7.3原子核的结合能同步训练（Word版含答案）

7.3原子核的结合能
一、选择题（共15题）
1．下列说法正确的是(　　)
A．玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律
B．原子核发生α衰变时，新核与α粒子的总质量等于原来的原子核的质量
C．氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时氢原子的能量增加
D．在原子核中，比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
2．下列有关近代物理内容的叙述,正确的是( )
A．天然放射现象中的射线是原子核外电子跃迁时辐射出的
B．按照玻尔理论,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，电子的动能减小，但原子的能量增大
C．原子核结合能越大越稳定
D．一束光照射到某种金属上逸出的光电子的初动能与光照强度成正比
3．关于核力和结合能，下列说法正确的是（ ）
A．强相互作用力是原子核内部的力，弱相互作用力是原子核外部的力
B．强相互作用力和弱相互作用力都是短程力，其力程均在10﹣18米范围内
C．每个核子只跟邻近的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性
D．组成原子核的核子越多，它的结合能越低
4．下列说法正确的是（　　）
A．衰变为经过4次衰变，2次衰变
B．衰变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．氡的半衰期为3.8天，若有16个氡原子核，经过7.6天后一定只剩下4个氡原子核
D．结合能越大原子核越稳定
5．癌症是困扰全球人民的一种慢性疾病，对患者及家属的身心造成巨大的痛苦，目前我国治疗癌症的放射疗法主要采用人工放射性元素钴60、铯137和铱192。铱192是铱191在原子核反应堆中经热中子轰击而生成的，铱192会发生衰变而放出电子，半衰期为73.827天，下列说法正确的是（　　）
A．铱192的比结合能比钴60的比结合能大
B．20个铱192核经过73.827天后，剩余10个原子核未衰变年
C．铱192发生衰变的核反应方程为，属于衰变
D．铱192发生衰变的实质是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子
6．下列说法正确的是（ ）
A．普朗克在研究黑体辐射问题时提出光子说
B．氢原子的能级理论是玻尔在卢瑟福核式结构模型的基础上提出来的
C．将一个原子核分开成为单个的核子，比结合能越大的核，需要的能量越大
D．由可知，用能量等于 2.2 MeV 的光子照射静止的氘核时，氘核将分解为一个质子和一个中子
7．下列说法正确的是（ ）
A．结合能越大表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定
B．β射线和光电效应中逸出的电子都是原子核衰变产生的
C．均匀变化的电场可以产生电磁波
D．在任何惯性系中，光在真空中沿任何方向的传播速度都相同．
8．下列说法错误的是(　　)
A．爱因斯坦为了解释光电效应的规律，提出了光子说
B．若使用某种频率的光不能使某金属发生光电效应，即使增大入射光光照强度也不能发生光电效应
C．结合能越大，原子核结构一定越稳定
D．用一束绿光照射某金属，能发生光电效应，若换成紫光来照射该金属，也一定能发生光电效应
9．据悉我国第四代反应堆—钍基熔盐堆能源系统(TMSR)研究已获重要突破．该反应堆以钍为核燃料，钍俘获一个中子后经过若干次β衰变转化成铀；轴的一种典型裂变产物是钡和氪，同时释放巨大能量．下列说法正确的是
A．钍核Th有90个中子，142个质子
B．铀核裂变的核反应方程为U+n→Ba+Kr+3n
C．放射性元素衰变的快慢与核内部自身因素无关，由原子所处的化学状态和外部条件决定
D．重核分裂成中等大小的核，核子的比结合能减小
10．下列判断不正确的是
A．用弧光灯照射锌板后打出的粒子可以在电场中运动而保持动能不变
B．若只受洛伦茲力，静止的原子核发生a衰变，新核在匀强磁场中一定做匀速圆周运动
C．用光照射静止的氦核分解成质子和中子，光子的能量必须不小于氦核的结合能
D．处于基态的氢原子吸收光子发生跃迁后核外电子动能减少
11．关于近代物理知识，下列判断正确的是（　　）
A．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释
B．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量可能小于该原子核的结合能
