四川省内江第六中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：3.4原子核的结合能 同步练习（含解析）
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| 名称 | 四川省内江第六中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：3.4原子核的结合能 同步练习（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 268.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-12 11:21:24 | ||
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3.4原子核的结合能
1．以下关于原子、原子核的说法正确的是（ ）
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．振荡电路中，在电容器的放电过程中，振荡电流逐渐减小
C．各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量各异，因此利用不同气体可以制作五颜六色的霓虹灯
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
2．下列有关原子核和质能方程的说法，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．爱因斯坦质能方程表明，在一定条件下质量可以转化为能量
C．放射性元素发生β衰变时放出的是核外电子
D．两个质子之间，不论距离如何，核力总是大于库仑力
3．由于太阳自身巨大的重力挤压，使其核心的压力和温度变得极高，形成了可以发生核聚变反应的环境。太阳内发生核聚变反应主要为：，已知部分物质比结合能与质量数关系如图所示，则该反应释放的核能约为（ ）
A．5 MeV B．6 MeV
C．24 MeV D．32 MeV
4．已知、、的静止质量分别是226.0254u、22.0175u、4.0026，u为原子质量单位，且1u相当于931.5MeV。当发生α衰变时，下列说法正确的是（ ??）
A．的质量等于组成它的核子的质量之和
B．发生一次α衰变释放的核能为4.93695MeV
C．因的比结合能比小，所以比更稳定
D．一个静止的发生一次α衰变，产生的和的速度之比约为111：2
5．“人造太阳”实验中的可控热核反应的聚变方程是，反应原料氘（）富存于海水中；氚（）可以用某种粒子X轰击锂核（） 得到，核反应方程为。则下列说法正确的是（ ）
A．X为质子
B．核反应生成物中的粒子具有很强的电离本领和很强的穿透能力
C．在粒子X轰击锂核（）的核反应生成物中有粒子，故该核反应属于衰变
D．氦核（）的比结合能大于氘核（）的比结合能，也大于氚核（）的比结合能
6．下列说法正确的是
A．比结合能越小的原子核，核子结合得越牢固，原子核越稳定
B．根据玻尔理论可知，氢原子核外电子跃迁过程中电子的电势能与动能之和不变
C．原子核发生一次β衰变，原子核内的一个质子转变为一个中子
D．处于激发态的原子核辐射出γ射线时，原子核的核子数不会发生变化
7．核潜艇是以核反应堆为动力来源的潜艇，有一种核裂变方程为，下列说法正确的是（ ）
A．裂变反应中亏损的质量变成了能量
B．裂变反应出现质量亏损导致质量数不守恒
C．X原子核中有54个质子
D．X原子核比铀核的平均结合能大
8．用中子轰击原子核，发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为，则以下说法中正确的是（ ）
A．X原子核中含有84个中子
B．X原子核的结合能比原子核的结合能大
C．X原子核中核子的平均质量比原子核中核子的平均质量小
D．X原子核中核子的比结合能比原子核中核子的比结合能大
9．用中子轰击原子核，发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为，则以下说法中正确的是（ ）
A．X原子核中含有86个中子
B．X原子核中核子的平均结合能比原子核中核子的平均结合能大
C．X原子核中核子的平均质量比原子核中核子的平均质量大
D．X原子核的结合能比原子核的结合能大
10．关于原子核，下列说法正确的是（ ）
A．核子结合为原子核时总质量将减小
B．天然放射现象说明原子具有核式结构
C．原子核每发生一次β衰变核内增加一个质子
D．γ射线具有很强的电离能力
11．如图是用来说明原子及原子核结构情况的示意图．由此图提供的信息可知：原子是由原子核和核外带________（“正”或“负”）电的电子组成的；原子核内的质子和中子_______（ “有”或“没有”）更精细的结构；若该原子_________ （“失去”或“得到”）电子后将带正电．
