人教版 (2019)选择性必修 第三册第五章 原子核3 核力与结合能练习题

核力与结合能练习

一、单选题

1. 下面关于结合能和比结合能的说法中，正确的有

A. 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，因此它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要大

2. 2020年12月17日1时59分，“嫦娥五号”探测器在月球上采集了约2kg月壤成功返回地球。月壤中含有的“氦”被科学家们称为“完美能源”。已知两个氘核通过反应可产生“氦”，并释放出一个X粒子。则下列说法正确的是

A. X粒子是质子
B. 该反应前后质量数守恒但存在质量亏损
C. 该反应既不是裂变反应，也不是聚变反应
D. 该反应中反应物的比结合能大于生成物的比结合能

3. 我国著名物理学家，曾任浙江大学物理系主任的王淦昌先生曾提出一种探测中微子的方案，原子核可以俘获原子的K层电子而成为的激发态，并放出中微子当时写作，即，而又可以放出光子而回到基态，即，下列说法中正确的是

A. 是核聚变反应
B. 和的核子数相同
C. 和Li的比结合能相同
D. 的过程中由于质量数守恒，故未出现质量亏损

4. 2020年12月17日1时59分，“嫦娥五号”探测器在月球上采集了约月壤成功返回地球月壤中含有的“氦”被科学家们称为“完美能源”已知两个氘核通过反应可产出“氦”并释放出一个X粒子则下列说法正确的是   

A. X粒子是质子
B. 该反应既不是裂变反应，也不是聚变反应
C. 该反应前后质量数守恒但存在质量亏损
D. 该反应中反应物的比结合能大于生成物的比结合能

5. 关于核反应和核能，下列说法正确的是   

A. 核子结合成原子核时，要克服核力做功，从外界吸收能量
B. 原子核分解为核子时，总质量数减少，向外界释放能量
C. 重核裂变释放出能量，的结合能比的大
D. 放射性原子核衰变为原子核，需要经3次衰变和2次衰变

6. 一个氘核和一个氚核发生聚变反应会产生氦核，核反应方程是，关于该反应，下列说法中正确的是

A. 该反应为衰变
B. 该方程中的X表示质子
C. 的比结合能比的比结合能大
D. 该反应后核子的平均质量将减小

7. 据悉我国第四代反应堆钍基熔盐堆能源系统研究已获重要突破。该反应堆以钍为核燃料，钍俘获一个中子后经过若干次衰变转化成铀；轴的一种典型裂变产物是钡和氪，同时释放巨大能量。下列说法正确的是

A. 钍核有90个中子，142个质子
B. 铀核裂变的核反应方程为
C. 放射性元素衰变的快慢与核内部自身因素无关，由原子所处的化学状态和外部条件决定
D. 重核分裂成中等大小的核，核子的比结合能减小

8. 准确理解和掌握物理知识是非常重要的，否则同学们在做选择题时，会觉得每个选项都似乎都是正确的，更可怕的是在多选题中可能由于对某一个选项的知识的模糊，往往会导致整个题目的完全溃败，下列对物理方面知识的说法错误的是

A. 在、、这三种射线中，射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强
B. 光的干涉、衍射、偏振体现了光的波动性，光电效应和康普顿效应体现了光的粒子性
C. 比结合能越大，表示原子核中核子结合得越不牢固，原子核越不稳定
D. 根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小

9. 人们发现，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错误的是

A. 由图可知，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损要放出能量
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时放出的射线能使某金属板逸出光电子，若不改变频率只增加射线强度，则逸出光电子的最大初动能增大
D. 在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度

