2021-2022学年高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第三册5.3核力与核反应方程同步练习(Word版含答案)

5.3核力与核反应方程
1．关于原子和原子核的知识，以下说法正确的是（　　）
A．卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型
B．若紫外线照射锌板能发生光电效应，则红光照射锌板也一定能发生光电效应
C．一群处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁，由3能级向基态跃迁辐射的光子频率最小
D．不同原子核的结合能是不同的，结合能越大的原子核越稳定
2．下列说法中错误的是（　　）
A．光子像其它粒子一样，不但具有能量，也具有动量
B．原子核结合能越大，原子核越稳定
C．发生光电效应时，逸出的光电子的最大初动能与照射光强度无关
D．的半衰期约为7亿年，其半衰期不随地球环境的变化而改变
3．关于下列四幅图中实验现象和规律的说法中，正确的是（　　）
A．甲图为粒子散射实验，卢瑟福通过此实验发现了原子核是由质子和中子组成的
B．乙图为光电效应，爱因斯坦首先发现紫外线灯照射到金属板上会有光电子逸出
C．丙图所示的光谱中，连续光谱可以用来分析物质的元素组成
D．由丁图可知，中等质量的原子核与重核和轻核相比，核子结合得更牢固
4．正电子发射型计算机断层显像的基本原理是将放射性同位素15O注入人体，15O在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇湮灭转化为一对γ光子，被探测器采集后，经计算机处理生成清晰图像。已知15O的半衰期为2.03min，正、负电子的质量均为m，光速c，普朗克常量h，下列说法正确的是（　　）
A．辐射出γ光子的动量为2mc
B．正、负电子相遇湮灭过程的质量亏损为mc2
C．15O在人体内衰变的方程是
D．经过4.06min剩余15O为原来的四分之一
5．近代物理和相应技术的发展，极大地改变了人类的生产和生活方式推动了人类文明与进步。关于近代物理知识，下列说法正确的是（　　）
A．发生光电效应后，饱和光电流的大小与入射光的强度有关，入射光频率一定时，入射光越强饱和光电流越大
B．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释所有元素的原子光谱的特征
C．放射性元素的半衰期与该元素所处的环境温度有关，温度越高半衰期越短
D．铜66发生a衰变产生钴62，则钴62原子核的比结合能一定小于铜66原子核的比结合能
6．下列说法正确的是（　　）
A．原子核的结合能越大，原子核越稳定
B．贝克勒尔发现天然放射性现象，说明原子核有复杂结构
C．核泄漏污染物能够产生对人体有害的辐射，核反应方程式为，X为质子
D．若氢原子从n = 6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能可能使该金属发生光电效应
7．氘核和氚核聚变的核反应方程为，已知的比结合能是2.78 MeV，的比结合能是7.03 MeV，则的比结合能是（　　）
A．1.06 MeV B．1.09MeV
C．1.12 MeV D．1.15MeV
8．大气中的在宇宙射线中的中子撞击下会产生，其核反应方程为，具有放射性，其发生的核反应方程为，则下列判断正确的是（　　）
A．为光子 B．为中子
C．方程：为衰变方程 D．的比结合能大于的比结合能
9．下列说法中正确的是（　　）
A．电磁波是一种物质
B．万有引力定律和牛顿运动定律都是自然界普遍适用的规律
C．中等大小的原子核的结合能最大，原子核最稳定
D．宏观物体和微观粒子的能量都是量子化的
10．放射性的应用非常广泛，几乎遍及各行各业。在农业上，常用于辐射育种、刺激增产、辐射防治虫害和食品辐照保藏与保鲜等；在医学上，常用于肿瘤的放射治疗。一个发生核反应放出一个粒子后衰变成一个，并辐射出光子。已知的半衰期为5.27年，该反应中、粒子、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．核反应中释放出的光子的电离能力比粒子强
C．光子的能量越高，其频率越大，动量越大
D．若有16个原子核，经过5.27年后一定剩下8个原子核
11．一个氘核和一个氚核结合成一个氦核，同时放出一个中子，其聚变反应方程为。已知氘核、氚核和氦核的结合能分别为E1、E2、E3，光在真空中的传播速度为c。在上述聚变反应方程中质量亏损为（　　）
A． B．
C． D．
12．放射性元素氡(Rn)的半衰期为T，氡核放出一个X粒子后变成钋核(Po)，设氡核、钋核和X粒子的质量分别为m1、m2和m3，下列说法正确的是（　　）
