5.3、核力与结合能基础练习（Word版含答案）

5.3、核力与结合能
一、选择题（共16题）
1．天然放射现象的发现揭开了原子核的秘密，在科学史上意义重大，若的半衰期为，衰变方程为：，则下列说法正确的是（ ）
A．天然放射现象是由居里夫妇首先发现的
B．与的结合能之和一定大于的结合能
C．与的质量之和一定大于的质量
D．10个原子核经时间后一定还有5个没有发生衰变
2．下列说法正确的是（　　）
A．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
B．汤姆孙发现了电子，并提出了原子的枣糕模型
C．将放射性元素掺杂到其他稳定元素中，降低其温度，该元素的半衰期将增大
D．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的强度小
3．下列叙述正确的是（ ）
A．两个质子之间，不管距离如何，核力总是大于库仑力
B．由爱因斯坦质能方程E=mc2可知，质量可以转变为能量
C．质子与中子的质量不等，但质量数相等
D．天然放射现象说明原子核内部有电子
4．下列说法中正确的是
A．比结合能越大，原子核越不稳定
B．经过6次α衰变和6次β衰变后变成了
C．铀核裂变中一种裂变反应是，其中原子核X中含有53个中子
D．若有放射性元素Y的原子核10个，经一个半衰期后，一定有5个Y原子核发生了衰变
5．下列说法中正确的是（ ）
A．射线、射线、射线本质上都是电磁波，且射线的波长最短
B．单色光从光密介质进入光疏介质，光子的能量变小
C．中等核的比结合能最小，因此这些核是最稳定的
D．电子束通过铝箔时可以产生衍射图样
6．精确的研究表明，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Z有如图所示的关系。根据该图所提供的信息及原子核的聚变、裂变有关知识，下列说法正确的是（　　）
A．从图中可以看出，铁Fe原子核中核子的平均质量最大
B．原子序数较大的重核A分裂成原子序数小一些的核B和C，质量会增加
C．原子序数较大的重核A裂变成原子序数小一些的核B和C，需要吸收能量
D．原子序数很小的轻核D和E结合成一个原子序数大些的F核，F核的结合能大于D、E的结合能之和
7．关于反应方程U→Th+He，其中X为Th原子核的质量数，则下列说法正确的是（ ）
A．该反应属于β衰变 B．Th中含有148个中子
C．U的平均结合能比Th大 D．该反应新生成的粒子Th具有放射性
8．下列说法正确的是( )
A．放射性元素的半衰期随温度升高而减小
B．光和电子都具有波粒二象性
C．α粒子散射实验可以估算出原子核的数量级为10－10m
D．原子核的结合能越大，原子核越稳定
9．下列关于核反应的说法正确的是（　　）
A．爱因斯坦的质能方程说明了物体质量就是能量，它们之间可以相互转化
B．由质能方程可知，能量与质量之间存在正比关系，可以用物体的质量作为它所含有的能量的量度
C．核反应中发现的“质量亏损”是消失的质量转化成的
D．因在核反应中产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒，系统的的总能量不守恒
10．中子n、质子P、氘核D的质量分别为mn、mP、mD，现用光子能量为E的γ射线照射静止的氘核使之分解，核反应方程为γ+D→P+n，若分解后中子、质子的动能可视为相等，且能量都以动能的形式存在，则中子的动能是
A．
B．
C．
D．
11．2021年4月，日本政府不计后果决定将福岛核废水排放入海，核废水即使经处理，还是含有氚、锶-90、铯-137、碘-129等放射性元素。其中半衰期为30年，它能通过衰变变为新核，用X表示其元素符号，下列有关说法正确的是（　　）
A．锶发生衰变的衰变方程为
B．10个锶核发生衰变时，经过30年，一定还有5个锶核未发生衰变
C．锶发生衰变时，产生的射线比a射线穿透本领弱
D．新核X的比结合能比小
12．下列说法正确的是（　　）
A．发生α衰变的原子核会产生α射线，生成的新核与原来的原子核相比，中子数减少了5个
B．氟-18的半衰期为109.8分钟，100个氟-18原子核经过7.5个小时后一定剩下6个氟-18原子核
C．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，电子的动能减少，原子的能量增加
D．自由核子组成原子核时，其质量亏损对应的能量大于该原子核的结合能
