2021学年第7章 原子核与核能7.3 原子核的结合能练习

7.3原子核的结合能基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．下列叙述中正确的是（　　）

A．当温度升高时，放射性元素的半衰期将会变短

B．原子核发生衰变时，质量和电荷数均守恒

C．衰变中所放出的电子，来自原子核外电子

D．原子核的比结合能越大，原子核越稳定

2．下列说法正确的是（       ）

A．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子

B．铀核()衰变为铅核()的过程中，要经过8次α衰变和5次β衰变

C．铀核()衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定小于铀核的结合能

D．按照爱因斯坦的理论，在光电效应中，金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek

3．以下说法正确的是（     ）

A．黑体辐射的强度与频率的关系:随着温度的升高,各种频率的辐射强度都增加,辐射强度极大值向频率较低的方向移动

B．结合能越大,原子核结构一定越稳定

C．光子不仅具有能量,而且也具有动量

D．不同频率的光照射处于基态的氢原子时都可以被氢原子吸收

4．关于原子核的有关知识，下列说法错误的是

A．核力具有短程性决定了核力具有饱和性

B．虽然原子核内的中子不带电，但是相邻的两个中子间仍存在核力作用

C．正因为重核中的核子的平均结合能小，所以重核分裂成两个中等质量的核时会放出结合能

D．核子结合成原子核时放出的结合能是由亏损的质量转化而来的

5．下列说法正确的是

A．查德威克发现了中子，并第一次实现了人工合成放射性同位素

B．比结合能越小，原子核越稳定

C．由玻尔理论可知，氢原子辐射光子后，其电势能减小，核外电子的动能增大

D．天然放射现象中出现的α射线是高能量的电磁波，电离本领强

6．中国实验快堆是第四代核能系统的优选堆型，采用钚（）作燃料，在堆心燃料钚的外围再生区里放置不易发生裂变的轴（），钚-239裂变释放出的快中子被再生区内的铀-238吸收，转变为铀-239，铀-239极不稳定，经过衰变，进一步转变为易裂变的钚-239，从而实现核燃料的“增殖”。下列说法正确的是（　　）

A．铀-239转变为钚-239，经过了3次衰变

B．铀-239发生衰变过程中，电荷数守恒，质量也守恒

C．铀-239发生衰变的实质是原子核内的中子转化为一个质子和一个电子

D．钚（）裂变生成两个中等质量的核，钚核的比结合能大于生成的两个核的比结合能

7．以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的是

A．原子核发生一次β衰变，该原子外层就失去一个电子

B．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，但原子的能量增大

C．比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定吸收能量

D．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的光强太小

8．下列说法中正确的是

A．核反应方程中，若k＝2，则X是电子

B．一群处于n＝3能级的氢原子自发跃迁时能发出3种不同频率的光子

C．质量为m的某放射性物质经过半个半衰期还剩余质量为m的该物质

D．若α衰变 中释放的能量为E，则平均每个核子释放的能量为

9．一个碳12核与一个氘核相撞，二者会发生聚变产生一个氮14核，核反应方程为。如果碳核的比结合能为E1，氘核的比结合能为E2，氮核的比结合能为E3，则上述反应释放的能量可表示为（　　）

A．14E3-12E1-2E2 B．12E1+2E2-14E3 C．14E3+12E1-2E2 D．12E1-14E3-2E2

10．2021年4月，日本政府不计后果决定将福岛核废水排放入海，核废水即使经处理，还是含有氚、锶-90、铯-137、碘-129等放射性元素。其中半衰期为30年，它能通过衰变变为新核，用X表示其元素符号，下列有关说法正确的是（　　）

A．锶发生衰变的衰变方程为

B．10个锶核发生衰变时，经过30年，一定还有5个锶核未发生衰变

C．锶发生衰变时，产生的射线比a射线穿透本领弱

D．新核X的比结合能比小

11．关于近代物理知识，下列说法中正确的是

A．原子核的比结合能越大，原子核越稳定

B．汤姆孙发现了电子，并测量出了电子的电荷量

C．原子核发生一次β衰变，该原子外层就失去一个电子

D．在光电效应现象中，金属的逸出功随入射光频率的增大而增大

12．以下物理内容描述不正确的是(     )

A．爱因斯坦通过对光电效应实验规律的分析揭示了光具有粒子性的一面

B．玻尔模型对一切原子的光谱现象都能准确解释

C．放射性元素的半衰期与其以单质还是化合物形式存在无关

D．原子核的比结合能大小可以反映其稳定性特征

13．某些建筑材料可产生放射性气体氯．氯经过人的呼吸道后能沉积在肺部，并放出大量的射线，危害人体健康．若一个氯核发生一次α衰变生成新核钋，并放出一个能量为E0=0.09MeV的γ光子．则下列说法中正确的是（     ）

