5.3核力与核反应方程同步练习(Word版含答案)

5.3核力与核反应方程同步练习2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第三册
一、选择题（共15题）
1．太阳内部核反应的主要模式之一是质子-质子循环，循环的结果可表示为，已知和的质量分别为和，1u=931MeV/c2，c为光速．在4个转变成1个的过程中，释放的能量约为
A．8 MeV B．16 MeV C．26 MeV D．52 MeV
2．居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，有些含有铀、钍的岩石会释放出放射性气体氡．人们若经常处于高浓度氡环境中，氡会经呼吸进入人体并停留于呼吸道中进行放射性衰变，放射出α、β、γ射线．这些射线会导致细胞发生癌变，引发肺癌、白血病及呼吸道等方面的疾病．下列说法正确的是（ ）
A．铀衰变为氡要经过4次α衰变和2次β衰变
B．处于激发态的氡原子发出一束蓝光照射到某金属能产生光电效应，若这束蓝光被遮住一半，则不会产生光电效应
C．放射性元素发生β衰变时所释放的负电子是原子核内的质子转变为中子时产生的
D．放射性元素在发生α衰变时2个中子和2个质子结合为一个α粒子，设中子、质子和α粒子的质量分别为m1、m2、m3，则2(m1+m2)=m3
3．下列说法正确的是（　　）
A．采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期
B．由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会发出光子
C．卢瑟福发现了中子，并预言了质子的存在
D．原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量
4．下列说法中正确的是
A．碳H在活体生物内和死亡后生物体内的半衰期是不一样的
B．玻尔把普朗克的量子理论应用到原子系统上，提出了自己的原子结构假说，成功地解释了氯原子的光谱
C．逸出功是使电子脱离金属所做功的最小值．因而对于某种金属而言，当照射光的频率发生变化时，其逸出功也随之变化
D．比结合能越小，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
5．下列说法正确的是（　　）
A．比结合能越大的原子核越稳定，核子平均质量越小
B．玻尔原子理论提出了定态和跃迁的概念，能解释任何原子的光谱现象
C．（钍核）经过6次α衰变和2次β衰变后变成（铅核）
D．电子的发现使人们认识到原子具有核式结构
6．下列天于近代物理内容的叙述中，正确的是（　　）
A．两个质子间不管距离如何，总有核力存在，且核力总是大于库仑力
B．玻尔的原子理论认为，电子在不同的轨道上运动时，原子处在不同的能量状态，但不向外辐射能量
C．在光电效应实验中，保持入射光强度不变，仅提高入射光频率，逸出的光电子的最大初动能不变
D．在相同速率的情况下，显微镜利用电子流工作比利用质子流工作将有更高的分辨率
7．钴 60放射性的应用非常广泛，几乎遍及各行各业。在农业上，常用于辐射育种、刺激增产、辐射防治虫害和食品辐照保藏与保鲜等；在医学上，常用于癌和肿瘤的放射治疗。一个钴 60原子核（Co）放出一个β粒子后衰变成一个镍核（Ni），并伴随产生了γ射线。已知钴 60的半衰期为5.27年，该反应中钴核、β粒子、镍核的质量分别为m1、m2、m3.下列说法正确的是（　　）
A．核反应中释放的能量为（m1＋m2－m3）c2
B．核反应中释放出的γ射线的穿透本领比β粒子强
C．若有16个钴 60原子核，经过5.27年后只剩下8个钴 60原子核
D．β粒子是钴原子核外的电子电离形成的
8．下列关于结合能和比结合能的说法中，正确的有（ ）
A．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
B．比结合能越大的原子核越稳定，但它的结合能不一定越大
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要大
9．人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量（原子核的质量除以核子数）与原子序数有如图所示的关系。下列关于原子结构和核反应的说法错误的是（　　）
A．由图可知，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损要放出能量
B．由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能
C．已知原子核A裂变成原子核B和C时放出的γ射线能使某金属板逸出光电子，若增加γ射线强度，则逸出光电子的最大初动能增大
D．核电站中的核反应堆是利用核裂变的原理工作的
10．目前太阳向外辐射的能量是由太阳内部氢聚变产生的，大约在40亿年以后太阳内部将会启动另一种核反应，其核反应方程为。若的质量为，的质量为，真空中的光速为c，则该反应中释放的核能为（　　）
A． B． C． D．
11．下列说法中正确的是（　　）
A．原子核发生一次衰变，该原子外层就一定失去一个电子
B．核泄漏事故污染物能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为可以判断x为质子
C．若氢原子从n=2能级向n=1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光有可能使该金属发生光电效应
D．质子、中子、粒子的质量分别是，质子和中子结合成一个a粒子，释放的能量是
12．钍核（Th）具有放射性，它能放出一个电子衰变成镤核（Pa），伴随该过程会放出 光子，下列说法正确的是（ ）
A．光子是衰变过程中钍核（Th）辐射的
B．因为衰变过程中原子核的质量数守恒，所以不会出现质量亏损
C．对钍加热，钍的半衰期将变短
D．原子核的天然放射现象说明原子核是可分的
13．一个中子与一个质子发生核反应，生成一个氘核，该反应放出的能量为Q1，两个氘核发生核反应生成一个氦核，氘核聚变反应方程是。该反应放出的能量为Q2，聚变反应中生成氦核的比结合能（ ）
