2022-2023学年鲁科版选择性5.3核力与核能练习

5.3核力与核能练习

一、单选题

1.关于近代物理的知识，下列说法正确的是（）

A.结合能越大，原子核内核子结合得越牢固，原子核越稳定

B.若氢原子从〃=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〃=6能

级向〃=2能级跃迁时辐射出的光也不能使该金属发生光电效应

C.放射性元素发生仅衰变时所释放的电子来源于原子的核外电子

D.«粒子散射实验说明原子核具有复杂结构

2.关于原子核的相关知识，以下说法正确的是（）

A.核力是原子核内质子和质子之间的作用力，中子和中子之间并不存在核力

B.氮222的半衰期是3.8天，镭226的半衰期是1620年，所以一个确定的氨222核一定比一个确定的镭

226核先发生衰变

C.核裂变（2；；U+,；n-：：Xe+黏r+2,；n）释放出能量，但与：Xe的结合能却比*U的小

D.质子、中子、a粒子的质量分别是如、机2、"13,质子和中子结合成一个a粒子，释放的能量是

（町+/•C'2

3.关于原子核、原子核的衰变、核能，下列说法错送的是（）

A.原子核的结合能越大，原子核越稳定

B.衰变成黑Pb要经过8次a衰变和6次p衰变

C.发生。衰变时，新核与原来的原子核相比，少了一个中子，多了一个质子

D.发生a衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了2

4.天然放射现象的发现揭开了原子核的秘密，在科学史上意义重大，若挈U的半衰期为T,衰变方程为:

Uf记Th+；He,则下列说法正确的是（）

A.天然放射现象是由居里夫妇首先发现的

B.康如与；He的结合能之和一定大于翼u的结合能

C.记Th与；He的质量之和一定大于翼U的质量

，比结合能"eV

D.10个原子核经T时间后一定还有5个没有发生衰变°-fJ.F

5.原子核的比结合能与核子数的关系如图，由此可知（）0伊______________.

