高二物理粤教版（2019）选择必修三5.3 核力与核反应方程 课时作业（含解析）

5.3 核力与核反应方程
一、单选题
1．太阳内部核反应的主要模式之一是质子-质子循环，循环的结果可表示为，已知和的质量分别为和，1u=931MeV/c2，c为光速。在4个转变成1个的过程中，释放的能量约为（ ）
A．8 MeV B．16 MeV C．26 MeV D．52 MeV
2．恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的反应，当温度达到K时，可以发生“氦燃烧”．成“氦燃烧”的核反应方程： ，其中的质量为4.0026u ，的质量为7.9932u ； 质量亏损1u相当于放出931.5MeV的能量．对此“氦燃烧”的核反应表述正确的是（ ）
A．该反应过程释放的能量约为11.2MeV
B．“氦燃烧”反应过程是裂变反应
C．“氦燃烧”反应在常温下可进行
D．是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.6×10-16s．一定质量的，经7.8×10-16s后所剩占开始时的
3．在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用．下列说法符合历史事实的是(　　)
A．β射线是原子核内一个中子转化成一个质子的过程中产生的
B．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核
C．结合能越大，原子核越稳定
D．一个核反应过程中，质量亏损为Δm，该反应所释放的能量为ΔE=Δmc2
4．人们发现，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）与原子序数有如图所示的关系。下列关于原子结构和核反应的说法正确的是（　　）
A．由图可知，原子核和结合成原子核时会有质量亏损，要吸收能量
B．由图可知，原子核分裂成原子核和时会有质量亏损，要放出核能
C．已知原子核分裂成原子核和时，放出的射线能使某金属板逸出光电子，若增加射线强度，则逸出光电子的最大初动能增大
D．卢瑟福提出的原子核式结构模型，可以解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征
5．下列说法正确的是（　　）
A．核力是强相互作用，只表现为核子间的引力作用
B．阴极射线的本质是原子核的一个中子转变成一个质子时释放出的高速电子
C．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输
D．LC振荡电路产生振荡电流时，电路中的电流和电容器中的电荷量不会同时达到最大值
6．频率为ν的光子从地球表面竖直向上运动，在它上升高度（远小于地球的半径R）的过程中，由于地球引力的作用，它的波长会变长，这种现象称为“引力红移”；设光速为c，则在这一过程中该光子的频率的改变量与原来频率的比值为（重力加速度为g）（　　）
A． B．
C． D．
7．轴发生衰变产生钍和另一种粒子X，则（　　）
A．X是电子 B．衰变的快慢与外部条件有关
C．衰变过程需要吸收能量 D．的比结合能比的小
8．下列说法正确的是（　　）
A．比结合能越大，原子核越稳定
B．通过加压升温等方法可以改变原子核的半衰期
C．Np经衰变后变成Bi，此过程一共发生了7次α衰变和3次β衰变
D．根据玻尔理论，氢原子从低能级跃迁到高能级时，核外电子的动能与氢原子的能量均减小
二、多选题
9．下列说法正确的是（ ）
A．温度越高，放射性元素的半衰期越长
B．天然放射现象说明原子核内部是有结构的
C．汤姆生通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构
D．重核的裂变和轻核的聚变过程都有质量亏损，都向外界放出核能
10．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，下列说法正确的是
A．如D和E结合成F，结合过程一定会吸收核能
B．如D和E结合成F，结合过程一定会释放核能
C．如A分裂成B和C，分裂过程一定会吸收核能
D．如A分裂成B和C，分裂过程一定会释放核能
11．对于下图的描述，正确的是（　　）
A．康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具有动量
B．电子束穿过铝箱的衍射图样，证实了电子具有波动性
C．12个放射性原子核氢222，经过3.8天后将剩余6个
D．重核裂变与轻核聚变后，原子的比结合能都会增加
12．以下有关近代物理内容的若干叙述，正确的是( )
A．紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大
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．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，同时氢原子的电势能减小，电子的动能增大
三、解答题
13．用中子轰击锂核（）发生核反应，产生氚和α粒子并放出4.8MeV的能量。
(1)写出核反应方程式；
(2)求上述反应中的质量亏损为多少（保留两位有效数字）。
14．一个静止的铀核（原子质量为232.0372u）放出一个粒子（原子质量为4.0026u）后衰变成钍核（原子质量为228.0287u）。（已知原子质量单位，1u相当于931.5的能量）
（1）写出铀核的衰变反应方程；
（2）求出该衰变反应中释放出的核能；
（3）若释放的核能全部转化为新核和粒子的动能，则粒子的动能为多少？
15．原来静止的原子核，发生衰变后放出一个动能为的粒子，求：
（1）生成的新核动能是多少？
（2）如果衰变释放的能量全部转化为粒子及新核的动能，释放的核能是多少？
（3）亏损的质量是多少？
参考答案：
1．C
【详解】由
知
=
忽略电子质量，则
故C正确ABD错误；
故选C。
2．A
【详解】“氦燃烧”是核聚变反应，由于质量亏损而释放能量，而1u=931.5MeV，故释放的能量约为，故A正确，B错误；核聚变又叫热核反应，在常温下很难进行，需要加热到很高的温度，剧烈的热运动使得一部分原子核具有足够的动能，可以克服库仑力，碰撞时十分接近，发生聚变，故C错误； 一定质量的，在，经历了3个半衰期，所剩占开始的，D错误．
3．A
【详解】β射线是原子核内一个中子转化成一个质子和电子，故选项A正确；卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型，发现了原子中心有一个核，故选项B错误；比结合能越大，说明核子间结合的牢固，原子核越稳定，故选项C错误；核反应释放的能量应该是ΔE=Δmc2，故选项D错误；故选A.
