2024-2025学年高中物理专题18核力与结合能练习含解析

PAGEPAGE12课时18核力与结合能基础巩固之小试牛刀基础巩固之小试牛刀1．关于原子核的结合能，下列说法正确的是（）A．原子核的比结合能等于使其完全分解成自由核子所须要的能量B．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和肯定小于原来重核的结合能C．铯原子核（55133CsD．比结合能越大，原子核越不稳定【答案】C【解析】A、原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所须要的能量，而原子核的比结合能等于原子核结合能对其中全部核子的平均值。故A错误；B、重原子核衰变成α粒子和另一原子核的过程中放出能量，所以衰变产物的结合能之和肯定大于原来重核的结合能。故B错误；C、铯原子核与铅原子核都是中等质量的原子核，铯原子核（55133Cs）的比结合能比铅原子核（82208Pb）的比结合能略大，而铅原子核中的核子数比铯原子核的核子数多一半，所以铯原子核（D、比结合能表示原子核结合松紧程度和稳定程度，比结合能越大，原子核越稳定。故D错误。2．铀核（92235U）经过m次α衰变和n次β衰变变成铅核（82A．m=5，n=4B．铀核（92235U）的比结合能比铅核（C．衰变产物的结合能之和小于铀核（92235D．铀核（92235【答案】B【解析】A、核反应方程为：

