7.3原子核的结合能 课时提升练（word版含答案）

7.3原子核的结合能 课时提升练（含解析）
一、选择题
1．下列关于近代物理知识的描述中，正确的是（　　）
A．衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的
B．衰变为，经过3次α衰变，2次β衰变
C．的半衰期是5天，100克经过10天后还剩下50克
D．比结合能越大的原子，其结合能就越大，原子核越稳定
2．下列关于近代物理知识的描述中，正确的是（　　）
A．光电效应中，光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比
B．在天然放射现象中，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．氧的半衰期为3.8天，10个氡核经过3.8天一定会有5个发生衰变
D．两个质子和两个中子结合成，若释放的核能为，则的比结合能为
3．衰变是原子核内质子和中子自发相互转化并发射或吸收电子（或正电子）的过程，这个过程伴随着电子中微子或反电子中微子的发射，最常见的衰变是衰变（比如），其次还有衰变（比如），和轨道电子俘获（比如原子核从核外俘获一个K层轨道的电子而衰变为Li原子核），下列关于衰变的说法中正确的是（　　）
A．原子核发生一次衰变，新生成的原子核相对原来的原子核质量数不变，电荷数增加1
B．原子核发生衰变时核内中子转化为质子，发生衰变或轨道电子俘获时核内质子转化为中子
C．电子中微子和反电子中微子的质量数均为0，电荷数为“-1”或“+1”
D．衰变是释放能量的反应，因此新生成的原子核的比结合能小于原来的原子核的比结合能
4．随着科技的发展，大量的科学实验促进了人们对微观领域的认识，下列说法正确的是（　　）
A．玻尔建立了量子理论，成功解释了各种原子发光现象
B．原子核中，质子与质子间有核力，质子和中子间没有核力
C．比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固
D．β衰变中产生的β射线是原子核外电子挣脱原子核束缚后形成的
5．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
6．心脏起搏器使用 “氚电池”供电，利用了氚核发生β衰变释放的能量。已知氚核的半衰期为12.5年，下列说法正确的是（　　）
A．氚核衰变放出的β射线是电子流，来源于核外电子
B．氚核经β衰变后产生
C．氚核经β衰变后，产生的新核的比结合能比氚核小
D．经过12.5年后，剩余物质的总质量变为初始质量的一半
7．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
8．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．半衰期是指原子核质量数减少一半所需时间，与外界环境无关
C．粒子散射实验提出原子核具有复杂的结构
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一定放出核能
9．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
10．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
11．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
12．2021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
13．下列说法中正确的有
A．结合能越大的原子核越稳定
B．光电效应揭示了光具有粒子性
C．动量相同的质子和电子，它们的德布罗意波的波长相等
D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布规律与黑体的温度无关
14．下列说法正确的是(　　)
A．水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由于光的干涉造成的
B．比结合能越大，原子核中核子结合的越不牢固，原子核越不稳定
C．当观察者向静止的声源运动时，接收到的声音频率等于声源发出的频率
D．天然放射现象说明了原子核具有复杂结构
15．原子核的比结合能与质量数的关系图像如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．核比核更稳定
B．结合能越大，质量数越大，原子核越稳定
C．核比核结合能小，比结合能大
D．结合能是核子结合成原子核而具有的能量
二、解答题
16．在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次衰变。放射出粒子（）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示粒子的质量和电荷量。（真空中的光速为c）
（1）粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求该等效环形电流的大小；
（2）设该衰变过程释放的核能都转为为粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损Δm。
17．兆电子伏（）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。
参考答案
1．B
【详解】
A．衰变所释放的电子实际上是原子核内的中子转变成质子时产生的，故A错误；
B．衰变为，设经过m次α衰变，n次β衰变，根据质量数和电荷数守恒，则有