A．该过程的核反应方程是Rn→Po+
B．发生一次核反应释放的核能为(m2+m3－m1)c2
C．1g氧经2T时间后，剩余氢原子的质量为0.5g
D．钋核的比结合能比氡核的比结合能大
13．以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的是（　　）
A．原子核发生一次衰变，该原子外层就失去一个电子
B．按照玻尔理论，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，电子的动能减小，但原子的能量增大
C．核衰变中，γ光子是衰变后转变的新核辐射的
D．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的光强太小
E.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释放核能
14．下列说法正确的是（ ）
A．爱因斯坦从理论上成功解释了光电效应现象
B．卢瑟福发现了物质的放射性，从而确定了原子核的组成
C．用相同频率的光照射同一金属，逸出的所有光电子都具有相同的初动能
D．由玻尔理论知，氢原子辐射出一个光子后，其电势能减小，核外电子的动能增大
E.平均结合能小的原子核结合成或分解成平均结合能大的原子核时一定放出核能
15．如图所示：图线表示原子核的比结合能与质量数A的关系。问题探究：
(1)重的原子核，是不是比结合能就一定大？
(2)什么样的原子核更稳定。
16．一放射性元素的原子核A静止在真空中，某瞬间发生α衰变后变成质量为m1的新原子核B，释放出来的α粒子的质量为m2．已知此核反应中的质量亏损为m，且释放的能量全部变为原子核B和α粒子的动能，光在真空中的传播速度为c．
(1)原子核A的质量大小；
(2)新原子核B的动能．
参考答案
1．A
【详解】
A．卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型，A正确；
B．若紫外线照射锌板能发生光电效应，由于红光频率低于紫外线的频率，红光的能量低于紫外线的能量，根据光电效应产生的条件，红光照射锌板不一定发生光电效应，B错误；
C．一群处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁，由3能级向基态跃迁辐射的光子频率最大，由3能级向2能级跃迁辐射的光子频率最小，C错误；
D．原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，需要能量，这也就是原子核的结合能，组成原子核的核子越多，结合能越高。它的结合能与核子数之比即为比结合能，比结合能越大，原子核中核子结合的越牢固，比结合能越大的原子核越稳定，D错误；
故选A。
2．B
【详解】
A. 光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量，故A不合题意
B. 原子核的比结合能越大，原子核越稳定，故B符合题意；
C. 发生光电效应时，根据爱因斯坦光电效应方程
逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率有关，与照射光的强度无关，故C不合题意；
D. 半衰期的大小由原子核内部因素决定，与所处的物理环境和化学状态无关，故D不合题意。
故选B。
3．D
【详解】
A．卢瑟福通过α粒子散射实验提出现了原子的核式结构，故A错误；
B．光电效应说明光具有粒子性，光电效应最早是由赫兹发现的，不是爱因斯坦首先发现的，故B错误。
C．明线光谱和暗线光谱都可以用来分析物质的组成成分。故C错误。
D．由丁图可知，中等质量的原子核与重核和轻核相比，核子结合得更牢固，比结合能更大，故D正确。
故选D。
4．D
【详解】
A．据题意可知，正负电子的能量转化为一对光子的能量，即
2mc2=2hν
一个光子的能量
单个光子的动量
故A错误；
B．根据质能方程可得
故B错误；
C．根据质量数守恒和电荷数守恒，15O人体内衰变的方程是
故C错误；
Ｄ．4.06min为2个半衰期，剩余15O为原来的四分之一，故D正确。
故选D。
5．A
【详解】
A．发生光电效应后，饱和光电流的大小与入射光的强度有关，入射光频率一定时，入射光越强，则饱和光电流越大，选项A正确；
B．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够很好的解释氢原子光谱，但不能解释所有元素的原子光谱的特征，选项B错误；
C．放射性元素的半衰期与该元素所处的环境温度无关，选项C错误；
D．铜66发生a衰变产生钴62，则钴更加稳定，则钴62原子核的比结合能一定大于铜66原子核的比结合能，选项D错误。
故选A。
6．B
【详解】
A．原子核的比结合能越大，原子核越稳定，故A错误；
