5.3核力与结合能 课时提升练-2021—2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册（word含答案）

5.3核力与结合能 课时提升练（含解析）
一、选择题
1．下列关于物理学史和事实的说法正确的是（　　）
A．楞次最先发现电磁感应现象
B．卢瑟福发现天然放射现象
C．射线比射线电离作用弱，穿透能力强
D．比结合能越大，原子核越稳定
2．已知的裂变反应方程为，其反应产物会发生β衰变，且半衰期为28.5年，则下列说法正确的是（ ）
A．的平均结合能比裂变产物的平均结合能大
B．衰变产生的β射线是其核外电子吸收能量后跃迁产生的
C．的β衰变方程为→
D．密闭容器中装有1g，经过28.5年容器中剩余物质质量为0.5g
3．下列说法正确的是（　　）
A．原子核的结合能是组成原子核的所有核子的能量总和
B．在所有核反应中，都遵从“质量数守恒，电荷数守恒”的规律
C．在天然放射现象中放出的射线就是电子流，该电子是原子的外层电子受激发后辐射出来的
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
4．下列说法正确的是（　　）
A．对于同一种金属来说，用不同频率的光照射时的遏止电压相同
B．改变物体的温度，可以改变放射性物体的半衰期
C．所有的核反应都要吸收热量
D．不同原子的能级不同，跃迁时发射的光子能量不同
5．物理学家们普遍相信太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应。根据这一理论，在太阳内部4个氢核（）转化成一个氦核（He）和两个正电子（e）并放出能量。已知质子质量mp＝1.0073u，粒子的质量mα＝4.0026u，电子的质量me＝0.0005u。1u的质量对应931.5MeV的能量，估算一次这样的热核反应释放出的能量（　　）
A．22MeV B．24MeV C．26MeV D．20MeV
6．下列说法正确的是（　　）
A．结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关
C．放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关
D．动能相同的质子和电子，它们的德布罗意波的波长相等
7．太阳因核聚变释放出巨大的能量，其质量不断减少.太阳光从太阳射到月球表面的时间约500s，月球表面垂直太阳光线方向每平方米每秒钟接收到太阳辐射的能量约为1.4×103J， 根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近（　　）
A．4×107kg B．4×109kg C．4×1012kg D．4×1014kg
8．下列说法中正确的是（　　）
A．发现天然放射现象的意义在于使人类认识到原子核具有复杂的结构
B．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能
C．原子核内的某一核子与其他核子间都有核力作用
D．氢原子的核外电子，在由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道过程中，放出光子，电子动能增加，原子的电势能增加
9．运动的原子核X放出α粒子后变成静止的原子核Y，已知原子核X、α粒子的质量分别是M、m，α粒子的动能为E，真空中的光速为c，α粒子的速度远小于光速。则在上述核反应中的质量亏损是（　　）
A． B．E
C．E D．E
10．原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，下列判断正确的有（　　）
A．核的结合能约为14MeV
B．两个核结合成核时释放能量
C．核比核更稳定
D．U核中核子的平均结合能比Kr核中的大
11．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
12．已知氘核的比结合能为1.1MeV，氦核的比结合能为7.1MeV，则两个氘核结合成一个氦核时（　　）
A．释放出4.9MeV的能量 B．释放出6.0MeV的能量
C．释放出24.0MeV的能量 D．吸收4.9MeV的能量
13．下列说法正确的是（　　）
A．电子的发现说明原子核具有内部结构
B．光电效应实验中，逸出的光电子来源于金属中的自由电子
C．比结合能大的原子核分裂成比结合能小的原子核时一定放出核能
D．玻尔将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念。成功解释了氢原子光谱的实验规律
14．如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图像。则关于元素A核分裂成元素B、C核和元素D、E核结合成元素F核的反应，下列判断正确的是（　　）
A．A分裂成B、C的反应属于原子核的衰变
B．A分裂成B、C后核子的比结合能一定增大
C．D、E结合成F的反应属于原子核的聚变
D．D、E结合成F后核子的比结合能一定减少
15．下列说法中正确的是（　　）
A．法国物理学家贝克勒尔发现天然放射现象，此现象说明原子核具有复杂的内部结构
B．法国物理学家德布罗实验证实了实物粒子的波动性
C．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此光子散射后波长变长
D．原子核内的某一核子与其他核子间都有核力作用
二、解答题
16．中国在“人造太阳”方面的研究取得了较大的成就，“人造太阳”被评为2018年中国十大科技成就之一、其原理是一个质量的氚核（）与一个质量的氚核（）发生核聚变，结合后生成了一个质量大小为的新核，同时放出一个质量的中子（），并释放出大小为的能量。（光的速度，结果保留3位有效数字）
（1）写出“人造太阳”轻核聚变的方程式；
（2）求该聚变释放的能量。
