7.3原子核的结合能课后练习-2021-2022学年高二下学期物理沪教版（2019）选择性必修第三册（word 含答案）

7.3原子核的结合能
一、选择题（共15题）
1．下列叙述中正确的是（　　）
A．当温度升高时，放射性元素的半衰期将会变短
B．原子核发生衰变时，质量和电荷数均守恒
C．衰变中所放出的电子，来自原子核外电子
D．原子核的比结合能越大，原子核越稳定
2．下列关于结合能和比结合能的说法中，正确的是（　　）
A．核子结合成原子核吸收的能量或把原子核拆解成核子放出的能量称为结合能
B．比结合能越大的原子核越稳定，因此中等质量原子核的结合能也一定越大
C．重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和比结合能都大
D．中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的大
3．下列关于原子物理知识的表述正确的是（　　）
A．是衰变
B．裂变产生的钡原子核的比结合能比的比结合能大
C．天然放射性现象的发现使人们认识到原子是可以再分的
D．放射性元素衰变的快慢跟原子所处的化学状态有关
4．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
5．关于自然界中四种基本相互作用，下列说法正确的是（　　）
A．核外电子与原子核间的万有引力和库仑力大小相当
B．原子核内任意两个核子间都存在核力
C．核力是强相互作用，一定是引力
D．弱相互作用是短程力
6．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
7．中子和质子结合成氘核时，质量亏损为，相应的能量是氘核的结合能．已知波长为λ的光子的动量大小为，下列说法正确的是
A．用能量小于2.2MeV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
B．用能量等于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2.2MeV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2.2MeV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
8．下列说法正确的是
A．光电效应表明光子既具有能量也具有动量
B．氢原子光谱是连续谱
C．在原子核的尺度内，核力比库仑力小得多
D．放射性元素的衰变表明原子核的能量变化是不连续的
9．原子核的平均结合能与质量数之间的关系图线如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．核的结合能约为
B．核比核更稳定
C．三个中子和三个质子结合成核时放出能量
D．在核反应中，要吸收能量
10．比结合能可以反映原子核的稳定程度。已知氦核的质量为4.0015u，质子的质量为1.0078u，中子的质量为1.0087u，，c为光速。则氦核的比结合能约为（　　）
A．5 B．6 C．7 D．8
11．下列说法正确的是（　　）
A．铀核裂变的核反应方程式是
B．核反应方程式含中X是电子
C．衰变成要经过6次β衰变和6次α衰变
D．原子核的质量越小，比结合能就越小
12．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
13．原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的有（　　）
A．可以通过链式反应聚变成而放出核能
B．比的结合能大
C．两个结合成放出核能
D．质量数小于50的原子核，随着质量数增大，比结合能不一定增大
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．关于原子结构和核反应的说法中正确的是（　　）
A．卢瑟福在粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型
B．发现中子的核反应方程是
C．200个的原子核经过两个半衰期后剩下50个
D．据图可知，原子核D和E聚变成原子核F要吸收能量
二、填空题
16．比结合能
原子核的结合能与_________之比，叫作比结合能，也叫作_________结合能。比结合能越大，原子核中核子结合得越_________，原子核越________。_________的核的比结合能最大，最稳定。
17．判断下列说法的正误。
（1）核力是强相互作用，在任何情况下都比库仑力大。_________
（2）弱相互作用是引起原子核β衰变的原因。_________
（3）原子核的结合能就是核子结合成原子核时需要的能量。_________
（4）比结合能越大，原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大。_________
18．比结合能______，（越大或越小）表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越 _____。
三、综合题
19．已知中子质量，质子质量，氘核质量，试计算一个中子和一个质子结合成氘核时释放的能量。
20．一个静止的核发生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。
21．“原子质量单位”是原子物理中常用的一个特殊质量单位，符号为u。已知碳原子的质量是，一个碳原子可以看作是由6个氢原子（每个氢原子的质量是）和6个中子（每个中子的质量是）组成，求碳原子核的结合能。
22．已知海水中含有的重水，从中可提取的氘（）。假如海水中的氘全部聚变为氦，则释放多少能量？氘核和氦核的质量分别为和，若汽油完全燃烧释放的能量为，那么海水中的氘全部聚变所放出的能量相当于多少升汽油燃烧时释放的能量？（）
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
A．当温度升高时，放射性元素的半衰期不会变短。是由元素本身决定的。故A错误；
B．原子核发生衰变时，质量数和电荷数均守恒，故B错误；