A．生成的钋核与原来的氯核相比，中子数减少了4

B．氯核α衰变中产生的γ光子是从钋中放出的

C．氯的半衰期为3.8天，若取4个氯原子核，经7.6天后就只剩下一个氯原子核

D．钋核的比结合能小于氯核的比结合能

14．已知的裂变反应方程为，其反应产物会发生β衰变，且半衰期为28.5年，则下列说法正确的是（     ）

A．的平均结合能比裂变产物的平均结合能大

B．衰变产生的β射线是其核外电子吸收能量后跃迁产生的

C．的β衰变方程为→

D．密闭容器中装有1g，经过28.5年容器中剩余物质质量为0.5g

15．下列关于物理学史和事实的说法正确的是（　　）

A．楞次最先发现电磁感应现象

B．卢瑟福发现天然放射现象

C．射线比射线电离作用弱，穿透能力强

D．比结合能越大，原子核越稳定

二、填空题（共4题）

16．关于天然放射现象，下列叙述正确的是_________

A、若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减少

B、当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生衰变

C、在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强

D、铀核()衰变为铅核（）的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变

E、铀核()衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于铀核的结合能

17．我国科学家因中微子项目研究获得2016年基础物理学突破奖。中微子是一种静止质量很小的不带电粒子，科学家在1953年找到了中微子存在的直接证据：把含氢物质置于预计有很强反中微子流（反中微子用表示）的反应堆内，将会发生如下反应：＋H→n＋e，实验找到了与此反应相符的中子和正电子。

（1）若反中微子的能量是E0，则反中微子的质量＝________，该物质波的频率＝________。（普朗克常量为h，真空中光速为c）

（2）在＋H→n＋e反应过程中，

①若质子认为是静止的，测得正电子的动量为p1，中子的动量为p2，p1、p2方向相同，求反中微子的动量p=_______；

②若质子的质量为m1，中子的质量为m2，电子的质量为m3，m2＞m1。要实现上述反应，反中微子的能量至少是______。（真空中光速为c）

18．在某些恒星内部，3个α粒子可以结合成一个核，已知核的质量为=1.99302×kg，α粒子的质量为=6.64672×kg，真空中光速c=3×m/s，这个核反应是____________，这个反应中释放的核能为__________，（保留一位有效数字），α粒子和比较，α粒子的比结合能_______的比结合能，（填大于.等于或者小于）

19．判断下列说法的正误。

（1）核力是强相互作用，在任何情况下都比库仑力大。_________

（2）弱相互作用是引起原子核β衰变的原因。_________

（3）原子核的结合能就是核子结合成原子核时需要的能量。_________

（4）比结合能越大，原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大。_________

三、综合题（共4题）

20．兆电子伏（）和原子质量单位（u）是核物理领域常用的两个单位，请根据质能方程证明，相当于的能量。

21．吸烟有害健康，香烟中含有钋210，是一种很强的放射性同位素，为了探测放射线的性质，真空室中在放射源钋210的对侧放有一荧光屏，可以根据荧光屏上的打点情况来检测放射线的强弱．

（1）在放射源与荧光屏之间不加任何场时发现荧光屏的中间有闪光产生，当施加一垂直的匀强磁场时，发现荧光屏的闪光都向一侧偏移，撤去磁场在放射源与荧光屏中间放一厚纸，发现荧光屏上没有闪光产生，请你根据上面的情况分析判断是什么射线，同时写出衰变方程（新原子核用Y表示）

（2）α粒子以初速度v0轰击静止的氮14原子核打出一种新的粒子，同时产生一个新的原子核，新的粒子速度为3v0，且方向不变，反应过程中释放的能量完全转化为系统的动能，已知中子质量为m，质子质量和中子质量相等，光速为c，试计算此反应过程中的质量亏损．

22．一个静止的核发生α衰变生成，放出α粒子的运动速度为v0。已知一个核子的质量为m，真空中的光速为c，设衰变过程中放出的能量全部转化成动能。求：

(1)写出衰变方程；

(2)核的运动速度；

(3)衰变过程中的质量亏损。

23．“原子质量单位”是原子物理中常用的一个特殊质量单位，符号为u。已知碳原子的质量是，一个碳原子可以看作是由6个氢原子（每个氢原子的质量是）和6个中子（每个中子的质量是）组成，求碳原子核的结合能。

参考答案：

1．D

2．D

3．C

4．D

5．C

6．C

7．B

8．B

9．A

10．A

11．A

12．B

13．B

14．C

15．D

16．CDE

17．               p1+p2     (m2+m3-m1)c2

18．          ΔE=9×10−13J     小于

19．     错误     正确     错误     错误

20．

碳12的质量为 ，一原子质量是碳12的质量的，又

根据质能方程

全部转化为能量

21．（1）射线是α射线，该衰变方程为：PoHe（2）此反应过程中的质量亏损是．

22．（1）；（2），方向与相反；（3）

23．