13．一个静止的铀核（质量为232.0372u）放出一个粒子（质量为4.0026u）后衰变成钍核（质量为228.0287u），已知1u相当于931MeV的能量。下列说法错误的是（　　）
A．该核衰变反应方程为
B．该核衰变反应产生的钍核和粒子的动量相同
C．该核衰变反应中释放出的核能约为5.49MeV
D．假设释放出的核能都转化为钍核和粒子的动能，则它们获得的动能之比约为4：228
14．下列说法中正确的有
A．结合能越大的原子核越稳定
B．光电效应揭示了光具有粒子性
C．动量相同的质子和电子，它们的德布罗意波的波长相等
D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布规律与黑体的温度无关
15．下列说法正确的是（　　）
A．有些物质在紫外线的照射下会发出荧光，是光电效应现象
B．汤姆孙发现了电子，使人们认识到原子可以再分
C．医院里的B超检查是利用了原子核发生变化时所释放的射线
D．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
16．下列说法正确的是
A．德布罗意提出并证明了物质波的存在
B．原子核的比结合能越大，原子核越稳定
C．卡文迪许通过实验提出万有引力定律公式
D．第谷对开普勒行星运动的规律的发现作了突出贡献
二、填空题
17．质能方程
物体的能量与它的质量的关系是：E=________。
18．已知质子的质量为m1 ， 中子的质量为m2 ， 碳核（ ）的质量为m3 ． 则碳核（ ）的结合能为________，比结合能为________．
19．下列说法正确的是（ ）
A．根据玻尔理论，氢原子在辐射一个光子的同时，轨道也在连续地减小
B．用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核，不可能使氘核分解为一个质子和一个中子
C．放射性物质的温度升高，则半衰期减小
D．某放射性原子核经过2次α衰变和一次β衰变，核内质子数减少3个
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，要示范一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小
20．一个静止的钚核自发衰变成一个铀核和另一个原子核,并释放出一定的能量.其核衰变方程为: .
(1)方程中的核符号为_____________.
试卷第1页，共3页
(2)钚核的质量为,铀核的质量为,核的质量为,已知相当于的能量,则该衰变过程放出的能量是___________.(保留两位小数)
三、综合题
21．用速度大小为v的中子轰击静止的锂核（Li），发生核反应后生成氚核和α粒子。生成的氚核速度方向与中子的速度方向相反，氚核与α粒子的速度之比为8∶9，中子的质量为m，质子的质量可近似看成m，光速为c：
（1）写出核反应方程；
（2）求氚核和α粒子的速度大小；
（3）若核反应过程中放出的核能全部转化为α粒子和氚核的动能，求出质量亏损。
22．一个静止的镭核发生衰变放出一个粒子变为氡核，已知镭核226质量为226.0254 u，氡核222质量为222.0163u，放出粒子的质量为4.0026 u，1u相当于931.5 MeV的能量。(计算结果保留小数点后两位)
(1)写出核反应方程；
(2)求镭核衰变放出的能量；
(3)若衰变放出的能量均转变为氡核和放出粒子的动能，求放出粒子的动能。
23．用初动能为E1=0.6MeV的质子轰击静止锂核()生成2个α粒子．已知质子质量mp=1.0078U，α粒子的质量ma=4.0026U，锂核质量mLi=7.0160U．试回答下列问题（1U相当于931.5MeV）
(1)写出核反应方程式;
(2)核反应中释放出的能量△E;
(3)核反应释放的能量全部用来增加了两个α粒子的动能，则核反应后两个α粒子具有总动能是多少？
参考答案：
1．B
【详解】
A．1896年，法国物理学家贝克勒尔发现了天然放射现象，故A错误；
B．一重原子核衰变成粒子和另一原子核，要释放能量，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，故B正确；
C．衰变的过程中要释放能量，根据质能方程可知，与的质量之和一定小于的质量．故C错误；
D．半衰期具有统计意义，对个别的放射性元素的原子没有意义．故D错误
2．B
【详解】
A．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，故A错误；