，
求得
，
故B正确；
C．的半衰期是5天，根据半衰期的定义，可得100克经过10天后还剩下的质量为
故C错误；
D．比结合能越大的原子，原子核越稳定，但其结合能不一定越大，故D错误。
故选B。
2．D
【详解】
A．由爱因斯坦光电效应方程
可知光电子的最大初动能与入射光子的频率是一次函数关系，A错误；
B．衰变中产生的射线实际上是原子核内的中子转变成质子释放出的电子，B错误；
C．半衰期是对大量的原子核满足统计规律，对少数的原子核没有任何意义，C错误；
D．比结合能指的是结合能与核子数之比，两个质子和两个中子结合成，释放的核能为，则的结合能为，比结合能为，D正确。
故选D。
3．B
【详解】
AB．衰变新生成的原子核相对原来的原子核质量数不变，电荷数增加1， 衰变中，新生成原子核质子数增加1，中子数减少1，故核内中子转化为质子，衰变或轨道电子俘获中，新生成原子核中子数增加1，质子数减少1，故核内质子转化为中子，故A错误，B正确；
C．由质量数电荷数守恒可知，中微子的电荷数质量数都是0，C选项错误；
D．结合能是指释放的能量，因此释放能量的核反应，是总结合能增大的反应，因此新生成的原子核的比结合能大于原来的原子核的比结合能，故D错误。
故选B。
4．C
【详解】
A．玻尔理论成功地引入了量子的概念解释了氢光谱，但保留了太多的经典理论，他没有建立量子理论,故A错误；
B．核力是指原子核中核子之间的力，原子核中质子和中子都是核子，相互之间都有核力，故B错误；
C．比结合能是指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所以比结合能越大，原子核越牢固，所以C正确；
D．β衰变中产生的β射线实际上是原子核内.的中子变成质子和电子，产生的电子是从核内发出的,并不是核外电子挣脱原子核的束缚而形成的,故D错误。
故选C。
5．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。
6．B
【详解】
A．β衰变放出电子，来源于一个中子转化为一个质子时生成一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是β粒子，故A错误；
B．根据质量数与核电荷数守恒，则氚核发生β衰变的衰变方程
故B正确；
C．氚核经β衰变释放能量，说明产生的新核的比结合能比氚核大，故C错误；
D．经过12.5年后，即经过一个半衰期，有一半质量的氚核发生β衰变生成而非消失，所以反应后剩余物的质量比初始质量的一半要大，故D错误。
故选B。
7．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。
8．D
【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．半衰期是指有半数原子核发生衰变所需时间，与外界环境无关，选项B错误；
C．粒子散射实验提出原子具有复杂的结构，选项C错误；
D．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D正确；
故选D。
9．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。
10．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。
11．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。
12．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。
13．BC
【详解】
试题分析：比结合能越大的原子核越稳定，选项A错误；光电效应揭示了光具有粒子性，选项B正确；根据可知，动量相同的质子和电子，它们的德布罗意波的波长相等，选项C正确；黑体辐射电磁波的强度按波长的分布规律与黑体的温度有关，选项D错误；故选BC．
考点：比结合能；光电效应；德布罗意波；黑体辐射
【名师点睛】题考查有关原子的基本知识，所涉及的知识点较多，但难度不大，需要我们在平时学习中多积累．
14．AD
【详解】
水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由于光的干涉造成的，选项A正确； 比结合能越大，原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定，选项B错误；根据多普勒效应可知，当观察者向静止的声源运动时，接收到的声音频率大于声源发出的频率，选项C正确； 天然放射现象说明了原子核具有复杂结构，选项D正确；故选AD.
15．AC
【详解】
A．由图可知核比核的比结合能大，比结合能越大，越稳定，则核比核更稳定，故A正确；
B．结合能与质量数之比越大，则原子核越稳定，结合能越大，质量数越大，他们之比不一定大，故B错误；
C．核的结合能为
核的结合能
结合题图可得核比核结合能小，比结合能大，故C正确；
D．原子核的结合能等于把其完全分解成自由核子所需的最小能量，故D错误。
故选AC。
16．（1） ；（2）
【详解】
（1）粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供做圆周运动的向心力，设圆周运动的速率为，则有
则圆周运动的周期
根据电流强度定义式，可得环形电流大小为
（2）根据洛伦兹力提供向心力
设衰变后新核的速度大小为，核反应前后系统动量守恒，有
可得
根据能量守恒定律有
根据爱因斯坦质能方程有
17．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