2021届新高考物理二轮微复习限时强化练：核力与结合能（解析版）

2021届新高考物理二轮微专题复习限时强化练

核力与结合能

一、选择题

1、（多选）关于核力，下列说法中正确的是（）

A.核力是一种特殊的万有引力

B.原子核内只有质子和质子间有核力作用，而中子和中子之间、质

子和中子之间则没有核力作用

C.核力是原子核稳定存在的原因

D.核力是一种短程强相互作用

2、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把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，因此中等质量原子核的结合能也

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大

3、太阳内部核反应的主要模式之一是质子一质子循坏，循环的结果

可表示为4；HTHe+2；e+2r,已知:H和;He的质量分别为外=1.0078

U和仅=4.0026u,1u=931MeV/c2,c为光速.在4个;H转变成1

个犯e的过程中，释放的能量约为（）

A.8MeVB.16MeV

C.26MeVD.52MeV

4、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.；He核比;Li核更稳定

B.；He核的结合能约为14MeV

C.两个科核结合成;He核时吸收能量

D.诙92（J核中核子的平均结合能比数r核中的大

5、关于核力，下列说法正确的是（）

A.在原子核内，靠核力将所有核子束缚在一起

B.在原子核内，只有质子和中子之间有核力

C.在原子核内，任意两个核子之间都存在核力的作用

D.核力和万有引力是同种性质的力

6、氯原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万

有引力、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是（）

A.核力、万有引力、库仑力

B.万有引力、库仑力、核力

C.库仑力、核力、万有引力

D.核力、库仑力、万有引力

7、对于核力，以下说法正确的是（）

A.核力是弱相互作用力，作用力很小

B.核力是强相互作用的表现，是强力

C.核子之间的距离小于0.8X10-5m时，核力表现为斥力，因此核

子不会融合在一起

D.人们对核力的了解很清楚，特别是在小于0.8X10-%时核力的变

化规律更清楚

8、（多选）不同原子核的比结合能是不同的，中等质量原子核的比结

合能最大，轻核和重核的比结合能都比中等质量的原子核的比结合能

小，由此可以确定，下列核反应能释放大量核能的是（）

A.中等质量的原子核结合成质量较大的重核

B.质量较大的重核分裂成中等质量的原子核

C.中等质量的原子核分裂成质量较小的轻核

D.质量较小的轻核结合成中等质量的原子核

9、如图所示，图线表示原子核的比结合能与质量数/的关系，据此

下列说法中正确的是（）

A.重的原子核，例如铀核统92U,因为它的核子多，核力大，所以结

合得坚固而稳定

B.锂核;Li的核子的比结合能比铀核的比结合能小，因而比铀核结合

得更坚固更稳定

C.比结合能的定义是原子核的结合能与其核子数之比，比结合能越

大的原子核越稳定

D.以上三个表述都错误

10、（多选）对公式的正确理解是（）

A.如果物体的能量减少了△£,它的质量也一定相应减少了△/力

B.如果物体的质量增加了△勿，它的能量也一定相应增加'mJ

C.△勿是某原子核在衰变过程中增加的质量

D.在把核子结合成原子核时，若放出的能量是△£,则这些核子与

结合成的原子核的质量之差就是△勿

11、如图所示是描述原子核核子的平均质量下与原子序数Z的关系曲

线，由图可知下列说法正确的是（）

A.将原子核4分解为原子核反。吸收能量

B.将原子核〃、£结合成原子核尸吸收能量

C.将原子核/分解为原子核反尸一定释放能量

D.将原子核区。结合成原子核8一定释放能量

12、太阳内部持续不断地发生着4个质子（；H）聚变为1个氮核（；He）

的热核反应，核反应方程是4；H—弭e+2X,这个核反应释放出大量核

能。已知质子、氨核、X的质量分别为倒、加2、阿，真空中的光速为co

下列说法中正确的是（）

A.方程中的X表示中子（；n）

B.方程中的X表示电子。e）

C.这个核反应中质量亏损△/=40—段

D.这个核反应中释放的核能△E=（4如一他一2处）d

13、（多选）铁的比结合能比铀核的比结合能大，下列关于它们的说法

正确的是（）

A.铁核的结合能大于铀核的结合能

B.铁核比铀核稳定

C.若铀核能发生核反应变成铁核，则要放出能量

D.若铀核能发生核反应变成铁核，则发生质量亏损

14、（多选）在某些恒星内，3个a粒子结合成1个C原子，C原子的

质量是12.000Ou,He核的质量是4.0026u.已知lu=L66X10

T，kg,则（）

A.反应过程中的质量亏损是0.0078u

B.反应过程中的质量亏损约为1.29义10-29kg

C.反应过程中释放的能量约为7.26MeV

D.反应过程中释放的能量约为1.16X10-19J

15、（多选）如图是各种元素的原子核中核子的平均质量与原子序数Z

的关系图像，由此可知（）

核子平均质量

E

A

CB

o

A.若原子核〃和后结合成原子核凡结合过程一定会释放能量