B．贝克勒尔发现天然放射性现象，说明原子核有复杂结构，故B正确；
C．核泄漏污染物能够产生对人体有害的辐射，核反应方程式为，X电荷数为 1，质量数为零，所以为电子，故C错误；
D．若氢原子从n = 6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，而氢原子从n = 6能级向n = 2能级跃迁时辐射出的光子的能量小于从n = 6能级向n = 1能级跃迁时辐射出的光子的能量，则不能使该金属发生光电效应，故D错误。
故选B。
7．B
【详解】
聚变反应前氚核的结合能为
E1=3×2.78MeV=8.34MeV
反应后生成的氦核的结合能为
E2=4×7.03MeV=28.12MeV
设反应前氘核的比结合能为E，聚变过程释放出的能量为
解得
E=1.09MeV
故B正确，ACD错误。
故选B。
8．C
【详解】
A．根据质量数、电荷数守恒，可知X为，A错误；
B．根据质量数、电荷数守恒，可知Y为电子，B错误；
C．方程：为衰变方程，C正确；
D．由于过程放出能量，因此的比结合能比的比结合能大，D错误。
故选C。
9．A
【详解】
A．电磁波是一种特殊的物质，A正确；
B．万有引力定律是自然界普遍适用的规律，牛顿运动定律只适用于宏观低速物体，B错误；
C．中等大小的原子核的比结合能大，原子核越稳定，而不是结合能。C错误；
D．微观粒子能量是量子化的，而宏观物体是由大量微粒组成的，每一个粒子的能量是一份一份的，这符合能量量子化假说，而大量粒子则显示出了能量的连续性。D错误。
故选A。
10．C
【详解】
A．根据质能方程可知核反应中释放的能量为（m1-m2-m3）c2，故A错误；
B．根据三种射线的特点与穿透性，可知光子的穿透本领比粒子强，故B错误；
C．光子能量越高，由
可知，对应的频率越高，由
知，对应的波长越短，由
得，对应的动量越大，故C正确；
D．半衰期具有统计意义，对少数的原子没有意义，故D错误。
故选C。
11．B
【分析】
【详解】
反应过程释放的核能为
根据爱因斯坦质能方程有
解得质量亏损为，故B正确，ACD错误。
故选B。
12．AD
【详解】
A．根据质量数守恒可知，X的质量数是
电荷数是
所以该过程的核反应方程
故A正确；
B．该核反应的过程中释放能量，有质量亏损，所以发生一次核反应释放的核能为
故B错误；
C．1g氡经2T时间后，剩余氡原子的质量为
故C错误；
D．该核反应的过程中释放能量，有质量亏损，所以钋核的比结合能比氡核的比结合能大，故D正确。
故选AD。
13．BCE
【详解】
试题分析：原子核发生一次衰变，该原子内就减少一个中子而多一个质子，但是原子核外层电子是不变的，选项A错误；按照玻尔理论，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，电子的动能减小，但原子的势能变大，原子的总能量增大，选项B正确；核衰变中，衰变后转变的新核不稳定，放出能量才能变得稳定，能量以γ光子的形式放出，C正确；光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为入射光频率小于金属的极限频率，C错误；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得知，一定释放核能．故E正确．故选BCE.
考点：
【名师点睛】
本题考查的知识点较多，例如对量子理论、爱因斯坦质能方程的理解能力．题目难度中等，要认真阅读课本知识，加强记忆．
14．ADE
【详解】
爱因斯坦提出了光子说，从理论上成功解释了光电效应现象．故A正确．贝克勒尔发现了物质的放射性，从而确定了原子核的组成．故B错误．用相同频率的光照射同一金属，逸出的光电子最大初动能相同，但不是所有光电子的初动能都相同．故C错误．由玻尔理论知，氢原子辐射出一个光子后，轨道半径减小，电场力做正功，其电势能减小，核外电子的动能增大．故D正确．平均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，平均结合能越大的原子核越稳定，平均结合能小的原子核结合成或分解成平均结合能大的原子核时出现质量亏损，一定放出核能．故E正确．故选ADE．
15．(1)不是，组成原子核的核子越多，它的比结合能并不是越高。
(2)比结合能越大的原子核，其核子结合得越牢固，也越稳定。
【详解】
(1)重的原子核，比结合能不一定大；组成原子核的核子越多，它的比结合能并不是越高。
(2)比结合能越大的原子核，其核子结合得越牢固，也越稳定。
16．(1) (2)
【详解】
(1) 核反应中的质量亏损：
解得：
(2)由爱因斯坦质能方程可知，此核反应中释放的能量
由动量守恒：
因为核反应中释放的能量全部变为原子核和粒子的动能
则
解得：．