邻水县第二中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：3.4原子核的结合能 巩固练习（含解析）
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| 名称 | 邻水县第二中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：3.4原子核的结合能 巩固练习（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 189.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-12 06:51:11 | ||
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3.4原子核的结合能
1．下列说法正确的是（ ）
A．结合能越大的原子核越稳定
B．通过化学反应可以改变放射性元素的半衰期
C．原子核衰变时发出的α射线穿透能力比γ射线弱
D．β衰变中产生的β射线是原子核外电子挣脱原子核束缚之后形成的电子束
2．下列说法正确的是（ ）
A．当放射性物质的温度升高后，其半衰期会变小
B．两个轻核结合成质量较大的核，总质量比聚变前一定增加
C．α粒子轰击金箔发生散射现象说明原子核存在复杂的内部结构
D．β衰变过程中释放的电子来自原子核
3．家庭装修使用的大理石中常含有放射性元素氡（），其衰变方程为：，半衰期为3.8天，则下列说法正确的是（ ）
A．衰变中释放出的射线比射线的穿透能力强
B．10个氡核经过3.8天的衰变剩余5个氡核
C．钋（）的比结合能大于氡（）的比结合能
D．若采用增大压强的方法，可以改变氡（）的半衰期
4．下列说法正确的是（ ）
A．几百万度的高温足以改变原子核衰变的半衰期
B．，此方程为核聚变反应方程
C．卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子核是由质子合中子组成的
D．，其中铀（U）的比结合能比钡（Ba）的要小
5．原子核的比结合能与原子序数的关系图所示，大多数恒星内部温度非常高，可进行轻核聚变，核反应方程为A+B→C。但对于金、铂等重金属产生，目前科学界有一种理论认为，两颗中子星合成过程中会释放巨大的能量，在能量的作用下能够合成金、铂等重金属，其核反应为D+E→F，下列说法正确的是（ ）
A．重核F裂变成D和E的过程中，会产生质量亏损
B．较轻的核A和B聚合成C的过程中核子平均质量变大
C．较重的核D和E聚合成F的过程中，会释放较大能量
D．A和B聚合成C的过程中，C的结合能小于A和B的结合能之和
6．下列说法正确的是（ ）
A．放射同位素可以用来做示踪原子
B．结合能越大的原子核越稳定
C．氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，电子的动能减小，电势能减小，所以氢原子的能量减小
D．各种波均会发生偏振现象
7．原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的是（ ）
A．核的结合能约为14 MeV
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
8．以下说法正确的是（ ）
A．只要空间中某区域有均匀变化的电场或均匀变化的磁场就能产生电磁波
B．LC振荡电路中，在电容器的放电过程中，振荡电流逐渐增大
C．将放射性元素掺杂到其他稳定元素中并大幅度降低温度，它的半衰期不发生改变
D．衰变方程：，因为和的核子数均为234，所以这两个原子核的结合能相等
9．核安全是核电站面临的严峻的问题．核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，一旦侵入人体，就会潜伏在人体肺部、骨骼等组织细胞中，破坏细胞基因，提高患癌症的风险．已知钚的一种同位素半衰期为24100年，其衰变方程为→X＋＋γ，下列有关说法正确的是（ ）
A．X原子核中含有143个中子
B．100个经过24100年后一定还剩余50个
C．由于衰变时释放巨大能量，根据E＝mc2，衰变过程中总质量增加
D．衰变发出的γ射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力
10．关于核能，下列说法中正确的有（ ）
