5.3核力与核反应方程同步训练（word版含答案）

5.3核力与核反应方程
一、选择题（共13题）
1．关于结合能、质量亏损、核能，下列说法正确的是（　　）
A．原子核是否稳定，由原子核的结合能大小决定（有一定关系）
B．在重核裂变的过程中存在质量亏损，原子核的质量转变成能量释放出来
C．质子与中子发生核反应，生成氘核，放出的能量为E，则氘核的结合能是E（事实能否发生 ）
D．根据公式△E=△mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量与裂变反应释放的能量相同
2．下列说法正确的是（　　）
A．原子核核子平均质量越小则其平均结合能越小
B．眼镜镜片上的增透膜是利用了光的干涉原理
C．激光从空气中射入玻璃中时频率会发生改变
D．额温枪通过测量物体辐射的紫外线来获得温度值
3．下列说法中正确的是
A．结合能越大的原子核越稳定
B．经过6次α衰变和4次β衰变后成为
C．氢原子从较低能级跃迁到较高能级时，电势能减小
D．用绿光或紫光照射某金属发生光电效应时，逸出光电子的最大初动能可能相等
4．根据近代物理知识，你认为下列说法中正确的是（ ）
A．相同频率的光照射不同金属，则从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越大
B．氢原子中的电子从高能级轨道向低能级轨道跃迁时，电子离核的距离变近，电子的动能变小
C．在原子核中，比结合能越大表示原子核中的核子结合的越牢固
D．铀核()衰变为铅核()的过程中，中子数减少21个
5．下列说法正确的是
A．结合能越大，原子核结构一定越稳定
B．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比
C．在相同速率情况下，利用质子流比利用电子流制造的显微镜将有更高的分辨率
D．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释所有原子光谱的特征
6．在自然界稳定的原子核中，中子数(N)和质子数(Z)之间的关系如图所示。根据图中所提供的信息及原子核的有关知识，对于在自然界中的稳定原子核，下列说法正确的是（　　）
A．较轻的原子核，质子数和中子数大致相等
B．较重的原子核，质子数大于中子数
C．越重的原子核，质子数和中子数差值越小
D．在很大的原子核中，可以有质子数和中子数相等的情况
7．日本发生里氏9.0级大地震，造成福岛核电站的核泄漏事故．在泄露的污染物中含有 和 两种放射性元素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射，其中 的衰变方程为 ，其半衰期为8天．下列说法不正确的是()
A．该核反应是 α衰变
B．原子核中含有78个中子
C．经过16天，75％的 原子核发生了衰变
D．虽然该反应出现质量亏损，但核反应前后的原子核总质量数不变
8．下列说法错误的是（ ）
A．放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的,与外界的物理条件和所处的化学状态无关
B．的半衰期是5天，12g经过15天后还有1．5g未衰变
C．铀原子核内的某一核子与其他核子间都有核力作用
D．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型
9．静止的氡核放出α粒子后变成钋核，α粒子动能为.若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能，真空中的光速为c，则该反应中的质量亏损为(　　)
A． B．0 C． D．
10．以下有关近代物理内容的若干叙述，正确的是（　　）
A．汤姆孙发现了电子，说明原子具有核式结构模型
B．质子和中子结合成新原子核一定有质量亏损，释放出能量
C．有10个放射性元素的原子核，当有5个原子核发生衰变所需的时间就是该放射性元素的半衰期
D．一群氢原子从n=3的激发态向基态跃迁时，最多能放出2种不同频率的光子
11．铀原子核既可发生衰变，也可发生裂变.其衰变方程为U→Th＋X，裂变方程为U＋n→Y＋Kr＋3n，其中U、n、Y、Kr的质量分别为m1、m2、m3、m4，光在真空中的传播速度为c.下列叙述正确的是(　　)
A．U发生的是β衰变
B．Y原子核中含有56个中子
C．若提高温度，U的半衰期将会变小
D． U裂变时释放的能量为(m1－2m2－m3－m4)c2
12．下列说法正确的是 （填正确答案标号
A．放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件无关
B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子时所产生的
C．结合能越大，原子中核子结合的越牢固，原子核越稳定
D．各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量（频率）不同，因此利用不同的气体可以制成五颜六色的霓虹灯
E．根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能减小，电势能增大
13．关于核反应方程式：① ②中，说法正确的是（　　）
A．①是α衰变，有能量放出
B．②是β衰变，没有能量放出
C． Pa 、U、Th三者的比结合能由大到小是Pa 、Th、U
D．Pa、Th、U的结合能由大到小是U、Th、Pa
二、填空题
14．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 _____。
15．钋核的比结合能大于氡核的比结合能，所以钋核结合能更大( )
16．强相互作用的特点
（1）强相互作用是_________力，作用范围只有约_________m。
（2）距离增大时，强相互作用急剧________。超过10-15 m，相互作用不存在。
17．核的平均结合能为7.1MeV，核的平均结合能为1.61MeV，两个氘()核结合成一个氦核释放的结合能△E=________．
三、综合题
18．两个动能均为0.35MeV的氘核对心正碰，聚变后生成氦3，同时放出一个中子。已知氘核的质量为3.3426×10-27kg，氦3的质量为5.0049×10-27kg，中子的质量为1.6745×10-27kg。假设碰前的动能和聚变中释放出的核能都转变成了氦3和中子的动能。求：
(1)写出上述核反应方程；
(2)核反应中释放的核能（单位用MeV，保留三位有效数字）；
(3)核反应中产生的氦3的动能（单位用MeV）。
19．已知中子的质量为，质子的质量为，氘核的质量为，求氘核的比结合能。
20．在某些恒星内部，3个α粒子可以结合成一个核，已知核的质量为m1=1.99302×10-26kg，α粒子的质量为m2=6.64672×10-27kg，真空中光速c=3×108m/s，求：
(1)写出这个核反应方程．
(2)这个核反应中释放的核能(保留一位有效数字)．试比较α粒子的比结合能与的比结合能哪个大？
21．1996年清华大学和香港大学的学生合作研制了太阳能汽车，该车是以太阳能电池将所接受的太阳光能转化为电能而提供给电动机来驱动的。已知车上太阳能电池接收太阳光能的板面面积为，正对太阳能产生的电压，并对车上的电动机提供的电流，电动机的直流电阻为，而太阳光照射到地面处时单位面积上的辐射功率为.
