绵阳市普明中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：3.4原子核的结合能 课时训练（含解析）
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| 名称 | 绵阳市普明中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：3.4原子核的结合能 课时训练（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 334.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-12 08:58:10 | ||
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3.4原子核的结合能
1．静止原子核 A经 1 次 ɑ 衰变生成原子核 B， 并释放出 γ 光子。已知原子核 A 的比结合能为E1，原子核 B的比结合能为E2，ɑ 粒子的比结合能为E3，γ 光子的能量为E4，则下列说法正确的是（ ）
A．该反应过程质量增加
B． B核在元素周期表的位置比A核前移4位
C．释放 γ 光子的能量 E4= E1-(E2+ E3)
D．比结合能E1小于比结合能E2
2．下列关于原子物理知识的叙述错误的是（ ）
A．β衰变的实质是核内的中子转化为一个质子和一个电子
B．结合能越大，原子核内核子结合得越牢固，原子核越稳定
C．两个轻核结合成一个中等质量的核，存在质量亏损
D．对于一个特定的氡原子，即使知道了半衰期，也不能准确的预言它在何时衰变
3．原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的有（ ）
A．核的结合能约为14 MeV
B．核比核更稳定
C．两个核结合成核时吸收能量
D．核中核子的比结合能比核中的大
4．2020年4月23日是人民海车的71岁生日。近年来，我国海车航母事业高歌猛进，“辽宁号”与第一艘国产航母将首次构成双航母编队。我国的核动力航母也将在不远的将来实现装备，这也是我国海军航母的“终极”日标。原子核的比结合能随质量数的变化图象如图所小，根据该曲线对核能的认识正确的是（ ）
A．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量不等于该原子核的结合能
B．质量较小的轻核结合成质量较大的重核时要吸收能量，质量较大的重核分裂成质量较小的轻核时要放出能量
C．质量较大的重核和质量较小的轻核平均结合能都较小，且轻核的平均结合能还有些起伏
D．一重原子核衰变成粒子和另一原子核，衰变产物的质量之和一定大于原来重核的质量
5．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
6．黄旭华，中国核潜艇之父。黄旭华为中国核潜艇事业的发展做出了重要贡献，在核潜艇水下发射运载火箭的多次海上试验任务中，作为核潜艇工程总设计师、副指挥，开拓了中国核潜艇的研制领域，被誉为中国核潜艇之父。2020年1月10日，获国家最高科学技术奖。下列关于核反应正确的是（ ）
A．为原子核的衰变，放出的射线有很强的穿透性
B．氪90（）是不稳定的，衰变成为锆90（）需要经过4次衰变
C．是核聚变，释放大量能量为核潜艇提供动力
D．结合能越小的原子核越稳定
7．随着科学技术的日益进步，人们对原子及原子核的认识越来越深刻，下列有关原子及原子核的说法正确的是（ ）
A．粒子散射实验揭示了原子核具有复杂结构
B．天然放射性元素在升高温度后它的半衰期会缩短
C．放射性同位素发出的 γ 射线能进行金属探伤
D．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
8．原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的有
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
9．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
10．下列说法正确的是（ ）
A．组成原子核的核子越多，原子核越稳定
B． 衰变为 经过4次衰，2次β衰变
C．在LC振荡电路中，当电流最大时，线圈两端电势差也最大
D．在电子的单缝衍射实验中，狭缝变窄，电子动量的不确定量变大
11．原子核的比结合能与核子数的关系如图所示。核子组合成原子核时__。
A．小质量数的原子核质量亏损最大
B．中等质量数的原子核质量亏损最大
C．大质量数的原子核质量亏损最大
D．不同质量数的原子核质量亏损相同
12．(1) 如图所示是某原子的能级图,a、b、c 为原子跃迁所发出的三种波长的光. 在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是 _____________.
(2) 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 _____________.