A．核子结合成原子核时，需吸收的能量
B．核子结合成原子核时，能放出的能量
C．不同的核子结合成原子核时，所需吸收的能量相同
D．使一个氘核分解成一个中子和一个质子时，需吸收一定的能量
11．若将原子核分解成核子，核力做________功，________能量；若将核子组成原子核，核力做________功，________能量．
12．辽宁红沿河核电站位于瓦房店市东岗镇，是中国首次一次性同意4台百万千瓦级核电机组标准化、规模化建设的核电项目，是东北地区第一个核电站。如图所示，1号机组2013年2月17日15时09分并网成功。核电站将_____________能最终转化为电能。核电站一台发电功率为106kW的核电机组每天能发_____________kW?h（一天按24h计算）。
13．海水中含有丰富的氘，完全可充当未来的主要能源．两个氘核的核反应产生一个核和一个粒子，其中氘核的质量为2.013 0 u，氦核的质量为3.015 0 u，中子的质量为1.008 7 u．(1 u＝931.5 MeV)，求：
(1)写出核反应方程；
(2)核反应中释放的核能；
(3)在两个氘核以相等的动能0.35 MeV进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，反应中产生的粒子和氦核的动能．
参考答案
1．C
【解析】
A．原子核的比结合能越大，原子核越稳定，故A错误；
B．半衰期与外界因素无关，与温度、压强、化学反应等无关，由元素本身决定的，故B错误；
C．α射线的穿透能力最弱，电离本领最强。故C正确；
D．β衰变中产生的β射线是原子核中的中子释放出的电子形成的，故D错误。
故选C。
2．D
【解析】
A．半衰期与外界因素无关，故温度改变时，半衰期不变，故A错误；
B．两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前一定减小，因为反应存在质量亏损，故B错误；
C．α粒子轰击金箔发生散射现象说明原子内部有相对较大的空间，原子内有质量大、体积小、带正电荷的微粒；天然放射现象说明原子核存在复杂的内部结构，故C错误；
D．β衰变中放出的电子来自原子核，是原子核中一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，故D正确。
故选D。
3．C
【解析】
A．由射线及射线的特点可知：衰变中释放出的射线比射线的穿透能力弱，故A错误；
B．半衰期是统计规律，对大量的原子核适用，少数原子核不适用，故B错误；
C．钋核比氡核稳定，钋（）的比结合能大于氡（）的比结合能，故C正确；
D．半衰期不受外界环境及化学状态的影响，故D错误；
故选C。
4．D
【解析】
A. 放射性元素衰变的半衰期是由原子核内部自身决定的，与外界的物理和化学状态无关，故A错误；
B. ，此方程为原子核的人工转变，故B错误；
C. 卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，故C错误；
D.是重核铀（U）裂变为两个质量中等的核的过程，质量中等的核，比结合能量最大，比结合能越大，核越稳定，所以铀（U）的比结合能比钡（Ba）的要小，故D正确。
故选D。
5．A
【解析】
AC．重核F裂变成D和E的过程中要释放处能量，会产生质量亏损；相反，较重的核D和E聚合成F的过程中，会吸收较大能量，选项A正确，C错误；
BD．较轻的核A和B聚合成C的过程也要释放能量，有质量亏损，则核子平均质量变小，C的结合能大于A和B的结合能之和，选项BD错误；
故选A。
6．A
【解析】
本题考查物理学史知识。
【详解】
A．放射性物质半衰期不受物理化学因素影响，可用于做示踪原子，故A正确；
B．比结合能越大原子越稳定，故B错误；
C．高能级到低能级，动能增加，势能减小，总能量减小，故C错误；
D．只有横波会发生偏振现象，故D错误。
故选A。
7．BC
【解析】
A．由图可知，氦核的结合能大约为7MeV，氦核的核子数为4，则氦核的结合能大约为28MeV，故A错误；
B．比结合能越大，原子核越稳定，由图可知，氦核的比结合能大，则核比核更稳定，B正确；
C．两个核结合成核时有质量亏损，释放能量，C正确；
D．由图可知，核中核子的平均结合能比核中的小，故D错误．
故选BC。
8．BC
【解析】
A．均匀变化的电场产生恒定的磁场，均匀变化的磁场产生恒定的电场，则如果空间中某区域有均匀变化的电场或均匀变化的磁场不能产生电磁波，故A错误；