(1)太阳光的能量实际上是由质子所参与的一系列反应所产生的，即在太阳内部持续不断地进行着热核反应，4个质子聚变为1个氦核（）写出核反应方程；
(2)该车的太阳能电池转化太阳光能的效率是多少？
(3)若质子、氦核、正电子的静止质量分别为，，，则的质子发生上述热核反应所释放的能量完全转化为驱动该车的输出机械功，能够维持该车行驶的时间是多少？
(4)已知太阳每秒释放的能量为，则太阳每秒减少的质量为多少千克？若太阳质量减少万分之三，热核反应不能继续进行，计算太阳能存在多少年？（太阳的质量为，结果保留一位有效数字）
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
A．原子核是否稳定，与原子核的比结合能有关，与结合能无关，故A错误；
B．在重核裂变的过程中存在质量亏损，从而放出能量，但不能说是由原子核的质量转变成能量，故B错误；
C．质子与中子发生核反应，生成氘核，放出的能量为E，根据结合能的定义可知，核的结合能是E，故C正确；
D．聚变反应和裂变反应前后质量亏损一般不同，释放的核能不同，故D错误。
故选C。
2．B
【详解】
A．中等大小的核其平均结合能最大，其它的就小些，A错误；
B．镜片的表面上镀有增透膜，利用了光的干涉原理，使反射光线进行叠加削弱，从而增加透射光的强度，B正确；
C．激光从空气中射入玻璃中时频率不发生改变，C错误；
D．额温枪能测温度是因为温度不同的人体辐射的红外线强弱不同来获得温度值，D错误。
故选B。
3．B
【详解】
A．比结合能越大的原子核越稳定，故A错误；
B．成为要经过
次
α衰变和
次
β衰变，故B正确；
C．氢原子从较低能级跃迁到较高能级时，电势能增大，故C错误；
D．绿光和紫光的频率不相等,根据光电效应方程可知用绿光或紫光照射某金属发生光电效应时，逸出光电子的最大初动能不相等，故D错误。
故选B。
4．C
【详解】
根据Ekm=hv-W0知，频率相同，从金属表面逸出的光电子最大初动能越大，金属的逸出功越小，故A错误．氢原子向低能级跃迁时，电子离原子核距离变近，由库仑力提供向心力有： v＝，则电子的速度变大，动能变大，选项B错误；在原子核中，比结合能越大，原子核中的核子结合的越牢固，故C正确．铀核（）衰变为铅核（）的过程中，质子数少10，质量数少32，则中子数少22，故D错误．故选C．
5．C
【详解】
比结合能越大，原子核结构一定越稳定，选项A错误； 从金属表面逸出的光电子的最大初动能随照射光的频率的增大而增大，但不是成正比关系，选项B错误；相同速率情况下，质子流的动量大于电子流，根据，可知质子流的波长比利用电子流小，衍射现象不明显，则有更高的分辨率，故C正确；玻尔将量子观念引入原子领域，其理论只能解释氢原子光谱，不能够解释其它原子光谱的特征，选项D错误；故选C.
