2021-2022学年高二下学期物理鲁科版（2019）选择性必修第三册5.3核力与核能 课时练习 (Word版含答案)

5.3核力与核能 课时练习（解析版）
一、选择题
1．以下关于核能的说法正确的是（　　）
A．氢弹是利用核裂变的链式反应，原子弹是利用核聚变反应
B．原子核在常温下就能发生轻核聚变，目前核电站是利用核聚变释放的能量来发电
C．重核裂变过程中释放核能是因为新核的比结合能小
D．不同原子核的平均结合能不同，中等质量的核的平均结合能比轻核、重核的平均结合能都大
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．下列对核力的认识正确的是（　　）
A．任何物体之间均存在核力
B．核力广泛存在于自然界中的核子之间
C．核力只存在于质子之间
D．核力只发生在相距1.5×10－15 m内的核子之间
4．一静止的衰变成为，并放出某种粒子。其中的比结合能为， 的比结合能为，则下列说法正确的是（　　）
A．放出的粒子为电子
B．比结合能小于比结合能
C．比结合能大于比结合能
D．该反应过程前后核子总质量相等
5．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
6．是核电站的重要核燃料，是铀核裂变形式之一，裂变生成物、的比结合能分别为、，则下列说法正确的是（　　）
A． B．
C．比更稳定 D．的结合能比的结合能大
7．2021年4月13日日本政府不计后果决定将福岛核废水排放入海，核废水中是最具危害的放射性元素，其衰变方程为，的半衰期约为30年，下列说法正确的是（　　）
A．衰变方程中的电子是来自铯的核外电子
B．经过60年后，废水中的铯会衰变完
C．排放到海水中，可以改变铯的衰变快慢
D．的比结合能比的大
8．下列说法正确的是（　　）
A．发生α衰变的原子核会产生α射线，生成的新核与原来的原子核相比，中子数减少了5个
B．氟-18的半衰期为109.8分钟，100个氟-18原子核经过7.5个小时后一定剩下6个氟-18原子核
C．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，电子的动能减少，原子的能量增加
D．自由核子组成原子核时，其质量亏损对应的能量大于该原子核的结合能
9．下列说法正确的是（　　）
A．铋210的半衰期是5天，经过10天，32个铋原子核衰变后还剩下8个铋原子核
B．若核反应放出2.2MeV能量，则该过程质量亏损为3.9×10-30kg
C．用中子轰击铀核，核反应方程为，属于原子核的衰变
D．某原子核吸收一个中子后，放出一个电子，分裂为两个α粒子，则A=7，Z=2
10．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
11．真空管中的电子在电压下被加速到高速，电子的质量增大到，已知电子的静止质量为，则此时的加速电压为（　　）
A．
B．
C．
D．
12．居里夫妇发现了镭的放射性。真空中一个静止的镭原子核经一次衰变后变成一个新核，衰变方程为，下列说法正确的是（　　）
A．若镭元素的半衰期为，则经过的时间，8个核中有4个已经发生了衰变
B．若镭元素的半衰期为，则经过的时间，的核中有已经发生了衰变
C．衰变后核的质量与粒子的质量之和等于衰变前镭核的质量
D．衰变后核的动量与粒子的动量相同
13．中子和质子结合成氘核时，质量亏损为Δm，相应的能量ΔE＝Δmc2＝－2.2 MeV是氘核的结合能。下列说法正确的是（　　）
A．用能量小于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子
B．用能量小于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零
C．用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零
D．用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零
14．一静止的铝原子Al核俘获一速度为1.0×107m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子,下列说法正确的是（　　）
A．核反应方程为
B．硅原子核的中子数为28
C．核反应方程过程中系统动量守恒
D．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和
15．如图是原子核的平均结合能（也称比结合能）与质量数的关系图像，通过该图像可以得出一些原子核的平均结合能，如的核子平均结合能约为8Mev，的核子平均结合能约为7Mev，根据该图像判断，下列说法正确的是（　　）
A．随着原子质量数的增加，原子核的平均结合能增大
B．核最稳定
C．由图像可知，两个核结合成核会释放出能量
D．由图像可知，聚变释放能量，裂变吸收能量
二、解答题
16．一个锂核()受到一个质子()轰击变为2个α粒子()。已知氢原子的质量为1.6726×10－27kg，锂原子的质量为11.6505×10－27kg，一个氦原子的质量为6.6467×10－27kg
(1)写出该核反应的方程；
(2)计算该核反应释放的核能（真空中光速c＝3.0×108m/s)。