(3) A、B 两种光子的能量之比为2 :1，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为EkA 、EkB ，求A、B 两种光子的动量之比________和该金属的逸出功.___________
13．已知质子的质量是、中子的质量也是，氢原子的质量是，碳原子的质量是，12个核子结合成碳核时，质量亏损是多少，碳原子核的比结合能是多少？
参考答案
1．D
【解析】
A．该反应的过程中释放γ 光子，由质能方程可知，一定有质量亏损,故A错误。
B．α粒子的电荷数为2，所以B核的电荷数比A少2个，B核在元素周期表的位置比A核前移2位,故B错误；
C．设A核的质量数为m，B核的质量数为m-4，α粒子的质量数为4，根据能量守恒可得
4E3+（m-4）E2-mE1=E4
故C错误；
D．核反应的过程中释放热量，可知比结合能E1小于比结合能E2,故D正确。
故选D。
2．B
【解析】
β衰变所释放的电子，是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的，，A正确；比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，B错误；两个轻核结合成一个中等质量的核，要释放能量，根据质能方程可知存在质量亏损，C正确；对于一个特定的衰变原子，我们只知道它发生衰变的概率，并不知道它将何时发生衰变，发生多少衰变，，D正确．
3．B
【解析】
A．根据图像可知核的比结合能约为7Mev，核里面有四个核子，所以结合能约为
故A错误；
B．比结合能越大，原子核越稳定，所以核比核更稳定，故B正确；
C．两个核结合成核时发生聚变反应，比结合能变大，有质量亏损，所以释放能量，故C错误；
D．根据图像可知核中核子的比结合能比核中的小，故D错误；
故选B。
4．C
【解析】
A．根据爱因斯坦质能方程
可知，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，故A错误；
B．质量较小的轻核结合成质量较大的重核时出现质量亏损，例如氢核聚变时要放出能量，质量较大的重核分裂成质量较小的轻核时要放出能量，故B错误；
C．根据题图中的曲线很容易看出，质量较大的重核和质量较小的轻核的比结合能都较小，且轻核的比结合能还有些起伏，故C正确；
D．一重原子核衰变成粒子和另一原子核，该过程中要释放能量，所以衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，根据质能方程可知衰变产物的质量之和一定小于原来重核的质量，故D错误。
故选C。
5．A
【解析】
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。
6．B
【解析】
A．为轻核的聚变，射线电离能力很强，穿透性很弱，故A错误；
B．根据质量数与质子数守恒，结合β衰变是电子，则，故B正确；
C．根据核聚变的概念，则不是不是核聚变，也不是裂变，是人工转变，故C错误；
D．比结合能越大的原子核越稳定，故D错误。
故选B。
7．C
【解析】
A． 卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子具有核式结构，天然放射现象揭示了原子核具有复杂的结构，故A错误；
B． 半衰期的大小与温度无关，改变温度，不会改变半衰期，故B错误；
C． 放射性同位素发出的 γ 射线能进行金属探伤，故C正确；
D． 比结合能越大的原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，与结合能的大小无关。结合能还与核子数有关，故D错误。
故选C。
8．BC
【解析】
A．由图知核的比结合能约为7 MeV，所以结合能约为
4×7=28 MeV
故A错误；
B．核比核的比结合能大，所以核比核更稳定，故B正确；
C．两个核结合成核时，即由比结合能小的反应生成比结合能大的释放能量，故C正确；
D．由图知核中核子的平均结合能比核中的小，故D错误．
9．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。
10．BD
【解析】
A、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，与核子多少无关，故A错误；
B、衰变为经过，质量数减少16，质子数减少6，而一次α衰变，质子数减2，质量数减4，一次β衰变，质子数增加1，质量数不变，所以是4次α衰变，2次β衰变，故B正确；
C、当线圈两端电势差也最大时，电流变化率最大，电流为0，故C错误；
D、狭缝变窄，使得变小，根据不确定关系，则变大，故D正确；
故选BD．
11．B
【解析】
由图可知，中等质量的原子核的比结合能最大，根据爱因斯坦质能方程可知，核子组合成原子核时质量亏损最大，故B正确，ACD错误。
12．c Q/2 2:1 EkA-2EkB
【解析】
