还剩3页未读，
继续阅读
成套系列资料，整套一键下载
高中人教版 (2019)3 核力与结合能测试题
展开
这是一份高中人教版 (2019)3 核力与结合能测试题，共5页。
1．氦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，则三种力从大到小的顺序是( )
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
【答案】D
【解析】核力是核子之间的一种强相互作用，其相互作用力巨大，远超过两个质子之间的库仑力，两质子之间的万有引力远小于库仑力，D正确．
2．核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化，这是因为( )
A．原子核带正电，电子带负电，电荷间存在很大的库仑力
B．核子具有质量且相距很近，存在很大的万有引力
C．核子间存在着强大的核力
D．核子间存在着复杂的磁力
【答案】C
【解析】核子之间存在核力作用，核子结合成原子核或原子核分解为核子时，就要克服核力作用，故伴随着巨大的能量变化，故选C．
3．某核反应方程为 eq \\al(2,1)H＋ eq \\al(3,1)H→ eq \\al(4,2)He＋X．已知 eq \\al(2,1)H的质量为2.013 6 u， eq \\al(3,1)H的质量为3.018 0 u， eq \\al(4,2)He的质量为4.002 6 u，X的质量为1.008 7 u，则下列说法中正确的是( )
A．X是质子，该反应释放能量B．X是中子，该反应释放能量
C．X是质子，该反应吸收能量D．X是中子，该反应吸收能量
【答案】B
【解析】由题目所给核反应方程式，根据核反应过程质量数、电荷数守恒规律，可得 eq \\al(2,1)H＋ eq \\al(3,1)H→ eq \\al(4,2)He＋ eq \\al(1,0)X，X为中子，在该反应发生前反应物总质量m1＝2.013 6 u＋3.018 0 u＝5.031 6 u，反应后产物总质量m2＝4.002 6 u＋1.008 7 u＝5.011 3 u．总质量减少，出现了质量亏损．根据爱因斯坦的质能方程可知该反应释放能量，故B正确．
4．(2023年重庆期末)已知中子的质量为1.008 7 u，质子的质量为1.007 3 u，氦核( eq \\al(4,2)He)的质量是4.002 6 u，1 u的质量对应的核能为931.5 MeV．则氦核的比结合能约为( )
A．3.4 MeVB．6.8 MeV
C．13.5 MeVD．27 MeV
【答案】B
【解析】核子结合成原子核的过程中，质量亏损为Δm＝1.008 7 u×2＋1.007 3 u×2－4.002 6 u＝0.029 4 u，所以比结合能为 eq \x\t(ΔE)＝ eq \f(1,4)×Δm×931.5 MeV＝6.846 5 MeV，B正确．
5．(2023年徐州统考)科学家利用加速器成功合成了第118号元素 eq \\al(297,118)Og．Og 很不稳定，其半衰期只有12 ms，Og 原子核先放出n个相同粒子X，再经过3次α 衰变变成 eq \\al(282,112)Cp．关于上述核反应的说法正确的是( )
A．n＝3
B．X粒子是质子
C． eq \\al(297,118)Og中含有118个中子
D．10个Og原子核经过12 ms 后一定有5个发生衰变
【答案】A
【解析】根据题意，由α衰变原理可知，经过3次α衰变，质量数减少12，电荷数减小6，由质量数守恒和电荷数守恒可知，n个相同粒子X共有质量数为A＝297－282－12＝3；电荷数为Z＝118－112－6＝0，可知X粒子是中子，且n＝3，B错误，A正确； eq \\al(297,118)Og中含有的中子数为n＝297－118＝179，C错误；半衰期是针对大量放射性元素的统计规律，对少量放射性原子核不适用，D错误．
6．中子n、质子p、氘核D的质量分别为mn、mp、mD，现用光子能量为E的γ射线照射静止氘核使之分解，反应方程为γ＋D→p＋n．若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是( )
A． eq \f(1,2)[(mD－mp－mn)c2－E]B． eq \f(1,2)[(mp＋mn－mD)c2＋E]
C． eq \f(1,2)[(mD－mp－mn)c2＋E]D． eq \f(1,2)[(mp＋mn－mD)c2－E]
【答案】C
【解析】核反应因质量亏损释放的核能ΔE＝(mD－mp－mn)c2，再加上原光子的能量也转化成动能，又两个粒子动能相等，所以有Ek＝ eq \f(ΔE＋E,2)，C正确．
7．(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α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．铯原子核(eq \\al(133, 55)Cs)的结合能小于铅原子核( eq \\al(208, 82)Pb)的结合能