17．1937年，居里夫妇用粒子轰击硼（），得到了一种质量数为1而不带电的粒子，同时发现轰击后的硼中含有氮（N）的一种同位素。已知粒子的质量为4.0026u，硼（）的质量为11.0093u，不带电的粒子质量为1.0087u，氮（N）同位素的质量为14.0030u。1u相当于。
（1）试写出粒子轰击硼（）发生的反应方程；
（2）求粒子轰击硼（）发生反应的过程中释放的能量（以为单位）。
参考答案
1．D
【详解】
A．原子弹是利用核裂变的链式反应原理，氢弹利用的是核聚变，故A错误；
B．为了使得核聚变，必要条件是应该加热至几百万温度以上，核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的，故B错误；
C．重核裂变释放核能是因为新核的比结合能大于原来重核的比结合能，故C错误；
D．不同原子核的平均结合能不同，中等质量的核的平均结合能比轻核、重核的平均结合能都大，故D正确。
故选D。
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．D
【详解】
由核力的特点知道，只有相距1.5×10－15 m内的核子之间才存在核力，核力发生在质子与质子、质子与中子及中子与中子之间。
故选D。
4．B
【详解】
A．由于衰变过程电荷数与质量数守恒
放出的是α粒子，故A错误；
BC．衰变过程释放能量，比结合能增大。故B正确，C错误；
D．释放能量，有质量亏损，所以核子总质量变小，故D错误。
故选B。
5．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。
6．C
【详解】
AB．根据质量数和电荷数守恒可知
故AB错误；
C．裂变生成物、的比结合能分别为、，则比的比结合能大，则比更稳定，故C正确；
D．核子数与比结合能的乘积为原子核的结合能，由此可知，的结合能比的结合能小，故D错误。
故选C。
7．D
【详解】
A．衰变方程中的电子是来自铯的一个中子转化为一个质子同时生成一个电子，A错误；
B．半衰期并不是经过两个半衰期就衰变没了，而是剩余原来的 ，B错误；
C．半衰期与外界因素无关，只与自身有关，C错误；
D．衰变释放能量，的比结合能比的大，D正确。
故选D。
8．C
【详解】
A．发生α衰变的原子核会产生α射线，生成的新核与原来的原子核相比，中子数减少了2个，故A错误；
B．半衰期只有对大量原子核才成立，故B错误；
C．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，电子的动能减少，但原子的能量增加，故C正确；
D．自由核子组成原子核时，其质量亏损对应的能量等于该原子核的结合能，故D错误。
故选C。
9．B
【详解】
A．半衰期是针对大量的原子核的衰变行为做出的统计预测，它是一个统计规律，并不能针对少数原子核，选项A错误；
B．根据
可得
选项B正确；
C．核反应方程
是裂变，选项C错误；
D．根据质量数和电荷数守恒可知
A+1=8
Z+1=4
则
A=7
Z=3
选项D错误。
故选B。
10．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。
11．A
【详解】
设加速电压为U，由质能方程有
因此
故A正确，BCD错误，
故选A。
12．B
【详解】
A．半衰期是对大量原子核的统计规律，少量放射性元素的衰变时一个随机事件，对于8个放射性元素，无法准确预测其衰变的个数，故A错误；
B．根据半衰期公式，经过时间，2kg的核剩余
即有已经发生了衰变，故B正确；
C．镭原子核在衰变过程中，会放出能量，存在质量亏损，导致衰变后核的质量与粒子的质量之和小于衰变前镭核的质量，故C错误；
D．衰变后核的动量与粒子的动量大小相等，方向相反，故D错误。
故选B。
13．AD
【详解】
AB．用能量小于结合能的光子照射氘核时，氘核一定不能分解，所以选项A正确，B错误；
CD．用能量大于结合能的光子照射氘核时，氘核可能分解，只要分解，分解出的质子和中子动能之和一定不为零（若动能之和为零就分不开了），所以选项C错误，D正确。
故选AD。
14．AC
【详解】
A．根据质量数和电荷数守恒知，选项A正确；
B．对于原子，其质量数等于质子数与中子数之和，故硅原子核，中子数为14，选项B错误；
C．核反应过程中系统动量守恒，选项C正确；
D．核反应方程要释放大量的能量，伴随质量亏损，选项D错误。
故选AC。
15．BC
【详解】
A．随着原子质量数的增加，原子核的平均结合能先增大后减小，选项A错误；
B．核的比结合能最大，则最稳定，选项B正确；
C．由图像可知，两个核结合成核比结合能变大，则会释放出能量，选项C正确；
D．由图像可知，聚变和裂变都能释放能量，选项D错误。
故选BC。
16．(1)；(2) 2.673×10－12J
【详解】
(1)根据质量数和电荷数守恒书写核反应方程为
(2)核反应过程中质量亏损为
根据爱因斯坦质能方程得该核反应释放的核能
17．（1）；（2）0.1862MeV
【详解】
解：（1）由题给出的条件，可得核反应方程为
（2）核反应的质量亏损
m=（mHe+mB） （mn+ mN）=（4.0026u+11.0093u） （1.0087u+14.0030u）=0.0002u
由质能方程，可得核反应中释放的能量
E= mc2=0.0002×931MeV=0.1862MeV