C．如果一个质子和一个中子的德布罗意波长相等，那么它们的总能量相同
D．康普顿效应表明光子不仅具有能量，而且具有动量
12．2021年5月28日，中科院合肥物质研究院的EAST装置，首次使中国“人造太阳”等离子体的电子温度达到1.2亿度，维持了101秒。已知中国“人造太阳”中的核反应方程是，H的比结合能为1.09MeV，H的比结合能为2.78MeV，由此可知He的比结合能为（　　）
A．7.03MeV B．5.56MeV C．4.36MeV D．3.87MeV
13．下列各种说法中不正确的是( )
A．康普顿效应实验说明了光具有粒子性，不但具有能量，也具有动量
B．结合能越大，原子核越稳定
C．偏振现象说明光是纵波
D．β衰变中产生的β射线实际上是原子核外电子挣脱原子核形成的
14．关于近代物理内容的表述，下列说法正确的是 　　　　
A．比结合能越大的原子核越稳定
B．卢瑟福发现了电子，并提出原子的核式结构模型
C．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
D．原子核发生β衰变时，β射线是原子内部核外电子释放出来的
15．下列说法正确的是
A．卢瑟福通过a粒子散射实验提出了原子核式结构模型
B．放射性元素的半衰期与其所处的物理和化学状态有关
C．光电效应揭示了光具有粒子性
D．原子的结合能越大，原子核越稳定
二、填空题
16．结合能
原子核是_________凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要_________，这就是原子核的结合能。
17．电子俘获是指原子核俘获一个核外轨道电子，使核内一个质子转变为一个中子。一种理论认为地热是镍58（）在地球内部的高温高压环境下发生电子俘获核反应生成钴57（Co）时产生的。则镍58电子俘获的核反应方程为_____；若该核反应中释放出的能量与一个频率为的光子能量相等，已知真空中光速和普朗克常量分别是c和h，则该核反应中质量亏损△m为_____。
18．我国科学家因中微子项目研究获得2016年基础物理学突破奖。中微子是一种静止质量很小的不带电粒子，科学家在1953年找到了中微子存在的直接证据：把含氢物质置于预计有很强反中微子流（反中微子用表示）的反应堆内，将会发生如下反应：＋H→n＋e，实验找到了与此反应相符的中子和正电子。
（1）若反中微子的能量是E0，则反中微子的质量＝________，该物质波的频率＝________。（普朗克常量为h，真空中光速为c）
（2）在＋H→n＋e反应过程中，
①若质子认为是静止的，测得正电子的动量为p1，中子的动量为p2，p1、p2方向相同，求反中微子的动量p=_______；
②若质子的质量为m1，中子的质量为m2，电子的质量为m3，m2＞m1。要实现上述反应，反中微子的能量至少是______。（真空中光速为c）
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。
20．1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核发现质子科学研究表明其核反应过程是：粒子轰击静止的氮核后形成了不稳定的复核，复核发生衰变放出质子，变成氧核设粒子质量为，初速度为，氮核质量为，质子质量为，氧核的质量为．
写出卢瑟福发现质子的核反应方程；
粒子轰击氮核形成不稳定复核的瞬间，复核的速度为多大？
求此过程中释放的核能．
21．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？（）
22．“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。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律，选项A正确；在α衰变时，质量数守恒，但是新核与α粒子的总质量不等于原来的原子核的质量，会出现质量亏损．故B错误．氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时要辐射光子，则氢原子的能量减小，选项C错误；在原子核中，比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固，选项D错误；故选A.
2．B
【详解】
天然放射现象中的射线是原子核内的中子转化为质子时辐射出的，选项A错误；按照玻尔理论,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，电子的动能减小，电势能变大，原子的能量增大，选项B正确；原子核比结合能越大越稳定，选项C错误；一束光照射到某种金属上逸出的光电子的初动能与光照强度无关，只与光的频率有关，选项D错误；故选B.