4．B
【详解】A．由图像可知，和核子的平均质量大于核子的平均质量，原子核和结合成原子核时，核子总质量减小，存在质量亏损，根据爱因斯坦质能方程可知要释放出核能故A错误；
B．由图像可知，的核子平均质量大于与核子的平均质量，原子核分裂成原子核和时会有质量亏损，要放出核能，故B正确；
C．根据光电效应方程知，光电子的最大初动能是由入射光的频率决定的，与入射光的强度无关，增加射线强度，逸出的光电子的最大初动能不变，故C错误；
D．玻尔提出的原子模型，可以解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征，故D错误。
故选B。
5．D
【详解】A．核力是强相互作用，可表现为引力，也可表现为斥力，故A错误；
B．β衰变的本质是原子核的一个中子转变成一个质子时释放出的高速电子，而不是阴极射线的本质，故C错误；
C．电磁波可以在介质中传播，所以可以根据电缆、光缆进行有线传播，也可以不需要介质进行传播，即无线传播，故C错误；
D．在LC振荡电路产生振荡电流时，电容器充放电过程就是电场能与磁场能相化过程，电荷量体现电场能，电流体现磁场能，LC回路中的总能量是一定的，所以电路中的电流和电容器中的电荷量不会同时达到最大值，故D正确。
故选D。
6．B
【详解】原来光子的能量
根据能量守恒定律，可以知道，光子向上的过程中，光子的能量有一部分转化为势能．即上升高度后
变形可得
则
故选B。
7．D
【详解】A．根据质量数和电荷数守恒可知，X是α粒子，故A错误；
B．放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身决定的，与外部条件无关，故B错误；
C．发生α衰变过程需要放出能量，故C错误；
D．衰变产生的新核更稳定，因此的比结合能小于的比结合能，故D正确。
故选D。
8．A
【详解】A．比结合能越大，将核子分解需要的能量越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，A正确；
B．半衰期由核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理或化学状态无关，B错误；
C．设经过x次α衰变和y次β衰变，根据质量数守恒和电荷数守恒可得
解得
C错误；
D．按照玻尔理论，氢原子核外电子从低能级跃迁到高能级时，吸收能量，原子的能量增大，核外电子的轨道半径增大；根据库仑力提供向心力
可知电子的动能减少，D错误。
故选A。
9．BD
【详解】A．放射性元素的半衰期与外界条件无关，温度越高，放射性元素的半衰期不变，故A错误；B．天然放射现象说明原子核内部是有结构的，故B正确；
C．卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构，故C错误；
D．重核的裂变和轻核的聚变过程都有质量亏损，都向外界放出核能，故D正确。
故选BD。
10．BD
【详解】D和E结合成F，结合过程虽然核子数不变，但核子平均质量降低，存在质量亏损，会释放能量，A错B对．同理A分裂成B和C，核子平均质量降低，存在质量亏损，会释放能量，C错D对．
11．ABD
【详解】A．康普顿效应表明光子除了具有能量之外，还具有动量，A正确；
B．电子束穿过铝箱的衍射图样，证实了电子具有波动性，B正确；
C．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，只对大量原子核有意义，对少量原子核没有意义，C错误；
D．重核裂变与轻核聚变后，都要释放能量，原子的比结合能都会增加，D正确。
故选ABD。
12．BD
【详解】A．发生光电效应时，逸出光电子的最大初动能，最大初动能与入射光的频率有关，与强度无关，选项A错误．
B．根据爱因斯坦质能方程，质子和中子结合成新原子核一定有质量亏损，释放出能量，选项B正确．
C．半衰期是统计学规律，10个放射性元素的原子核数量太少，无法判断5个发生衰变所需要的时间，选项C错误．
D．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，多余的能量以光子的形式释放出来，同时核外电子靠近原子核，静电力做正功，电势能减少，根据，电子绕核做圆周运动的半径变小，速度变大，动能变大，选项D正确．
故选BD．
13．(1)；(2)8.5×10-30kg
【详解】(1)
(2)根据质能方程，可得
Δm==kg≈8.5×10-30kg
14．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）根据题意，由质量数守恒和质子数守恒可得，铀核的衰变反应方程为
（2）根据题意，由（1）中衰变方程可知，质量亏损为
根据爱因斯坦质能方程得，衰变反应中释放出的核能为
（3）根据题意可知，衰变过程动量守恒，则衰变后钍核和粒子的动量大小相等，即
又有动量和动能的关系
又有
代入数据解得
15．（1）（2）（3）
【详解】（1）衰变方程为：，在衰变过程中动量守恒：，
和生成核的动量P相等，所以，
解得：；
（2）由能量守恒，释放的核能：；
（3）由质能关系，解得．