核子数/A

A.越重的原子核，如铀核（2；其/）,因为它的核子多，核力大，所以结合得坚固而稳定

B.越轻的原子核，如锂核（因为它的核子只有6个比铀核简单，因而比铀核结合得更坚固更稳定

C.原子核发生衰变的过程是比结合能增大的过程

D.原子核A和B结合成C,原子核F分裂成E和D,都会释放核能

6.中国是核电大国，到2020年1月，已经建成19座核电站，正在投入使用的有18座。其中田湾核电5

号机组，作为我国核电建设领域2020年首台迈入装料状态的核电机组，于2020年7月9日，首次装料作

业正式开始。核电站是利用核能发电的。如图所示，关于核能和结合能，以下说法正确的是（）

A.中等质量的原子核聚合成质量较大的原子核，会释放出能量

B.中等质量的原子核分裂成质量较小的原子核，会释放出能量

C.越稳定的原子核，比结合能越大，核子平均质量越小

D.结合能越小的原子核越稳定

7.已知真空中的光速c=3.0xl（）8m/s，下列说法正确的是

A.秘210的半衰期为5天，经过10天，32个钿210衰变后还剩下8个

B.用中子轰击铀核的核反应方程为第U+；nT^Ba+；：Kr+3；n,属于原子核的衰变

C.若核反应:,n+；Hf：H释放出2.2MeV的能量，则该过程质量亏损约为3.9x10-3。］^

D.某原子核吸收一个中子后，放出一个电子，最后分裂为两个a粒子，则A=7,Z=2

8.2019年1月3日，“嫦娥四号''探测器完成了人类历史上的首次月背软着陆。“嫦娥四号”的核电池利用放

射性同位素篙Pu衰变供电；静止的2；：Pu衰变为铀核黑U和X粒子，产生热能并放出频率为v的Y光子。

己知：2j：Pu、2j：u和X粒子的质量分别为机Pu、，加和机x,普朗克常数为/?,光速为c。则下列说法正确

的是（）

A.X粒子是;He

B.的比结合能比2；：Pu的大

C.释放出的Y光子能量为（，〃Pu-mu-，“x）c2

D.若丫光子照射到某金属并发生光电效应，则光电子的最大初动能为hv

二、多选题

2.23MeV

9.由图可得出的结论是（）

7光子

A.质子和中子的质量之和小于笊核的质量

B.质子和中子的质量之和大于笊核的质量

C.气核分解为质子和中子时要吸收能量

D.质子和中子结合成笊核时要吸收能量

10.下列说法正确的有（）

A.光和电子、质子等实物粒子都具有波粒二象性

B.汤姆孙发现电子，揭示了原子核内部有复杂结构

C.爱因斯坦在对黑体辐射的研究中提出了能量子的观点

D.将较重的核分裂成中等大小的核，或者将较小的核合并成中等大小的核，核的比结合能均会增大

11.下列说法正确的是

A.库仑力和核力都是一种强相互作用

B.光电效应说明了光具有粒子性

C.运动的实物粒子具有波动性

D.结合能越大，原子核越稳定

12.放射性元素氨（$Rn）的半衰期为7,氯核放出一个X粒子后变成针核（Up。），设氮核、针核和x粒子

的质量分别为根I、加2和加3,下列说法正确的是（）

A.该过程的核反应方程是:：2Rn-TPo+；He

B.发生一次核反应释放的核能为（，"2+四一

C.1g氧经2T时间后，剩余氢原子的质量为0.5g

D.针核的比结合能比氢核的比结合能大

13.在磁感应强度为8的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次a衰变，生成了一个质量为M

的新核，同时放出质量为加、电量为q的a粒子，a粒子在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为

R,反应中释放的核能全部转化为生成的新核和a粒子的动能，下列说法正确的是（）

A.生成的新核和a粒子的动能之比为m：M

B.生成的新核的比结合能大于衰变前原子核的比结合能

铲

C.生成的a粒子的动能为“。穴“

2m

D.衰变过程中的质量亏损为-**（什+m）

2M2c2

14.笊核；H可通过一系列聚变反应释放能量，其反应式6汨f2；He+x；H+,同时释放出43.15MeV

的能量。已知笊核；H的质量为1876.1MeV/c2（c为真空中的光速），氢核；He质量为3728.4MeV/d,中子

的质量为939.6MeV/Q,1L海水中含有的笊核约为10x1（）22个，而1kg标准煤燃烧释放的热量约为

2.9xl（）7J,下列说法正确的是（）

A.该核反应中％=2,y=2

B.质子;H的质量为960.3MeV/c2

C.1L海水中的气核全部反应损失的质量约为1.3xl（T7kg

D.1L海水中的笈核全部反应释放的能量大于一吨标准煤燃烧释放的热量

三、解答题

15.就Ra经a衰变变成波Rn,已知置Ra,0Rn,:He的原子核质量分别为226.0254u,222.0175u,

4.0026u,lu=931.5MeV»

（1）写出/Ra经a衰变变成gRn的核反应方程；

（2）求贷Ra发生a衰变所放出的能量。

16.用放射源针放出的a射线轰击被Be时，能放出一种穿透力极强的中性射线，这就是所谓的被“辐射

1932年，英国物理学家查德威克用被“辐射”分别照射（轰击）氢和氮（氢和氮可视为静止），测得照射后沿

被"辐射”方向高速运动的氢核和氮核的速度之比为7：1.查德威克假设被“辐射”是由一种质量不为零的中性

粒子构成的，从而通过上述实验在历史上首次发现了中子，为人类确定原子核的结构做出了重要贡献。若

己知a粒子的质量为4.001509«,中子的质量为1.008665",镀核的质量为9.01219",碳核的质量为12.00000”,

试写出发现中子的核反应方程，并确定核反应中所释放的核能为多少？（1〃的质量相当于93L5MeV的能

量）

17.杯的放射性同位素竽Pu静止时衰变为铀核激发态皆U和a粒子，而铀核激发态翼U立即衰变为铀核

并放出能量为0.097MeV的Y光子。已知：,翼u和a粒子的质量分别为%口=239.0521u、

人=235.0439u和%=4.0026u,hi=931.5MeV,衰变放出的光子的动量可忽略。

（1）写出衰变方程；

⑵将衰变产生的和a粒子垂直射入磁感应强度为B的同一匀强磁场，求声U和a粒子圆周运动的半径

之比：

（3）求a粒子的动能（结论保留4位有效数字）。

参考答案

1.B

【解析】

【详解】

A.比结合能越大，原子核内核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项A错误；

B.因为〃=6和麒=1之间的能级差大于〃=6和〃=2之间的能级差，则若氢原子从〃=6能级向〃=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〃=6能级向〃=2能级跃迁时辐射出的光也不能

使该金属发生光电效应，选项B正确；

C.放射性元素发生夕衰变时所释放的电子来源于原子核内的中子转化为质子放出的电子，选项C错误；

D.放射性现象的发现说明原子核具有复杂结构，选项D错误；

故选B.

