7.3原子核的结合能 自主提升过关练（word解析版）

7.3原子核的结合能 自主提升过关练（解析版）
一、选择题
1．下列有关核反应方程的说法正确的是（　　）
A．居里夫妇发现放射性磷的反应方程式为
B．查德威克发现中子的方程式为
C．太阳内部的热核反应，产物X是电子
D．是铀核裂变方式之一，其产物的结合能比的结合能大
2．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
3．关于核反应方程Th→Pa＋X＋ΔE（ΔE为释放出的核能，X为新生成粒子），已知Pa的半衰期为T，则下列说法正确的是（　　）
A．Pa没有放射性
B．Th的比结合能为
C．N0个Th经2T时间因发生上述核反应而放出的核能为N0ΔE（N0数值很大）
D．Pa比Th多1个中子，X粒子是从原子核中射出的，此核反应为衰变
4．下列有关结合能的说法正确的是（　　）
A．结合能是核子结合成原子核而具有的能量
B．结合能越大，原子核越稳定
C．质量数大的原子核，比结合能不一定越大
D．所有原子核的比结合能都相同
5．2021年3月，考古学家利用技术测定了三星堆遗址四号“祭祀坑”距今约3200年至3000年，年代区间属于商代晚期。已知的半衰期为8267年，其衰变方程为，则下列判断正确的是（　　）
A．四个经过8267年一定还剩余两个
B．的比结合能一定大于
C．衰变的本质是核内一个质子转化中子和电子
D．衰变过程满足动量守恒，不满足能量守恒
6．下列说法正确的是（　　）
A．贝克勒尔发现天然放射现象，提出了原子核由质子和中子组成
B．核反应方程为衰变，方程中的X表示中子
C．一群处于能级的氢原子跃迁时最多辐射出6种频率的光子
D．原子核氡（）衰变成粒子和钋（），钋（）的比结合能小于氡（）的比结合能
7．以下对物理现象和物理规律的认识中正确的是（　　）
A．某种金属能否发生光电效应取决于照射光的时长
B．原子核结合能越大，原子核越稳定
C．查德威克发现了质子的存在
D．一群氢原子处在的能级，当它跃迁到较低能级时，最多可发出 6种频率的光子
8．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
9．下列说法正确的是
A．由玻尔理论可知，当氢原子从低能级向高能级跃迁时，要吸收光子，核外电子的动能减少，原子的电势能增加
B．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
C．库仑发现了点电荷间的相互作用规律，并通过油滴实验测定了元电荷的数值
D．伽利略猜想自由落体运动的速度与下落时间成正比，并直接用实验验证了这个猜想
10．近代物理和技术的发展，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．原子核的结合能越大，原子核越稳定
B．某些原子核能够放射出粒子，说明原子核内有粒子
C．只有入射光的频率足够大时，才能产生光电效应，与光照时间无关
D．一个处于n=4能级的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中能够辐射6种不同频率的电磁波
11．一静止的钠核发生衰变，衰变方程为，假设释放的核能全部转化为Mg和Y的动能，下列说法正确的是
A．中的A为24，与的中子数相同
B．衰变后的动量大小大于的动量大小
C．衰变后的动能小于的动能
D．钠核的比结合能大于镁核的比结合能
12．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
13．下列说法正确的是（　　）
A．光只有波动性，没有粒子性
B．比结合能越大，原子核越稳定
C．、和三种射线中，射线的穿透能力最强
D．温度升高，放射性元素衰变的周期不变
14．在对微观物质结构的研究中，下列实验事实与实验结论相对应的是（　　）
A．电子的发现意味着原子还有结构
B．α粒子散射实验说明原子具有核式结构
C．α粒子轰击氮核打出质子，证明原子核是由质子构成的
D．元素的衰变现象表明，原子核越小越稳定，越大越不稳定
15．关于原子核的结合能，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．钚核Pu的衰变方程为：Pu→U＋He，衰变产物α粒子和铀核的结合能之和一定大于钚核的结合能
C．比结合能越大，原子核越不稳定
D．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
二、解答题
16．兆电子伏（）和原子质量单位（u）是核物理领域常用的两个单位，请根据质能方程证明，相当于的能量。
17．一个静止的核发生α衰变生成，放出α粒子的运动速度为v0。已知一个核子的质量为m，真空中的光速为c，设衰变过程中放出的能量全部转化成动能。求：
(1)写出衰变方程；
(2)核的运动速度；
(3)衰变过程中的质量亏损。
参考答案
1．D
【详解】
A．居里夫妇发现放射性磷的反应方程式为，选项A错误；
B．查德威克发现中子的方程式为，选项B错误；
C．太阳内部的热核反应，产物X是，是电子，选项C错误；
D．是铀核裂变方式之一，原子核的核子数越多其结合能越大，所以其产物的结合能比的结合能大，选项D正确。
故选D。
2．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。
3．C
【详解】