3．C
【详解】
核力属于强相互作用．核力只存在于相邻的核子之间，故A错误；核力是短程力，作用范围在1.5×10-15m，原子核的半径数量级在10-15m，所以核力只存在于相邻的核子之间，核力是原子核能稳定存在的原因，故B错误，C正确；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，而组成原子核的核子越多，它的结合能并不是越低，故D错误．所以C正确，ABD错误．
4．A
【详解】
A．衰变为经过衰变的次数为次； 衰变次数次，选项A正确；
B．衰变中产生的射线实际上是原子核内的中子转化为质子时放出的电子，选项B错误；
C．放射性元素的半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数原子核的衰变不适用，选项C错误；
D．比结合能越大原子核越稳定，选项D错误。
故选A。
5．D
【详解】
A．中等大小的核的比结合能最大，则铱192的比结合能比钴60的比结合能小，故A错误；
B．半衰期是对大量的原子核衰变的统计规律，对少数原子核无意义，故B错误；
C．铱192发生衰变的核反应方程为，属于衰变，故C错误；
D．铱192发生衰变的实质是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，故D正确。
故选D。
6．B
【详解】
A．普朗克在研究黑体辐射问题中提出了能量子假说，故A错误；
B．玻尔的原子结构理论是在卢瑟福核式结构学说基础上引进了量子理论，故B正确．
C．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，不是比结合能．故C错误；
D．核子结合成原子核与原子核分解为核子是逆过程，质量的变化相等，能量变化也相等，故用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核，还要另给它们分离时所需要的足够的动能，所以不可能使氘核分解为一个质子和一个中子，故D错误；
7．D
【详解】
试题分析：比结合能越大表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定，A错误； β射线是原子核衰变产生的，而光电效应中逸出的电子是从原子中逸出的电子，B错误；均匀变化的电场产生稳定的磁场，C错误；在任何惯性系中，光在真空中沿任何方向的传播速度都相同，D正确．
8．C
【详解】
爱因斯坦为了解释光电效应的规律，提出了光子说．故A说法正确；若使用某种频率的光不能使某金属发生光电效应，即使增大入射光光照强度也不能发生光电效应，故B说法正确；比结合能越大，原子核结构越稳定，故C说法错误；用一束绿光照射某金属，能发生光电效应，若换成紫光来照射该金属，因为紫光的频率大于绿光的频率，所以也一定能发生光电效应，故D说法正确．所以C说法错误．
9．B
【详解】
A项：钍核有90个质子，142个中子，故A错误；
B项：根据反应前后质量数守恒，电荷数守恒可知，故B正确；
C项：根据半衰期的特点可知，放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，故C错误；
D项：较重的核分裂成中等质量大小的核或较轻的核合并成中等质量大小的核的过程中会释放一定的能量，所以核子的比结合能都会增加，故D错误．
故选B．
10．B
【详解】
用弧光灯照射锌板后打出的粒子为电子，可以在电场中做匀速圆周运动时，电场力不做功，动能不变，选项A正确；若只受洛伦茲力，静止的原子核发生a衰变，新核在匀强磁场中，若粒子的运动方向与磁场方向平行，则不受洛伦兹力作用，可能做匀速直线运动，故B错误；用光照射静止的氦核分解成质子和中子，光子的能量必须不小于氦核的结合能，选项C正确；处于基态的氢原子吸收光子发生跃迁，原子由低能级跃迁到高能级，电子运动的轨道半径随之增加，根据可知，核外电子动能减少，选项D正确；此题选择不正确的选项，故选B.
11．D
【详解】
A．黑体辐射的实验规律说明电磁辐射具有量子化的特性，即黑体辐射是不连续的，是一份一份的，所以黑体辐射用光的粒子性解释，A错误；
B．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，B错误；
C．根据德布罗意波的波长公式
λ=
可知如果一个粒子的德布罗意波长与中子相等，则它们的动量大小一定相同，而总能量不相同，C错误；
D．康普顿效应表明光不仅具有能量，还具有动量，D正确。
故选D。
12．A
【详解】
设He的比结合能为，根据放能的核反应发生规律是：生成物释放的结合能与反应物吸收的结合能之差，有
解得
故选A。
13．BCD
【详解】
康普顿效应说明光具有粒子性，故A说法正确；原子核的比结合能越大表示该原子核越稳定，故B说法错误；偏振现象说明光是横波，故C说法错误；β衰变中产生的β射线实际上是原子的核中的一个中子转化为质子同时生成一个电子，故D说法错误．
14．AC
【详解】
A、比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定，A正确；
B、汤姆生发现了电子，卢瑟福提出原子的核式结构模型，B错误；
C、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，随着温度的升高，辐射强度的极大值向频率比较高，即波长较短的方向移动，C正确；
D、β衰变是原子核内中子转化而来，D错误．
故选AC．
15．AC
【详解】
卢瑟福通过a粒子散射实验提出了原子核式结构模型，A正确；放射性元素的半衰期只和本身性质有关与外界因素无关，B错误；光电效应揭示了光具有粒子性，C正确；比结合能越大，原子核越稳定，D错误；
16． 核子 能量
【详解】
原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量这就是原子核的结合能。
17．
【详解】
根据质量数与电荷数守恒可得核反应方程为
根据质能方程
可得
18． p1+p2 (m2+m3-m1)c2
【详解】
(1)利用质能方程
E＝mc2
可得反中微子质量为
由E＝h可得该物质波的频率为
(2)由动量守恒定律有
p=p1+p2
由能量守恒定律结合质能方程知，反中微子的最小能量
Emin＝(m2+m3-m1)c2
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）（3）
【详解】
①根据质量数和电荷数守恒可得α粒子轰击氮核方程为：
②设复核的速度为v，由动量守恒定律得：
解得：
③核反应过程中的质量亏损：
反应过程中释放的核能：．
21．，
【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
22．
【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
答案第1页，共2页