92235U→82207Pb+m24He+nB、比结合能越大，原子核结合得越坚固，原子核越稳定，所以铀核的比结合能比铅核的比结合能小，故选项B正确；C、铀核

92235U衰变成原子核

82207Pb，D、放射性元素的半衰期与温度、压强无关，故选项D错误。3．下列说法正确的是（）A．结合能越大的原子核越稳定B．玻尔的跃迁假设是依据α粒子散射试验分析得出的C．光电效应揭示了光具有粒子性，康普顿效应揭示了光具有波动性D．β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【答案】D【解析】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，故A错误；为说明氢光谱，玻尔提出了轨道量子化与跃迁假设，故B错误；光电效应与康普顿效应都揭示了光具有粒子性，故C错误；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，故D正确。4．碳12的原子核是由6个质子和6个中子构成的，各质子之间存在着三种相互作用力，万有引力、库仑力和核力。这三种相互作用力的大小由弱到强的依次是（）A．万有引力、库仑力、核力B．万有引力、核力、库仑力C．库仑力、万有引力、核力D．核力、万有引力、库仑力【答案】A【解析】核力是强力，它能将核子束缚在原子核内。万有引力最弱，探讨核子间相互作用时万有引力可以忽视。故选A。点睛：该题考查四种相互作用．要留意原子核中，核子之间的力，只有核力是最强，其它两个力都很弱．5．下列关于核力、原子核的结合能、比结合能、核子平均质量的说法正确的是（）A．维系原子核稳定的力是核力，核力就是表现为相邻核子间的相互吸引力B．核力是强相互作用的一种表现，原子核尺度内，核力比库仑力小C．比结合能小的原子核拆分成比结合能大的原子核时会释放核能D．核反应过程中假如核子的平均质量减小，则要汲取能量【答案】C【解析】A、维系原子核稳定的力是核力，核力可以表现为相邻核子间的相互吸引力，又可以表现为排斥力，故A错误；B、核力是强相互作用的一种表现，原子核尺度内，核力远比库仑力大，故B错误；C、比结合能小的原子核结合或分解成比结合能大的原子核时释放核能，故C正确；D、核反应过程中假如核子的平均质量减小，则发生了质量亏损，依据爱因斯坦质能方程可知要释放核能，故D错误。6．下列说法正确的是（）A．在全部核反应中，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全部核子的能量总和C．在自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年后肯定还剩下50个镭226没有发生衰变【答案】A【解析】在全部核反应中，都遵从“质量数守恒，核电荷数守恒”的规律，选项A正确；原子核的结合能是核反应前后有质量亏损，以能量的形式释放出来，B错误；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，C错误；半衰期是统计规律，对少量原子核来讲是没有意义的，D错误．故选A.7．我国自主研发的钍基熔盐堆是瞄准将来20〜30年后核能产业发展需求的第四代核反应堆，是一种液态燃料堆，运用钍铀核燃料循环，以氟化盐为冷却剂，将自然核燃料和可转化核燃料熔融于高温氟化盐中，携带核燃料在反应堆内部和外部进行循环.钍232不能干脆运用，须要俘获一个中子后经过2次p衰变转化成铀233再运用，铀233的一种典型裂变方程是92233U+o1n→56A．铀233比钍232多一个中子B．铀233、钡142、氪89三个核中铀233的结合能最大，比结合能也最大C．铀233、钡142、氪89三个核中氪89的结合能最小，比结合能却最大D．铀233的裂变反应释放的能量为ΔE=【答案】C【解析】铀233中含有的中子数为：233-92=141，钍232中的中子数为：232-90=142，可知铀233比钍232少一个中子，A错误；中等大小的核最稳定，比结合能最大，B错误C正确；由于该核反应的过程中释放核能，所以裂变后的新核的结合能大于原来的结合能，所以铀233的裂变反应释放的能量为ΔE=E8．铀原子核既可发生衰变,也可发生裂变。其衰变方程为92238U→A．92238U发生的是B．Y原子核中含有56个中子C．16个92238D．3689Kr【答案】A【解析】依据质量数和电荷数守恒可知X为24He，故发生α衰变，A正确；9．下列说法正确的是（）A．氢原子的光谱是连续谱B．核反应中，质量数守恒，电荷数守恒C．比结合能越小，原子核越稳定D．只要人射光的强度足够大，就能发生光电效应【答案】B【解析】氢原子的光谱是线状谱，选项A错误；核反应中，质量数守恒，电荷数守恒，选项B正确；比结合能越大，原子核越稳定，选项A错误；只要入射光的频率足够大，就能发生光电效应，能否发生光电效应与光强无关，选项D错误；故选B.10．下列说法中正确的是（）A．比结合能越大的原子核越稳定B．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就肯定剩下1个氡原子核C．动量相同的质子和电子，它们的德布罗意波的波长可能不相等D．黑体辐射证明白光具有波动性【答案】A【解析】比结合能越大的原子核越稳定，选项A正确；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量原子核不适应，选项B错误；依据λ＝h/p可知，动量相同的质子和电子，它们的德布罗意波的波长肯定相等，故C错误；黑体辐射证明白辐射能量的量子性，故D错误；故选A.11．有些元素的原子核可以从很靠近它的核外电子中“俘获”一个电子形成一个新原子（如从离原子核最近的K层电子中俘获电子，叫“K俘获”），当发生这一过程时（）A．新原子是原来原子的同位素B．新原子核比原来的原子核少一个质子C．新原子核将带负电D．新原子核比原来的原子核少一个中子【答案】B【解析】原子核俘获一个电子后，一个质子变成中子，质子数削减一个，中子数多一个，新原子核的质子数发生变更，新原子与原来的原子不是同位素，故B正确。12．（1）如图所示是某原子的能级图,a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光.在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是_____________.（2）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_____________.（3）A、B两种光子的能量之比为2:1，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为EkA、EkB，求A、B两种光子的动量之比________和该金属的逸出功.___________【答案】c01n+1【解析】（1）从第3能级跃迁到第1能级，能级差最大，知a光的频率最大，波长最短，从第3能级跃迁到第2能级，能级差最小，知b光的光子频率最小，波长最长，所以波长依次增大的依次为a、c、b．故C正确，ABD错误。

