5.3核力与核能 专项测试（Word版含答案）

5.3、核力与核能
一、选择题（共16题）
1．根据比结合能随质量数变化的图像分析原子核的比结合能规律，下列正确的是（　　）
A．He核的结合能约为14MeV
B．Li核的结合能比He核的大，比结合能小
C．U裂变成Kr和Ba要吸收能量
D．两个H核结合成He核时释放的能量刚好等于He核的结合能
2．核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设．核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高患癌的风险．已知钚的一种同位素的半衰期为24100年，其衰变方程为→X++γ，下列有关说法正确的是
A．衰变发出的γ射线是波长很短的光子，穿透能力很强
B．X原子核中含有92个中子
C．8个经过24100年后一定还剩余4个
D．由于衰变时释放巨大能量，根据E=mc2，衰变过程总质量不变
3．下列说法中正确的是（　　）
A．质能方程中的E是核反应中释放的核能
B．在核反应中，比结合能小的核变成比结合能大的核时，核反应吸收能量
C．氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为5：9
D．一群氢原子处于同一较高的激发态，它们向较低激发态或基态跃迁的过程中，可能吸收一系列频率不同的光子
4．下列说法中正确的是
A．微观粒子的动量和位置的不确定量同时变大，同时变小
B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关
C．原子核内的质子之间均存在核力和库仑力
D．阴极射线的比荷比氢原核子小
5．的衰变方程式为→＋X，则下列说法正确的是
A．的衰变过程属于α衰变，X为氦原子核
B．原子核内的中子数比原子核内的中子数多一个
C．通过降低温度的方法可使的半衰期变短，降低危害
D．原子核的比结合能等于原子核的比结合能
6．太阳因核聚变释放出巨大的能量，其质量不断减少.太阳光从太阳射到月球表面的时间约500s，月球表面垂直太阳光线方向每平方米每秒钟接收到太阳辐射的能量约为1.4×103J， 根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近（　　）
A．4×107kg B．4×109kg C．4×1012kg D．4×1014kg
7．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
8．下列说法正确的是( )
A．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下1个原子核了
B．原子核内的中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是β粒子，这就是β衰变的实质
C．光子的能量由光的强度所决定
D．只要有核反应发生，就一定会释放出核能
9．1926年首次结合放射性氡应用了示踪技术，后来又进行了多领域的生理、病理和药理研究。氡的放射性同位素最常用的是。经过m次a衰变和n次衰变后变成稳定的。则（　　）
A．式子中的，
B．核反应方程为
C．的比结合能小于的比结合能
D．通过改变温度等外部条件，可以控制放射性氡的半衰期
10．真空中一个静止的镭原子核经一次衰变后变成一个新核，衰变方程为，下列说法正确的是（ ）
A．衰变后核的动量与粒子的动量相同
B．衰变后核的质量与粒子的质量之和等于衰变前镭核的质量
C．若镭元素的半衰期为，则经过的时间，8个核中有4个已经发生了衰变
D．若镭元素的半衰期为，是经过的时间，2kg的核中有1.5kg已经发生了衰变
11．太阳每秒释放的能量是92千万亿吨TNT当量，折合能量约。如果该能量为核反应产生的，已知光在真空中速度，则每秒钟太阳的质量亏损约为（　　）
A． B． C． D．
12．关于近代物理，下列说法正确的是___________．
A．β衰变时β射线是原子内部核外电子释放出来的
B．组成原子核的核子质量之和大于原子核的质量
C．发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
D．α粒子散射实验表明核外电子轨道是量子化的
13．根据图像分析原子核的比结合能规律，下列说法正确的是（　　）
A．锂核比氦核更稳定
B．钡核比氪核核子数多，比结合能大
C．铀核比钡核结合能大，比结合能小
D．两个氘核结合成氦核，需要吸收能量
14．关于原子核中质子和中子的说法，正确的是（　　）
A．原子核中质子数和中子数一定相等
B．稳定的重原子核里，质子数比中子数少
C．原子核都是非常稳定的
D．由于核力的作用范围是有限的，核力具有饱和性，不可能无节制地增大原子核而仍稳定存在
15．下列说法中正确的是（ ）
A．在放射现象中起作用的是强相互作用
B．核力将核子束缚在核内，说明核力一定是吸引力
C．自然界中越重的原子核，其中子数与质子数的差值越大
D．核子结合成原子核时核力做正功，将放出能量，这部分能量等于原子核的结合能
16．下列说法正确的是___________．
A．卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子的核式结构模型
B．发生衰变时，元素原子核的质量数不变，电荷数增加1
C．若使用某种频率的光不能使某金属发生光电效应，则需增大入射光光照强度才行
D．结合能越大，原子核结构一定越稳定
E．将核子束缚在原子核内的核力，是不同于万有引力和电磁力的另一种相互作用
二、填空题
