惠阳区第三中学2019-2020学年高中物理粤教版选修3-5：4.4核力与结合能 课时练（含解析）

4.4核力与结合能
1．下列说法正确的是
A．氢原子的发射光谱是连续谱
B．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应
C． 裂变：＋→＋＋3X，X 是中子
D．裂变产物是中等质量的核，的平均结合能大于的平均结合能
2．下列说法正确的是
A．英国物理学家查德威克发现了中子,质子和中子统称为核子
B．α粒子轰击氮原子核的核反应方程式为：
C．两个轻核结合成较重的单个原子核时要吸收能量
D．只要入射光的强度足够大就能使被入射的金属表面逸出光电子
3．以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的是
A．比结合能小的原子核裂变或聚变成比结合能大的原子核时一定吸收核能
B．光电效应和康苦顿效应深人揭示了光的粒子性。前者表明光子具有能量后者表明光子除了具有能量外还具有动量
C．某种元素的半衰期为T，经过2T时间后该元素完全变成了另一种元素
D．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半轻较小的轨道跃迁到半轻较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量也减小
4．月球土壤里大量存在着一种叫做“氦3”()的化学元素，是核聚变的重要原料之一。科学家初步估计月球上至少有100万吨“氦3”，如果相关技术开发成功，将可为地球带来取之不尽的能源。关于“氦3”与氘核()聚变生成“氦4”()，下列说法中正确的是
A．该核反应方程式为
B．该核反应生成物的质量大于参加反应物的质量
C．该核反应出现质量亏损，吸收能量
D．因为“氦3”比“氦4”的比结合能小，所以“氦3”比“氦4”稳定
5．下列有关近代物理内容的叙述，正确的是
A．天然放射现象中的 射线是原子核外电子跃迁时辐射出的
B．结合能越大的原子核越稳定
C．若氢原子从n＝6能级向n＝1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n＝6能级向n＝2能级跃迁时辐射出的光也一定不能使该金属发生光电效应
D．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子的能量减小
6．下列说法正确的是
A．α、β、γ三种射线中γ射线贯穿本领最弱
B．两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能减小
C．根据玻尔原子理论，氢原子在辐射光子的同时，电子的轨道半径连续地减小
D．放射性元素组成的化合物进行高温分解时，放射性元素的半衰期不变
7．关于反应方程U→Th+He，其中X为Th原子核的质量数，则下列说法正确的是（ ）
A．该反应属于β衰变 B．Th中含有148个中子
C．U的平均结合能比Th大
D．该反应新生成的粒子Th具有放射性
8．两个氘核聚变的核反应方程为，其中氘核的质量为2.0130 u，氦核的质量为3.0150 u，中子的质量为1.0087 u，1 u相当于931.5 MeV，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，下列说法正确的是
A．该核反应吸收的能量为2.14 MeV
B．核反应后氦核与中子的动量等大反向
C．核反应后氦核的动能为0.71 MeV
D．核反应后中子的动能为0.71 MeV
9．下列说法正确的有
A．放射性元素发生一次β衰变，原子序数增加1
B．光电效应揭示了光具有波动性
C．平均结合能越大表示原子核中的核子结合的越牢固
D．原子核的半衰期不仅与核内部自身因素有关，还与原子所处的化学状态有关
10．下列说法中正确的有（　　）
A．放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关
B．是原子核的人工转变反应方程
C．因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减少
D．比结合能越大，原子中核子结合得越牢固，原子核越稳定
11．一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_____________________。
12．下列说法正确的是 (填入正确选项前的字母．
A．爱因斯坦从理论上成功解释了光电效应现象
B．卢瑟福发现了物质的放射性，从而确定了原子核的组成
C．用相同频率的光照射同一金属，逸出的所有光电子都具有相同的初动能
D．由玻尔理论知，氢原子辐射出一个光子后，其电势能减小，核外电子的动能增大
E．平均结合能小的原子核结合成或分解成平均结合能大的原子核时一定放出核能
13．在某些恒星内部，3个氦核(He)结合成1个碳核(C)．已知1个氦核的质量为、1个碳核的质量为，1个质子的质量，1个中子的质量，真空中的光速．求：（结果保留2位有效数字）
(1)核反应中释放出的核能；
(2)碳核的比结合能．
14．两个动能均为? 的氘核对心正碰,聚变后生成氦? ,同时放出一个中子.已知氘核的质量为? ,氦3的质量为? ,中子的质量为? .求:?
(1)写出上述核反应方程;?
(2)核反应中释放的核能;
参考答案
1．C
【解析】
氢原子的发射光谱是线状光谱，选项A错误；发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，与光照的时间无关，选项B错误；根据质量数和电荷数守恒可知，选项C正确；根据原子核的结合能与核子的平均结合能之间的关系可知，裂变产物是中等质量的核，的平均结合能小于的平均结合能，故D错误；故选C.
2．A
【解析】
英国物理学家查德威克发现了中子，质子和中子统称为核子，选项A正确； α粒子轰击氮原子核的核反应方程式为：，选项B错误；两个轻核结合成较重的单个原子核时要放出能量，选项C错误；只要入射光的频率足够大就能使被入射的金属表面逸出光电子，从而发生光电效应，选项D错误；故选A.