（2）依据电荷数守恒、质量数守恒得，01n+11H→（3）光子的频率与能量成正比，则A、B两种光子的频率之比为2：1；由光子能量公式E=hγ=hcλ和动量公式P=mv=hλ知，A、B两种光子的动量之比等于A、B两种光子的能量之比为2：l；由EKA=EA-W和EKB=EB-W；联立得W=EkA实力实力提高之百尺竿头1．一个中子与质子发生核反应，生成一个氘核，其核反应方程为11A．ΔE4B．ΔE3C．【答案】C【解析】依据结合能的定义可知，质子与中子发生核反应，生成氘核的过程中放出的能量等于氘核的结合能，所以氘核的结合能等于△E；氘核有两个核子，所以氘核的比结合能为△E/2．故C正确，ABD错误。故选C。2．2024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94238Pu衰变供电；静止的94238Pu衰变为铀核92234U和X粒子，放出频率为ν的γ光子．已知：94238Pu、92234U和X粒子的质量分别为mA．X粒子是23B．92234U的比结合能比C．释放出的γ光子能量为（mPu-mU）c2D．放射性同位素94238【答案】B【解析】依据质量数守恒与电荷数守恒可知，94238Pu的衰变方程为94238Pu→92234U+24He+γ，故A错误；94238Pu衰变成92234U核和α