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】ABC
【解析】原子核分解成自由核子时，需要的最小能量就是原子核的结合能，A正确．重核衰变时释放能量，衰变产物更稳定，即衰变产物的比结合能更大，衰变前后核子数不变，所以衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，B正确．铯核的核子数比铅核的核子数少，其结合能也小，C正确．自由核子组成原子核时，需放出能量，因此质量亏损产生的能量小于原子核的结合能，D错误．
8．一静止的原子核anX发生α衰变，变成另一个新的原子核Y，衰变后测得α粒子的速率为v，已知α粒子的质量为m0，原子核Y的质量为M，下列说法正确的是( )
A．原子核Y的符号表示为a－m0n－2Y
B．anX的比结合能一定大于Y核的比结合能
C．原子核Y的速率为 eq \f(m0v,M)
D．原子核衰变过程中释放的核能为 eq \f(1,2)m0v2
【答案】C
【解析】根据质量数和电荷数守恒可知，原子核Y的符号表示为 eq \\al(a－4,n－2)Y，A错误；因反应放出核能，故anX的比结合能小于Y核的比结合能，B错误；根据动量守恒定律可得m0v＝Mv′，解得v′＝ eq \f(m0v,M)，C正确；根据上述可知，因原子核Y有速度，也有动能，故衰变过程中释放的核能大于 eq \f(1,2)m0v2，D错误．
9．(2023年全国卷)2022年10月，全球众多天文设施观测到迄今最亮伽马射线暴，其中我国的“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中作出重要贡献．由观测结果推断，该伽马射线暴在1分钟内释放的能量量级为1048 J．假设释放的能量来自于物质质量的减少，则每秒钟平均减少的质量量级为(光速为3×108 m/s )( )
A．1019 kgB．1024 kg
C．1029 kgD．1034 kg
【答案】C
【解析】根据质能方程E＝mc2 可知，则每秒钟平均减少的质量为Δm＝ eq \f(E0,60c2 )＝ eq \f(1048,60×(3×108 )2 ) kg＝ eq \f(1030,5.4) kg，则每秒钟平均减少的质量量级为1029 kg，C正确．
10．(多选)中子和质子结合成氘核时，质量亏损为Δm，相应的能量ΔE＝Δmc2＝2.2 MeV是氘核的结合能．下列说法正确的是( )
A．用能量小于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子
B．用能量等于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零
C．用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零
D．用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零
【答案】AD
【解析】氘核分解为一个质子和一个中子时，所需吸收的能量不能小于其结合能2.2 MeV，A正确；光子照射氘核时，光子和氘核组成的系统总动量不为零，由动量守恒定律得，光子被氘核吸收后，分解成的质子和中子的总动量不为零，总动能也不为零，所以把氘核分解为质子和中子所需的能量应大于2.2 MeV，D正确，B、C错误．
B组·能力提升
11．(2023年龙岩期末)近日物理学家创造了一个南瓜形状的镥149( eq \\al(149, z)Lu)原子核，它能以一种罕见的放射性衰变方式释放质子．其衰变方程为 eq \\al(149, z)Lu→ eq \\al(1,1)H＋ eq \\al( n,70)Yb，下列说法正确的是( )
A．降低温度可以延长镥149的半衰期
B．镥149原子核衰变前核内中子数为78
C．衰变产物 eq \\al(n,70)Yb的中子数为77
D．镥149的比结合能比 eq \\al(n,70)Yb的大
【答案】B
【解析】元素原子核的半衰期是由元素本身决定，与元素所处的物理和化学状态无关，A错误；根据电荷数守恒可知z＝1＋70＝71，镥-149原子核衰变前核内中子数为149－z＝78，B正确；根据质量数守恒可知n＋1＝149，衰变产物 n70Yb的中子数为n－70＝78，C错误；反应中释放能量，所以衰变后产物更稳定，比结合能更大，故镥－149的比结合能比 n70Yb的小，D错误．
12． eq \\al(3,1)H的质量是3.016 050 u，质子的质量是1.007 277 u，中子的质量是1.008 665 u．1 u相当于931.5 MeV的能量，求：(计算结果保留三位有效数字)
(1)一个质子和两个中子结合为氚核时，是吸收还是放出能量？该能量为多少？
(2)氚核的结合能和比结合能各是多少？
(3)如果此能量是以光子形式放出的，则光子的频率是多少？
解：(1)一个质子和两个中子结合成氚核的核反应方程是 eq \\al(1,1)H＋2 eq \\al(1,0)n→ eq \\al(3,1)H，
