5.3核力与核反应方程 课时检测-2021-2022学年高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第三册（word含答案）

5.3核力与核反应方程 课时检测（解析版）
1．下列说法正确的是（ ）
A．在所有核反应中，都遵从“质量数守恒，核电荷数守恒”的规律
B．原子核的结合能是组成原子核的所有核子的能量总和
C．天然放射现象中放出的β射线就是电子流，该电子是原子的内层电子受激后辐射出来的
D．镭 226 衰变为氡222 的半衰期为1620 年，也就是说，100 个镭 226 核经过 1620 年后一定还剩下 50 个镭226没有发生衰变
2．用中子（n）轰击锂核（Li）发生核反应，产生氚核（H）和未知粒子并放出4.8MeV的能量，已知1MeV=1.6×10－13J。下列说法正确的是（　　）
A．未知粒子为α粒子
B．未知粒子为β粒子
C．反应中的质量亏损为8.5×10－29kg
D．锂核的结合能小于氚核的结合能
3．如图为原子核的比结合能曲线。根据该曲线，下列说法正确的是（ ）
A．核比核更稳定 B． 核的结合能约为 7MeV
C．两个 核结合成核时释放能量 D．质量数越大的原子核越稳定
4．关于近代物理的认识，下列说法正确的是（　　）
A．光电效应和康普顿效应说明光具有波动性
B．根据粒子散射实验，汤姆孙提出了原子的核式结构模型
C．氢原子不可能吸收波长连续的光子从能级电离
D．由衰变方程，可知的平均结合能小于的
5．下列说法正确的是（　　）
A．放射性元素的半衰期与外界温度有关
B．康普顿效应揭示了光的粒子性，表明光子除了具有能量之外还具有动量
C．结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
D．太阳的巨大能量是核裂变产生的
6．钴核（）放出一个粒子后衰变成一个镍核（），并伴随产生了射线。已知钴核、粒子、镍核的质量分别为、、，下列说法正确的是（　　）
A．核反应中释放的能量为
B．放出的射线的穿透本领比粒子弱
C．放出的粒子是钻原子核内中子转化而来
D．若有16个钴原子核，经过一个半衰期后只剩下8个钻原子核
7．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
8．下列说法正确的是（　　）
A．某原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，核内中子数减少4个
B．放射性物质的温度升高，其半衰期减小
C．中子和质子结合氘核时吸收能量
D．γ射线的电离作用很强，可用来消除有害静电
9．下列说法正确的是（　　）
A．当放射性物质的温度升高后，其半衰期会变小
B．两个轻核结合成质量较大的核，总质量比聚变前一定增加
C．α粒子轰击金箔发生散射现象说明原子核存在复杂的内部结构
D．β衰变过程中释放的电子来自原子核
10．以下有关近代物理内容的若干叙述，正确的是（　　）
A．居里夫人最早发现了天然放射现象
B．比结合能越大的原子核，结合能不一定越大，但其原子核越稳定
C．放射性元素的半衰期会随着外部条件的变化而变化
D．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要吸收一定频率的光子
11．太阳每秒释放的能量是92千万亿吨TNT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．
12．2020年12月17日，“嫦娥五号”携在月球采集约2kg月壤返回地球。从月球带来“土”特产中有地球上含量极少且被誉为“月壤宝藏”的氦-3，它是发电效率极高、既环保又安全的核反应原料，可将氦-3原子核与氘原子核结合时释放的能量用来发电，其核反应方程是∶，则下列说法正确的是（　　）
A．氦-3不是Y的同位素
B．该反应为原子核的人工转变
C．、、三者相比，的结合能最大
D．、、三者相比，的比结合能最小
13．关于原子核的结合能和比结合能，下列说法正确的是
A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量
B．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能
C．比结合能越大，原子核越稳定
D．比结合能大的原子核结合或分解成比结合能小的原子核时释放核能
14．氘核和氚核的核反应方程为+→e+，已知的比结合能是2.78MeV，的比结合能是1.09MeV，的比结合能是7.03MeV，下列说法中正确的是
A．氦原子核由两个质子和两个中子组成，其中两个质子之间三种作用力从大到小的排列顺序为：核力、库仑力、万有引力
B．聚变反应后生成的氦核的结合能为14.06MeV
C．该核反应过程释放出的能量为17.6MeV
D．原子核的比结合能大小可反映原子核的稳定程度，该值随质量数的增加而增大
15．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
16．一静止的轴核发生衰变成钍核，已知放出的粒子的质量为，速度为．假设铀核发生衰变时，释放的能量全部转化为粒子和钍核的动能。
（1）试写出铀核衰变的核反应方程；
（2）求出铀核发生衰变时的质量亏损。（已知光在真空中的速度为，不考虑相对论效应）
17．两个中子和两个质子结合成一个氦核，同时释放一定的核能。若已知中子质量为1.0087u，质子质量为1.0073u，氢核质量为4.0026u。试计算用中子和质子生成1kg的氨时，要释放的核能。
参考答案
1．A
【详解】
A． 在所有核反应中，都遵从“质量数守恒，核电荷数守恒”的规律，故A正确；
B． 原子核的结合能是组成原子核的所有核子结合成原子核时释放出来的能量，故B错误；
C． β衰变中生成的电子是一个中子转化为一个质子同时生成一个电子，故C错误；
D． 半衰期是统计规律，对少量原子核来讲是没有意义的，故D错误。
故选：A。
2．A
【详解】
AB．根据质量数和电荷数守恒可知，未知粒子的质量数为4，电荷数为2，为α粒子，A正确，B错误；
C．反应中的质量亏损为
Δm=kg≈8.5×10－30kg
C错误；
D．组成原子核的核子越多，它的结合能越高，D错误。
故选A。
3．C
【详解】
A．核的比结合能大于核的比结合能，因此核更稳定，A错误；
