同步课时精练（二十一）5.3核力与结合能（含解析）

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同步课时精练（二十）5.3 核力与结合能（后附解析）
一、多选题
1．下列说法中正确的是（ ）
A．光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量
B．原子核结合能越大，原子核越稳定
C．核泄漏事故污染物Cs137能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为Cs→Ba＋x，可以判断x为电子
D．一个氢原子处在n＝4的能级，当它跃迁到较低能级时，最多可发出3种频率的光子
2．关于原子核的结合能，下列说法正确的是（　　）
A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量
B．一重原子核变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能
C．铯原子核（Cs）的结合能小于铅原子核（Pb）的结合能
D．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量小于该原子核的结合能
3．核能具有高效、清洁等优点，利用核能是当今世界解决能源问题的一个重要方向。原子核的比结合能曲线如图所示，则（　　）
A．的比结合能大于的比结合能
B．两个核结合成核的过程需要吸收能量
C．、、三者相比，的结合能最大
D．核的比结合能小于核的比结合能，因此核更稳定
二、单选题
4．下列说法正确的是（　　）
A．半衰期就是原子核全部衰变所需要时间的一半
B．α射线是由原子核内放射出的氦核，它具有较强的电离能力
C．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢靠，原子核越稳定
D．根据玻尔理论，氢原子辐射出一个光子后能量减小，核外电子运动的加速度减小
5．2020年11月27日0时41分，华龙一号全球首堆——中核集团福清核电5号机组首次并网成功，核反应堆里铀原子在中子的撞击下裂变产生热量转换成水蒸气，推动汽轮转动做功。图甲是原子核的比结合能与质量数的关系曲线，图乙是核子平均质量与原子序数的关系曲线，下列说法正确的是（　　）
A．核的结合能约为7MeV
B．核比核更稳定
C．D核和E核结合成F核要吸收能量，A核裂变成B核和C核要释放能量
D．D核和E核结合成F核与A核裂变成B核和C核都有质量亏损，都要释放能量
6．在核反应堆中，吸收一个中子后生成，衰变方程为。以下说法正确的是（　　）
A．衰变方程中的X是β粒子
B．降低温度可以减缓的衰变
C．衰变过程中产生的质量亏损
D．是α衰变
7．卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种核素X和一个质子，这是人类第一次实现原子核的人工转变。已知α粒子、氮原子核、氧的核素X、质子的质量分别为，核反应时质量亏损1 u释放的核能约为931 MeV。则下列说法正确的是（　　）
A．X的核子数为16
B．核反应中释放的能量约为2.33 MeV
C．X核比α粒子更稳定，是因为X核的结合能大
D．若用动能为2 MeV的α粒子轰击静止的氮原子核，该核反应一定不能发生
8．关于原子结构和原子核，下列说法正确的是（ ）
A．放射性元素发生β衰变时所放出的电子是原子核外的电子
B．用加温、加压或改变其化学状态的方法有可能改变原子核衰变的半衰期
C．重核裂变要发生质量亏损，比结合能增大，放出热量
D．根据玻尔氢原子理论，电子绕核运动过程中会辐射电磁波
9．下列说法正确的是
A．某些放射性元素的原子可作为“示踪原子”使用
B．放射性元素的比结合能一定很小，所以容易发生衰变
C．放射性元素发生衰变时所放出的射线在磁场中一定都能发生偏转
D．放射性元素发生化合反应后仍具有放射性，但半衰期将会改变
10．下列说法正确的是（　　）
A．原子核发生一次衰变，该原子外层就失去一个电子
B．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，能辐射6种不同频率的光子
C．氡的半衰期为3.8天，若有四个氡原子核，经过7.6天，就只剩下一个
D．结合能越大表示原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定
11．以下说法正确的是（　　）
A．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
B．如果大量氢原子处在n=3的能级，会辐射两种频率的光子
C．经过6次α衰变和4次β衰变后成为
D．结合能越大的原子核越稳定
12．下列关于近代物理知识的描述中，正确的是（　　）
A．光电效应中，光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比
B．在天然放射现象中，产生的射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的
C．氧的半衰期为3.8天，10个氡核经过3.8天一定会有5个发生衰变
D．两个质子和两个中子结合成，若释放的核能为，则的比结合能为
三、解答题
13．为什么原子核的比结合能越大，原子核越稳定？
14．原来静止的氡核（）发生一次衰变生成新钋核（），已知衰变后粒子的质量为m，速度为v，钋核的质量为，并假设衰变过程中释放的核能全部转化为粒子和钋核的功能。
(1)写出衰变方程；
(2)求衰变过程中的质量亏损。
15．1896年贝克勒尔发现含铀矿物能放出放射线。设其中一个静止的铀核（）放出粒子生成针核（），设反应中放出的粒子的动量大小为p。反应中释放的能量为△E，已知普朗克常量为h。
（1）求生成钍核的物质波波长；
（2）若反应中释放的能量全部转变为动能，求粒子的动能。
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试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．ACD
解析：A．光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量，故A正确；
B．原子核比结合能越大，原子核越稳定，故B错误；
C．根据电荷数守恒、质量数守恒知，x的电荷数为－1，质量数为0，可知x为电子，故C正确；
D．一个氢原子处在n＝4的能级，由较高能级跃迁到较低能级时，最多可以发出4→3，3→2，和2→1三种频率的光子，故D正确。
故选ACD。
2．ABC
