山东省东平高级中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-5：4.1核力与核能 巩固练习（含解析）

4.1核力与核能
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．质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3。当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是（c表示真空中的光速）（　　）
A． B．
C． D．
5．2011年3月11日，日本发生9．O级大地震，导致核电站安全壳破损，使全球遭受核污染．世界绝大多数地方都从大气中检测到了的碘（I）一131，就是核原料一铀钚混合氧化物裂变的主要产物之一．碘一131的原子核内有78个中子，具有放射性．它发生衰变时，发射出β、γ射线，生成氙（Xe）-131，若所发射的β、γ射线的能量分别为0.6065MeV和0.3640MeV，下列说法中正确的是（　　）
A．戴口罩可以防止碘一131的辐射
B．铀钚混合氧化物中，铀与钚的半衰期都发生了变化
C．碘一131发生衰变时，核反应方程是
D．碘一131发生衰变时，有 的质量转化为能量
6．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
7．1933年至1934年间，约里奥－居里夫妇用α粒子轰击铝箔时，发生的核反应方程为，反应生成物像天然放射性元素一样衰变，放出正电子e，且伴随产生中微子ν，核反应方程为。则下列说法正确的是（　　）
A．当温度、压强等条件变化时，放射性元素的半衰期不会发生变化
B．中微子的质量数A＝0，电荷数Z＝0
C．正电子产生的原因可能是核外电子转变成的
D．两个质子和两个中子结合成一个α粒子，则两个质子与两个中子的质量之和一定大于α粒子的质量
8．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
9．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
10．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
11．氘核和氚核聚变的核反应方程为，的比结合能是2.78MeV，的比结合能是1.09MeV，的比结合能是7.03MeV，则该核反应_____（选填“吸收”或“释放”）了_____MeV能量。
12．原子核是由质子和中子组成的，它们统称为______，在原子核内把它们紧紧拉在一起的力叫做______。
13．镭核发生衰变放出一个粒子变为氡核，已知镭核质量为，氡核质量为，放出粒子的质量为，已知的质量对应的能量.
（1）写出核反应方程；
（2）求镭核衰变放出的能量；
（3）若镭核衰变前静止，且衰变放出的能量均转变为氢核和放出的粒子的动能，求放出粒子的动能.
14．一个静止的镭核发生衰变放出一个粒子变为氡核，已知镭核226质量为226.0254 u，氡核222质量为222.0163u，放出粒子的质量为4.0026 u，1u相当于931.5 MeV的能量。(计算结果保留小数点后两位)
(1)写出核反应方程；
(2)求镭核衰变放出的能量；
(3)若衰变放出的能量均转变为氡核和放出粒子的动能，求放出粒子的动能。
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．C
【解析】
由质能方程：
其中：
可得：
选项C正确，ABD错误。
故选C。
5．C
【解析】
A、戴口罩不可以防止碘一131的辐射,故A错误
B、半衰期与外界因素无关,不会发生改变,故B错误
C、碘一131发生衰变时,核反应方程是 ,故C正确
D、由质能方程 ，代入数据解得： ，即有质量发生了亏损，故D错。
故选C
【点睛】
半衰期与外界因素无关,不会发生改变，根据质量数和电荷数守恒可写出核反应方程，再根据质能方程求出亏损的质量．
6．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．
7．ABD
【解析】
A．放射性元素的半衰期与外部条件无关，当温度、压强等条件变化时，放射性元素的半衰期不会发生变化，选项A正确；
B．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，中微子的质量数A＝0，电荷数Z＝0，选项B正确；
C．正电子产生的原因是核内的质子转化为中子时放出的，故C错误。
D．两个质子和两个中子结合成一个α粒子要释放能量，根据质能方程及质量亏损可知，两个质子与两个中子的质量之和大于α粒子的质量，故D正确。
故选ABD。
8．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。
9．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。
10．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。
11．放出 17.6
【解析】
[1]．和的比结合能比的比结合能小，核反应，会出现质量亏损，该核反应会释放出大量的能量；
[2]．氘核的比结合能是1.09MeV，氚核的比结合能是2.78MeV，氦核的比结合能是7.03MeV，根据能量守恒定律可知，核反应过程中释放的核能是
（4×7.03-2×1.09-3×2.78）MeV=17.6?MeV
12．核子 核力
【解析】
[1][2]．质子与中子统称为核子，组成原子核；原子核能紧密的保持在一起，是由于核力作用的结果。这种核力是强相互作用，是一种短距作用，只发生在10-15m的范围内；
13．（1） （2） （3）
【解析】
（1）核反应（衰变）方程为
.
（2）镭核衰变放出的能量为
（3）镭核衰变时动量守恒，则由动量守恒定律可得
又根据衰变放出的能量转变为氡核和粒子的动能，则
联立以上两式可得：
则放出粒子的动能为.
14．(1) ；(2)6.055MeV；(3)5.95MeV
【解析】
(1)由质量数与核电荷数守恒可知，该反应方程中放射出一个粒子，核衰变反应方程为
(2)该核衰变反应中质量亏损为
根据爱因斯坦质能方程得，释放出的核能
(3)衰变的过程中动量守恒，若衰变放出的能量均转变为氡核和放出的粒子的动能，规定粒子运动的方向为正方向，则
联立解得