粒子后，释放核能，将原子核分解为单个的核子须要的能量更大，原子变得更稳定，所以92234U的比结合能比94238Pu的大，故B正确；此核反应过程中的质量亏损等于反应前后质量的差，为△m=mpU-mU-mα，释放的γ光子的能量为hv，核反应的过程中释放的能量：E=（mpU-m3．原子核的比结合能曲线如图所示，依据该曲线，下列推断正确的是（）A．重核92235U裂变成3689Kr和B．12C．中等质量的原子核最不稳定D．两个12H核结合成【答案】BD【解析】A.因为重核92235B.依据图像可知12H的比结合能约为1MeV，所以12C.中等质量的原子核比结合能最大，最稳定，C错误。D.依据图像可知24He的比结合能大于两个4．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α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和肯定大于原来重核的结合能C．比结合越大，原子核越不稳定D．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能【答案】AB【解析】A.原子的结合能等于核子在结合成原子核的过程中释放的能量，也是把原子核分解成核子所需汲取的最小能量，A正确B.一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，要释放能量，衰变产物的结合能之和肯定大于原来重核的结合能，B正确C.比结合能越大，结合过程中核子平均释放能量越大，原子核越稳定，C错误D.自由核子组成原子核时，依据爱因斯坦质能方程其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，D错误5．关于原子核的变更、核能及核力，下列说法正确的是（）A．核力是一种弱相互作用，只能发生在原子核内相邻核子之间B．某原子经过一次α衰变和两次β衰变后，核内质子数不变C．放射性原子核X发生衰变，衰变产物的结合能之和肯定大于原来X的结合能D．92235U＋01n→56144【答案】BC【解析】A、核力是一种强相互作用，是一种短距作用，只能发生在原子核内相邻核子之间，故选项A错误；B、某原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，电荷数不变，质量数少4，可知核内质子数不变，故选项B正确；C、放射性原子核X发生衰变，要释放能量，衰变产物的结合能之和肯定大于原来X的结合能，故选项C正确；D、太阳内部发生的核反应是聚变反应，而922356．科学家已经发觉自然界存在四种相互作用，下列说法中，哪些是符合科学家的相识的（）A．弹力应当归结为电磁力B．原子核内全部核子之间都存在核力的作用；C．摩擦力仍旧是电磁力的一种表现形式；D．电磁力是比万有引力更强的相互作用。【答案】ACD【解析】AC、电磁力是两个带电粒子或物体之间的相互作用力，两个相互运动的电荷之间存磁力。力学中的弹力、摩擦力、浮力都属于电磁力的范畴，故A、C正确；B、核力是短程力，作用范围在1.5×10-15mD、电磁力是存在于物质和物质间，以电磁力来维持物质的结构，万有引力其实是某种重物在空间中让空间扭曲而类似吸引其他物质的力，电磁力远大于万有引力，故D正确；故选ACD。7．月球的表面长期受到宇宙射线的照耀，使得“月壤”中的23He含量非常丰富，科学家认为，23He是发生核聚变的极好原料，将来23HeA．23B．23C．23HeD．23【答案】BC【解析】AB：23C：23He发生核聚变，放出能量，D：238．关于原子和原子核，下列说法中正确的是（）A．在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多B．放射性元素的半衰期随温度的上升而变更C．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越坚固D．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【答案】AD【解析】A、核力是强相互作用的一种表现，在原子核内核力比库仑力大得多，故A正确；B、放射性元素的半衰期不随温度、状态及化学变更而变更，是由原子核内部本身确定的，故B错误；C、比结合能越大表示原子核中的核子结合得越坚固，故C错误；D、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正确；故选AD。9．人们发觉，不同的原子核，其核子的平均质量（原子核的质量除以核子数）与原子序数有如图所示的关系。下列关于原子结构和核反应的说法正确的是（）A．由图可知，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要汲取能量B．由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能C．已知原子核A裂变成原子核B和C时放出的γ射线能使某金属板逸出光电子，若增加γ射线强度，则逸出光电子的最大初动能增大D．由图可知，随原子序数的增大核子的平均质量选减小后增大【答案】BD【解析】图象可知，D和E核子的平均质量大于F核子的平均质量，原子核D和E聚变成原子核F时，核子总质量减小，有质量亏损，要释放出核能，故A错误；A的核子平均质量大于B与C核子的平均质量，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能，故B正确；光电子的初动能是与入射光的频率有关，入射光频率越高，光电子的初动能越大，增加射线强度逸出的光电子的最大初动能不变，故C错误；由图可知，随原子序数的增大核子的平均质量选减小后增大，故D正确。所以BD正确，AC错误。10．下列选项中符合相关物理学问的是（）A．氯元素的半衰期为3.8天，若有8个氯原子核，则7.6天后还剩2个氯原子核未衰变B．原子核的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关C．比结合能越大,原子核中核子结合的越坚固,原子核越稳定D．光电效应和康普顿效应深化揭示了光的粒子性,前者标明光具有能量,后者表明光子除了具有能量外还具有动量【答案】CD【解析】半衰期是统计规律，对少数原子核不适用，A错误；原子核的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件都无关，选项B错误；比结合能越大,原子核中核子结合的越坚固,原子核越稳定，选项C正确；光电效应和康普顿效应深化揭示了光的粒子性,前者标明光具有能量,后者表明光子除了具有能量外还具有动量，选项D正确；故选CD.11．关于核反应方程90234Th→91234Pa+A．91234B．91234Pa比90234TC．N0个90234Th经2TD．90234T【答案】BC【解析】质量数较大的核都有放射性，故A错误；91234Pa的中子数为43；90234Th的中子数为44，则91234Pa比90234Th少1个中子；由质量数和电荷数守恒知X为电子，是原子核内的中子转化为质子而释放一个电子，是β衰变，故B正确；经2T时间还剩余四分之一没衰变，发生上述核反应而放出的核能为34N0△12．（1）原子核的比结合能曲线如图所示．依据该曲线，下列推断正确的有________．A．42B．42He核比6C．两个21D．23592U核中核子的平均结合能比89（2）质子（11H）和α粒子（4【答案】BC；小于；2:1【解析】（1）由图可知，氦核的结合能大约为7MeV，氦核的核子数为4，则氦核的结合能大约为28MeV，故A错误。比结合能越大，原子核越稳定，由图可知，氦核的比结合能大，则24He核比36Li核更稳定，故B正确。两个12（2）动能与动量的关系为：P=2mE物质波的波长：λ=hp，

联立得到：λ＝h2mEk∝1此题关键是抓住比结合能等于结合能与核子数的比值得出氦核的结合能；比结合能越大，原子核越稳定.记住公式λ=hp以及