12．下列说法正确的是________
A．汤姆逊发现了电子，说明原子还可以再分
B．氢原子核外电子从半径较大轨道跃迁到半径较小轨道时，辐射光子
C．一个原子核在一次衰变过程中可同时放出三种α、β、γ射线
D．温度升高，原子核的半衰期变小
E．质子与中子结合成氘核的过程中释放能量
13．用质子轰击锂核，生成了2个粒子．已知：质子的初动能是E1=0.6MeV，质子、粒子和锂核的质量分别是mp=1.0078u，mα=4.0026u，mLi=7.0160u，质量亏损1u释放的核能为931.5MeV，试回答下列问题：
（1）写出这个核反应方程；
（2）求核反应中释放出的能量；
（3）若核反应释放出的能量全部增加为两个α粒子的动能，求核反应后两个α粒子具有的总动能E．
参考答案
1．C
【解析】
A．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生恒定的电场，不会产生电磁波，故A错误；
B．在LC振荡电路中，电容器放电过程中振荡电流逐渐增大，故B错误；
C．能级之间的跃迁可以产生不同频率的光，颜色也就不同，因此利用不同气体可以制作五颜六色的霓虹灯，故C正确；
D．经过衰变变成的过程有质量亏损，释放能量，所以二者结合能不相等，故D错误。
故选C。
2．A
【解析】
A.根据定义可知，分散的核子组成原子核时放出的能量叫做原子核结合能，所以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，故A正确；
B.质能方程E=mc2，说明了质量与能量可以相当，并不能相互转化，故B错误；
C.β衰变是原子核的衰变，与核外电子无关，β衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子的同时释放出来的，故C错误；
D.核力属于短程力，距离大到一定程度就变为零，因此并非核力总是大于库仑力，故D错误．
故选A。
3．C
【解析】
由图象可知的比结合能约为1.1MeV，的比结合能约为7.1MeV，由比结合能的定义可知，该反应释放的核能约为
故选C。
4．B
【解析】
A．原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象就是质量亏损，A不符合题意；
B． 发生α衰变释放出核能，一次衰变释放的核能
E=(2.0254-22.0175-4.0026) ×931.5MeV=4.93695MeV
B符合题意；
C．原子核的比结合能越大，说明把它分成单个的核子需要赋予更多的能量，因此原子核更稳定， 的比结合能比小，所以据比更稳定，C不符合题意；
D．衰变时动量守恒可知，和的速度之比为两者质量的反比质量之比约为质量数之比，故和 的速度之比约为2：111，D不符合题意。
故选B。
5．D
【解析】
A．根据质量数和电荷数守恒得。应为中子，故A错误。
B．射线的电离本领较强，穿透能力较弱，故B错误。
C．该核反应为人工核反应，不是衰变，故C错误。
D．聚变反应放出能量，氦核（）的比结合能大，故D正确。
故选D。
6．D
【解析】
A．比结合能越大的原子核，核子结合得越牢固，原子核越稳定，A错误；
B．根据玻尔理论可知，氢原子核外电子跃迁过程，氢原子要辐射(或吸收)光子，电子的总能量变化，B错误；
C．原子核β衰变所放出的电子为原子核内一个中子转化为一个质子和一个电子而来的，C错误；
D．处于激发态的原子核放出γ射线时，只是能量减小，核子数并没有发生变化，D正确。
故选D。
7．CD
【解析】
AB．裂变反应中释放核能有质量亏损，但质量数守恒，质量与能量之间存在一定的关系，但不是质量转变为能量，选项AB错误；
C .由于核反应中电荷数守恒，故X原子核中有54个质子，选项C正确；
D．重核的裂变是由平均结合能小的重核在中子的轰击下裂变成平均结合能较大的中等质量的原子核，所以X原子核比铀核的平均结合能大，选项D正确。
故选CD。
8．CD
【解析】
A．由核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒可知X 原子核中含有质子数
92?38=54
中子数
235+1?94?2?54=86
故A错误；
B．裂变的过程中释放能量，则的结合能大于 X 原子核与原子核的结合能的和，故B 错误；
C．原子核中核子结合时平均每个核子的质量亏损能量越多，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，原子核中核子结合时平均每个核子的质量亏损越多，原子核中核子的平均质量越小；因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量减少，平均质量减少，故C正确；