B．汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，并提出了原子的枣糕模型，故B正确；
C．半衰期由原子核本身决定，与外界因素无关，故C错误；
D．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为金属的极限频率大于入射光的频率，故D错误。
故选B。
3．C
【详解】
核力属于短程力，只是在很短距离内有作用，故A错误；质能方程告诉了我们质量和能量之间的关系，但是并非指质量可以转化为能量，故B错误；质子和中子的质量数相等都为1，但是它们的质量并不相等，故C正确；天然放射现象说明了原子核具有复杂的结构，不能说明原子核内有电子，放射现象中放出的电子是由中子转化为质子同时产生一个电子放出的，故D错误．故选C．
4．C
【详解】
A.比结合能越大，原子核越稳定，故A错误；
B.经过1次α衰变电荷数少2，质量数少4，经过1次β衰变，电荷数增1，质量数不变，所以由变成应经过6次α衰变和4次β衰变，故B错误；
C.由质量数守恒可知，原子核X的质子数为36，质量数为89，所以原子核X中含有53个中子，故C正确；
D.半衰期是针对大量原子的统计规律，对少数原子核不适用，故D错误。
故选C。
5．D
【详解】
射线是氦核，射线是高速运动的电子，只有射线本质上是电磁波，A错误；光子的能量，故光子的能量仅由频率决定，当光子从一种介质进入另外一种介质时光子的频率保持不变，故光子的能量保持不变，B错误；中等核的比结合能最大，因此这些核是最稳定的，C错误；电子具有波动性，电子束通过铝箔时可以产生衍射图样，D正确．
6．D
【详解】
A．从图中可以看出，铁Fe原子核中核子的平均质量最小，A错误；
BC．原子序数较大的重核A分裂成原子序数小一些的核B和C，核子的平均质量会减小，同时放出大量能量，BC错误；
D．比结合能越大的，平均核子质量越小，原子序数很小的轻核D和E结合成一个原子序数大些的F核，是轻核的聚变，放出能量，因此F核的平均核子比D、E平均核子质量都小，因此F核的结合能大于D、E的结合能之和，D正确。
故选D
7．D
【详解】
该反应放出α粒子，属于α衰变，选项A错误；根据电荷数守恒可知X=238-4=234，则 中含有234-90=144个中子，选项B错误；电荷数大于26的范围内，电荷数越小的平均结合能越大，则的平均结合能比小，选项C错误；该反应新生成的粒子电荷数大于83，具有放射性，选项D正确；故选D.
8．D
【详解】
试题分析: A、放射性元素的半衰期不受到环境的变化而变化，故A错误；B、光和电子都具有波粒二象性，故B正确；C、通过α粒子散射实验的结果可以估测原子核直径的数量级为10－15m，故C错误；D、比结合能越大，原子核越稳定，故D正确；
9．B
【详解】
A．由质能方程可知，能量与质量之间存在着一定的必然对应的关系，而不能认为质量就是能量，能量就是质量，能量与质量是两个不同的概念．只有在核反应过程中，对应着质量的减少，才有能量释放出来，故A错误；
B．由质能方程可知，能量与质量之间存在正比关系，可以用物体的质量作为它所含有的能量的量度，故B正确；
C．核反应中出现的“质量亏损”不是指消失的质量转变成了能量，故C错误；
D．核反应中，质量数守恒、能量也守恒，故D错误。
故选B。
10．C
【详解】
过程中质量亏损为，所以由于质量亏损释放的能量为(mD–mP–mn)c2，光子能量为E，所以反应后中子和质子的总能量为(mD–mP–mn)c2+E，又因为中子、质子的动能可视为相等，且能量都以动能的形式存在，所以中子的动能，C正确．
11．A
【详解】
A．根据质量数和电荷数守恒可判断出锶发生衰变的衰变方程为，故A正确；
B．半衰期对应的是大量原子核衰变的统计规律，对于少量的原子核不成立，故B错误；
C．产生的射线比射线穿透本领强，故C错误；
D．反应过程中释放核能，新核X更稳定，比结合能更大，故D错误。
故选A。
12．C
【详解】
A．发生α衰变的原子核会产生α射线，生成的新核与原来的原子核相比，中子数减少了2个，故A错误；
B．半衰期只有对大量原子核才成立，故B错误；
C．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，电子的动能减少，但原子的能量增加，故C正确；
D．自由核子组成原子核时，其质量亏损对应的能量等于该原子核的结合能，故D错误。
故选C。
13．B
【详解】
A．据电荷数和质量数守恒可得，该核衰变反应方程为
故A项正确，不符合题意；
B．据动量守恒定律知，该核衰变反应产生的钍核和粒子的动量大小相等、方向相反，故B项错误，符合题意；