17．静止的硼核（）吸收一个慢中子（速度可忽略）后，转变成锂核（）并放出一个新粒子，则该过程的核反应方程为______________，已知新粒子的动能为1.8MeV，则锂核的动能为________MeV.（计算结果保留三位有效数字）
18．氘核和氚核可发生热核聚变而释放巨大的能量，该反应方程为：，式中x是某种粒子。已知：、、和粒子x的质量分别为2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u；1u=931.5MeV/c2，c是真空中的光速。由上述反应方程和数据可知，粒子x是__________，该反应释放出的能量为_________ MeV（结果保留3位有效数字）。
19．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=________．
20．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：
① H＋C→N ；
②H＋N→C＋X
试完成下列（1）、（2）（3）题：
（1）用上述辐射中产生的波长为λ=4×10-7m的单色光去照射 逸出功为W=3．0×10-19J金属材料铯时产生的光电子的最大初动能为________．（普朗克常量h=6．63×10-34J·s，光在空气中的速度c=3×108m/s）（结果保留三位有效数字）
（2）写出原子核X是：_________
（3）已知原子核H、C、N的质量分别为mH=1．0078u、mC=12．0000u、mN=13．0057u，1u相当于931MeV．则每发生一次上述聚变反应①所释放的核能___________（结果保留三位有效数字）
三、综合题
21．用中子轰击锂核（）发生核反应，产生氚和核α粒子并亏损了质量△m．
（1）写出核反应方程式；
（2）求上述反应中的释放出的核能为多少；
（3）若中子与锂核是以等大反向的动量相碰，则α粒子和氚的动能之比是多少？
22．原子核的质量单位，通常会用原子质量单位u表示，。请证明，质量亏损1u将释放931.5MeV的核能。
23．三个α粒子结合成一个碳，已知碳原子的质量为12.0000u，氦原子的质量为4.0026u。（1u＝1.66×10－27kg）
(1)写出核反应的方程；
(2)这个核反应放出的能量是多少焦；
(3)这个能量合多少MeV。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
A．读图可知核的比结合能约为，共有4个核子，所以结合能约为
故A错误；
B．核的比结合能约为，核的结合能约为
对比核知核的结合能比核的大，比结合能小，故正确；
C．裂变属于重核裂变，核反应朝着新核比结合能大的方向进行，要放出能量，故C错误；
D．核的结合能等于核分裂成2个质子和2个中子所需要的能量，故D错误。
故选B。
2．A
【详解】
衰变发出的γ放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力．故A正确．根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为92，质量数为235，则中子数为143．故B错误．半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用．故C错误．由于衰变时释放巨大能量，根据E=mC2，衰变过程总质量减小．故D错误．故选A.
3．C
【详解】
A．质能方程中的E是指质量为m的物体蕴含的能量，A错误；
B．在核反应中，比结合能小的核变成比结合能大的核时，核反应放出能量，B错误；
C．设氢原子光谱巴耳末系最小波长为、最大波长，由巴耳末公式，n=3,4,5 可得，当n=∞时，波长最小，有
当n=3时，波长最大，有
联立可解得：=5：9，C正确；
D．一群氢原子处于同一较高的激发态，它们向较低激发态或基态跃迁的过程中，可能放出一系列频率不同的光子，D错误。
故选C。
4．B
【详解】
如果以 表示粒子位置的不确定量，以表示粒子在x方向上的不确定量，由可知，粒子的位置与动量不可同时被确定，故A错误；黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，故B正确；核力属于短程力，相临的核子之间存在核力．距离大到一定程度就变为零，故C错误．阴极射线是电子．阴极射线的比荷比氢原子核比荷大，故D错误．
5．B
【详解】
原子核衰变过程中质量数和电荷数守恒，所以X为电子，该衰变为β衰变，选项A错误；原子核的半衰期与原子核的物理化学性质无关，不能通过降低温度的方法使的半衰期变短，选项C错误；在β衰变中原子核内的一个中子转变成一个电子和一个质子，所以原子核内的中子数比原子核内的中子数多一个，选项B正确；不同原子核的比结合能是不同的，选项D错误．
6．B
【详解】
月球表面每平米每秒钟接收到太阳辐射的能量约为1.4×103J，则太阳辐射的总能量
E总=E0 S=E0 4πr2＝4πE0(ct)2=4π×1.4×103×（3.0×108×500）2=4.0×1026J
根据
△E=△mc2
联立并代入数据可得
故B正确，ACD错误。
故选B。
7．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.
8．B
【详解】
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无意义，选项A错误；原子核内的中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是β粒子，这就是β衰变的实质，选项B正确；光子的能量由光的频率所决定，选项C错误；有核反应发生，必须要有质量亏损才会释放出核能，选项D错误；故选B.