A．质量数较大的核均有放射性，A错误；
B．Th的结合能是234个核子结合成Th时放出的能量，该能量不是它衰变时放出的能量ΔE，故比结合能不是，B错误；
C．经2个半衰期还剩没发生衰变，发生上述核反应而放出的核能为N0ΔE，C正确；
D．由电荷数守恒可知X为电子，X粒子是原子核中的一个中子转变为质子时射出的，此核反应为衰变，故Pa比Th少1个中子，D错误。
故选C。
4．C
【详解】
A．结合能是核子结合成原子核释放的能量，A项错误；
B．比结合能越大，原子核越稳定，B项错误；
CD．随着质量数的增大，比结合能先增大后减小，C项正确；D项错误；
故选C。
5．B
【详解】
A．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量的原子核衰变不适用，选项A错误；
B．因比更稳定，可知的比结合能一定大于，选项B正确；
C．衰变的本质是核内一个中子转化质子和电子，选项C错误；
D．衰变过程满足动量守恒，也满足能量守恒，选项D错误。
故选B。
6．C
【详解】
A．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究揭示了原子核具有复杂的结构，但没能发现原子核由质子和中子组成，A错误；
B．核反应方程，根据在核反应中质量数和电荷数守恒，X为 ，属于人工转变， B错误；
C．一群处于能级的氢原子跃迁时，根据
最多辐射出6种频率的光子，C正确；
D．是氡的衰变产物，不稳定的原子核衰变生成较稳定的原子核，故的比结合能大于的比结合能，D错误。
故选C。
7．D
【详解】
A．要达到极限频率才可以发生光电效应，故A错误；
B．原子核的比结合能越大，原子核越稳定，故B错误；
C．查德威克发现了中子的存在，故C错误；
D．一群氢原子处在的能级，当它跃迁到较低能级时，最多可发出不同频率的光子种数为
故D正确。
故选D。
8．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。
9．A
【详解】
根据和，解得，当氢原子从低能级向高能级跃迁时，要吸收光子，原子总能量增加，而半径增大，故动能减小，则原子电势能增加，故A正确．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，故B错误．库仑发现了点电荷间的相互作用规律，密立根通过油滴实验最早测定了元电荷的数值，故C错误．伽利略猜想自由落体运动的速度与下落时间成正比，但没有直接用实验进行验证，故D错误；选A.
10．C
【详解】
A．原子核的比结合能越大，原子核越稳定，故A错误；
B．某些原子核能够放射出粒子，这是核内中子转化为质子时放出的负电子，不能说明原子核内有粒子，故B错误；
C．只有入射光的频率足够大时，才能产生光电效应，与光照时间无关，故C正确；
D．一个处于n=4能级的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中最多能够辐射3种不同频率的电磁波，故D错误。
故选C。
11．C
【详解】
原子核的衰变满足质量数和电荷数守恒，由电荷数守恒可判断Y应为电子，钠核发生的是衰变，由质量数守恒可知A=24，其中的中子数为24-12=12，的中子数为13，A项错误；一静止的钠核放出一个电子衰变成镁核，根据系统动量守恒知衰变后镁核的动量大小等于电子的动量大小，动量与动能的关系式，镁核的质量远大于电子的质量，所以衰变后镁核的动能小于电子的动能，B项错误，C项正确；衰变过程释放能量，可知镁核的比结合能大于钠核的比结合能，D项错误．
12．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。
13．BD
【详解】
A．光的干涉和衍射现象说明光具有波动性，而光电效应说明光具有粒子性，因此光具有波粒二象性，A错误；
B．比结合能越大，核子结合成原子核时，放出的能量越多，原子核越稳定，B正确；
C．、和三种射线中，射线的穿透能力最弱，甚至一张白纸都穿不过，C错误；
D．放射性元素的半衰期不受温度变化，压强变化的影响，D正确。
故选BD。
14．AB
【详解】
A．电子的发现意味着原子还有结构，故A正确；
B．α粒子散射实验说明原子具有核式结构，故B正确；
C．α粒子轰击氮核打出质子，证明原子核内存在质子，而原子核是由质子和中子构成的，故C错误；
D．原子核的稳定程度由比结合能决定，与原子核的大小无关，故D错误。
故选AB。
15．AB
【详解】
A．根据结合能的定义可知，分散的核子组成原子核时放出的能量叫做原子核结合能，所以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．钚核Pu衰变成α粒子和铀核，根据爱因斯坦质能方程知，有质量亏损，释放能量，则衰变产物的结合能之和一定大于铀核的结合能。B正确；
C．比结合能越大，原子核越稳定，C错误；
D．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，D错误。
故选AB。
16．见解析
【详解】
碳12的质量为 ，一原子质量是碳12的质量的，又
根据质能方程
全部转化为能量
17．（1）；（2），方向与相反；（3）
【详解】
(1)据质量数守恒、电荷数守恒可写出核反应方程为
(2)衰变过程由动量守恒定律可得
解得
方向与相反。
(3)由质能方程及能量守恒定律分别可得
联立解得