B．LC振荡电路中，在电容器的放电过程中，回路中电流在增加，电容器上的电量在减少，电容器放电完毕时，两极板间的电压为零，电路中的电流达到最大值，所以在电容器的放电过程中，振荡电流逐渐增大，故B正确；
C．原子核的半衰期是由其内部因素所决定的，与外部状态无关，所以将放射性元素掺杂到其他稳定元素中并大幅度降低温度，它的半衰期不发生改变，故C正确；
D．β衰变会释放能量，虽然和的核子数均为234，但前者比后者的结合能小，故D错误；
故选BC。
9．AD
【解析】
本题考查衰变现象的理解。
【详解】
A．根据电荷数、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A正确；
B．半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，故B错误；
C．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C错误；
D．衰变发出的γ射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力，故D正确。
故选AD。
10．BD
【解析】
AB．当一个中子和一个质子结合成一个氘核时，有质量亏损，氘核的质量小于中子与质子的质量之和，向外放出一定的能量，当原子核分裂成核子时，需要吸收能量，故A错误，B正确；
C．不同的核子的平均结合能不同，则结合成原子核时所需吸收的能量不同，故C错误；
D．一个氘核分解成一个中子和一个质子时，需吸收一定的能量用来克服核力做功从而拆开核子，故D正确。
故选BD。
11．负 吸收 正 放出
【解析】
[1][2][3][4]．若将原子核分解成核子，核力做负功，吸收能量；若将核子组成原子核，核力做正功，放出能量．
12．核
【解析】
[1] 核电站主要是依靠可控的核裂变，将核能最终转化为电能的；
[2] 一台核电机组一天的发电量：kW×24h=kW?h。
13．(1)＋→＋ (2) 2.14 MeV (3)2.13 MeV 0.71 MeV
【解析】
(1)核反应方程为：＋→＋.
(2)核反应中的质量亏损为Δm＝2mH－mHe－mn
由ΔE＝Δmc2可知释放的核能：
ΔE＝(2mH－mHe－mn)c2＝2.14 MeV
(3)把两个氘核作为一个系统，碰撞过程系统的动量守恒，由于碰撞前两氘核的动能相等，其动量等大反向，因此反应前后系统的总动量为零，即mHevHe＋mnvn＝0；反应前后系统的总能量守恒，即mHev＋mnv＝ΔE＋2EkH，又因为mHe∶mn＝3∶1，所以
vHe∶vn＝1∶3
由以上各式代入已知数据得：
EkHe＝0.71 MeV，Ekn＝2.13 MeV
1．下列说法正确的是（ ）
A．结合能越大的原子核越稳定
B．通过化学反应可以改变放射性元素的半衰期
C．原子核衰变时发出的α射线穿透能力比γ射线弱
D．β衰变中产生的β射线是原子核外电子挣脱原子核束缚之后形成的电子束
2．下列说法正确的是（ ）
A．当放射性物质的温度升高后，其半衰期会变小
B．两个轻核结合成质量较大的核，总质量比聚变前一定增加
C．α粒子轰击金箔发生散射现象说明原子核存在复杂的内部结构
D．β衰变过程中释放的电子来自原子核
3．家庭装修使用的大理石中常含有放射性元素氡（），其衰变方程为：，半衰期为3.8天，则下列说法正确的是（ ）
A．衰变中释放出的射线比射线的穿透能力强
B．10个氡核经过3.8天的衰变剩余5个氡核
C．钋（）的比结合能大于氡（）的比结合能
D．若采用增大压强的方法，可以改变氡（）的半衰期
4．下列说法正确的是（ ）
A．几百万度的高温足以改变原子核衰变的半衰期
B．，此方程为核聚变反应方程
C．卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子核是由质子合中子组成的
D．，其中铀（U）的比结合能比钡（Ba）的要小
5．原子核的比结合能与原子序数的关系图所示，大多数恒星内部温度非常高，可进行轻核聚变，核反应方程为A+B→C。但对于金、铂等重金属产生，目前科学界有一种理论认为，两颗中子星合成过程中会释放巨大的能量，在能量的作用下能够合成金、铂等重金属，其核反应为D+E→F，下列说法正确的是（ ）
A．重核F裂变成D和E的过程中，会产生质量亏损
B．较轻的核A和B聚合成C的过程中核子平均质量变大
C．较重的核D和E聚合成F的过程中，会释放较大能量
D．A和B聚合成C的过程中，C的结合能小于A和B的结合能之和
