5.3核力与核反应方程 自主提升过关练（Word版含解析）

5.3核力与核反应方程 自主提升过关练（含解析）
一、选择题
1．已知的裂变反应方程为，其反应产物会发生β衰变，且半衰期为28.5年，则下列说法正确的是（ ）
A．的平均结合能比裂变产物的平均结合能大
B．衰变产生的β射线是其核外电子吸收能量后跃迁产生的
C．的β衰变方程为→
D．密闭容器中装有1g，经过28.5年容器中剩余物质质量为0.5g
2．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
3．原子质量单位为u，1u相当于931.5MeV的能量，真空中光速为c，当质量分别为m1kg和m2kg的原子核结合为质量为M的原子核时释放出的能量是（　　）
A．（M－m1－m2）u×c2 B．（m1＋m2－M）u×931.5J
C．（m1＋m2－M）c2 D．（m1＋m2－M）×931.5eV
4．关于原子核中的核力与结合能，下列说法中正确的是（　　）
A．核力是短程力，作用范围在内，核力比库仑力小得多
B．原子核中，质子与质子间有核力，质子与中子间没有核力
C．结合能是指由核子构成原子核时而具有的能量
D．比结合能越大，表示原子核中的核子结合得越牢固
5．下列说法正确的是（　　）
A．一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时最多能辐射出6种不同频率的电磁波
B．某放射性原子核经过2次衰变和2次β衰变，核内中子数减少了5个
C．结合能越大，原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定
D．疫情期间用来测体温的额温枪通过测量人体辐射的紫外线来获得温度值
6．关于原子核，下列说法正确的是（　　 ）
A．比结合能越大，原子核越稳定
B．一群处于能级的氢原子，向较低能级跃迁时最多只能放出两种频率的光子
C．γ射线的电离能力比α射线的强
D．β衰变所释放的电子来自原子核外的电子
7．下列对于原子核的理解，正确的是（　　）
A．射线的穿透能力较弱，用厚纸板就能挡住
B．原子核的结合能越大，原子核越稳定
C．放射性元素针的半衰期为138天，的钋经276天，已发生衰变的质量为
D．质子、中子、粒子的质量分别为、、，两个质子和两个中子结合成一个粒子，释放的能量是
8．下列对图中物理规律的描述，正确的是（　　）
A．图甲中，射入金箔沿②射出的大量粒子揭示原子的核式结构
B．图乙中，电子处于③轨道时电子的动能最大
C．图丙中，相邻的质子间的核力大于质子间的库仑力
D．图丁中，8个放射性原子核经过后一定剩下1个原子核
9．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
10．某核反应方程＋→＋X。已知的质量为2.013 6 u，的质量为3.018 0 u，的质量为4.002 6 u，X的质量为1.008 7u。则下列说法中正确的是（　　）
A．X是质子，该反应释放能量 B．X是中子，该反应释放能量
C．X是质子，该反应吸收能量 D．X是中子，该反应吸收能量
11．以下关于核能的说法正确的是（　　）
A．氢弹是利用核裂变的链式反应，原子弹是利用核聚变反应
B．原子核在常温下就能发生轻核聚变，目前核电站是利用核聚变释放的能量来发电
C．重核裂变过程中释放核能是因为新核的比结合能小
D．不同原子核的平均结合能不同，中等质量的核的平均结合能比轻核、重核的平均结合能都大
12．一个氘核和一个氚核发生核反应生成一个氦核的反应方程是，此反应过程产生的质量亏损为。已知阿伏伽德罗常数为NA，真空中的光速为c。若1mol氘和1mol氚完全发生核反应生成氦，则在这个核反应中释放的能量为（　　）
A． B． C． D．
13．如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图像。则关于元素A核分裂成元素B、C核和元素D、E核结合成元素F核的反应，下列判断正确的是（　　）
A．A分裂成B、C的反应属于原子核的衰变
B．A分裂成B、C后核子的比结合能一定增大
C．D、E结合成F的反应属于原子核的聚变
D．D、E结合成F后核子的比结合能一定减少
14．关于原子和原子核，下列说法正确的是（　　）
A．平均结合能越大，原子核越稳定
B．在核聚变反应中，X为中子
C．形成化合物H3PO4后不再具有放射性
D．氡在-30℃时的半衰期为3.8天，1g氡原子核在常温下经过7.6天只剩下0.2g氡原子核
15．19世纪末，一系列奇怪现象的发现诱发了经典物理学的危机，促使科学家突破经典物理的束缚、重新构建了物理学理论大厦。以下关于近代物理中相关概念及其理解正确的是（　　）
A．康普顿效应深入揭示了光的粒子性，表明光不仅具有能量还具有动量
B．天然放射现象的三种射线中，射线速度最大，穿透能力和电离能力都是最强的
C．戴维逊和汤姆逊分别利用晶体做了电子束衍射实验，说明实物粒子也具有波动性
D．结合能是核子结合成原子核后失去的总能量，结合能越大的原子核的稳定性也随之增加
二、解答题
16．某次核反应中，变成和，同时释放出若干中子。的平均结合能约为7.6MeV，的平均结合能约为8.4MeV，的平均结合能约为8.7MeV。
(1)把分解成核子时，要吸收多少能量；
(2)使相应的核子分别结合成和时，要释放出多少能量；
(3)在这个核反应中是吸收能量还是释放能量；这个能量大约是多少。
17．钚的放射性同位素静止时衰变为铀核激发态和α粒子，而铀核激发态立即衰变为铀核，并放出频率为υ的光子。已知的质量、的质量和α粒子的质量，真空中的光速为c，普朗克常量为h。
（1）写出衰变方程；
（2）忽略衰变放出光子的动量，求α粒子的动能。
参考答案
1．C
【解析】
A．该裂变反应放出能量，则的平均结合能比裂变产物的平均结合能小，A错误；
B．衰变产生的射线是其核内的中子转化为质子时放出的电子，B错误；