反应前各核子总质量为mp＋2mn＝1.007 277 u＋2×1.008 665 u＝3.024 607 u，
反应后新核的质量为mH＝3.016 050 u，
质量亏损为Δm＝3.024 607 u－3.016 050 u＝0.008 557 u，
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ΔE＝0.008 557×931.5 MeV≈7.97 MeV．
(2)氚核的结合能即为ΔE＝7.97 MeV．
它的比结合能为 eq \f(ΔE,3)≈2.66 MeV．
(3)放出光子的频率为ν＝ eq \f(ΔE,h)＝ eq \f(7.97×106×1.6×10－19,6.63×10－34) Hz≈1.92×1021 Hz．
1．氦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，则三种力从大到小的顺序是( )
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
【答案】D
【解析】核力是核子之间的一种强相互作用，其相互作用力巨大，远超过两个质子之间的库仑力，两质子之间的万有引力远小于库仑力，D正确．
2．核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化，这是因为( )
A．原子核带正电，电子带负电，电荷间存在很大的库仑力
B．核子具有质量且相距很近，存在很大的万有引力
C．核子间存在着强大的核力
D．核子间存在着复杂的磁力
【答案】C
【解析】核子之间存在核力作用，核子结合成原子核或原子核分解为核子时，就要克服核力作用，故伴随着巨大的能量变化，故选C．
3．某核反应方程为 eq \\al(2,1)H＋ eq \\al(3,1)H→ eq \\al(4,2)He＋X．已知 eq \\al(2,1)H的质量为2.013 6 u， eq \\al(3,1)H的质量为3.018 0 u， eq \\al(4,2)He的质量为4.002 6 u，X的质量为1.008 7 u，则下列说法中正确的是( )
A．X是质子，该反应释放能量B．X是中子，该反应释放能量
C．X是质子，该反应吸收能量D．X是中子，该反应吸收能量
【答案】B
【解析】由题目所给核反应方程式，根据核反应过程质量数、电荷数守恒规律，可得 eq \\al(2,1)H＋ eq \\al(3,1)H→ eq \\al(4,2)He＋ eq \\al(1,0)X，X为中子，在该反应发生前反应物总质量m1＝2.013 6 u＋3.018 0 u＝5.031 6 u，反应后产物总质量m2＝4.002 6 u＋1.008 7 u＝5.011 3 u．总质量减少，出现了质量亏损．根据爱因斯坦的质能方程可知该反应释放能量，故B正确．
4．(2023年重庆期末)已知中子的质量为1.008 7 u，质子的质量为1.007 3 u，氦核( eq \\al(4,2)He)的质量是4.002 6 u，1 u的质量对应的核能为931.5 MeV．则氦核的比结合能约为( )
A．3.4 MeVB．6.8 MeV
C．13.5 MeVD．27 MeV
【答案】B
【解析】核子结合成原子核的过程中，质量亏损为Δm＝1.008 7 u×2＋1.007 3 u×2－4.002 6 u＝0.029 4 u，所以比结合能为 eq \x\t(ΔE)＝ eq \f(1,4)×Δm×931.5 MeV＝6.846 5 MeV，B正确．
5．(2023年徐州统考)科学家利用加速器成功合成了第118号元素 eq \\al(297,118)Og．Og 很不稳定，其半衰期只有12 ms，Og 原子核先放出n个相同粒子X，再经过3次α 衰变变成 eq \\al(282,112)Cp．关于上述核反应的说法正确的是( )
A．n＝3
B．X粒子是质子
C． eq \\al(297,118)Og中含有118个中子
D．10个Og原子核经过12 ms 后一定有5个发生衰变
【答案】A
【解析】根据题意，由α衰变原理可知，经过3次α衰变，质量数减少12，电荷数减小6，由质量数守恒和电荷数守恒可知，n个相同粒子X共有质量数为A＝297－282－12＝3；电荷数为Z＝118－112－6＝0，可知X粒子是中子，且n＝3，B错误，A正确； eq \\al(297,118)Og中含有的中子数为n＝297－118＝179，C错误；半衰期是针对大量放射性元素的统计规律，对少量放射性原子核不适用，D错误．
6．中子n、质子p、氘核D的质量分别为mn、mp、mD，现用光子能量为E的γ射线照射静止氘核使之分解，反应方程为γ＋D→p＋n．若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是( )
A． eq \f(1,2)[(mD－mp－mn)c2－E]B． eq \f(1,2)[(mp＋mn－mD)c2＋E]
C． eq \f(1,2)[(mD－mp－mn)c2＋E]D． eq \f(1,2)[(mp＋mn－mD)c2－E]