（1）从第3能级跃迁到第1能级，能级差最大，知a光的频率最大，波长最短，从第3能级跃迁到第2能级，能级差最小，知b光的光子频率最小，波长最长，所以波长依次增大的顺序为a、c、b．故C正确，ABD错误．
（2）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Q/2．
（3）光子的频率与能量成正比，则A、B两种光子的频率之比为2：1；由光子能量公式和动量公式知，A、B两种光子的动量之比等于A、B两种光子的能量之比为2：l；由EKA=EA-W和EKB=EB-W；联立得W=EkA-2EkB；
13．0.098940u；7.68MeV
【解析】
12个核子结合成碳核时的质量亏损，相当于6个氢原子与6个中子结合碳原子的质量亏损
碳原子核的比结合能为
1．静止原子核 A经 1 次 ɑ 衰变生成原子核 B， 并释放出 γ 光子。已知原子核 A 的比结合能为E1，原子核 B的比结合能为E2，ɑ 粒子的比结合能为E3，γ 光子的能量为E4，则下列说法正确的是（ ）
A．该反应过程质量增加
B． B核在元素周期表的位置比A核前移4位
C．释放 γ 光子的能量 E4= E1-(E2+ E3)
D．比结合能E1小于比结合能E2
2．下列关于原子物理知识的叙述错误的是（ ）
A．β衰变的实质是核内的中子转化为一个质子和一个电子
B．结合能越大，原子核内核子结合得越牢固，原子核越稳定
C．两个轻核结合成一个中等质量的核，存在质量亏损
D．对于一个特定的氡原子，即使知道了半衰期，也不能准确的预言它在何时衰变
3．原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的有（ ）
A．核的结合能约为14 MeV
B．核比核更稳定
C．两个核结合成核时吸收能量
D．核中核子的比结合能比核中的大
4．2020年4月23日是人民海车的71岁生日。近年来，我国海车航母事业高歌猛进，“辽宁号”与第一艘国产航母将首次构成双航母编队。我国的核动力航母也将在不远的将来实现装备，这也是我国海军航母的“终极”日标。原子核的比结合能随质量数的变化图象如图所小，根据该曲线对核能的认识正确的是（ ）
A．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量不等于该原子核的结合能
B．质量较小的轻核结合成质量较大的重核时要吸收能量，质量较大的重核分裂成质量较小的轻核时要放出能量
C．质量较大的重核和质量较小的轻核平均结合能都较小，且轻核的平均结合能还有些起伏
D．一重原子核衰变成粒子和另一原子核，衰变产物的质量之和一定大于原来重核的质量
5．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
6．黄旭华，中国核潜艇之父。黄旭华为中国核潜艇事业的发展做出了重要贡献，在核潜艇水下发射运载火箭的多次海上试验任务中，作为核潜艇工程总设计师、副指挥，开拓了中国核潜艇的研制领域，被誉为中国核潜艇之父。2020年1月10日，获国家最高科学技术奖。下列关于核反应正确的是（ ）
A．为原子核的衰变，放出的射线有很强的穿透性
B．氪90（）是不稳定的，衰变成为锆90（）需要经过4次衰变
C．是核聚变，释放大量能量为核潜艇提供动力
D．结合能越小的原子核越稳定
7．随着科学技术的日益进步，人们对原子及原子核的认识越来越深刻，下列有关原子及原子核的说法正确的是（ ）
A．粒子散射实验揭示了原子核具有复杂结构
B．天然放射性元素在升高温度后它的半衰期会缩短
C．放射性同位素发出的 γ 射线能进行金属探伤
D．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
8．原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的有
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
9．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
10．下列说法正确的是（ ）
A．组成原子核的核子越多，原子核越稳定
B． 衰变为 经过4次衰，2次β衰变
C．在LC振荡电路中，当电流最大时，线圈两端电势差也最大
D．在电子的单缝衍射实验中，狭缝变窄，电子动量的不确定量变大
11．原子核的比结合能与核子数的关系如图所示。核子组合成原子核时__。
A．小质量数的原子核质量亏损最大
B．中等质量数的原子核质量亏损最大
C．大质量数的原子核质量亏损最大
D．不同质量数的原子核质量亏损相同
12．(1) 如图所示是某原子的能级图,a、b、c 为原子跃迁所发出的三种波长的光. 在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是 _____________.
(2) 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 _____________.
