2019-2020学年粤教版选修3-5 4.4核力与结合能 达标作业（解析版)

4.4核力与结合能
达标作业（解析版)
1．下列说法中正确的是（　）
A．氢原子由高能级跃迁到低能级时，电子的动能增加，原子的电势能减少，总能量不变
B．原子核的平均结合能越小，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
C．天然放射现象中的β射线实际是高速电子流，穿透能力比α粒子强
D．放射性元素的半衰期会随温度或压强的变化而变化
2．下列说法正确的是
A．核反应中的X为中子
B．放射性元素放出的β射线（电子流）是由原子核外电子电离产生的
C．原子核的比结合能越小，原子核越稳定
D．一群处于n=4能级的氢原子发生跃迁时，能发射4条不同频率的光线
3．下列说法正确的是（ ）
A．放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关
B．结合能越大，原子中核子结合得越牢固，原子核越稳定
C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短
D．各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量（频率）不同，因此利用不同的气体可以制成五颜六色的霓虹灯
4．由于放射性元素镎的半衰期很短，在自然界很难被发现，只有通过人工的方法制造，已知镎经过一系列α衰变和β衰变后变成铋，下列说法正确的是（　　）
A．镎原子核比铋原子核多28个质子
B．发生了7次α衰变和6次衰变
C．一定量的放射性该元素，随着存放时间的推移，放射线的穿透力越来越弱
D．镎原子核的平均结合能小于衰变后生成的原子核的平均结合能
5．如图是描述原子核核子的平均质量与原子序数Z的关系曲线，由图可知（　　）
A．原子核A分裂成原子核B和C时质量增加
B．原子核A的比结合能比原子核C的比结合能大
C．原子核D和E结合成原子核F一定释放能量
D．原子核A的结合能一定比原子核C的结合能小
6．下列关于原子核相关知识的说法，正确的是
A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的链式反应
B．人类对原子核变化规律的认识是从α粒子散射实验开始的
C．中等质量核的平均结合能比重核的平均结合能大，所以重核裂变要释放能量
D．钚(239)可由铀239()经过1次α衰变和2次β衰变而产生
7．关于近代物理发展的成果，下列说法正确的是（ ）
A．只要增加入射光的强度，光电效应就可以发生
B．氢原子从激发态向基态跃迁时会辐射特定频率的光子
C．环境温度越高，原子核衰变的速度越快
D．任何核反应都遵从质量守恒定律
8．关于原子核原子核，下列说法正确的是（ ）
A．比结合能越大，原子核越稳定
B．一群处于能级的氢原子，向较低能级跃迁时最多只能放出两种频率的光子
C．的半衰期是5天，100克经过10天后的质量为50克
D．衰变所释放的电子来自原子核外的电子
9．下列说法正确的是(　　)
A．氢原子核外电子轨道半径越大，其原子能量越小
B．在核反应中，比结合能较小的原子核转化成比结合能较大的原子核才会释放核能
C．β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流
D．氢原子从n＝2的能级跃迁到n＝1的能级辐射出的光恰好能使某种金属发生光电效应，则从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级辐射的光也可使该金属发生光电效应
10．如图所示是原子核的平均核子质量A与原子序数Z的关系图象，下列说法正确的是(　　)
A．若D、E能结合成F，结合过程一定要释放能量
B．若D、E能结合成F，结合过程一定要吸收能量
C．若C、B能结合成A，结合过程一定要释放能量
D．若F、C能结合成B，结合过程一定要释放能量
11．一质子束入射到静止靶核上．产生如下核反应： ， 式中P代表质子．n代表中子，X代表核反应产生的新核，由反应式可知．新核X的质子数为多少？中子数为多少？
12．在自然界，“氮－4”的原子核有两个质子和两个中子，称为玻色子；而“氦－3”只有一个中子，称为费米子，“氦－3”是一种目前已被世界公认的高效、清洁、安全、廉价的核聚变发电燃料。