C．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，的衰变方程为，C正确；
D．密闭容器中装有，经过28.5年容器中没有衰变的的质量为，因衰变后后变为别的物质，则剩余物质质量大于，D错误。
故选C。
2．C
【解析】
【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。
3．C
【解析】
在核能计算时，如果质量的单位是kg，则用ΔE＝Δmc2进行计算，如果质量的单位是u，则利用1u相当于931.5MeV的能量计算，即ΔE＝Δm×931.5MeV，则该题释放的能量为
ΔE＝Δmc2＝（m1＋m2－M）c2
故选C。
4．D
【解析】
A．核力是短程力，作用范围在内，核力比库仑力大得多，A错误；
B．原子核中，核子（质子或中子）与相邻的核子间都有核力作用，B错误；
C．结合能是指由核子构成原子核时释放的能量，C错误；
D．比结合能越大，表示原子核中的核子结合得越牢固，D正确。
故选D。
5．A
【解析】
A．根据，可知一群处于n=4能级激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出6种不同频率的光，故A正确；
B．每发生一次α衰变，中子数减少2个，每发生一次β衰变，中子数少一个，所以经过2次α衰变和2次β衰变，核内中子数减少6个，故B错误；
C．比结合能越大，将核子分解需要的能量越大，原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定，故C错误；
D．额温枪测体温是因为温度不同的人体辐射的红外线强弱不同，故D错误；
故选A。
6．A
【解析】
A．原子核的比结合能越大，原子核越稳定，故A正确；
B．一群处于能级的氢原子，向较低能级跃迁时最多只能放出种频率的光子,故B错误；
C．γ射线的穿透能力比α射线强，γ射线的电离能力比α射线弱，故C错误；
D．β衰变所释放的电子是原子核内一个中子变成一个质子和一个电子的过程中产生的，所以β衰变所释放的电子来自原子核内，故D错误。
故选A。
7．A
【解析】
A．射线的电离最强，穿透能力较弱，用厚纸板就能挡住，故A正确；
B．原子核的比结合能越大，原子核越稳定，故B错误；
C．放射性元素针的半衰期为138天，的钋经276天，还剩下
则已发生衰变的质量为，故C错误；
D．质子、中子、粒子的质量分别为、、，两个质子和两个中子结合成一个粒子，由爱因斯坦质能方程可知，释放的能量是
故D错误。
故选A。
8．C
【解析】
A．粒子散射实验中极少数粒子的大角度偏转说明原子核内存在原子核，即在大角度偏转应为轨迹③，故A错误；
B．由静电力提供电子绕核圆周运动的向心力有
可知r越小，电子的动能越大，即①得动能最大，故B错误；
C．核力是短程力，当两核子的距离很近时，合力很强，比质子间的库仑力强得多，足以克服库仑力的排斥最用，使得核子紧密靠在一起，故C正确；
D．半衰期是一个统计学概念，对大量原子核适用，对少数的原子核不再适用，所以8个放射性原子核经过后一定剩下多少原子核无法确定，故D错误。
故选C。
9．A
【解析】
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。
10．B
【解析】
由核反应规律可知X是中子，因为
由
知反应为释放能量。
故选B。
11．D
【解析】
A．原子弹是利用核裂变的链式反应原理，氢弹利用的是核聚变，故A错误；
B．为了使得核聚变，必要条件是应该加热至几百万温度以上，核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的，故B错误；
C．重核裂变释放核能是因为新核的比结合能大于原来重核的比结合能，故C错误；
D．不同原子核的平均结合能不同，中等质量的核的平均结合能比轻核、重核的平均结合能都大，故D正确。
故选D。
12．A
【解析】
根据质能方程，一个氘核和一个氚核发生核反应，放出的能量为
因此1mol氘和1mol氚完全发生核反应，释放的能量为
故选A。
13．BC
【解析】
A．A分裂成B、C的反应属于原子核的裂变，故A错误；
B．中等大小的核的比结合能最大，A分裂成B、C，由图可知是重核裂变，因此核子的比结合能将增大，故B正确；
C．由图可知，D、E核是轻核，D、E结合成F的反应属于原子核的聚变，故C正确；
D．D、E结合成F核时要释放核能，所以生成的F核的比结合能一定增大，故D错误。
故选BC。
14．AB
【解析】
A．比结合能=平均结合能，平均结合能越大,，原子核越稳定，故A正确；
B．根据质量数守恒和电荷数守恒，X为中子，故B正确；
C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性，故C错误；
D．放射性元素的半衰期与温度无关，1g氡原子核在常温下经过7.6天后剩下氡原子核的质量
故D错误。
故选AB。
15．AC
【解析】
A．康普顿效应深入揭示了光的粒子性，表明光不仅具有能量还具有动量，故A正确；
B．天然放射现象的三种射线中，射线是光子，其速度为光速最大，穿透能力最强，电离能力最弱，故B错误；
C．戴维逊和汤姆逊分别利用晶体做了电子束衍射实验，说明实物粒子也具有波动性，故C正确；
D．结合能是核子结合成原子核后失去的总能量，比结合能越大的原子核的稳定性也随之增加，故D错误；
故选AC。
16．(1)；(2)，；(3)释放能量，
【解析】
(1)把分解成核子时，要吸收的能量为
(2)使相应的核子结合成要释放的能量为
使相应的核子结合成要释放的能量为
(3)这个核反应放出的能量为
故会释放能量。
17．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）衰变方程为
（2）设衰变后和α粒子的速度大小分别为v2、v3，根据动量守恒定律有
根据能量守恒定律有
联立以上两式解得
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