(3) A、B 两种光子的能量之比为2 :1，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为EkA 、EkB ，求A、B 两种光子的动量之比________和该金属的逸出功.___________
13．已知质子的质量是、中子的质量也是，氢原子的质量是，碳原子的质量是，12个核子结合成碳核时，质量亏损是多少，碳原子核的比结合能是多少？
参考答案
1．D
【解析】
A．该反应的过程中释放γ 光子，由质能方程可知，一定有质量亏损,故A错误。
B．α粒子的电荷数为2，所以B核的电荷数比A少2个，B核在元素周期表的位置比A核前移2位,故B错误；
C．设A核的质量数为m，B核的质量数为m-4，α粒子的质量数为4，根据能量守恒可得
4E3+（m-4）E2-mE1=E4
故C错误；
D．核反应的过程中释放热量，可知比结合能E1小于比结合能E2,故D正确。
故选D。
2．B
【解析】
β衰变所释放的电子，是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的，，A正确；比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，B错误；两个轻核结合成一个中等质量的核，要释放能量，根据质能方程可知存在质量亏损，C正确；对于一个特定的衰变原子，我们只知道它发生衰变的概率，并不知道它将何时发生衰变，发生多少衰变，，D正确．
3．B
【解析】
A．根据图像可知核的比结合能约为7Mev，核里面有四个核子，所以结合能约为
故A错误；
B．比结合能越大，原子核越稳定，所以核比核更稳定，故B正确；
C．两个核结合成核时发生聚变反应，比结合能变大，有质量亏损，所以释放能量，故C错误；
D．根据图像可知核中核子的比结合能比核中的小，故D错误；
故选B。
4．C
【解析】
A．根据爱因斯坦质能方程
可知，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，故A错误；
B．质量较小的轻核结合成质量较大的重核时出现质量亏损，例如氢核聚变时要放出能量，质量较大的重核分裂成质量较小的轻核时要放出能量，故B错误；
C．根据题图中的曲线很容易看出，质量较大的重核和质量较小的轻核的比结合能都较小，且轻核的比结合能还有些起伏，故C正确；
D．一重原子核衰变成粒子和另一原子核，该过程中要释放能量，所以衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，根据质能方程可知衰变产物的质量之和一定小于原来重核的质量，故D错误。
故选C。
5．A
【解析】
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。
6．B
【解析】
A．为轻核的聚变，射线电离能力很强，穿透性很弱，故A错误；
B．根据质量数与质子数守恒，结合β衰变是电子，则，故B正确；
C．根据核聚变的概念，则不是不是核聚变，也不是裂变，是人工转变，故C错误；
D．比结合能越大的原子核越稳定，故D错误。
故选B。
7．C
【解析】
A． 卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子具有核式结构，天然放射现象揭示了原子核具有复杂的结构，故A错误；
B． 半衰期的大小与温度无关，改变温度，不会改变半衰期，故B错误；
C． 放射性同位素发出的 γ 射线能进行金属探伤，故C正确；
D． 比结合能越大的原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，与结合能的大小无关。结合能还与核子数有关，故D错误。
故选C。
8．BC
【解析】
A．由图知核的比结合能约为7 MeV，所以结合能约为
4×7=28 MeV
故A错误；
B．核比核的比结合能大，所以核比核更稳定，故B正确；
C．两个核结合成核时，即由比结合能小的反应生成比结合能大的释放能量，故C正确；
D．由图知核中核子的平均结合能比核中的小，故D错误．
9．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。
10．BD
【解析】
A、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，与核子多少无关，故A错误；
B、衰变为经过，质量数减少16，质子数减少6，而一次α衰变，质子数减2，质量数减4，一次β衰变，质子数增加1，质量数不变，所以是4次α衰变，2次β衰变，故B正确；
C、当线圈两端电势差也最大时，电流变化率最大，电流为0，故C错误；
D、狭缝变窄，使得变小，根据不确定关系，则变大，故D正确；
故选BD．
11．B
【解析】
由图可知，中等质量的原子核的比结合能最大，根据爱因斯坦质能方程可知，核子组合成原子核时质量亏损最大，故B正确，ACD错误。
12．c Q/2 2:1 EkA-2EkB
【解析】
（1）从第3能级跃迁到第1能级，能级差最大，知a光的频率最大，波长最短，从第3能级跃迁到第2能级，能级差最小，知b光的光子频率最小，波长最长，所以波长依次增大的顺序为a、c、b．故C正确，ABD错误．
（2）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Q/2．
（3）光子的频率与能量成正比，则A、B两种光子的频率之比为2：1；由光子能量公式和动量公式知，A、B两种光子的动量之比等于A、B两种光子的能量之比为2：l；由EKA=EA-W和EKB=EB-W；联立得W=EkA-2EkB；
13．0.098940u；7.68MeV
【解析】
12个核子结合成碳核时的质量亏损，相当于6个氢原子与6个中子结合碳原子的质量亏损
碳原子核的比结合能为