2.C

【详解】

A.核力是原子核内核子之间的作用力，质子和质子之间、质子和中子之间、中子和中子之间都存在核力，

A错误；

B.半衰期是大量原子的统计规律，对少量和单个原子来讲是没有意义的，B错误；

C.重核裂变过程释放出能量，组成原子核的核子越多，它的结合能越大，所以2Xe的结合能比的小,

C正确；

D.根据爱因斯坦质能方程可知，释放的能量为

2

A£=A/77C=(2〃&+2ml

D错误。

故选C。

3.A

【详解】

A.比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，A错误；

B.设发生x次a衰变，y次£衰变，衰变方程为

空Uf2；；pb+x：He+y；e

则

238=206+4%

解得

x=8

根据

92=82+8x2—y

解得

y=6

B正确：

C.0衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的，新核与原来的原子核相比，少了一

个中子，多了一个质子，C正确；

D.发生a衰变时，生成的a粒子带2个单位的正电荷和4个电位的质量数，即a粒子由2个中子和2个

质子构成，故a衰变时成生的新核中子数减少2,质子数减少2,D正确。

故选Ao

4.B

【详解】

A.1896年，法国物理学家贝克勒尔发现了天然放射现象，故A错误;

B.一重原子核衰变成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；

C.衰变的过程中要释放能量，根据质能方程可知，记Th与；He的质量之和一定小于芦U的质量。故C

错误；

D.半衰期具有统计意义，对个别的放射性元素的原子没有意义。故D错误。

故选B。

5.D

【分析】

核力与万有引力性质不同.核力只存在于相邻的核子之间；比结合能是指：原子核结合能对其中所有核子

的平均值，亦即若把原子核全部拆成自由核子，平均对每个核子所要添加的能量.用于表示原子核结合松

紧程度.比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定.

【详解】

越重的原子核，如铀核（馈U）,因为它的核子多，核力大，但由图可知，核子多的原子核，比结合能小，

所以结合得不坚固，也不稳定，故A错误；越轻的原子核，如锂核（。口），因为它的核子只有6个比铀核

简单，但锂核（；〃）的比结合能比铀核小，因而比铀核结合得更不坚固也更不稳定，故B错误；原子核

发生衰变的过程是比结合能不一定增大，比如发生B衰变，原子的核子数并没有变化，所以比结合能也没

有增大，故C错误；原子核A和B结合成C,原子核F分裂成E和D,都存在质量的亏损，都会释放核能,

故D正确；故选D.

【点睛】

本题考查对核力的理解.核力是自然界四种基本作用力之一，与万有引力性质、特点不同，同时考查了结

合能和比结合能的区别，注意两个概念的联系和应用.

6.C

【详解】

AB.由比结合能的曲线图可知，曲线中间高两头低，说明中等质量的原子核的比结合能大，质量较大的重

核和质量较小的轻核的比结合能都较小，所以中等质量的原子核聚合成质量较大的原子核，会吸收能量，

同样的，中等质量的原子核分裂成质量较小的原子核，也会吸收能量，故AB错误；

CD.比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，即原子核就越稳定，核子平均质量就越小，比结合

能是原子核稳定程度的量度，而不是结合能越小的原子核越稳定，故C正确，D错误。

故选C。

7.C

【详解】

A.半衰期是针对大量原子核的衰变行为的统计规律，少数原子核不适用此规律；A项错误.

B.皆U+；,nf堞Ba+*Kr+31n是原子核的裂变；B项错误.

C.根据，可得△根”3.9xl(T30kg；c项正确.

D.根据质量数和电荷数守恒可知A+l=8,Z+l=4,则A=7,Z=3；D项错误.

8.B

【详解】

A.根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X粒子质量数为4,电荷数为2,为；He,选项A错误；

B.因反应放出能量，可知aU的比结合能比MPu的大，选项B正确；

C.反应释放的总能量为

(%,一/%/一叫)。2

因为有热量放出，则释放出的y光子能量小于/叫;-mx)/，选项C错误.