B.若原子核〃和夕结合成原子核凡结合过程一定要吸收能量

C.若原子核/分裂成原子核〃和。，分裂过程一定会释放能量

D.若原子核力分裂成原子核方和C,分裂过程一定要吸收能量

16、（多选）不同原子核的比结合能是不同的，中等质量原子核的比结

合能最大，轻核和重核的比结合能都比中等质量的原子核要小，由此,

可以确定，下列核反应能释放大量核能的是（）

A.中等质量的原子核结合成质量较大的重核

B.质量较大的重核分裂成中等质量的原子核

C.中等质量的原子核分裂成质量较小的轻核

D.质量较小的轻核结合成中等质量的原子核

17、（多选）为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年

定为“国际物理年”。对于爱因斯坦提出的质能方程£="自下列说

法中正确的是（）

A.表明物体具有的能量与其质量成正比

B.根据△«=△勿可以计算核反应中释放的核能

C.一个中子和一个质子结合成笊核时释放出核能，表明此过程

中出现了质量亏损

D.Q勿犬中的“是发生核反应时释放的核能

18、（多选）关于原子核的结合能，下列说法正确的是（）

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.一重原子核衰变成a粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和

一定大于原来重核的结合能

C.葩原子核（⑶55CS）的结合能小于铅原子核（2°882Pb）的结合能

D.比结合能越大，原子核越不稳定

19、下列有关质能方程的说法中，正确的是（）

A.爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相

互转化

B.由可知，能量与质量之间存在着正比关系，可以用物体的

质量作为它所蕴藏的能量的量度

C.核反应中发生的“质量亏损”是消失的质量转变为能量

D.因为在核反应中产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数

守恒、系统的总能量和总质量并不守恒

20、静止原子核月经1次a衰变生成原子核B,并释放出Y光子.已

知原子核/的比结合能为£,原子核〃的比结合能为无，a粒子的

比结合能为瓦，丫光子的能量为则下列说法正确的是（）

A.该反应过程质量增加

B.夕核在元素周期表的位置比/核前移4位

C.释放y光子的能量£=£—（£+氏）

D.比结合能£小于比结合能后

21、（多选）在某些恒星内，3个0粒子结合成一个I?126c原子

核的质量是12.0000u,；He原子核的质量是4.0026u,已知1u

的质量对应931.5MeV的能量，则此核反应所释放的核能约为（）

A.7.2657eV

B.5.2657eV

C.1.16X10-12J

D.1.16X10-9J

22、（多选）笊核和晁核的核反应方程为羽e+；n,已知汨的比

结合能是2.78MeV,汨的比结合能是1.09MeV,弭e的比结合能是

7.03MeV,下列说法中正确的是（）

A.氯原子核由两个质子和两个中子组成，其中两个质子之间三种作

用力从大到小的排列顺序为：核力、库仑力、万有引力

B.反应后生成的氢核的结合能为14.06MeV

C.该核反应过程释放出的能量为17.6MeV

D.原子核的比结合能大小可反映原子核的稳定程度，该值随质量数

的增加而增大

二、非选择题

23、镭核酶Ra发生衰变放出一个粒子变为氨核TRn,已知镭核嘴Ra

质量为226.0254u,氨核漆Rn质量为222.0163u,放出粒子的质

量为4.0026u,已知1u的质量相当于931.5MeV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氨核和放出

的粒子的动能，求放出粒子的动能。

24、一个锂核(：Li)受到一个质子的轰击，变成两个□粒子.已知质

-27

子的质量是1.6726X10-27kg,锂核的质量是11.6505X10kg,

氢核的质量是6.6466X10-27kg,光速c=3X

10sm/s.

(1)写出上述核反应的方程；

(2)计算上述核反应释放的能量.

25、.汨的质量是3.016050u,质子的质量是1.007277u,中子的

质量是1.008665u.1u相当于931.5MeV的能量，求：(计算结果

保留三位有效数字）

⑴一个质子和两个中子结合为晁核时，是吸收还是放出能量？该能

量为多少？

⑵病核的结合能和比结合能各是多少？

⑶如果此能量是以光子形式放出的，则光子的频率是多少？

26、一个静止的铀核嚼U（原子质量为232.0372u）放出一个a粒子（原

子质量为4.0026u）后衰变成用核缰Th（原子质量为228.0287u）□

（已知原子质量单位1u=l.67X1027kg,1u相当于931.5MeV的

能量，结果均保留两位有效数字）

（1）写出铀核的衰变方程；

（2）算出该衰变反应中释放出的核能；

（3）若释放的核能全部转化为新核的动能，则a粒子的动能为多

少？

27、静止在匀强磁场中的放射性原子核X衰变为两个粒子a和b,

衰变后粒子a的运动速度与磁场垂直。粒子a和力的轨道半径之比

&:&=45：1,周期之比Ta：7；=10：130已知该衰变过程中的质量

亏损为△见假定衰变过程中释放的核能全部转化成粒子的动能，光

速为C,求:

(1)粒子a和6的电荷数之比里；

Qb

m,

(2)粒子a和力的质量之比」；

mb

(3)原子核X的电荷数Z和质量数A；

(4)粒子a的动能儿。

答案与解析

1、CD

解析：核力与万有引力、库仑力的性质不同，核力是短程力，是核子

间的强相互作用，作用范围约1.5X10Tm,原子核的半径数量级为

10-15m,所以核力只存在于相邻的核子之间，核力是原子核稳定存在

的原因，故选C、D.

2、D

解析：核子结合成原子核要放出能量，原子核拆解成核子要吸收能量,

A选项错误；比结合能越大的原子核越稳定，但其结合能不一定大，

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选项错误；中等质量原子核的比结合能比

轻核的大，核子数又比轻核多，因此中等质量原子核的结合能也比轻

核大，D选项正确.

3、C

解析：核反应质量亏损△加=4X1.0078u-4.0026u=0.0286u,

释放的能量△£=0.0286X931MeV-26.6MeV,选项C正确.

4、A

解析：比结合能越大，核越稳定，；He核比:Li核比结合能大，则更稳

定，选项A正确.根据图像知史e核的比结合能约为7MeV,所以结

合能A£=7X4MeV=28MeV,故B错误.由题图可知汨的比结合能

约为1MeV,则;H核结合能为2MeV；出e核的比结合能为7MeV,结

合能为28MeV,则两个弭核结合成弭e核时放出能量，选项C错误.由

题图图像可知，23592U核中核子的平均结合能比数r核中的小，选项D

错误.

5、A

解析：在原子核内，质子和质子、质子和中子、中子和中子之间都存

在核力，靠核力将所有核子束缚在一起，核力只在相邻的核子之间起

作用，A正确，B、C错误；核力与万有引力不是同一种性质的力，D

错误.

6、D

解析：核力是强相互作用，它能将核子束缚在原子核内，万有引力最

弱，研究核子间相互作用时万有引力可以忽略，故D正确.

7、BC

解析：核力是强相互作用的一种表现，它的作用范围在L5X10T田

之内，核力比库仑力大得多，选项B正确,A错误；核力在大于0.8X10

75m时表现为吸引力，且随距离增大而减小；在距离小于0.8X1CF

时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起，选项C正确；

人们对核力的了解还不是很清楚，这是科学家们正在奋力攻克的堡

垒，选项D错误.

8、BD

解析：两个中等质量的核结合成重核的过程，核子的比结合能减少，

整个过程将要吸收能量，A项错误；质量较大的重核分裂成中等质量

的原子核，是上述过程的逆过程，是放出能量的，B项正确；根据同

样的方法，可知C项错误，D项正确.

9、C

解析：组成原子核的核子越多，它的比结合能并不是越大，比结合能

越大，原子核中的核子结合得越牢固，原子核才越稳定，C正确.

10、ABD

解析：一定的质量对应一定的能量，物体的能量减少了△反它的质

量也一定相应减少△勿，即发生质量亏损，所以选项A、D正确；如

果物体的质量增加了△如它的能量也一定相应增加八力占所以选

项B正确；某原子核在衰变时一，一定发生质量亏损，所以选项C错误.

11、C

解析：因反。核子平均质量小于/核子的平均质量，故4分解为反

。时，会出现质量亏损，故一定放出能量，A错误；同理可得B、D错

误，C正确.

12、D

解析：由核反应质量数守恒、电荷数守恒可推断出X为缸A、B错误;

质量亏损为△%=40一段一2%”释放的核能为△2=(40—%

—2/z?s)c,C错误，D正确。

13、BCD

解析：铁核的比结合能大，更稳定些，铀核比结合能小，发生核反应

变成铁核会放出核能，出现质量亏损，B、C、D正确.铁核的结合能

是小于铀核的结合能的，故A错误.

14、ABC

解析：由题意可得核反应方程为3；He-，c+△瓦则核反应中的质量

亏损为△加=(3X4.0026-12.0000)u=0.0078u=0.007

8X1.66X10-27kg^l.29X10-29kg,由质能方程得=

1.29X10-29X(3X108)2J=l.161X10-12J心7.26MeV,故选A、B、

C.