D．结合能与核子数之比称比结合能，也叫平均结合能，比结合能越大，表示原子核中单个核子分离所需的能量越多，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定；裂变的过程中释放能量，则的比结合能小于X原子核的比结合能，即X原子核中核子的比结合能比原子核中核子的比结合能大，故D正确。
故选CD。
9．AB
【解析】
A．由核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒可知X?原子核中含有质子数
92?38=54
中子数
235+1?94?2?54=86
故?A?正确；
B．结合能与核子数之比称比结合能，也叫平均结合能，比结合能越大，表示原子核中单个核子分离所需的能量越多，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定；裂变的过程中释放能量，则的比结合能小于?X?原子核的比结合能，即X原子核中核子的平均结合能比原子核中核子的平均结合能大，故?B?正确；
C．原子核中核子结合时平均每个核子的质量亏损能量越多，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，原子核中核子结合时平均每个核子的质量亏损越多，原子核中核子的平均质量越小；因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量减少，平均质量减少。故?C?错误；
D．裂变的过程中释放能量，则的结合能大于?X?原子核与原子核的结合能的和，故?D?错误。
故选AB。
10．AC
【解析】
A． 核子结合为原子核时放出核能，有质量亏损，总质量将减小，故A正确；
B． 天然放射现象说明原子核还可以再分，故B错误；
C． 原子核发生一次β衰变，一个中子转化为电子和质子，故核内增加一个质子，故C正确；
D． γ射线是波长很短的光子，不带电，具有很强的穿透能力，电离能力很弱，故D错误；
故选：AC。
11．负 有 失
【解析】
由图知，原子是由位于中心的原子核和外围带负电的电子构成，组成的原子核的质子和中子也有更精细的结构．原子失去电子后将带正电．
12．ABE
【解析】
A.汤姆逊发现了电子，说明原子还可以再分，故A正确；
B.核外电子从半径较大轨道跃迁到半径较小轨道时，辐射光子，放出能量；故B正确；
C.一个原子核在一次衰变中不可能同时放出α、β和γ三种射线，故C错误；
D.放射性元素的半衰期不随温度、状态及化学变化而变化，是由原子核内部本身决定的，故D错误；
E.中子与质子结合成氘核的过程中具有质量亏损，故放出能量；故E正确。
故选ABE。
13．（1）（2）17.3MeV（3）17.9MeV
【解析】
（1）核反应方程为；
（2）反应过程中质量变化量为．
由质能方程可得：；
（3）根据能量守恒得总动能为；
1．以下关于原子、原子核的说法正确的是（ ）
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．振荡电路中，在电容器的放电过程中，振荡电流逐渐减小
C．各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量各异，因此利用不同气体可以制作五颜六色的霓虹灯
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
2．下列有关原子核和质能方程的说法，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．爱因斯坦质能方程表明，在一定条件下质量可以转化为能量
C．放射性元素发生β衰变时放出的是核外电子
D．两个质子之间，不论距离如何，核力总是大于库仑力
3．由于太阳自身巨大的重力挤压，使其核心的压力和温度变得极高，形成了可以发生核聚变反应的环境。太阳内发生核聚变反应主要为：，已知部分物质比结合能与质量数关系如图所示，则该反应释放的核能约为（ ）
A．5 MeV B．6 MeV
C．24 MeV D．32 MeV
4．已知、、的静止质量分别是226.0254u、22.0175u、4.0026，u为原子质量单位，且1u相当于931.5MeV。当发生α衰变时，下列说法正确的是（ ??）
A．的质量等于组成它的核子的质量之和
B．发生一次α衰变释放的核能为4.93695MeV
C．因的比结合能比小，所以比更稳定
D．一个静止的发生一次α衰变，产生的和的速度之比约为111：2
5．“人造太阳”实验中的可控热核反应的聚变方程是，反应原料氘（）富存于海水中；氚（）可以用某种粒子X轰击锂核（） 得到，核反应方程为。则下列说法正确的是（ ）
A．X为质子
B．核反应生成物中的粒子具有很强的电离本领和很强的穿透能力
C．在粒子X轰击锂核（）的核反应生成物中有粒子，故该核反应属于衰变
