山东省宁阳第四中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-5：4.1核力与核能 课时练（含解析）

4.1核力与核能
1．下列说法正确的是（　　）
A．采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期
B．由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子
C．原子核的结合能越大，原子核就越稳定
D．原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量
2．下列说法正确的是（　　）
A．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较长方向移动
B．太阳光谱是吸收光谱，分析太阳光谱能推知地球大气层所含有的元素成分
C．贝可勒尔首先发现天然放射现象，揭示了原子内部还有复杂结构
D．核力是强相互作用，是短程力
3．恒星向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应，已知氘核的比结合能为E1，氦核的比结合能为E2，则热核反应释放的能量可表示为（　　）
A．E2－E1 B．E2－2E1 C．4E2－2E1 D．4E2－4E1
4．原子核的比结合能与质量数的关系如图所示，核子组合成原子核时（　　）
A．小质量数的原子核平均每个核子的质量亏损最大
B．中等质量数的原子核平均每个核子的质量亏损最大
C．大质量数的原子核平均每个核子的质量亏损最大
D．不同质量数的原子核平均每个核子的质量亏损相同
5．下列说法正确的是（ ）
A．在所有核反应中，都遵从“质量数守恒，核电荷数守恒”的规律
B．原子核的结合能是组成原子核的所有核子的能量总和
C．天然放射现象中放出的β射线就是电子流，该电子是原子的内层电子受激后辐射出来的
D．镭 226 衰变为氡222 的半衰期为1620 年，也就是说，100 个镭 226 核经过 1620 年后一定还剩下 50 个镭226没有发生衰变
6．一个中子与一个质子发生核反应，生成一个氘核，该反应放出的能量为Q1，两个氘核发生核反应生成一个氦核，氘核聚变反应方程是。该反应放出的能量为Q2，聚变反应中生成氦核的比结合能（ ）
A． B． C． D．
7．2019年1月3日，“玉兔二号”月球车与“嫦娥四号”着陆器分离，实现月球背面着陆。“玉兔二号”搭载了一块核电池，利用衰变为释放能量，可在月夜期间提供一定的电能。已知的质量为mPu，的质量为mU，真空中的光速为c，下列说法正确的是（　　）
A．发生β衰变后产生的新核为
B．衰变为，中子数减少2
C．温度升高时，的衰变会加快
D．衰变为释放的能量为(mPu－mU)c2
8．物理知识在科技上具有非常广泛的应用，下列说法正确的是（　　）
A．根据法拉第电磁感应定律，可以解释理想变压器的变压原理
B．根据欧姆定律，可知远距离高压输电线上的电流随输送电压的提升而增大
C．根据爱因斯坦光电效应方程，可以解释霓虹灯的发光现象
D．根据玻尔的原子模型理论，可以计算所有核反应中释放出的核能
9．下列有关原子、原子核的说法中正确的是（　　）
A．天然放射现象说明原子核内部有电子
B．卢瑟福用α粒子散射实验证明了原子核内存在中子
C．结合能越大，原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定
D．在所有核反应中，都遵从“质量数守恒，电荷数守恒”的规律
10．下列说法正确的是（　　）
A．天然放射性现象说明原子核内部具有复杂的结构
B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的
C．核力是短程力，与核子间的距离有关，有时表现为引力，有时表现为斥力
D．原子核所含核子单独存在时的总质量等于该原子核的质量
11．某中性原子的原子核的符号是，那么该原子的核外有_____个电子，原子核内有______个中子
12．（1）恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，当温度达到108 K时，可以发生“氦燃烧”．
①完成“氦燃烧”的核反应方程：＋________―→＋γ；
② 是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.6×10－16 s．一定质量的，经7.8×10－16 s后所剩占开始时的________．
（2）用中子轰击锂核发生核反应，产生氚和α粒子并放出4.8 MeV的能量．求上述反应中的质量亏损为________kg. (保留2位有效数字)；
13．一个锂核()受到一个质子()轰击变为2个α粒子()。已知氢原子的质量为1.6726×10－27kg，锂原子的质量为11.6505×10－27kg，一个氦原子的质量为6.6467×10－27kg
(1)写出该核反应的方程；
(2)计算该核反应释放的核能（真空中光速c＝3.0×108m/s)。
14．一个静止的铀核(U)衰变成钍核(Th)时，放出一个α粒子。
(1)写出铀核发生衰变的核反应方程；
