5.3核力与核反应方程基础巩固练习(Word版含答案)

5.3核力与核反应方程基础巩固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．氘核、氚核、中子、氦核的质量分别是m1、m2、m3和m4，如果氘核和氚核结合生成氦核，则下列说法中正确的是(　 　)．
A．核反应方程式为
B．这是一个裂变反应
C．核反应过程中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3
D．核反应过程中释放的核能ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2
2．下列关于原子或原子核的说法正确的是
A．天然放射现象的发现揭示了原子具有核式结构
B．温度升高，放射性元素衰变的半衰期会减小
C．原子核发生β衰变后原子序数不变
D．比结合能越大，原子核越稳定
3．下列说法正确的是（　　）
A．结合能越大，原子核就越稳定
B．具有放射性的物质经过两个半衰期就全部衰变成其它元素
C．光电效应和康普顿效应均说明光具有粒子性
D．α粒子散射实验，说明原子核是有结构的
4．某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为 ；，方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表，下列判断正确的是(　　)
A．X是He，Q2＞Q1 B．X是He，Q2＞Q1
C．X是He，Q2＜Q1 D．X是He，Q2＜Q1
5．1933年至1934年间科学家用α粒子轰击铝箔时，发生的核反应方程为，反应生成物试卷第1页，共3页
可以像天然放射性元素一样发生衰变，核反应方程为。其中ν为中微子，为正电子。则下列说法正确的是（　　）
A．当温度、压强等条件变化时，放射性元素的半衰期随之变化
B．中微子的质量数A＝0，电荷数Z＝2
C．正电子产生的原因可能是核外电子转变成的
D．两个质子和两个中子结合成一个α粒子，则两个质子与两个中子的质量之和大于α粒子的质量
6．准确理解和掌握物理知识是非常重要的，否则同学们在做选择题时，会觉得每个选项都似乎都是正确的，更可怕的是在多选题中可能由于对某一个选项的知识的模糊，往往会导致整个题目的完全溃败，下列对物理方面知识的说法错误的是（　　）
A．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强
B．光的干涉、衍射、偏振体现了光的波动性，光电效应和康普顿效应体现了光的粒子性
C．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越不牢固，原子核越不稳定
D．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
7．铀U衰变成韶Rn，氡核Rn不稳定，会进一步衰变成Po，其半衰期为3.8天，下列说法正确的是（　　）
A．铀U衰变成器Rn要经历4次衰变和3次β衰变
B．4个氢核Rn经过3.8天后还剩下2个
C．Po的比结合能大于U的比结合能
D．通过升高温度，可以缩短氡核的半衰期
8．下列说法中错误的是（ ）
A．若氢原子从n=6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也不能使该金属发生光电效应
B．卢瑟福通过粒子散射实验，提出原子的核式结构模型
C．原子核发生一次β衰变，该原子核外就一定失去一个电子
D．质子、中子、粒子的质量分别是m、m2、m3，质子和中子结合成一个粒子，释放的能量是
9．是铜的一种同位素，研究发现具有放射性，其发生衰变时伴有γ光子辐射，衰变方程为，则下列说法中正确的是（　　）
A．γ光子是衰变过程中核辐射的
B．8个核在经过2个半衰期后，一定还有2个核未发生衰变
C．由于衰变时有能量释放，所以比的比结合能小
D．原子核的天然放射现象说明原子核是可再分的
10．下列说法正确的是
A．原子核的结合能是组成原子核的所有核子的能量总和
B．γ射线的穿透能力很强，甚至能穿透几厘米厚的铅板
C．在天然放射现象中放出的β射线是原子的内层电子受激后辐射出来的
D．镭226衰变为氡222的半衰期是1620年，也就是说100个镭核经过1620年后一定还剩下50个镭226没有发生衰变
11．关于近代物理知识，下列说法正确的是（　　）
A．光电子的最大初动能与入射光的频率不成正比
B．氢原子由能量为En的激发态向低能级跃迁时，氢原子辐射的光子能量为
C．质能方程表明在一定条件下，质量可以转化为能量
D．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中γ射线的穿透能力最强，电离能力也最强
12．氚是核污水中难以去除的放射性物质，会发生衰变生成，半衰期约为12年。则（　　）
A．β衰变方程为
B．β衰变中释放的能量为氚的结合能
C．的比结合能比的比结合能大
D．核污水中氚的含量减少一半需要约6年
13．一静止原子核多次衰变为两个静止原子核B和6个电子e，并释放热量E．其中原子核A的比结合能为E1，B的比结合能为E2，释放时一个电子的初动能为E3，则下列说法正确的是（ ）
A．放出的B粒子是 B．E2-E1=E3+E
C．比结合能E1小于比结合能E2 D．该反应过程质量一定增加