10. 关于衰变，下列说法正确的是

A. 衰变说明电子是原子核的组成部分
B. 原子核发生衰变，产生新原子核的比结合能增大
C. 衰变的快慢与衰变物质所处状态有关
D. 原子核发生衰变，产生新原子核的核子数减少

二、多选题

11. 如图给出了核子的平均质量原子核的质量除以核子数与原子序数Z的关系的示意图线，由图可知：

A. 原子核A裂变成原子核B和C要放出核能
B. 原子核A裂变成原子核B和C要吸收能量
C. 原子核D和E聚变成原子核F要放出核能
D. 原子核D和E聚变成原子核F要吸收能量

12. 核物理通过百余年的发展和进步，人们已经对原子核有了更进一步的认识，下列说法正确的是   

A. 不管两个质子之间距离如何，核力总是大于库仑力
B. 原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需要的能量
C. 比结合能越大，原子核越稳定
D. 由爱因斯坦质能方程可知，质量和能量可以相互转化

13. 一个氘核和一个氚核发生聚变反应会产生氦核，核反应方程是，关于该反应，下列说法中正确的是

A. 该反应为衰变
B. 该方程中的X表示中子
C. 的比结合能比的比结合能大
D. 该反应后核子的平均质量将减小

14. 下列说法正确的是

A. 一个中子和一个质子结合生成氘核时，会发生质量亏损
B. 一个处于能级的氢原子向低能级跃迁，可能产生6种不同频率的光子
C. 氡衰变的半衰期为天，升高温度后其半衰期将小于天
D. 核反应是轻核的聚变

15. 下列说法正确的有     

A. 质量数越小的原子核，比结合能越大
B. 粒子被加速后，其物质波的波长将变短
C. 玻尔的能级和电子轨道不连续的观点，成功地解释了氢原子的光谱
D. 某放射性元素的400个原子核中有200个发生衰变的时间为它的一个半衰期

三、填空题

16. 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_____________．
17. 原子物理中，质子数和中子数互换的原子核称为镜像核的镜像核是____镜像核的元素符号可用X表示．的比结合能是____设质量为，中子质量为，质子质量为，真空中光速为
18. 太阳能量来源与太阳内部氢核的聚变。1个和1个结合成1个氦核。该核反应的方程式为：________。已知的质量为，的质量为，氦核的质量为，中子的质量为，真空中光速为c。该反应释放的核能为________。
19. 太阳内部不断进行着各种核聚变反应，一个氘核和一个氚核结合成一个氦核是其中一种，请写出其核反应方程________________；如果氘核的比结合能为，氚核的比结合能为，氦核的比结合能为，则上述反应释放的能量可表示为________。
    

答案和解析

1.【答案】D
【解答】

A.原子核拆解成核子吸收的能量称为结合能，A错误；

B.比结合能越大的原子核越稳定，结合能就是比结合能乘以核子数，因此比结合能大的结合能不一定大，B错误；

C.重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能大但比结合能小，C错误；

D.中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大，因此轻核聚变成中等质量的原子核会放出核能，D正确。

2.【答案】B
【解答】
A.根据电荷数守恒、质量数守恒得，X的电荷数为0，质量数为1，可知X为中子，故A错误；
B.该反应前后质量数守恒，但是有质量亏损，反应物的质量大于生成物的质量，故B正确；
该反应是聚变反应，放出能量，所以反应物的比结合能小于生成物的比结合能，故BD错误。
3.【答案】B
【解答】
A.是原子核的人工转变，故A错误；
B.没有质子数和中子数的变化，所以和的核子数相同，故B正确；
C.放出了能量，所以比更稳定，的比结合能大，故C错误；
D.放出了能量，该过程发生了质量亏损，故D错误。
4.【答案】C
【解答】
A.根据电荷数守恒、质量数守恒得，X的电荷数为0，质量数为1，可知X为中子，故A错误。
B.该反应是聚变反应，放出能量，所以反应物的比结合能小于生成物的比结合能，故BD错误。
C.该反应前后质量数守恒，但是有质量亏损，反应物的质量大于生成物的质量，故C正确。
5.【答案】D
【解答】
A.核子结合成原子核时，核子间的核力做正功，所以要向外界释放能量，A项错误；
B.核子结合成原子核的过程存在质量亏损，向外界释放能量，但总质量数不变，B项错误；
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，C项错误；
D.设经过x次衰变和y次衰变后变为，根据电荷数和质量数守恒可得和，解得，，即放射性原子核经过3次衰变和2次衰变后变为，D项正确。
6.【答案】D
【解答】
A.该反应为轻核聚变，故A错误；
B.根据质量数和电荷数守恒，X为中子，故B错误；
聚变反应放出能量，发生质量亏损，反应后核子的平均质量将减小，的比结合能比的比结合能小，故C错误，D正确。
7.【答案】B
【解答】
A.原子核常用表示，A表示核的质量数，Z表示核的电荷数，所以钍核有90个质子，142个中子，故A错误；
B.铀核裂变的核反应方程为 ，核裂变方程遵循质量数守恒、电荷数守恒，故B正确；
C.放射性元素衰变的快慢是由核内部自身因素决定的，与原子所处的化学状态和外部条件无关，故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，故D错误。
8.【答案】C