BC．核的比结合能约为7MeV，核的比结合能约为1MeV，则两个核结合成核时释放能量，B错误，C正确；
D．中等质量数的原子核比较稳定，D错误。
故选C。
4．D
【详解】
A．光电效应说明光子具有能量、康普顿效应说明光子还具有动量，光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性，故A错误；
B．卢瑟福根据粒子散射实验提出原子的核式结构，即原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上，选项B错误；
C．能级的氢原子可以吸收任意能量大于某个值的光子电离，选项C错误；
D．发生衰变会向外放出能量，虽然和的核子数均为234，但前者比后者的平均结合能小，选项D正确。
故选D。
5．B
【详解】
A．放射性元素的衰变是原子核内发生的变化，所以半衰期与外界温度无关，故A错误；
B．康普顿效应揭示了光的粒子性，表明光子除了具有能量之外还具有动量，故B正确；
C．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项C错误；
D．太阳的巨大能量是核聚变产生的，故D错误；
故选B。
6．C
【详解】
A．根据质能方程可知核反应中释放的能量为，A错误；
B．根据三种射线的特点可知，射线的穿透本领比粒子强，B错误；
C．根据β衰变的本质可知，β粒子是原子核内的一个中子转变为质子时产生的，C正确；
D．半衰期是对大量原子衰变的统计结果，对少数原子没有意义，D错误。
故选C。
7．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。
8．A
【详解】
A．α衰变，新核比旧核的质量数少4，电荷数少2；新核中质子数、中子数均比旧核少2。β衰变的本质是原子核中一个中子变成质子的同时立即从核中放出一个电子。所以原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，核内中子数减少4个，故A正确；
B．放射性物质的半衰期与温度无关，故B错误；
C．中子和质子结合氘核时放出能量，故C错误；
D．α射线的电离作用很强，可用来消除有害静电。γ射线有很强的穿透力，工业中可用来探伤或流水线的自动控制。γ射线对细胞有杀伤力，医疗上用来治疗肿瘤，故D错误。
故选A。
9．D
【详解】
A．半衰期与外界因素无关，故温度改变时，半衰期不变，故A错误；
B．两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前一定减小，因为反应存在质量亏损，故B错误；
C．α粒子轰击金箔发生散射现象说明原子内部有相对较大的空间，原子内有质量大、体积小、带正电荷的微粒；天然放射现象说明原子核存在复杂的内部结构，故C错误；
D．β衰变中放出的电子来自原子核，是原子核中一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，故D正确。
故选D。
10．B
【详解】
A．贝克勒尔最早发现了天然放射现象，A错误；
B．比结合能的大小能反映原子核的稳定程度，比结合能越大的原子核，原子核越稳定，但是比结合能越大的原子核，结合能不一定越大，B正确；
C．放射性元素的半衰期是由元素本身决定的，与外部条件无关，C错误；
D．由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，D错误。
故选B。
11．B
【详解】
根据爱因斯坦质能方程可得
有
故选B。
12．C
【详解】
A．根据质量数和电荷数守恒可知Y为，所以两者是同位素，A错误；
B．题中核反应是两个较轻的原子核聚合成一个较重的原子核，并释放能量，所以属于核聚变，B错误；
C．结合能等于比结合能与核子数的乘积，因此根据比结合能和质量数的曲线可得到的结合能最大，C正确；
D．通过原子核的比结合能和质量数的曲线可知比结合能最大，D错误。
故选C。
13．AC
【解析】
【详解】
A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，A正确；
B．根据质能方程可知，自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，B错误；
C．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，C正确；
D．比结合能小的原子核结合或分解成比结合能大的原子核时释放核能，D错误．
故选AC。
【点睛】
比结合能：原子核结合能对其中所有核子的平均值，亦即若把原子核全部拆成自由核子，平均对每个核子所要添加的能量用于表示原子核结合松紧程度．
结合能：两个或几个自由状态的粒子结合在一起时释放的能量自由原子结合为分子时放出的能量叫做化学结合能，分散的核子组成原子核时放出的能量叫做原子核结合能．
本题考查了结合能和比结合能的区别，注意两个概念的联系和应用是关键．
14．AC
【详解】
A．根据原子核的组成理论，氦原子核由两个质子和两个中子组成，其中两个质子之间三种作用力从大到小的排列顺序为：核力、库仑力、万有引力。故A正确。
B．聚变反应后生成的氦核的结合能为4×7.03MeV =28.12MeV，选项B错误；
C．氘核的比结合能为E1，氚核的比结合能为E2，氦核的比结合能为E3，根据比结合能等于结合能与核子数的比值，则有该核反应中释放的核能
△E=4E3-2E1-3E2=4×7.03-2×1.09-3×2.78=17.6MeV．
选项C正确；
D．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，比结合能并非随着质量数的最大而增大，故D错误；
故选AC.
15．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。
16．①；②
【详解】
（1）根据电荷数守恒、质量数守恒写出衰变方程：
（2）设钍核的质量为，反冲速度大小为，由动量守恒定律，得：
其中
，
设质量亏损为△，释放的能量全部转化为粒子和钍核的动能，则
△
所以
△
17．
【详解】
两个中子和两个质子结合成氨核的核反应方程如下：
质量亏损
放出的核能
生成1kg氨释放的总核能：