6．A
【详解】
AB．根据题中给的中子数(N)和质子数(Z)关系图可知，较轻的原子核，质子数和中子数大致相等；而较重的原子核，中子数明显多于质子数，A正确，B错误；
C．由图可知，越重的原子核，中子数和质子数差值越大，C错误；
D．在很大的原子核中，由于核力明显减弱，质子和质子间的排斥作用，导致质子结合到原子核的数目越来越少，不可能出现质子数和中子数相等的情况，D错误；
故选A。
7．A
【详解】
本题考查的是原子核的组成.核反应.半衰期等原子物理知识．该核反应是β衰变，选项A错误；的中子数为131-53=78，选项B正确；16天为两个半衰期，有的发生了衰变，选项C正确；核反应前后，电荷数和质量数守恒，选项D正确．
8．C
【详解】
试题分析：放射性元素的半衰期，由核内部本身因素决定，与其他条件无关，故A正确；Bi的半衰期是5天，12g经过15天后，发生三次衰变，则还有1．5g未衰变，故B正确；核力是短程力，只有相邻的核力之间有力，故C错误；卢瑟福通过粒子散射实验提出的原子核式结构模型，故D正确；
9．C
【详解】
设α粒子的质量为m1，反冲核的质量为m2，反冲核的速度大小为v′．则根据动量守恒定律可得：m1v=m2v′，可得： ，α粒子动能为： ，反冲核的动能为： ，则释放的总动能为：，根据能量守恒,则释放的核能为：，根据爱因斯坦质能方程：，解得：，故C正确，ABD错误．
故选C
10．B
【详解】
A．汤姆孙发现了电子，表明原子具有复杂结构，不能说明原子具有核式结构，A错误；
B．根据爱因斯坦质能方程知质子和中子结合成新原子核一定有质量亏损，释放出能量，B正确；
C．半衰期具有统计规律，对大量原子核适用，C错误；
D．群氢原子从n=3的激发态向基态跃迁时，可以放出 种光子，D错误。
故选B。
11．D
【详解】
A．根据核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒，知X为氦原子核，U发生的是α衰变，故A错误；
B．Y的质量数：A＝235＋1－89－3＝144，电荷数：Z＝92－36＝56，由原子核的组成特点可知，Y原子核中含有56个质子，中子数为：144－56＝88个，故B错误；
C．半衰期与温度、压强等外界因素无关，故C错误；
D．由于核裂变的过程中释放能量，根据爱因斯坦质能方程得：ΔE＝Δmc2＝(m1－2m2－m3－m4)c2，故D正确.
12．ABD
【详解】
试题分析：放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件无关，选项A正确；β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子时所产生的，选项B正确；比结合能越大，原子中核子结合的越牢固，原子核越稳定，选项C错误；各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量（频率）不同，因此利用不同的气体可以制成五颜六色的霓虹灯，选项D正确；根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小，总能量减小，选项E错误；故选ABD.
13．ACD
【详解】
A．①是α衰变，有能量放出，选项A正确；
B．②是β衰变，有能量放出，选项B错误；
CD．两个反应都放出能量，则Pa 、U、Th三者的比结合能由大到小是Pa 、Th、U；的结合能由大到小是U、Th、Pa，选项CD正确。
故选ACD。
14． 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。
15．错误
【详解】
结合能取决于核子数，核子数越多结合能越大，由于氡核核子多，所以氡核结合能更大，故此说法错误。
16． 短程 10-15 减小
【详解】
（1）强相互作用是短程，作用范围只有约10-15 m；
（2）距离增大时，强相互作用急剧减小，超过10-15 m，相互作用不存在。
17．21.96MeV
【详解】
核结合方程为：，
聚变反应前两个的总结合能为E1=1.61×4MeV=6.44MeV；
反应后生成的氦核的结合能为E2=7.1×4MeV=28.4MeV；
所以反应释放的核能△E=E2-E1=（28.4-6.44）MeV=21.96MeV；
18．(1)；(2)3.26MeV；(3)0.99 MeV
【详解】
(1)核反方程为：。
(2)反应中释放的核能为：
(3)核反应前后动量守恒，反应前两个动能相同的氘核的动量等大反向，总动量为0，设反应后和的质量和速度分别为、和、，则有
题设已假设碰前的动能和聚变中释放出的核能都转变成了氦3和中子的动能，因此反应后的总动能满足
氦3和中子的质量比
利用以上三式和(2)的结果可求得氦3的动能为
19．
【详解】
单个的质子与中子的质量之和为
这个数值与氘核质量之差
与这个质量差相对应的能量为
在核物理中，能量单位常常使用电子伏特（），即
所以，氘核的结合能是
氘核的比结合能为
20．（1）；（2）9×10-13J，α粒子的比结合能小
【详解】
(1)3个α粒子可以结合成一个核，这个核反应方程是
(2)由爱因斯坦质能方程有：
结合能与核子数的比值即为比结合能，因此可知，α粒子的比结合能小于的比结合能．
21．(1)；(2)；(3)；(4)年
【详解】
(1)根据质量数与质子数守恒，其核反应方程为：
(2)太阳光照射到地面处时单位面积上的辐射功率为，则面积为的功率为：
而太阳能产生120V的电压，并对车上的电动机提供10A的电流，则获得的功率为：
因此车的太阳能电池转化太阳光能的效率为：
(3)由核反应方程可知：
而根据能量守恒，则有：
代入数据，解得：
(4)太阳每秒释放的能量为，则太阳每秒减小的质量为：
代入数据解得：
太阳的质量为，因此太阳还能存在的时间为：
年
答案第1页，共2页