康南民族高级中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：3.4原子核的结合能 质量检测（含解析）
文档属性
| 名称 | 康南民族高级中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：3.4原子核的结合能 质量检测（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 393.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-12 06:34:00 | ||
图片预览
文档简介
3.4原子核的结合能
1．当两个中子和两个质子结合成一个α粒子，放出28.3 MeV的能量，当四个α粒子结合成一个氧（O）核时，放出9.72 MeV的能量，则8个质子和8个中子结合成一个氧（O）核时，释放的能量约为（ ）
A．18.58 MeV B．38.02 MeV C．122.92 MeV D．11.3.2 MeV
2．下列关于原子和原子核的说法正确的是（ ）
A．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子核是由质子和中子组成的
B．（铀衰变为（镤要经过1次衰变和2次衰变
C．质子与中子结合成氘核的过程中发生质量亏损并释放能量
D．β射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚后而形成的电子流
3．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
4．下列关于结合能和比结合能的说法中正确的是( )
A．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能
B．比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大
C．重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和比结合能都大
D．中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大
5．下列有关原子核的说法正确的是（ ）
A．结合能是指将原子核中的核子分开而需要的能量
B．结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
C．质量亏损是指原子核的质量大于组成它的核子的质量之和
D．因为存在质量亏损，所以在原子核发生衰变时，质量数不守恒
6．在自然界稳定的原子核中，中子数(N)和质子数(Z)之间的关系如图所示。根据图中所提供的信息及原子核的有关知识，对于在自然界中的稳定原子核，下列说法正确的是（ ）
A．较轻的原子核，质子数和中子数大致相等
B．较重的原子核，质子数大于中子数
C．越重的原子核，质子数和中子数差值越小
D．在很大的原子核中，可以有质子数和中子数相等的情况
7．钚的一种同位素衰变时释放巨大能量，如图所示，其衰变方程为，并伴随γ光子辐射，则下列说法中正确的是（ ）
A．核燃料总是利用比结合能小的核
B．核反应中γ光子的能量就是的结合能
C．核比核更稳定，说明的结合能大
D．由于衰变时释放巨大能量，所以比的比结合能小
8．钍具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为镤，同时伴随有γ射线产生，其方程为，钍的半衰期为24天。则下列说法正确的是（ ）
A．X为电子
B．X是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的
C．的比结合能比的比结合能大
D．1g钍经过120天后还剩0.2g钍
9．原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，下列判断正确的有（ ）
A．核的结合能约为14MeV
B．核比核更稳定
C．两个核结合成核时释放能量
D．核中核子的平均结合能比核中的大
10．静止在匀强磁场中的原子核X发生α衰变后变成新原子核Y。已知核X的质量数为A，电荷数为Z，核X、核Y和α粒子的质量分别为mX、mY和mα，α粒子在磁场中运动的半径为R。则（ ）
A．衰变方程可表示为
B．核Y的结合能为
C．核Y在磁场中运动的半径为
D．核Y的动能为
11．太阳能量来源于太阳内部氢核的聚变，设每次聚变反应可以看作是4个氢核结合成1个氦核，同时释放出正电子；已知氢核的质量为，氦核的质量为，正电子的质量为，真空中光速为则每次核反应中的质量亏损_______及氦核的比结合能____
12．一个中子与某原子核发生核反应,生成一个氘核,其核反应方程式为 _____________. 该反应放出的能量为Q，则氘核的比结合能为 _____________.