解析：A．分散的核子组成原子核时放出的能量叫做原子核结合能，它等于使其完全分解成自由核子所需的最小能，故A正确；
B．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的比结合能增加，又衰变过程中质量数守恒，故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． 铯原子核与铅原子核都是中等质量的原子核，铯原子核（Cs）的比结合能比铅原子核（Pb）的比结合能略大，而铅原子核中的核子数比铯原子核的核子数多一半，所以铯原子核（Cs）的结合能一定小于铅原子核（Pb）的结合能，故C正确；
D．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，选项D错误。故选ABC。
3．AC
解析：A．由图可知，质量大的原子核，比结合能呈减小趋势，因此的比结合能大于的比结合能大，A正确；
B．比结合能越大，结合的越牢固，在结合的过程中，放出的能量越多，因此两个核结合成核的过程放出能量，B错误；
C．、、三者相比，虽然的比结合能最小，但核子数最多，因此，的结合能最大，C正确；
D．比结合能越大，结合的越牢固，因此核比核更牢固，D错误。
故选AC。
4．B
解析：A．半衰期是指原子核有一半发生衰变所需要的时间，是一个统计规律，A错误；
B．α射线是由原子核内两个质子与两个中子结合成的氦核被放射出去，它有较强的电离能力，穿透能力较弱，B正确；
C．比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢靠，原子核越稳定，C错误；
D．根据玻尔理论，氢原子辐射出一个光子后能量减小，到达低能级，轨道半径减小，根据
可知核外电子运动的加速度增大，D错误。
故选B。
5．D
解析：A．由图可知，核的比结合能约为，A错误；
B．比结合能越大原子核越稳定，故核比核更稳定，B错误；
CD．D核和E核结合成F核与A核裂变成B核和C核都有质量亏损，都要释放能量，Ｃ错误，D正确。
故选D。
6．C
解析：A．根据核反应过程中质量数守恒和核电荷数守恒可知X是α粒子，A错误；
B．的衰变周期不会受温度影响，B错误；
C．由题意衰变过程中产生的质量亏损为
C正确；
D．根据核反应过程中质量数守恒和核电荷数守恒可知Y是β粒子，结合α衰变特点可知，该反应方程不属于α衰变。D错误。
故选C。
7．D
解析：A．由核反应过程遵循质量数、电荷数守恒可知氧的核素X的质量数，即核子数为17，A错误；
B．反应物的质量为
生成物的质量为
核反应中质量增加，属于吸能核反应，吸收的能量为
故B错误；
C．X核比α粒子更稳定，是因为X核的比结合能大，故C错误；
D．核反应过程中动量守恒，反应后生成物也有动能，因此α粒子的初动能必须大于2.23 MeV，该核反应才可以进行，故D正确。
故选D。
8．C
解析：放射性元素发生衰变时所放出的电子是由原子核内的一个中子变为一个质子的同时放出的，故不是原子核外的电子，故A错误；用加温、加压或改变其化学状态的方法，都不能改变原子核衰变的半衰期，故B错误；、重核裂变释放能量，质量亏损，比结合能增大，故C正确；根据波尔理论，电子在轨道上运动时，是稳定的，不向外辐射电磁波，故D错误；故选C．
点拨：射线为原子核中的中子转变成质子而放出电子，半衰期与外界环境及元素的物理、化学性质无关，重核裂变有质量亏损，向外辐射能量；掌握波尔理论中轨道量子化和能量量子化的含义．
9．A
解析：A. 某些放射性同位素因不改变其化学性质、半衰期短等优点被广泛作为示踪原子使用，选项A正确；
B. 放射性元素发生衰变后放出能量，则生成物的比结合能比原来原子核的比结合能大，但只是放射性元素的比结合能比生成物的比结合能小，并不是放射性元素的比结合能都一定很小，选项B错误.
C. 放射性元素发生衰变时所放出的射线在磁场中不一定都能发生偏转，例如γ射线，选项C错误；
D. 放射性元素发生化合反应后仍具有放射性，半衰期不变，选项D错误；
10．B
解析：A．衰变的实质是原子核内的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，A错误；
B．大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，能辐射种不同频率的光子，B正确；
C．半衰期是针对大量原子核的统计规律，对个别的原子核没有意义，C错误；
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。D错误。
故选B。
11．C
解析：A．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A错误；
B．在的能级上能跃迁释放光子的能级有1级和2级，因此
会辐射3种频率不同光子，故B错误；
C．根据质量数和电荷数守恒知：经过6次衰变和4次β衰变后质量为
电荷数为
即变成为原子核，故C正确；
D．比结合能越大的原子核越稳定，故D错误。
故选C。
12．D
解析：A．由爱因斯坦光电效应方程
可知光电子的最大初动能与入射光子的频率是一次函数关系，A错误；
B．衰变中产生的射线实际上是原子核内的中子转变成质子释放出的电子，B错误；
C．半衰期是对大量的原子核满足统计规律，对少数的原子核没有任何意义，C错误；
D．比结合能指的是结合能与核子数之比，两个质子和两个中子结合成，释放的核能为，则的结合能为，比结合能为，D正确。
故选D。
13．原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能。比结合能原子核的结合能与核子数之比，称作比结合能，比结合能时平均到每一个核子所需要的能量，比结合能越大，说明平均到每一个核子的能量越大，要分开这种原子核更加困难，所以这种原子核也就越稳定。
解析：原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能。比结合能原子核的结合能与核子数之比，称作比结合能，比结合能是平均到每一个核子所需要的能量，比结合能越大，说明平均到每一个核子的能量越大，要分开这种原子核更加困难，所以这种原子核也就越稳定。
14．(1)；(2)
解析：(1)根据电荷数守恒、质量数守恒得:
(2)设钋的速度为，由动量守恒定律可知：
解得：
则衰变过程中释放的核能：
又因质能方程：
解得：
15．（1）；（2）
解析：（1）设生成钍核的动量大小为，根据动量守恒定律得
其物质波波长为
（2）设粒子和钍核的质量分别为、，分别为、由
， ，
得
又
答案第1页，共2页
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