D．氦核（）的比结合能大于氘核（）的比结合能，也大于氚核（）的比结合能
6．下列说法正确的是
A．比结合能越小的原子核，核子结合得越牢固，原子核越稳定
B．根据玻尔理论可知，氢原子核外电子跃迁过程中电子的电势能与动能之和不变
C．原子核发生一次β衰变，原子核内的一个质子转变为一个中子
D．处于激发态的原子核辐射出γ射线时，原子核的核子数不会发生变化
7．核潜艇是以核反应堆为动力来源的潜艇，有一种核裂变方程为，下列说法正确的是（ ）
A．裂变反应中亏损的质量变成了能量
B．裂变反应出现质量亏损导致质量数不守恒
C．X原子核中有54个质子
D．X原子核比铀核的平均结合能大
8．用中子轰击原子核，发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为，则以下说法中正确的是（ ）
A．X原子核中含有84个中子
B．X原子核的结合能比原子核的结合能大
C．X原子核中核子的平均质量比原子核中核子的平均质量小
D．X原子核中核子的比结合能比原子核中核子的比结合能大
9．用中子轰击原子核，发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为，则以下说法中正确的是（ ）
A．X原子核中含有86个中子
B．X原子核中核子的平均结合能比原子核中核子的平均结合能大
C．X原子核中核子的平均质量比原子核中核子的平均质量大
D．X原子核的结合能比原子核的结合能大
10．关于原子核，下列说法正确的是（ ）
A．核子结合为原子核时总质量将减小
B．天然放射现象说明原子具有核式结构
C．原子核每发生一次β衰变核内增加一个质子
D．γ射线具有很强的电离能力
11．如图是用来说明原子及原子核结构情况的示意图．由此图提供的信息可知：原子是由原子核和核外带________（“正”或“负”）电的电子组成的；原子核内的质子和中子_______（ “有”或“没有”）更精细的结构；若该原子_________ （“失去”或“得到”）电子后将带正电．
12．下列说法正确的是________
A．汤姆逊发现了电子，说明原子还可以再分
B．氢原子核外电子从半径较大轨道跃迁到半径较小轨道时，辐射光子
C．一个原子核在一次衰变过程中可同时放出三种α、β、γ射线
D．温度升高，原子核的半衰期变小
E．质子与中子结合成氘核的过程中释放能量
13．用质子轰击锂核，生成了2个粒子．已知：质子的初动能是E1=0.6MeV，质子、粒子和锂核的质量分别是mp=1.0078u，mα=4.0026u，mLi=7.0160u，质量亏损1u释放的核能为931.5MeV，试回答下列问题：
（1）写出这个核反应方程；
（2）求核反应中释放出的能量；
（3）若核反应释放出的能量全部增加为两个α粒子的动能，求核反应后两个α粒子具有的总动能E．
参考答案
1．C
【解析】
A．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生恒定的电场，不会产生电磁波，故A错误；
B．在LC振荡电路中，电容器放电过程中振荡电流逐渐增大，故B错误；
C．能级之间的跃迁可以产生不同频率的光，颜色也就不同，因此利用不同气体可以制作五颜六色的霓虹灯，故C正确；
D．经过衰变变成的过程有质量亏损，释放能量，所以二者结合能不相等，故D错误。
故选C。
2．A
【解析】
A.根据定义可知，分散的核子组成原子核时放出的能量叫做原子核结合能，所以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，故A正确；
B.质能方程E=mc2，说明了质量与能量可以相当，并不能相互转化，故B错误；
C.β衰变是原子核的衰变，与核外电子无关，β衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子的同时释放出来的，故C错误；
D.核力属于短程力，距离大到一定程度就变为零，因此并非核力总是大于库仑力，故D错误．
故选A。
3．C
【解析】
由图象可知的比结合能约为1.1MeV，的比结合能约为7.1MeV，由比结合能的定义可知，该反应释放的核能约为
故选C。
4．B
【解析】
A．原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象就是质量亏损，A不符合题意；
B． 发生α衰变释放出核能，一次衰变释放的核能
E=(2.0254-22.0175-4.0026) ×931.5MeV=4.93695MeV
B符合题意；
C．原子核的比结合能越大，说明把它分成单个的核子需要赋予更多的能量，因此原子核更稳定， 的比结合能比小，所以据比更稳定，C不符合题意；
D．衰变时动量守恒可知，和的速度之比为两者质量的反比质量之比约为质量数之比，故和 的速度之比约为2：111，D不符合题意。