(1)质子数与中子数互换的核互为“镜像核”，例如是的“镜像核”，同样也是的“镜像核”，则下列说法正确的是________。
A．和互为“镜像核”
B．和互为“镜像核”
C．β衰变的本质是一个中子转变为一个质子，同时放出一个电子
D．核反应＋―→＋的生成物中有α粒子，该反应是α衰变
(2)宇宙射线每时每刻都在地球上引起核反应．自然界的14C大部分是宇宙射线中的中子轰击“氮－14”产生的，核反应方程式为＋―→＋，若中子的速度为，反应前“氮－14”的速度认为等于零，反应后生成的14C粒子的速度为，其方向与反应前中子的运动方向相同。
①求反应中生成的另一粒子的速度；
②假设此反应中放出的能量为0.9MeV，求质量亏损。
13．自然界有四种相互作用，有引力相互作用、___________、强相互作用___________。
14．太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少．太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026 J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近________ kg。
参考答案
1．C
【解析】
【详解】
电子绕原子核做圆周运动时由库伦力提供向心力故有，则电子的动能，电子由高能级跃迁到较低能级时轨道半径减小，故电子的动能增大，当电子由较高能级向较低能级跃迁时，库伦力对电子做正功，电势能减小，总能量减少。故A错误；原子核的比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故B错误；天然放射现象中的β射线实际是高速电子流，穿透能力比α粒子强，故C正确；放射性元素的半衰期是由原子核内的结构决定的，与温度或压强无关，故D错误。
故本题选C.
2．A
【解析】
【详解】
A、根据质量数守恒与电荷数守恒可知，核反应中的的质量数：，核电荷数：，所以为中子，故选项A正确；
B、β衰变所释放的电子来自原子核，是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，故选项B错误；
C、原子核的比结合能越大，原子核越稳定，故选项C错误．
D、一群处于能级的氢原子发生跃迁时，能发射种不同频率的光线，故选项D错误．
3．D
【解析】
【详解】
A、原子核的半衰期由核内部自身因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关，故选项A错误；
B、比结合能越大，原子中核子结合得越牢固，原子核越稳定，与原子核的合能无关，故选项B错误；
C、一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，说明入射光的频率小于金属的极限频率，即光子的能量太小，该束光的波长太长，故选项C错误；
D、根据玻尔理论，各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量（频率）不同，因此利用不同的气体可以制成五颜六色的霓虹灯，故选项D正确。
4．D
【解析】
【详解】
A. 的原子核比少10个质子，质子数和中子数总共少28，故A项与题意不相符；
B.设变为需要经过x次α衰变和y次β衰变，根据质量数和电荷数守恒则有：
93＝2x﹣y+83
4x＝237﹣209
所以解得：
x＝7，y＝4
故B项与题意不相符；
C.衰变的种类不变，则释放出的射线不变，其穿透性也不变，故C项与题意不相符；
D、由于衰变的过程中会释放一部分的能量，所以镎原子核的平均结合能小于衰变后生成的原子核的平均结合能，故D项与题意相符。
5．C
【解析】
【详解】
A.A核裂变成B和C的反应过程中核子的平均质量减小，即出现质量亏损，故A错误；
B.原子核A比原子核C的核子平均质量大，原子核C比原子核A更稳定，故原子核A的比结合能比原子核C的比结合能小，故B错误；
C.核反应过程中核子平均质量减小，出现质量亏损，释放能量，故C正确；
D.原子核A的原子序数大于原子核C的原子序数，即原子核A的结合能大于原子核C的结合能，故D错误.
