得的动量 pLi≈ 0，故D正确。所以ACD正确，B错误。
【点睛】
本题比较简单考查了核反应方程、核能计算等基础知识，越是简单基础问题，越要加强理解和应用，为解决复杂问题打下基础，注意核反应方程的书写规律，及动量守恒定律的应用。
15．ABD
【详解】
A．原子序数大于或等于83的原子核，都能自发的放出射线，A正确；
B．比结合能的大小反映原子核的稳定程度，比结合能越大，原子核越稳定，B正确；
C．在爱因斯坦相对论中只能说质量与能量之间存在一种简单的正比关系： ，不能说质量转化为能量，C错误；
D．β射线就是电子，是在原子核内释放出来的，而原子核内只有质子和中子，不存在电子，是由原子核中的中子释放出电子而转化为质子，D正确。
故选ABD。
16．
【详解】
根据核反应过程中，释放的核能与质量亏损的关系得
△E=△mc2
太阳每秒释放的能量为
△E=P△t
则太阳每秒失去质量为
17．(1)，；(2)；(3)
【详解】
(1)核反应方程为
由质能方程有
又
联立解得
(2)设单个粒子加速后能量为，则有
粒子接收器单位时间内接收到的能量
设AO长为L，则有
联立解得
(3)由(2)可得
当一个粒子质量为m时，运动半径为R，则有
设m1粒子的运动半径为R1，m2粒子的运动半径为R2，则有
为保证上述两种粒子能落在边上并没有交叠，则有
联立解得