C．衰变中所放出的电子，来自原子核中子的转变。故C错误；
D．比结合能的大小反映原子核的稳定程度，原子核的比结合能越大，原子核越稳定。故D正确。
故选D。
2．D
【详解】
A．核子结合成原子核要放出能量，原子核拆解成核子要吸收能量，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，故B错误；A错误；
BC．比结合能越大的原子核越稳定，但其结合能不一定大，例如中等质量原子核的比结合能比重核大，但由于核子数比重核少，其结合能比重核小，BC错误；
D．中等质量原子核的比结合能比轻核的大，核子数又比轻核多，因此中等质量原子核的结合能也比轻核大，D正确。
故选D。
3．B
【详解】
A．是β衰变，故A错误；
B．裂变生成中等大小的原子核，则产生的钡原子核的比结合能比的比结合能大，故B正确；
C．天然放射性现象的发现使人们认识到原子核是可以再分的，故C错误；
D．放射性元素衰变的快慢跟原子核自身性质有关，与原子所处的化学状态无关，故D错误。
故选B。
4．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。
5．D
【详解】
A．核外电子与原子核间的万有引力远小于库仑力大小，选项A错误；
B．原子核内只有相邻的两个核子间存在核力，选项B错误；
C．核力是强相互作用，可表现为引力，也可表现为斥力，故C错误；
D．弱相互作用是短程力，选项D正确。
故选D。
6．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。
7．D
【详解】
静止的氘核吸收光子分解为一个质子和一个中子，据动量守恒知，分解后质子和中子的总动量不为零，所以分解后质子和中子的总动能不为零．根据能量守恒定律，静止的氘核吸收光子能量大于其结合能时，才能分解为一个质子和一个中子，光子能量大于氘核结合能，多余的能量以核子动能形式呈现．故D项正确，ABC三项错误．
8．D
【详解】
试题分析：A、光电效应仅表明光子具有能量，康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具有动量，它们都是光的粒子性的证明．故A错误．B、根据波尔理论可知氢原子光谱为线状谱，则B错误．C、核力是强相互作用的一种表现，在原子核内核力比库仑力大得多，则C错误．D、原子核的能量也跟原子的能量一样，其变化是不连续的，也只能取一系列不连续的数值，因此也存在着能级，同样是能级越低越稳定．放射性的原子核在发生α衰变、β衰变时，往往蕴藏在核内的能量会释放出来，使产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，能量以γ光子的形式辐射出来；则D正确．故选D．
9．C
【详解】
A．核的结合能约为
故A错误；
B．平均结合能越大的原子核越稳定，分析图象可知，Ba核比Kr 核的平均结合能小，所以Kr核比Ba核更稳定，故B错误；
C．核子结合成原子核时，质量亏损，释放核能，三个中子和三个质子结合成核时质量亏损，释放能量，故C正确；
D．重核裂变时，质量亏损，释放能量，故D错误。
故选C。
10．C
【详解】
根据爱因斯坦质能方程得：将氦核拆为单个核子所需能量为
解得
因此氦核的比结合能为
即
故选C。
11．A
【详解】
A．铀核裂变的核反应方程式是
故A正确；
B． 核反应方程式
计算可得，为正电子，故B错误；
C．衰变成过程中，α衰变一次，质量数减少4，次数
β衰变次数
故C错误；
D．根据原子核的质量与比结合能的关系图象可知，中等质量的原子核的比结合能最大，故D错误。
故选A。
12．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。
13．BD
【详解】
A．可以通过聚变反应聚变成而放出核能，选项A错误；
B．比的比结合能小，比的结合能大，选项B正确；
C．两个结合成放出核能，选项C错误；
D．由图像可知，质量数小于50的原子核，随着质量数增大，比结合能不一定增大，选项D正确。
故选BD。
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．AB
【详解】
A．卢瑟福在粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型，故A正确；
B．发现中子的核反应方程是，故B正确；
C．半衰期是大量原子核的统计规律，对少数粒子无意义，故C错去；
D．据图可知，原子核D和E聚变成原子核F，由质量亏损，要释放能量，故D错误。
故选AB。
16． 核子数 平均 牢固 稳定 中等大小
【详解】
原子核的结合能与核子数之比，叫作比结合能，也叫作平均结合能；
比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定；
中等大小的核的比结合能最大，最稳定。
17． 错误 正确 错误 错误
【详解】
（1）核力是短程力，其作用的范围是10-15m，距离较大时快速减小，所以核力并不是在任何情况下都比库仑力大，错误；
（2）根据目前的研究可知，弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，正确；
（3）原子核完全分解成组成该核的核子需要添加的能量称为结合能，错误；
（4）比结合能越大的原子核越稳定，但比结合能越大的原子核，其结合能不一定大，中等质量原子核的比结合能比重核大，但由于核子数比重核少，其结合能比重核反而小，错误。
18． 越大 稳定
【详解】
比结合能的大小反映原子核的稳定程度，比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。
19．
【详解】
中子和质子结合成氘核的核反应方程为
核反应中的质量亏损
所以，释放的核能
20．（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
21．
【详解】
6个中子的总质量
6个氢原子的总质量
中子和氢原子的质量和
碳原子的质量
质量亏损
碳核的结合能
22．，
【详解】
2个氘聚变为氦释放的核能为
0.03g的氘中含有氘核的数目为
所以1L海水中氘全部聚变为氦，释放能量为
释放的能量需要燃烧汽油的体积为