13．一个中子（）和一个质子（）结合成氘核时要放出2.22MeV的能量，这些能量以γ光子的形式辐射出来。（c=3.0×108m/s，1Mev=1.6×10-13J，普朗克常数h=6.63×10-34J·S）
(1)写出这一过程的核反应方程；
(2)该反应质量亏损为多少？（单位用kg，结果保留一位有效数字）
参考答案
1．C
【解析】
ABCD．两个中子和两个质子结合成一个α粒子，放出28.3 MeV的能量，说明了α粒子的比结合能为
当四个α粒子结合成一个氧（O）核时，放出9.72MeV的能量，说明氧（O）核的比结合能比α粒子高
氧（O）核的比结合能
则8个质子和8个中子结合成一个氧（O）核时，释放的能量约为
故C正确，ABD错误。
故选C。
2．C
【解析】
A．卢瑟福通过对α粒子散射实验揭示了原子的核式结构，并不是提出来了原子核是由质子和中子组成的，故A错误；
B．经过1次衰变和1次衰变，则质量数减小4，而质子减小1，因此（铀衰变为（镤要经过1次衰变和1次衰变，故B错误；
C．中子与质子结合成氘核的过程中能释放能量，故C正确；
D．衰变中产生的射线实际上是原子核内的中子转化为质子同时释放一个电子，故D错误。
故选C。
3．A
【解析】
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．
4．D
【解析】
核子结合成原子核时放出能量，原子核拆解成核子时吸收能量，A项错误；比结合能越大的原子核越稳定，但比结合能越大的原子核，其结合能不一定大，例如中等质量原子核的比结合能比重核大，但由于核子数比重核少，其结合能比重核小，B、C项错误；中等质量原子核的比结合能比轻核的大，它的原子核内核子数又比轻核多，因此它的结合能也比轻核大，D项正确．
5．A
【解析】
A．结合能是指将原子核中的核子分开而需要的能量，或者是核子结合成原子核释放的能量，故A正确；
B．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B错误；
C．质量亏损是指原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，故C错误；
D．因为存在质量亏损，所以在原子核发生衰变时，质量不守恒，质量数守恒，故D错误。
故选A。
6．A
【解析】
较轻的原子核，核子中，质子和质子间的核力远远大于斥力，这时组成原子核的中子和质子数目相当；而较重的原子核，由于质子与质子间的核力明显减弱，而斥力相对较大，不容易结合到原子核上，这时候，不带电的中子，依靠核力，可以继续增加，所以中子数目相对较多；越重的原子核，中子越不容易结合上去，导致中子数和质子数的差值越来越大。
【详解】
AB．根据题中给的中子数(N)和质子数(Z)关系图可知，较轻的原子核，质子数和中子数大致相等；而较重的原子核，中子数明显多于质子数，A正确，B错误；
C．由图可知，越重的原子核，中子数和质子数差值越大，C错误；
D．在很大的原子核中，由于核力明显减弱，质子和质子间的排斥作用，导致质子结合到原子核的数目越来越少，不可能出现质子数和中子数相等的情况，D错误；
故选A。
7．AD
【解析】
A．根据比结合越大，越稳定，则核燃料总是利用比结合能小的核．故A正确；
B．核反应中γ的能量就是的结合能。故B错误；
CD．比核更稳定，说明的比结合能大，所以衰变时，会释放巨大能量．故C错D正确。
故选AD。
8．AB
【解析】
A．根据电荷数和质量数守恒知X的质量数为0，电荷数为-1，则钍核衰变过程中放出了一个电子，即X为电子，故A正确；
B．β衰变的实质是β衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子同时产生的，故B正确；
C．该反应因为放出能量，则的比结合能比的比结合能小，选项C错误；
D．钍的半衰期为24天，1g钍经过120天后，发生5个半衰期，1g钍经过120天后还剩，故D错误；
故选AB。
9．BC
【解析】
A．由图可知，的比结合能约为7MeV，其结合能应为28MeV，A错误；
B．比结合能越大的核越稳定，因此核比核更稳定，B正确；
C．比结合能较小的核结合成比结合能较大的核时，释放能量，因此两个核结合成核时释放能量，C正确；
D．比结合能就是平均结合能，由图可知，核中核子的平均结合能比核中的小，D错误。
故选BC。
10．AC
【解析】
A．根据电荷数守恒和质量数守恒，核衰变反应方程为
选项A正确；
B．该过程中亏损的质量为
所以释放的核能为
由于原子核也有一定的结合能，则核Y的结合能一定大于，选项B错误；
C．在衰变过程中遵守动量守恒，根据动量守恒定律得
则
根据半径公式，又（动量），则得
联立可得
选项C正确；
D．由动能与动量的关系得原子核Y与α粒子的动能之比为