6．下列说法正确的是（ ）
A．放射同位素可以用来做示踪原子
B．结合能越大的原子核越稳定
C．氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，电子的动能减小，电势能减小，所以氢原子的能量减小
D．各种波均会发生偏振现象
7．原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的是（ ）
A．核的结合能约为14 MeV
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
8．以下说法正确的是（ ）
A．只要空间中某区域有均匀变化的电场或均匀变化的磁场就能产生电磁波
B．LC振荡电路中，在电容器的放电过程中，振荡电流逐渐增大
C．将放射性元素掺杂到其他稳定元素中并大幅度降低温度，它的半衰期不发生改变
D．衰变方程：，因为和的核子数均为234，所以这两个原子核的结合能相等
9．核安全是核电站面临的严峻的问题．核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，一旦侵入人体，就会潜伏在人体肺部、骨骼等组织细胞中，破坏细胞基因，提高患癌症的风险．已知钚的一种同位素半衰期为24100年，其衰变方程为→X＋＋γ，下列有关说法正确的是（ ）
A．X原子核中含有143个中子
B．100个经过24100年后一定还剩余50个
C．由于衰变时释放巨大能量，根据E＝mc2，衰变过程中总质量增加
D．衰变发出的γ射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力
10．关于核能，下列说法中正确的有（ ）
A．核子结合成原子核时，需吸收的能量
B．核子结合成原子核时，能放出的能量
C．不同的核子结合成原子核时，所需吸收的能量相同
D．使一个氘核分解成一个中子和一个质子时，需吸收一定的能量
11．若将原子核分解成核子，核力做________功，________能量；若将核子组成原子核，核力做________功，________能量．
12．辽宁红沿河核电站位于瓦房店市东岗镇，是中国首次一次性同意4台百万千瓦级核电机组标准化、规模化建设的核电项目，是东北地区第一个核电站。如图所示，1号机组2013年2月17日15时09分并网成功。核电站将_____________能最终转化为电能。核电站一台发电功率为106kW的核电机组每天能发_____________kW?h（一天按24h计算）。
13．海水中含有丰富的氘，完全可充当未来的主要能源．两个氘核的核反应产生一个核和一个粒子，其中氘核的质量为2.013 0 u，氦核的质量为3.015 0 u，中子的质量为1.008 7 u．(1 u＝931.5 MeV)，求：
(1)写出核反应方程；
(2)核反应中释放的核能；
(3)在两个氘核以相等的动能0.35 MeV进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，反应中产生的粒子和氦核的动能．
参考答案
1．C
【解析】
A．原子核的比结合能越大，原子核越稳定，故A错误；
B．半衰期与外界因素无关，与温度、压强、化学反应等无关，由元素本身决定的，故B错误；
C．α射线的穿透能力最弱，电离本领最强。故C正确；
D．β衰变中产生的β射线是原子核中的中子释放出的电子形成的，故D错误。
故选C。
2．D
【解析】
A．半衰期与外界因素无关，故温度改变时，半衰期不变，故A错误；
B．两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前一定减小，因为反应存在质量亏损，故B错误；
C．α粒子轰击金箔发生散射现象说明原子内部有相对较大的空间，原子内有质量大、体积小、带正电荷的微粒；天然放射现象说明原子核存在复杂的内部结构，故C错误；
D．β衰变中放出的电子来自原子核，是原子核中一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，故D正确。
故选D。
3．C
【解析】
A．由射线及射线的特点可知：衰变中释放出的射线比射线的穿透能力弱，故A错误；
B．半衰期是统计规律，对大量的原子核适用，少数原子核不适用，故B错误；
C．钋核比氡核稳定，钋（）的比结合能大于氡（）的比结合能，故C正确；
D．半衰期不受外界环境及化学状态的影响，故D错误；
故选C。
4．D