(2)假设反应中释放出的核能E全部转化为钍核和α粒子的动能，钍核的质量为M，α粒子的质量为m，则钍核和α粒子的动能各为多大？
(3)衰变过程一般都有γ光子放出。一个高能γ光子经过重核附近时，在原子核场的作用下，能产生一对正负电子，已知电子质量me=9.1×10-31kg，光在真空中的传播速度c=3.0×108m/s，请写出相应的核反应方程，并计算一个高能γ光子的能量至少多大。
参考答案
1．B
【解析】
A．元素的半衰期是由元素本身决定的与外部环境无关，A错误；
B．由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子，B正确；
C．比结合能越大，原子核越稳定，C错误；
D．由于核子在组成原子核的过程中会释放能量，结合爱因斯坦质能方程可知原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量，D错误。
故选B。
2．D
【解析】
A．在黑体辐射中，随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，A错误；
B．因为太阳是一个高温物体，它发出的白光通过温度较低的太阳大气层时，会被太阳大气层中的某些元素的原子吸收，从而使我们观察到的太阳光谱是吸收光谱，所以分析太阳的吸收光谱，可知太阳大气层的物质组成，B错误；
C．贝克勒尔首先发现天然放射现象，揭示了原子核内部还有复杂结构，C错误；
D．核力是强相互作用的一种表现，是短程力，D正确。
故选D。
3．D
【解析】
该反应放出热量，氘核的比结合能为E1，氦核的比结合能为E2，根据比结合能等于结合能与核子数的比值，则核反应中释放的核能为
故D正确ABC错误。
故选D。
4．B
【解析】
由图可知，中等质量数的原子核的比结合能最大，因此中等质量数的核子的平均质量最小，中等质量数的核子组合成原子核时质量亏损最大，故B正确，ACD错误。
故选B。
5．A
【解析】
A． 在所有核反应中，都遵从“质量数守恒，核电荷数守恒”的规律，故A正确；
B． 原子核的结合能是组成原子核的所有核子结合成原子核时释放出来的能量，故B错误；
C． β衰变中生成的电子是一个中子转化为一个质子同时生成一个电子，故C错误；
D． 半衰期是统计规律，对少量原子核来讲是没有意义的，故D错误。
故选：A。
6．C
【解析】
两个中子和两个质子结合成两个氘核放出的能量为2Q1，两个核子结合成氦核放出的能量为Q2，核子结合成氦核释放的能量为，氦核的核子数等于3，氦核的比结合能为
故C正确，ABD错误。
故选C。
7．B
【解析】
AB．衰变为，根据质量数守恒与电荷数守恒可知衰变方程为
则发生的是衰变，其质量数减少4，核电荷数减少2，故中子数减少2，故A错误，B正确；
C．半衰期与外界因素无关，即温度升高时，的衰变快慢不变，故C错误；
D．核反应过程中的质量亏损为
核反应的过程中释放的能量
故D错误。
故选B。
8．A
【解析】
A．根据法拉第电磁感应定律，可以解释理想变压器的变压原理：互感现象，故A正确；
B．输送电压一定时，根据公式可知输送电压越大，电流越小，输电线路为非纯电阻电路，
不能根据欧姆定律分析电流大小，故B错误；
C．根据玻尔的原子模型理论，可以解释霓虹灯的发光现象，故C错误；
D．根据爱因斯坦质能方程，可以计算所有核反应中释放出的核能，故D错误。
故选A。
9．D
【解析】
A． 天然放射现象说明原子核内部有复杂结构，但没有说原子核内有电子，故A错误；
B． 卢瑟福用α粒子散射实验证明了原子的核式结构，没有证明了原子核内存在中子，故B错误；
C．比结合能越大，原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定，结合能越大，不能说明原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定。故C错误；
D． 在所有核反应中，都遵从“质量数守恒，电荷数守恒”的规律，故D正确；
故选D。
10．ABC
【解析】
A．天然放射性现象说明原子核内部具有复杂的结构，故A正确；
B．β衰变所释放的电子不是来源于原子核外面的电子，而是原子核内的中子转化成质子时所产生的，故B正确；
C．相邻的质子与质子、中子与质子、中子与中子既不会融合在一起(斥力)，又相距一定距离组成原子核(引力)，故C正确；
D．由于质量亏损，原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量，故D错误。
故选ABC。
11．38 57
【解析】
核外电子数等于质子数，则该原子的核外有38个电子；核子数等于质子数与中子数的和，则原子核内有95-38=57个中子.
12． 8.5×10－30
【解析】
（1）①“氦燃烧”的核反应方程：
②根据半衰期公式 ，可知经过经7.8×10－16 s后所剩占开始时的
（2）根据爱因斯坦质能方程 ，可解得：
13．(1)；(2) 2.673×10－12J
【解析】
(1)根据质量数和电荷数守恒书写核反应方程为
(2)核反应过程中质量亏损为
根据爱因斯坦质能方程得该核反应释放的核能
14．(1)；(2)，；(3)，
【解析】
(1)铀核发生衰变的核反应方程为
(2)由衰变过程动量守恒得
根据能量转化及守恒得
又
则
解得
(3)核反应方程为