17．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。
参考答案
1．D
【详解】
A．法拉第最先发现电磁感应现象，故A错误；
B．贝克勒尔最先发现天然放射现象，故B错误；
C．射线比射线电离作用强，穿透能力弱，故C错误；
D．原子核比结合能越大，原子核越稳定，故D正确。
故选D。
2．C
【详解】
A．该裂变反应放出能量，则的平均结合能比裂变产物的平均结合能小，A错误；
B．衰变产生的射线是其核内的中子转化为质子时放出的电子，B错误；
C．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，的衰变方程为，C正确；
D．密闭容器中装有，经过28.5年容器中没有衰变的的质量为，因衰变后后变为别的物质，则剩余物质质量大于，D错误。
故选C。
3．B
【详解】
A．结合能是把原子核完全分解成自由核子所需要的最小能量，A错误；
B．在所有核反应中，都遵从“质量数守恒，电荷数守恒”的规律，B正确；
C．在天然放射现象中放出的射线就是电子流，该电子是由原子核内的中子转化成质子的同时从原子核中辐射出来的，C错误；
D．半衰期描述的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D错误。
故选B。
4．D
【详解】
A．对于同一种金属来说，用不同频率的光照射时，根据光电效应方程，光电子的最大初动能不同，所以遏止电压也不同。A错误；
B．放射性物体的半衰期与物体的温度无关。B错误；
C．当核反应有质量亏损时，就会放能。C错误；
D．不同原子的能级不同，跃迁时发射的光子能量不同。D正确。
故选D。
5．B
【详解】
一次这样的热核反应质量亏损
一次这样的热核反应释放出的能量
故选B。
6．B
【详解】
A．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A错误；
B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，选项B正确；
C．放射性元素的半衰期是由原子内部结构决定的，与原子所处的化学状态和外部条件无关，选项C错误；
D．动能相同的质子和电子，根据
可知，质子的动量较大，根据
可知质子的德布罗意波的波长较小，选项D错误。
故选B。
7．B
【详解】
月球表面每平米每秒钟接收到太阳辐射的能量约为1.4×103J，则太阳辐射的总能量
E总=E0 S=E0 4πr2＝4πE0(ct)2=4π×1.4×103×（3.0×108×500）2=4.0×1026J
根据
△E=△mc2
联立并代入数据可得
故B正确，ACD错误。
故选B。
8．A
【详解】
A．发现天然放射现象的意义在于使人类认识到原子核具有复杂的结构，A正确；
B．将原子核拆散成核子与核子结合成原子核两个过程质量的变化相等，将原子核拆散成核子所吸收的能量与核子结合成原子核所放出的能量叫结合能，B错误；
C．核力是短程力，每个核子只跟它邻近的核子间存在核力作用，C错误；
D．氢原子的核外电子，在由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道过程中，要放出光子，电子动能增加，原子的电势能减小，原子的总能量减小，D错误。
故选A。
9．B
【详解】
核反应中动量守恒，有
mvα=MvX
α粒子的动能为
根据能量守恒得
由爱因斯坦质能方程得
联立解得
故选B。
10．B
【详解】
A．由图可知，氦核的比结合能大约为7MeV，氦核的核子数为4，则氦核的结合能大约为28MeV，故A错误；
B．两个比结合能小的核结合成比结合能大的核时，会释放能量，故B正确；
C．比结合能越大，原子核越稳定，由图可知，氦核的比结合能大，则核比i核更稳定，故C错误；
D．由图可知，U核中核子的平均结合能比Kr核中的小，故D错误。
故选B。
11．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。
12．C
【详解】
根据题意可写出两个氘核结合成一个氦核的核反应方程为
由于氘核的比结合能为1.1MeV，氦核的比结合能为7.1MeV，故结合前氘核的结合能为E1=2×1.1MeV，结合后氦核的结合能为E2=4×7.1MeV，故
ΔE=2E1-E2=-24.0MeV
负号表示释放能量。
故选C。
13．BD
【详解】
A．电子的发现说明原子是可以再分的，故A错误；
B．根据光电效应的定义可知在光电效应实验中，逸出的光电子来源于金属中自由电子，故B正确；
C．比结合能大的原子核分裂成比结合能小的原子核时要吸收能量，故C错误；
D．玻尔将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功解释了氢原子光谱的实验规律，故D正确。
故选BD。
14．BC
【详解】
A．A分裂成B、C的反应属于原子核的裂变，故A错误；
B．中等大小的核的比结合能最大，A分裂成B、C，由图可知是重核裂变，因此核子的比结合能将增大，故B正确；
C．由图可知，D、E核是轻核，D、E结合成F的反应属于原子核的聚变，故C正确；
D．D、E结合成F核时要释放核能，所以生成的F核的比结合能一定增大，故D错误。
故选BC。
15．AC
【详解】
A．法国物理学家贝克勒尔发现天然放射现象，此现象说明原子核具有复杂的内部结构，A正确；
B．法国物理学家德布罗提出了实物粒子具有的波动性，与它们对应的波叫物质波，也叫德布罗意波，B错误；
C．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子
动量变小，因此光子散射后波长变长，C正确；
D．原子核内的某一核子近与邻近的其他核子间都有核力作用，D错误；
故选AC。
16．（1） ；（2）
【详解】
（1）轻核聚变的方程式
（2）轻核聚变中质量亏损为：
轻核聚变释放的能量
17．(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。