C．该核衰变反应的质量亏损
1u相当于931MeV的能量，该核衰变反应释放出的核能
故C项正确，不符合题意；
D．假设释放出的核能都转化为钍核和粒子的动能，该核衰变反应产生的钍核和粒子的动量大小相等，据可得，钍核和粒子的动能之比约为4：228，故D项正确，不符合题意。
14．BC
【详解】
试题分析：比结合能越大的原子核越稳定，选项A错误；光电效应揭示了光具有粒子性，选项B正确；根据可知，动量相同的质子和电子，它们的德布罗意波的波长相等，选项C正确；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，选项D错误；故选BC．
15．BD
【详解】
A．有些物质在紫外线的照射下产生出荧光，是荧光效应，不是光电效应，A错误；
B．汤姆孙发现了电子，而且电子的质量比最轻的氢原子质量小的多，说明电子是原子的组成部分，使人们认识到原子可以再分，B正确；
C．B超检查是利用了超声波原理，C错误；
D．比结合能的大小反映核的稳定程度，比结合能越大，原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定，D正确。
故选BD
16．BD
【详解】
A、德布罗意提出物质波的存在，德国物理学家玻恩证明了物质波的存在，故A错误；
B、原子核的比结合能越大，原子核越稳定，故B正确；
C、牛顿提出了万有引力定律，卡文迪许通过实验测出了万有引力恒量，故C错误；
D、丹麦天文学家第谷为了研究行星运动的规律，坚持连续20年观察和积累了大量的天文数据资料，但他并没有发现行星运动的规律，后来，开普勒刻苦、认真、仔细地研究了第谷留下的极其丰富的观测资料，终于发现了太阳系行星运动的三条规律，故D正确；
故选BD．
17．mc2
【详解】
物体的能量与它的质量的关系是
18．
【详解】
此核反应方程为：6H+6n→C
故碳核(C)的结合能为△E=△mc2=(6m1+6m2 m3)c2，
因核子数为12，则比结合能为△E/12=(6m1+6m2 m3)c2
故答案为(6m1+6m2 m3)c2，(6m1+6m2 m3)c2
19．BDE
【详解】
试题分析：玻尔理论认为原子的能量是量子化的，轨道半径也是量子化的，即轨道不是在连续地减小，故A错误；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（光子方向有动量），所以不可能使氘核分解为一个质子和一个中子，故B正确；半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间，由原子核本身决定，与原子的物理、化学状态无关，C错误；根据质量数和电荷数守恒，某放射性原子核经过2次α衰变质子数减少4，一次β衰变质子数增加1，故核内质子数减少3个，故D正确；能级跃迁时，由于高能级轨道半径较大，速度较小，电势能较大，故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，故E正确；
20． ； ；
【详解】
根据质量数和电荷数守恒可得，故为；
该核反应的质量亏损
；
释放能量
．
21．（1）见解析；（2）；；（3）
【解析】
（1）由题意可知，核反应方程为
（2）设中子的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得
由题意得
解得
，
（3）氚核和α粒子的动能之和为
释放的核能为
由爱因斯坦质能方程得，质量亏损为
22．(1) ；(2)6.055MeV；(3)5.95MeV
【详解】
(1)由质量数与核电荷数守恒可知，该反应方程中放射出一个粒子，核衰变反应方程为
(2)该核衰变反应中质量亏损为
根据爱因斯坦质能方程得，释放出的核能
(3)衰变的过程中动量守恒，若衰变放出的能量均转变为氡核和放出的粒子的动能，规定粒子运动的方向为正方向，则
联立解得
23．(1) (2) △E≈17.3MeV (3)17.9MeV
【详解】
（1）根据质量数与电荷数守恒，由题意可知反应方程式是：
（2）核反应前后发生的静止质量亏损为：
△m=mLi+mp﹣2mα=7.0160U+1.0078U﹣2×4.0026U=0.0186U；
由质能方程得，核反应释放的能量为：
△ E=△ mc2=0.0186U×931.5MeV≈17.3MeV
（3）根据能量的守恒可得，两个α粒子具有总动能为：
E1+△ E=0.6MeV+17.3MeV=17.9MeV
答案第1页，共2页