由题原子核X衰变时释放的核能全部转化为动能，则有释放的核能为
联立可得
选项D错误。
故选AC。
11．
【解析】
第一空. 根据核反应质量数守恒，电荷数守恒，可知生成了2个正电子，所以质量亏损 ．
第二空. 根据 可知，产生的能量为： ，所以氦核的比结合能为．
12．；
【解析】
根据电荷数守恒、质量数守恒得，该反应释放的能量为Q，则结合能为Q，所以氘核的比结合能为．
13．(1)；(2)
【解析】
(1)核反应方程满足质量数守恒和质子数守恒
(2)根据质能方程可知质量亏损为
1．当两个中子和两个质子结合成一个α粒子，放出28.3 MeV的能量，当四个α粒子结合成一个氧（O）核时，放出9.72 MeV的能量，则8个质子和8个中子结合成一个氧（O）核时，释放的能量约为（ ）
A．18.58 MeV B．38.02 MeV C．122.92 MeV D．11.3.2 MeV
2．下列关于原子和原子核的说法正确的是（ ）
A．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子核是由质子和中子组成的
B．（铀衰变为（镤要经过1次衰变和2次衰变
C．质子与中子结合成氘核的过程中发生质量亏损并释放能量
D．β射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚后而形成的电子流
3．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
4．下列关于结合能和比结合能的说法中正确的是( )
A．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能
B．比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大
C．重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和比结合能都大
D．中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大
5．下列有关原子核的说法正确的是（ ）
A．结合能是指将原子核中的核子分开而需要的能量
B．结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
C．质量亏损是指原子核的质量大于组成它的核子的质量之和
D．因为存在质量亏损，所以在原子核发生衰变时，质量数不守恒
6．在自然界稳定的原子核中，中子数(N)和质子数(Z)之间的关系如图所示。根据图中所提供的信息及原子核的有关知识，对于在自然界中的稳定原子核，下列说法正确的是（ ）
A．较轻的原子核，质子数和中子数大致相等
B．较重的原子核，质子数大于中子数
C．越重的原子核，质子数和中子数差值越小
D．在很大的原子核中，可以有质子数和中子数相等的情况
7．钚的一种同位素衰变时释放巨大能量，如图所示，其衰变方程为，并伴随γ光子辐射，则下列说法中正确的是（ ）
A．核燃料总是利用比结合能小的核
B．核反应中γ光子的能量就是的结合能
C．核比核更稳定，说明的结合能大
D．由于衰变时释放巨大能量，所以比的比结合能小
8．钍具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为镤，同时伴随有γ射线产生，其方程为，钍的半衰期为24天。则下列说法正确的是（ ）
A．X为电子
B．X是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的
C．的比结合能比的比结合能大
D．1g钍经过120天后还剩0.2g钍
9．原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，下列判断正确的有（ ）
A．核的结合能约为14MeV
B．核比核更稳定
C．两个核结合成核时释放能量
D．核中核子的平均结合能比核中的大
10．静止在匀强磁场中的原子核X发生α衰变后变成新原子核Y。已知核X的质量数为A，电荷数为Z，核X、核Y和α粒子的质量分别为mX、mY和mα，α粒子在磁场中运动的半径为R。则（ ）
A．衰变方程可表示为
B．核Y的结合能为
C．核Y在磁场中运动的半径为
D．核Y的动能为
11．太阳能量来源于太阳内部氢核的聚变，设每次聚变反应可以看作是4个氢核结合成1个氦核，同时释放出正电子；已知氢核的质量为，氦核的质量为，正电子的质量为，真空中光速为则每次核反应中的质量亏损_______及氦核的比结合能____
12．一个中子与某原子核发生核反应,生成一个氘核,其核反应方程式为 _____________. 该反应放出的能量为Q，则氘核的比结合能为 _____________.