9．C
【详解】
A．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知
222=206+4m
86-2m+n=82
解得
m=4,n=4
A错误；
B．核反应方程为
B错误；
C．该反应放出核能，则的比结合能小于的比结合能，C正确；
D．半衰期与外部条件无关，D错误。
故选C。
10．D
【详解】
根据动量守恒可知，核与粒子的动量大小相等，方向相反，所以二者动量不同，因此A错误．镭核衰变成核过程中，存在质量亏损，导致衰变后核的质量与粒子的质量之和小于衰变前镭核的质量，所以B错误．少量放射性元素的衰变是一个随机事件，对于8个放射性元素，无法准确预测其衰变的个数，所以C错误．的，符合统计规律，经过的时间，已有发生衰变，所以正确．综上所述，选项D正确．
11．B
【详解】
根据爱因斯坦质能方程可得
有
故选B。
12．B
【详解】
试题分析：β衰变时β射线是原子核内部发出来的，不是原子核外的电子释放出来的，故A不对；组成原子核的核子质量之和大于原子核的质量，它们的差值正是质量亏损的大小，故B是正确的；发生光电效应时，光电子的最大初动能并不与入射光的频率成正比，因为还有个逸出功，只能说光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，即Ek=hγ－W，而不是成正比，故C是不对的；α粒子散射实验表明原子具有核式结构，故D也是不对的，所以该题选B；
13．C
【详解】
A．比结合能越大，原子核越稳定。由图可知氦核的比结合能比锂核的大，故氦核更稳定，选项A错误；
B．由图知钡核比氪核的比结合能小，选项B错误；
C．铀核比钡核比结合能小，但铀核核子数多，结合能为比结合能与核子数的乘积，计算可得铀核结合能大，选项C正确；
D．两个氘核结合成氦核后，原子核中核子的比结合能增大，亏损的质量越多，故向外释放能量，选项D错误。
故选C。
14．BD
【详解】
ABC．原子核中质子数和中子数不一定相等，特别是在原子序数越大的原子核中，中子数比质子数多，且原子序数大的和小的都没有中等质量原子核稳定，故AC错，B正确；
D．又由于核力是短程力及饱和性的特点，使原子核不可能无节制的增大，故D正确。
故选BD。
15．CD
【详解】
天然放射现象中起作用的基本相互作用是弱相互作用，A错误；核力将核子束缚在核内，但不能说明核力一定是吸引力，B错误；自然界中越重的原子核，含有的核子越多，原子核体积越大，为使原子核不致于被库仑力排斥开，需要更多的电中性的中子通过强相互作用使原子核稳定，C正确；自由核子结合成原子核时核力做正功，将放出能量，这部分能量就是原子核的结合能，D正确．
16．ABE
【详解】
A．卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，建立了原子的核式结构模型，故A正确；
B．衰变时，元素原子核的质量数不变，电荷数增加1，故B正确；
C．不能使某金属发生光电效应，是因入射光的频率小于极限频率，与入射光的光照强度无关，故C错误；
D．比结合能越大，原子核结构一定越稳定，故D错误；
E．高中课本提到自然界可分为四种基本的相互作用，万有引力，电磁相互作用，强相互作用，弱相互作用，故E正确；
故选ABE。
17． 1.03
【详解】
根据质量数和电荷数守恒，可知生成的新粒子是氦核，核反应方程为
以粒子的速度方向为正方向，根据动量守恒定律，有
根据
结合粒子的动能
解得
.
18． （或中子） 17.6
【详解】
根据核反应方程遵循的规律可得
根据爱因斯坦质能方程
可得
19．21.96MeV
【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；
20． 1.97×10-19J 5.31MeV
【详解】
（1）单色光的能量为
最大初动能为
Ekm=hv-W0=4.97×10-19-3.0×10-19=1．97×10-19J。
（2）根据核反应过程质量数、电荷数守恒定律，可知原子核X是。
（3）根据爱因斯坦质能方程得
E=（mH+mN-mC）×931≈5.31MeV
21．（1）核反应方程式为（2）△mc2（3）3：4
【详解】
（1）根据质量数守恒和电荷数守恒得：
（2）反应中的释放出的核能为：△E=△mc2
（3）设m1、m2、v1、v2分别为氦核、氚核的质量和速度，取碰撞前中子的速度方向为正，由动量守恒定律得：0=m1v1+m2v2
氦核、氚核的动能之比为：Ek1：Ek2==m2：m1=3：4．
22．见解析
【解析】
由质能方程可得
又
故质量亏损1u释放的核能为
23．（1）；（2）1.165×10－12J；（3）7.28MeV
【详解】
(1)α粒子即为，根据题意，有
故核反应方程为。
(2)根据已知条件，可求得核反应放出的质量为
整理得
根据质能方程，有
所以这个核反应放出的能量是1.165×10-12J。
(3)根据题意，有
所以这个能量合7.28MeV。
答案第1页，共2页