3．B
【解析】A、比结合能小的原子核结合成比结合能大的原子核时一定吸收核能，故A错误；
B、光电效应和康苦顿效应深人揭示了光的粒子性。前者表明光子具有能量后者表明光子除了具有能量外还具有动量，故B正确；
C、某种元素的半衰期为T，经过2T时间后，为两个半衰期，有发生衰变，故C错误；
D、按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增大，D错误；
故选B。
【点睛】光电效应和康苦顿效应深人揭示了光的粒子性；按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增大。
4．A
【解析】根据电荷数守恒、质量数守恒，该核反应方程为，故A正确；关于“氦3()”与氘核()聚变生成氦4()和质子，有大量的能量放出，根据爱因斯坦质能方程可知该核反应有质量亏损，生成物的质量小于参加反应物质的质量，故BC错误；比结合能越大，原子核越稳定，D错误．
5．C
【解析】
根据使某金属发生光电效应的条件分析；按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时分析电子的动能和原子的能量的变化；
【详解】
A. 天然放射现象中的射线是原子核内的中子转化为质子时辐射出的，故A错误；
B、原子核比结合能越大越稳定，故B错误；
C、 从能级向能级跃迁时辐射出的光的能量大于从能级向能级跃迁时辐射出的光的能量，前者尚且不能使该金属发生光电效应，后者也就更加不能，故C正确；
D、按照玻尔理论氢原子被外电子从半经较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能变大，原子的能量增大，故D错误；
故选C．
6．D
【解析】
α、β、γ三种射线中γ射线贯穿本领最强，选项A错误；两个轻核结合成质量较大的核的过程中要释放能量，核子的平均质量减小，所以核子的比结合能增加。故B错误；根据玻尔原子理论，氢原子在辐射光子的同时，电子的轨道半径也在减小，但电子的轨道不是连续的。故C错误；半衰期由原子核本身决定，与外界任何因素都无关。故D正确；故选D。
7．D
【解析】
核反应的质量数和电荷数守恒；电荷数越小的平均结合能越大；电荷数大于83的一般都具有放射性.
【详解】
该反应放出α粒子，属于α衰变，选项A错误；根据电荷数守恒可知X=238-4=234，则 中含有234-90=144个中子，选项B错误；电荷数大于26的范围内，电荷数越小的平均结合能越大，则的平均结合能比小，选项C错误；该反应新生成的粒子电荷数大于83，具有放射性，选项D正确；故选D.
8．BC
【解析】
（1）该核反应前后释放的能量，故A正确；
（2）核反应前后两氘核动量等大反向，因而反应后氦核与中子的动量等大反向，故B正确；
（3）核反应后的总动能，而，联立解得氦核的动能为，中子的动能为，故C正确，D错误．
故本题正确答案选ABC．
【点睛】
根据电荷数守恒和质量数守恒写出聚变后的产物；在核反应中质量数守恒；轻核聚变在高温、高压下才可以发生；根据质能方程求核能，根据动量守恒定律和能量关系求出中子的动能．
9．AC
【解析】
原子核的平均结合能越大，表示原子核的核子结合得越牢固，原子核越稳定；光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性．半衰期与外界的环境无关；
【详解】
A、放射性元素发生一次β衰变，电荷数增加1，质量数不变，则原子序数增加1，故A正确；
B、光电效应揭示了光具有粒子性，故B错误；
C、原子核的平均结合能越大，表示原子核的核子结合得越牢固，原子核越稳定，故C正确；
D. 原子核的半衰期与内部自身因素有关，与原子所处的化学状态无关，故D错误；
故选AC。
10．BD
【解析】
A.放射性元素的半衰期是由核内自身的因素决定的，与原子所处的化学状态无关，故A错误；
B. 是原子核人工转变方程，故B正确；
C.该核反应过程中，发生质量亏损，释放能量，但是反应前后总质量数保持不变，故C错误；
D.比结合能越大，将核子分解需要的能量越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故D正确；
故选BD。
11．
【解析】设某原子核的质量数为x,核电荷数为y,根据核反应前后质量数、核电荷数均守恒可得 x+1=2,0+y=1,联立两式解得x=1,y=1,该原子核为质子,核反应方程式为 。核反应放出能量为Q时, 的比结合能为.
【点睛】应用质量数与核电荷数守恒可以写出核反应方程式，知道结合能的概念是正确求出结合能的关键．
12．ADE
【解析】
试题分析：爱因斯坦从理论上成功解释了光电效应现象，选项A正确；卢瑟福通过α粒子散射实验确定了原子的核式结构理论，选项B错误；用相同频率的光照射同一金属，逸出的所有光电子不一定都具有相同的初动能，选项C错误；由玻尔理论知，氢原子辐射出一个光子后，原子的能级降低，电子的轨道半径减小，整个原子的电势能减小，核外电子的动能增大，选项D正确；平均结合能小的原子核结合成或分解成平均结合能大的原子核时一定放出核能，选项E正确；故选ADE.
考点：光电效应；波尔理论；平均结合能；
13．(1) (2)
【解析】
(1)核反应方程为
核反应的质量亏损为
根据
解得
(2)由碳核的组成可知，碳核是由6个质子与6个中子组成
核子总质量与碳核质量差
由爱因斯坦质能方程，碳核的结合能
碳核的比结合能
14．(1) （2）
【解析】
(1)聚变的核反应方程
(2)核反应过程中的质量亏损
释放的核能