6．C
【解析】
【详解】
A. 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应，即聚变反应，选项A错误；
B. 人类对原子结构的认识是从α粒子散射实验开始的，选项B错误；
C. 中等质量核的平均结合能比重核的平均结合能大，所以重核裂变要释放能量，选项C正确；
D. 钚(239)可由铀239()经过2次β衰变而产生，选项D错误；
7．B
【解析】
【详解】
A．发生光电效应和光的强度没有关系，只有大于极限频率才可以发生光电效应，故A 错；
B．根据玻尔氢原子模型的相关理论，电子轨道和能量都是量子化的，而在“跃迁”过程中要遵循 ，故只能辐射特定频率的光子；故B正确．
C．衰变和元素本身有关，和温度无关，故C错；
D．爱因斯坦的质能方程表明核反应中存在质量亏损，故D错；
8．A
【解析】A、原子核的比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故A正确；B、由玻尔理论知氢原子的能量是不连续的，一群氢原子处于的能级，最多只能放出三种频率的光子，故B错误；C、设原来的质量为，衰变后剩余质量为m则有： ，即可知剩余质量的质量为，故C错误；D、衰变所释放的电子是原子核中的一个中子转化为一个质子和一个电子时产生的，故D错误；
点睛：本题考查原子物理学的多个知识点的内容，知识点较多，难度不大，注意平时多看多记，多加积累。
9．B
【解析】
A、氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离原子核较近的轨道上时，能量减小，减小的能量以光子的形式释放出来，故氢原子核外电子轨道半径越大，其能量越高，A错误；
B、在核反应中，由比结合能较小的原子核变成比结合能较大的原子核才会释放核能，B正确；
C、射线是原子核内的中子转化为质子同时放出的电子，C错误；
D、氢原子从n=2的能级跃迁到n=l的能级辐射出的光子的能量为，恰好能使某种金属发生光电效应，从n=3的能级跃迁到n=2的能级辐射的光子的能量,故不能使这种金属发生光电效应，D错误；
故选B．
10．A
【解析】
【详解】
由平均核子质量A与原子序数Z的关系图象可知，D与E的平均质量大于F的平均质量，所以DE结合成F，平均质量减小，有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，有能量释放。故A正确，B错误。由平均核子质量A与原子序数Z的关系图象可知，B与C的平均质量小于?A的平均质量，所以若CB能结合成A，则质量增加，根据爱因斯坦质能方程，要吸收能量。故C错误；由平均核子质量A与原子序数Z的关系图象可知，F与C的平均质量小于?B的平均质量，所以若CF能结合成B，则质量增加，根据爱因斯坦质能方程，要吸收能量。故D错误。
11．14，13
【解析】质子的电荷数为1，质量数为1，中子的电荷数为0，质量数为1．根据电荷数守恒、质量数守恒，X的质子数为1+13﹣0=14，质量数为1+27﹣1=27．因为质量数等于质子数和中子数之和，则新核的中子数为27﹣14=13．
12．（1）BC；（2）①反应中生成的另一粒子的速度大小为：5.2×106 m/s，方向：与中子原速度方向相同；②假设此反应中放出的能量为0.9MeV，质量亏损为：1.6×10﹣30 kg。
【解析】
【详解】
(1)[1]AB．质子数与中子数互换的核互为“镜像核”，故A错误，B正确；
C．β衰变的本质是一个中子转变为一个质子，同时放出一个电子，故C正确；
D．α衰变是重核裂变放出α粒子的核反应，故D错误；
故选BC；
(2)①轰击前后系统动量守恒，选中子速度方向为正方向，由动量守恒定律得：
解得，氢核速度：
方向：与中子原速度方向相同；
②由爱因斯坦质能方程得：
解得：
【点晴】
(1)根据“镜像核”的概念分析答题；β衰变的实质是中子释放一个电子而变成质子；原子核释放出α粒子的衰变是α衰变。(2)①核反应过程系统动量守恒，应用动量守恒定律可以求出粒子速度；②应用爱因斯坦质能方程可以求出质量亏损。
13． 电磁相互作用； 弱相互作用；
【解析】四种基本相互作用：万有引力（简称引力）、电磁力、强相互作用和弱相互作用
电磁相互作用是通过交换电磁场的量子（光子）而传递的．宏观的摩擦力、弹力本质上是由电磁力引起的，都是电磁相互作用的宏观表现。
点晴：对于四种基本相互作用我们仅仅了解就行呢，知道哪些力属于哪种相互作用。
14．109
【解析】根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，得Δm＝＝ kg≈109 kg.