13．一个中子（）和一个质子（）结合成氘核时要放出2.22MeV的能量，这些能量以γ光子的形式辐射出来。（c=3.0×108m/s，1Mev=1.6×10-13J，普朗克常数h=6.63×10-34J·S）
(1)写出这一过程的核反应方程；
(2)该反应质量亏损为多少？（单位用kg，结果保留一位有效数字）
参考答案
1．C
【解析】
ABCD．两个中子和两个质子结合成一个α粒子，放出28.3 MeV的能量，说明了α粒子的比结合能为
当四个α粒子结合成一个氧（O）核时，放出9.72MeV的能量，说明氧（O）核的比结合能比α粒子高
氧（O）核的比结合能
则8个质子和8个中子结合成一个氧（O）核时，释放的能量约为
故C正确，ABD错误。
故选C。
2．C
【解析】
A．卢瑟福通过对α粒子散射实验揭示了原子的核式结构，并不是提出来了原子核是由质子和中子组成的，故A错误；
B．经过1次衰变和1次衰变，则质量数减小4，而质子减小1，因此（铀衰变为（镤要经过1次衰变和1次衰变，故B错误；
C．中子与质子结合成氘核的过程中能释放能量，故C正确；
D．衰变中产生的射线实际上是原子核内的中子转化为质子同时释放一个电子，故D错误。
故选C。
3．A
【解析】
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．
4．D
【解析】
核子结合成原子核时放出能量，原子核拆解成核子时吸收能量，A项错误；比结合能越大的原子核越稳定，但比结合能越大的原子核，其结合能不一定大，例如中等质量原子核的比结合能比重核大，但由于核子数比重核少，其结合能比重核小，B、C项错误；中等质量原子核的比结合能比轻核的大，它的原子核内核子数又比轻核多，因此它的结合能也比轻核大，D项正确．
5．A
【解析】
A．结合能是指将原子核中的核子分开而需要的能量，或者是核子结合成原子核释放的能量，故A正确；
B．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B错误；
C．质量亏损是指原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，故C错误；
D．因为存在质量亏损，所以在原子核发生衰变时，质量不守恒，质量数守恒，故D错误。
故选A。
6．A
【解析】
较轻的原子核，核子中，质子和质子间的核力远远大于斥力，这时组成原子核的中子和质子数目相当；而较重的原子核，由于质子与质子间的核力明显减弱，而斥力相对较大，不容易结合到原子核上，这时候，不带电的中子，依靠核力，可以继续增加，所以中子数目相对较多；越重的原子核，中子越不容易结合上去，导致中子数和质子数的差值越来越大。
【详解】
AB．根据题中给的中子数(N)和质子数(Z)关系图可知，较轻的原子核，质子数和中子数大致相等；而较重的原子核，中子数明显多于质子数，A正确，B错误；
C．由图可知，越重的原子核，中子数和质子数差值越大，C错误；
D．在很大的原子核中，由于核力明显减弱，质子和质子间的排斥作用，导致质子结合到原子核的数目越来越少，不可能出现质子数和中子数相等的情况，D错误；
故选A。
7．AD
【解析】
A．根据比结合越大，越稳定，则核燃料总是利用比结合能小的核．故A正确；
B．核反应中γ的能量就是的结合能。故B错误；
CD．比核更稳定，说明的比结合能大，所以衰变时，会释放巨大能量．故C错D正确。
故选AD。
8．AB
【解析】
A．根据电荷数和质量数守恒知X的质量数为0，电荷数为-1，则钍核衰变过程中放出了一个电子，即X为电子，故A正确；
B．β衰变的实质是β衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子同时产生的，故B正确；
C．该反应因为放出能量，则的比结合能比的比结合能小，选项C错误；
D．钍的半衰期为24天，1g钍经过120天后，发生5个半衰期，1g钍经过120天后还剩，故D错误；
故选AB。
9．BC
【解析】
A．由图可知，的比结合能约为7MeV，其结合能应为28MeV，A错误；
B．比结合能越大的核越稳定，因此核比核更稳定，B正确；
C．比结合能较小的核结合成比结合能较大的核时，释放能量，因此两个核结合成核时释放能量，C正确；
D．比结合能就是平均结合能，由图可知，核中核子的平均结合能比核中的小，D错误。
故选BC。
10．AC
【解析】
A．根据电荷数守恒和质量数守恒，核衰变反应方程为
选项A正确；
B．该过程中亏损的质量为
所以释放的核能为
由于原子核也有一定的结合能，则核Y的结合能一定大于，选项B错误；
C．在衰变过程中遵守动量守恒，根据动量守恒定律得
则
根据半径公式，又（动量），则得
联立可得
选项C正确；
D．由动能与动量的关系得原子核Y与α粒子的动能之比为
由题原子核X衰变时释放的核能全部转化为动能，则有释放的核能为
联立可得
选项D错误。
故选AC。
11．
【解析】
第一空. 根据核反应质量数守恒，电荷数守恒，可知生成了2个正电子，所以质量亏损 ．
第二空. 根据 可知，产生的能量为： ，所以氦核的比结合能为．
12．；
【解析】
根据电荷数守恒、质量数守恒得，该反应释放的能量为Q，则结合能为Q，所以氘核的比结合能为．
13．(1)；(2)
【解析】
(1)核反应方程满足质量数守恒和质子数守恒
(2)根据质能方程可知质量亏损为