9.【答案】C

【解析】解：A、由图象可知，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正确；
B、由图象可知，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；
C、光电子的最大初动能是由入射光的频率决定的，与入射光的强度无关，增加入射光的强度，光电子的最大初动能不变，故C错误；
D、在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度，故D正确。
10.【答案】B
【解答】
A.衰变的实质是原子核中一个中子转变为一个质子和一个电子，因此衰变不能说明电子是原子核的组成部分，A错误；
B.原子核发生衰变，产生新原子核趋于稳定，所以新的原子核的比结合能增大，B正确；
C.半衰期是衡量衰变的快慢的物理量，而半衰期与衰变物质所处状态无关，C错误；
D.原子核发生衰变，产生新原子核的核子数不变，D错误。
11.【答案】AC
【解得】
由图象可知，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A正确，B错误；
由图象可知，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D错误，C正确；
故选AC。
12.【答案】BC
【解答】
A、当两个质子相距很近时，核力大于库仑力，大于一定距离时，核力小于库仑力，核子只和相邻核子发生核力作用，故A错误；
B、原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需要的能量，故B正确；
C、比结合能越大，原子核越稳定，故C正确；
D、爱因斯坦质能方程只是反映了质量与能量之间的关系，质量和能量不可以相互转化，故D错误。
13.【答案】BD
 

【解答】
A.该核反应为聚变反应，不是衰变，A项错误；
B.根据质量数和电荷数守恒，可知方程中的X表示中子，B项正确；
聚变反应是放出能量的反应，会发生质量亏损，反应后核子的平均质量将减小，的比结合能比的比结合能小，C项错误、D项正确。
14.【答案】AD
【解答】
A.一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，由质能方程可知，此过程中有质量亏损，故A正确；
B.一个处于能级的氢原子向较低能级跃迁，最终跃迁到基态，跃迁情况可能是：，释放1种频率的光子。或者是：，，释放2种频率的光子。或者是：，释放3种频率的光子，可能最多产生3种不同频率的光子，故B错误；
C.原子核衰变的半衰期由原子核自身性质决定，是不变的，与核外的压强、温度等因素均无关，故C错误；
D.核反应 是轻核的聚变，故D正确；
15.【答案】BC

【解答】

A.原子序数中等的原子核，比结合能越大，故A错误；

B.粒子被加速后，动量增大，由，其物质波的波长将变短，故B正确；

C.玻尔的能级和电子轨道不连续的观点，成功地解释了氢原子的光谱，故C正确；

D.半衰期是一个对放射性元素的大量原子核而言的统计概念，对个别原子核来说没有什么意义，故D错误。

16.【答案】；
【解答】
根据电荷数守恒、质量数守恒得，该反应释放的能量为Q，则结合能为Q，所以氘核的比结合能为。
故答案为：；
17.【答案】或  
 

【解析】或  

【解析】根据题意，镜像核的质子数为4，质量数为7，所以镜像核为，根据比结合能的概念得．

18.【答案】；
19.【答案】
 

【解析】【解析】根据电荷数守恒、质量守恒守恒，知核反应方程为，根据比结合能等于结合能与核子数的比值，则有：该核反应中释放的核能。