【解析】
A. 放射性元素衰变的半衰期是由原子核内部自身决定的，与外界的物理和化学状态无关，故A错误；
B. ，此方程为原子核的人工转变，故B错误；
C. 卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，故C错误；
D.是重核铀（U）裂变为两个质量中等的核的过程，质量中等的核，比结合能量最大，比结合能越大，核越稳定，所以铀（U）的比结合能比钡（Ba）的要小，故D正确。
故选D。
5．A
【解析】
AC．重核F裂变成D和E的过程中要释放处能量，会产生质量亏损；相反，较重的核D和E聚合成F的过程中，会吸收较大能量，选项A正确，C错误；
BD．较轻的核A和B聚合成C的过程也要释放能量，有质量亏损，则核子平均质量变小，C的结合能大于A和B的结合能之和，选项BD错误；
故选A。
6．A
【解析】
本题考查物理学史知识。
【详解】
A．放射性物质半衰期不受物理化学因素影响，可用于做示踪原子，故A正确；
B．比结合能越大原子越稳定，故B错误；
C．高能级到低能级，动能增加，势能减小，总能量减小，故C错误；
D．只有横波会发生偏振现象，故D错误。
故选A。
7．BC
【解析】
A．由图可知，氦核的结合能大约为7MeV，氦核的核子数为4，则氦核的结合能大约为28MeV，故A错误；
B．比结合能越大，原子核越稳定，由图可知，氦核的比结合能大，则核比核更稳定，B正确；
C．两个核结合成核时有质量亏损，释放能量，C正确；
D．由图可知，核中核子的平均结合能比核中的小，故D错误．
故选BC。
8．BC
【解析】
A．均匀变化的电场产生恒定的磁场，均匀变化的磁场产生恒定的电场，则如果空间中某区域有均匀变化的电场或均匀变化的磁场不能产生电磁波，故A错误；
B．LC振荡电路中，在电容器的放电过程中，回路中电流在增加，电容器上的电量在减少，电容器放电完毕时，两极板间的电压为零，电路中的电流达到最大值，所以在电容器的放电过程中，振荡电流逐渐增大，故B正确；
C．原子核的半衰期是由其内部因素所决定的，与外部状态无关，所以将放射性元素掺杂到其他稳定元素中并大幅度降低温度，它的半衰期不发生改变，故C正确；
D．β衰变会释放能量，虽然和的核子数均为234，但前者比后者的结合能小，故D错误；
故选BC。
9．AD
【解析】
本题考查衰变现象的理解。
【详解】
A．根据电荷数、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A正确；
B．半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，故B错误；
C．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C错误；
D．衰变发出的γ射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力，故D正确。
故选AD。
10．BD
【解析】
AB．当一个中子和一个质子结合成一个氘核时，有质量亏损，氘核的质量小于中子与质子的质量之和，向外放出一定的能量，当原子核分裂成核子时，需要吸收能量，故A错误，B正确；
C．不同的核子的平均结合能不同，则结合成原子核时所需吸收的能量不同，故C错误；
D．一个氘核分解成一个中子和一个质子时，需吸收一定的能量用来克服核力做功从而拆开核子，故D正确。
故选BD。
11．负 吸收 正 放出
【解析】
[1][2][3][4]．若将原子核分解成核子，核力做负功，吸收能量；若将核子组成原子核，核力做正功，放出能量．
12．核
【解析】
[1] 核电站主要是依靠可控的核裂变，将核能最终转化为电能的；
[2] 一台核电机组一天的发电量：kW×24h=kW?h。
13．(1)＋→＋ (2) 2.14 MeV (3)2.13 MeV 0.71 MeV
【解析】
(1)核反应方程为：＋→＋.
(2)核反应中的质量亏损为Δm＝2mH－mHe－mn
由ΔE＝Δmc2可知释放的核能：
ΔE＝(2mH－mHe－mn)c2＝2.14 MeV
(3)把两个氘核作为一个系统，碰撞过程系统的动量守恒，由于碰撞前两氘核的动能相等，其动量等大反向，因此反应前后系统的总动量为零，即mHevHe＋mnvn＝0；反应前后系统的总能量守恒，即mHev＋mnv＝ΔE＋2EkH，又因为mHe∶mn＝3∶1，所以
vHe∶vn＝1∶3
由以上各式代入已知数据得：
EkHe＝0.71 MeV，Ekn＝2.13 MeV