故选B。
5．D
【解析】
A．根据质量数和电荷数守恒得。应为中子，故A错误。
B．射线的电离本领较强，穿透能力较弱，故B错误。
C．该核反应为人工核反应，不是衰变，故C错误。
D．聚变反应放出能量，氦核（）的比结合能大，故D正确。
故选D。
6．D
【解析】
A．比结合能越大的原子核，核子结合得越牢固，原子核越稳定，A错误；
B．根据玻尔理论可知，氢原子核外电子跃迁过程，氢原子要辐射(或吸收)光子，电子的总能量变化，B错误；
C．原子核β衰变所放出的电子为原子核内一个中子转化为一个质子和一个电子而来的，C错误；
D．处于激发态的原子核放出γ射线时，只是能量减小，核子数并没有发生变化，D正确。
故选D。
7．CD
【解析】
AB．裂变反应中释放核能有质量亏损，但质量数守恒，质量与能量之间存在一定的关系，但不是质量转变为能量，选项AB错误；
C .由于核反应中电荷数守恒，故X原子核中有54个质子，选项C正确；
D．重核的裂变是由平均结合能小的重核在中子的轰击下裂变成平均结合能较大的中等质量的原子核，所以X原子核比铀核的平均结合能大，选项D正确。
故选CD。
8．CD
【解析】
A．由核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒可知X 原子核中含有质子数
92?38=54
中子数
235+1?94?2?54=86
故A错误；
B．裂变的过程中释放能量，则的结合能大于 X 原子核与原子核的结合能的和，故B 错误；
C．原子核中核子结合时平均每个核子的质量亏损能量越多，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，原子核中核子结合时平均每个核子的质量亏损越多，原子核中核子的平均质量越小；因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量减少，平均质量减少，故C正确；
D．结合能与核子数之比称比结合能，也叫平均结合能，比结合能越大，表示原子核中单个核子分离所需的能量越多，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定；裂变的过程中释放能量，则的比结合能小于X原子核的比结合能，即X原子核中核子的比结合能比原子核中核子的比结合能大，故D正确。
故选CD。
9．AB
【解析】
A．由核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒可知X?原子核中含有质子数
92?38=54
中子数
235+1?94?2?54=86
故?A?正确；
B．结合能与核子数之比称比结合能，也叫平均结合能，比结合能越大，表示原子核中单个核子分离所需的能量越多，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定；裂变的过程中释放能量，则的比结合能小于?X?原子核的比结合能，即X原子核中核子的平均结合能比原子核中核子的平均结合能大，故?B?正确；
C．原子核中核子结合时平均每个核子的质量亏损能量越多，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，原子核中核子结合时平均每个核子的质量亏损越多，原子核中核子的平均质量越小；因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量减少，平均质量减少。故?C?错误；
D．裂变的过程中释放能量，则的结合能大于?X?原子核与原子核的结合能的和，故?D?错误。
故选AB。
10．AC
【解析】
A． 核子结合为原子核时放出核能，有质量亏损，总质量将减小，故A正确；
B． 天然放射现象说明原子核还可以再分，故B错误；
C． 原子核发生一次β衰变，一个中子转化为电子和质子，故核内增加一个质子，故C正确；
D． γ射线是波长很短的光子，不带电，具有很强的穿透能力，电离能力很弱，故D错误；
故选：AC。
11．负 有 失
【解析】
由图知，原子是由位于中心的原子核和外围带负电的电子构成，组成的原子核的质子和中子也有更精细的结构．原子失去电子后将带正电．
12．ABE
【解析】
A.汤姆逊发现了电子，说明原子还可以再分，故A正确；
B.核外电子从半径较大轨道跃迁到半径较小轨道时，辐射光子，放出能量；故B正确；
C.一个原子核在一次衰变中不可能同时放出α、β和γ三种射线，故C错误；
D.放射性元素的半衰期不随温度、状态及化学变化而变化，是由原子核内部本身决定的，故D错误；
E.中子与质子结合成氘核的过程中具有质量亏损，故放出能量；故E正确。
故选ABE。
13．（1）（2）17.3MeV（3）17.9MeV
【解析】
（1）核反应方程为；
（2）反应过程中质量变化量为．
由质能方程可得：；
（3）根据能量守恒得总动能为；