D.若丫光子照射到某金属并发生光电效应，根据光电效应方程可知，光电子的最大初动能小于例/,选项

D错误。

故选B。

9.BC

【详解】

AB.根据能量守恒和爱因斯坦质能方程可知，能量增加，对应的质量也增加，故质子和中子的质量之和大

于气核的质量，A错误，B正确。

CD.笊核吸收了y光子后，能量增加，分裂成了一个中子和一个质子，故C正确，D错误。

故选BCo

10.AD

【详解】

A.光和电子、质子等实物粒子都具有波粒二象性，A正确；

B.汤姆孙发现电子，揭示了原子内部有复杂结构，天然放射现象的发现，揭示了原子核内部有复杂结构，

B错误；

C.普朗克在对黑体辐射的研究中，提出了能量子的观点，C错误；

D.比结合能越大的原子核越稳定，如果使较重的核分裂成中等大小的核，或者把较小的核合并成中等大小

的核，核的比结合能均会增大，D正确。

故选AD,

11.BC

【详解】

A.库仑力是一种电磁相互作用，核力是强相互作用，在原子核内核力比库仑力大的多，故A错误；

B.光电效应和康普顿效应都说明了光是由一份一份的光子组成的，体现了光的粒子性，故B正确;

h

c.德布罗意提出运动的实物粒子具有波动性，其动量P与波长2满足a=,，故c正确；

D.比结合能反映平均拆开一个核子的难易程度，故比结合能越大，原子核越稳定，故D错误；

故选BCo

12.AD

【详解】

A.根据质量数守恒可知，X的质量数是

222-218=4

电荷数是

86-84=2

所以该过程的核反应方程记RnT；「po+；He,故A正确；

B.该核反应的过程中释放能量，有质量亏损，所以发生一次核反应释放的核能为

E=(W1-rn,-rn^c2

故B错误；

C.1g氢经2T时间后，剩余氢原子的质量为

m=mn-=0.25g

故C错误；

D.该核反应的过程中释放能量，有质量亏损，所以针核的比结合能比氢核的比结合能大，故D正确。

故选AD。

13.ABC

【详解】

A.静止的原子核辐射衰变，衰变产生的新核与a粒子组成的系统的动量守恒，以a粒子的方向为正方向,

则有

mv+Mvr—0

解得mv=-MM,即两者动量大小相等，设为p,方向相反，根据动能与动量关系

线=/

所以生成的新核和a粒子的动能之比为

EkmM

故A正确；

B.衰变的过程中释放能量，可知生成的新核的比结合能大于衰变前原子核的比结合能，故B正确；

C.a粒子在磁场中受到的洛伦兹力提供向心力，则有

V2

qvB=m—

R

解得U=迎，则生成的a粒子的动能为

m

22m

故C正确；

D.结合AC可得新核的动能

_m__q2B2R2

kM-~Mk，"2M

根据质能方程

AE=Amc2

可知亏损的质量

△m=线m+%=*讨("〃)

c22Mme2

故D错误。

故选ABC。

14.AC

【详解】

A.根据质量数和电荷数守恒可得，该核反应中％=2,y=2,故A正确；

B.释放出的能量对应的质量为43.15MeV/c2,根据爱因斯坦质能方程可得，质子:H的质量为

(6x1876.1—2x3728.4—2x939.6)…，，…、八…，

m=------------------------------------------MeV/c2=1920.6MeV/c2

2

故B错误；

C.IL海水中的笊核全部反应损失的质量

1^<10^x43.15xl06xl.6xl0-19

m=--------------------------------------kg«1.3x10-7kg

(3xlO8)2

故C正确；

D.1L海水中的笊核全部反应释放的能量

22

Inx1n

E=----------x43.15xl06xl.6xl0l9J»1.15xlOloJ

6

一吨标准煤燃烧释放的热量

E,=2.9X107X103J=2.9X10'°J

故D错误。

故选AC。

15.(1)见解析；(2)AE=4.937MeV

【详解】

(1)核反应方程是

晨88Ra—>H琮oRn+2；He

(2)这个核反应过程中的质量亏损为

=-(mRn+wHe)=0.0053u

所放出的能量

AE=Awr2=4.937MeV

16.He+Be-fc+n,4.7MeV

【详解】

根据题意可写出发现中子的核反应方程为

He+Be-：c+n

可得核反应过程中的质量亏