A． B． C． D．
14．下列关于原子和原子核的说法正确的是（　　）
A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B．玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化
C．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短
D．平均结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
15．关于近代物理，下列说法正确的是___________．
A．β衰变时β射线是原子内部核外电子释放出来的
B．组成原子核的核子质量之和大于原子核的质量
C．发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
D．α粒子散射实验表明核外电子轨道是量子化的
二、填空题（共4题）
16．在原子核中，结合能越大表示原子越稳定( )
17．一个静止的钚核自发衰变成一个铀核和另一个原子核X，并释放出一定的能量。其核衰变方程为：。
(1)方程中的X核符号为______。
(2)钚核的质量为239.0521u，铀核的质量为235.0439u，X核的质量为4.0026u，已知1u相当于931.5的能量，则该衰变过程放出的能量是______。（保留两位小数）
18．用质子轰击锂核生成两个α粒子，已知质子、α粒子、锂核的质量分别为mH、mα、mLi ．
（1）写出核反应方程：________．
（2）该核反应的质量亏损△m=________．
（3）该核反应释放的能量△E=________．
19．(1)下列说法正确的是_________．
A．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
B．普朗克提出了物质波的概念，认为一切物体都具有波粒二象性．
C．波尔理论的假设之一是原子能量的量子化
D．氢原子辐射出一个光子后能量减小，核外电子的运动加速度减小
（2）如图所示是研究光电效应规律的电路．图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极， A为阳极．现接通电源，用光子能量为10.5eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0V；则光电管阴极材料的逸出功为________ eV，现保持滑片P位置不变，增大入射光的强度，电流计的读数 __________．(选填“为零”、或“不为零”)
（3）快中子增殖反应堆中，使用的核燃料是钚239，裂变时释放出快中子，周围的铀238吸收快中子后变成铀239，铀239（ ）很不稳定，经过 __________次β衰变后变成钚239（ ），写出该过程的核反应方程式：___________．设静止的铀核发生一次β衰变生成的新核质量为M，β粒子质量为m,，释放出的β粒子的动能为E0 ,假设衰变时能量全部以动能形式释放出来，求一次衰变过程中的质量亏损．
三、综合题（共4题）
20．已知原子核质量为209.982 87 u，原子核的质量为205.974 46 u，原子核的质量为4.002 60 u，静止的核在α衰变中放出α粒子后变成。求：（计算结果均保留三位有效数字）
(1)请写出核反应方程；
(2)在衰变过程中释放的能量；
(3)α粒子从Po核中射出的动能（已知u相当于931.5 MeV，且核反应释放的能量只转化为动能）。
21．卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子．发现质子的核反应为：．已知氮核质量为mN=14.00753u，氧核的质量为mO=17.00454u，氦核质量mHe=4.00387u，质子（氢核）质量为mp=1.00815u．（已知：1uc2=931MeV，结果保留2位有效数字）求：
（1）这一核反应是吸收能量还是放出能量的反应？相应的能量变化为多少？
（2）若入射氦核以v0=3×107m/s的速度沿两核中心连线方向轰击静止氮核．反应生成的氧核和质子同方向运动，且速度大小之比为1:50．求氧核的速度大小．
22．太阳中含有大量的氘核，因氘核不断发生核反应释放大量的核能，以光和热的形式向外辐射．已知氘核质量为，氦核质量为，中子质量为，1u的质量相当于的能量则：
（1）完成核反应方程：___________．
（2）求核反应中释放的核能．
（3）在两氘核以相等的动能进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氦核的动能．
23．正电子发射计算机断层扫描（Positron emission tomography，简称PET）是一种核医学成像技术，它的基本原理是：将放射性同位素氟-18（BF）注入人体参与人体的代谢过程。氟一在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像（如图1），根据PET原理，回答下列问题：
(1)写出氟-18的衰变的方程式及正负电子发生湮灭的方程式。
(2)设电子质量为m，电荷量为e，光速为c，普朗克常数为h，求探测到的正负电子湮灭后生成的光子的波长，
(3)根据氟-18的衰变规律（如图2）（纵坐标表示任意时刻放射性元素的原子数与的原子数之比），氟-18的半衰期为多长时间？经过5小时人体内氟-18的残留量是初时的百分之几？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．A
3．B
4．B
5．A
6．B
7．B
8．D
9．C
10．B
11．D
12．D
13．C
14．B
15．B
16．错误
17． 5.22
18．
19．（1）AC；（2）4.5；为零；（3）2；；
20．(1)→；(2)5.41 MeV；(3)5.31 MeV
21．（1）吸收能量，1.20MeV；（2）1.8×106m/s
22．（1）（2）（3）
23．(1) ；；(2)；(3)；
答案第1页，共2页