14．关于天然放射现象，以下叙述正确的是（　　）
A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小
B．有6个放射性元素的原子核，当有3个发生衰变所需的时间就是该元素的半衰期
C．在α、β衰变中伴随产生γ射线，衰变前后的核子数不变但存在质量亏损
D．铀核（U）衰变为铅核（）的过程中，要经过8次α衰变和10次β衰变
15．某静止的原子核发生核反应且帮放出能量Q.其方程为，并假设释放的能量全都转化为新核Y和Z的动能，测其中Z的速度为v，以下结论正确的是( )
A．Y原子核的速度大小为
B．Y原子核的动能是Z原子核的动能的倍
C．Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量大（c1为光速）
D．Y和Z的结合能之和一定大于X的结合能
二、填空题（共4题）
16．弱相互作用
（1）弱相互作用是引起原子核_________衰变的原因，即引起中子—质子转变的原因。
（2）弱相互作用是_________力，其力程只有_________ m。
17．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___________。
18．铀核裂变的核反应方程是：，这个核反应方程中的表示_________．这个核反应释放出大量核能，已知、、、的质量分别为、、、，真空中的光速为，这个核反应中释放的核能_________．
19．国际权威学术期刊《自然》于2017年11月30日在线发布，中国暗物质粒子探测卫星“悟空”在太空中测到电子宇宙射线的一处异常波动，这意味着中国科学家取得了一项开创性发现。有理论预言，当两个暗物质粒子相遇时，由于互为反物质，它们便会湮灭，从而产生出高能的γ射线。假设有一个α粒子（）和一个反α粒子（），它们的质量均为m，以相同的动能Ek进行对心碰撞而发生湮灭。已知普朗克常量为h。试回答下列问题：
(1)该反应过程中__________。
A．可能只放出一束光子 B．可能放出两个频率相同的光子
C．可能放出三个频率相同的光子 D．只能放出两个频率相同的光子
(2)该α粒子的动量为__________，其德布罗意波波长为________。
(3)试计算该反应过程中放出的总能量E=_______。（已知真空中光速为c）
三、综合题（共4题）
20．当氘等离子体被加热到适当高温时，可能发生氘核参与的几种聚变反应，并释放能量。这几种反应的总效果可表示为该反应方程中的k和d各为多少？质量亏损为多少？
21．太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核同时放出两个正电子的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源．已知质子质量为，氦核质量为，正电子质量为，计算结果保留两位小数，1u相当于931.5MeV的能量。
(1)写出这个核反应方程；
(2)这一核反应能释放多少能量？
22．1930年，科学家们在真空条件下用射线轰击（）时，会产生一种看不见、贯穿能力很强且不知名的射线和另一种粒子.经过研究发现，这种不知名的射线具有如下的特点：①在任意方向的磁场中均不发生偏转；②这种射线的速度小于光速的十分之一.（其中粒子质量为m1、铍核质量为m2、不知名射线粒子质量为m3、另一种粒子质量为m4）
（1）试写出射线轰击铍核的核反应方程；
（2）试计算上述核反应过程中所释放的能量.
23．在衰变中常伴有一种称为“中微子（）”的粒子放出、中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测，1953年，科学家们建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中的核反应，间接地证实了中微子的存在。
（1）中微子与水中的发生核反应，产生中子（）和正电子（），即核反应方程式为，则中微子的质量数和电荷数分别是多少？
（2）上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子（），即。已知正电子和电子的质量都为，反应中产生的每个光子的能量约为多少？正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，请解释其原因。
（3）试通过分析比较具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小。
参考答案：
1．D
2．D
3．C
4．B
5．D
6．C
7．C
8．C
9．D
10．B
11．A
12．A
13．C
14．C
15．D
16． β 短程 10-18
17． 2
18．
19． BC
20．2；2；
21．(1)；(2)24.78 MeV
22．（1） （2）[(m1+m2)－(m3+m4)]c2
23．（1）0，0；（2）8.2×10-14J，
由题意可知，正电子与电子先形成几乎静止的整体，然后再转变为两个光子，根据动量守恒定律可知系统初动量为零，则转变后必定是两个动量大小相等、方向相反的光子，不可能只转变为一个光子。
（3）物质波的波长为
由上式可知，因为电子的质量小于中子的质量，且二者动能相同，所以电子的物质波波长大于中子的物质波波长。
答案第1页，共2页