15、AC

解析：〃和£结合成凡有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程可知，

有能量释放，故A正确，B错误；若4分裂成方和乙也有质量亏损，

根据爱因斯坦质能方程可知，有能量释放，故C正确，D错误。

16、BD[

解析：两个中等质量的原子核结合成重核的过程，核子的比结合能减

少，整个过程将要吸收能量，A错误；质量较大的重核分裂成中等质

量的原子核，是上述过程的逆过程，显然是放出能量的，B正确；根

据同样的方法可知，C错误，D正确。

17、ABC

解析：Q勿o,表明物体具有的能量与其质量成正比，其中“不能理解

为发生核反应时释放的核能，选项A正确，D错误；根据△£=△勿°?

可以计算核反应中释放的核能，选项B正确；一个中子和一个质子结

合成笊核时发生聚变反应，会有质量亏损，亏损的质量以能量的形式

释放出来，即释放出核能，选项C正确。

18、ABC

解析：两个或几个自由状态的核子结合在一起时释放的能量或原子核

分成自由核子所需要吸收的能量叫结合能，故A正确.一重原子核衰

变生成a粒子和另一原子核，要释放能量，衰变产物的结合能之和

一定大于原来重核的结合能，故B正确.铅原子核的核子数大于葩原

子核的核子数，由结合能的概念可知铅原子的结合能大于钠原子的结

合能，故C正确.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D错误.

19、B

解析：£=勿。2说明能量和质量之间存在着联系，即能量与质量之间存

在着正比关系，但并不说明能量和质量之间存在相互转化的关系，故

A项错误，B项正确；核反应中发生的“质量亏损”并不是质量消失,

实际上是由静止的质量突变成运动的质量，并不是质量转变成能量，

故C项错误；在核反应中，质量守恒，能量也守恒，在核反应前后只

是能量的存在方式不同，总能量不变，只是物质由静质量变成动质量,

故D项错误.

20、D

解析：该反应过程中释放Y光子，由质能方程可知，一定有质量亏

损，故A错误.a粒子的电荷数为2,所以夕核的电荷数比力少2个,

〃核在元素周期表的位置比4核前移2位，故B错误；设力核的质量

数为加，方核的质量数为加一4,a粒子的质量数为4,根据能量守恒

可得4房+（加一4）£一勿£=后，故C错误；核反应过程中释放热量，

可知比结合能£小于比结合能及，故D正确.

21、AC

解析：由爱因斯坦质能方程得△"=八勿02=3*4.0026u-12.0000

u=0.0078u=7.2657MeV=7.2657X1O6X1.6X10-19J^l.16X10

-J,故A、C正确.

22、AC

解析：根据原子核的组成理论，氮原子核由两个质子和两个中子组成,

其中两个质子之间三种作用力从大到小的排列顺序为：核力、库仑力、

万有引力，故A正确.反应后生成的氨核的结合能为4X7.03MeV=

28.12MeV,故B错误;笊核的比结合能为醺聚核的比结合能为品

氮核的比结合能为用，根据比结合能等于结合能与核子数的比值，该

核反应中释放的核能瓦一2£—3£=4X7.03MeV-2Xl.09

MeV-3X2.78MeV=17.6MeV,故C正确；比结合能越大，表示原子

核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定，比结合能并非随着质量数的

增加而增大，故D错误.

23、解析：(1)核反应(衰变)方程为端Ra-?瓢n+；He。

(2)镭核衰变放出的能量为△/=(226.0254-4.0026-222.016

3)X931.5MeV^6.05MeV。

(3)镭核衰变时动量守恒，则由动量守恒定律可得

03珠n一偏Va=0

又根据衰变放出的能量转变为氯核和a粒子的动能，则

派n常+50。Va

联立以上两式可得

1,磔

E"=~m次=--1--XA£=5.94MeV。

2a周,,十勿。

则放出粒子的动能为5.94MeVo

答案：⑴黑Raf2■Rn+；He(2)6.05MeV(3)5.94MeV

24、答案(l)；Li+；H-*2；He(2)2.691XIO-12J

解析：(1)该核反应方程为；Li+；H-2；He

(2)核反应的质量亏损△/=如+/外一2%0

=(11.6505X10-27+1.6726X10-27-2X6.6466X10-27)kg=

2.99X10-29kg

释放的能量

△K=△力犬=2.99X10-29X(3XIO')2J=2.691X10-12J.

25、答案⑴放出能量7.97MeV

(2)7.97MeV2.66MeV

(3)1.92X10"Hz

解析：(1)一个质子和两个中子结合成僦核的核反应方程是;H+2M-；

H反应前各核子总质量为例+2以“=1.007277u+2X1.008665u=

3.024607u反应后新核的质量为偏=3.016050u质量亏损为

△〃=3.024607u-3.016050u=0.008557u

因反应前的总质量大于反应后的总质量，故此核反应释放能量.

释放的核能为△£=0.008557X931.5MeV^7.97MeV.

AE

(2)氤核的结合能为△£=7.97MeV,它的比结合能为一口仁2.66MeV.