【答案】C
【解析】核反应因质量亏损释放的核能ΔE＝(mD－mp－mn)c2，再加上原光子的能量也转化成动能，又两个粒子动能相等，所以有Ek＝ eq \f(ΔE＋E,2)，C正确．
7．(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α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．铯原子核(eq \\al(133, 55)Cs)的结合能小于铅原子核( eq \\al(208, 82)Pb)的结合能
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】ABC
【解析】原子核分解成自由核子时，需要的最小能量就是原子核的结合能，A正确．重核衰变时释放能量，衰变产物更稳定，即衰变产物的比结合能更大，衰变前后核子数不变，所以衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，B正确．铯核的核子数比铅核的核子数少，其结合能也小，C正确．自由核子组成原子核时，需放出能量，因此质量亏损产生的能量小于原子核的结合能，D错误．
8．一静止的原子核anX发生α衰变，变成另一个新的原子核Y，衰变后测得α粒子的速率为v，已知α粒子的质量为m0，原子核Y的质量为M，下列说法正确的是( )
A．原子核Y的符号表示为a－m0n－2Y
B．anX的比结合能一定大于Y核的比结合能
C．原子核Y的速率为 eq \f(m0v,M)
D．原子核衰变过程中释放的核能为 eq \f(1,2)m0v2
【答案】C
【解析】根据质量数和电荷数守恒可知，原子核Y的符号表示为 eq \\al(a－4,n－2)Y，A错误；因反应放出核能，故anX的比结合能小于Y核的比结合能，B错误；根据动量守恒定律可得m0v＝Mv′，解得v′＝ eq \f(m0v,M)，C正确；根据上述可知，因原子核Y有速度，也有动能，故衰变过程中释放的核能大于 eq \f(1,2)m0v2，D错误．
9．(2023年全国卷)2022年10月，全球众多天文设施观测到迄今最亮伽马射线暴，其中我国的“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中作出重要贡献．由观测结果推断，该伽马射线暴在1分钟内释放的能量量级为1048 J．假设释放的能量来自于物质质量的减少，则每秒钟平均减少的质量量级为(光速为3×108 m/s )( )
A．1019 kgB．1024 kg
C．1029 kgD．1034 kg
【答案】C
【解析】根据质能方程E＝mc2 可知，则每秒钟平均减少的质量为Δm＝ eq \f(E0,60c2 )＝ eq \f(1048,60×(3×108 )2 ) kg＝ eq \f(1030,5.4) kg，则每秒钟平均减少的质量量级为1029 kg，C正确．
10．(多选)中子和质子结合成氘核时，质量亏损为Δm，相应的能量ΔE＝Δmc2＝2.2 MeV是氘核的结合能．下列说法正确的是( )
A．用能量小于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子
B．用能量等于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零
C．用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零
D．用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零
【答案】AD
【解析】氘核分解为一个质子和一个中子时，所需吸收的能量不能小于其结合能2.2 MeV，A正确；光子照射氘核时，光子和氘核组成的系统总动量不为零，由动量守恒定律得，光子被氘核吸收后，分解成的质子和中子的总动量不为零，总动能也不为零，所以把氘核分解为质子和中子所需的能量应大于2.2 MeV，D正确，B、C错误．
B组·能力提升
11．(2023年龙岩期末)近日物理学家创造了一个南瓜形状的镥149( eq \\al(149, z)Lu)原子核，它能以一种罕见的放射性衰变方式释放质子．其衰变方程为 eq \\al(149, z)Lu→ eq \\al(1,1)H＋ eq \\al( n,70)Yb，下列说法正确的是( )
A．降低温度可以延长镥149的半衰期
B．镥149原子核衰变前核内中子数为78
C．衰变产物 eq \\al(n,70)Yb的中子数为77
D．镥149的比结合能比 eq \\al(n,70)Yb的大
【答案】B
【解析】元素原子核的半衰期是由元素本身决定，与元素所处的物理和化学状态无关，A错误；根据电荷数守恒可知z＝1＋70＝71，镥-149原子核衰变前核内中子数为149－z＝78，B正确；根据质量数守恒可知n＋1＝149，衰变产物 n70Yb的中子数为n－70＝78，C错误；反应中释放能量，所以衰变后产物更稳定，比结合能更大，故镥－149的比结合能比 n70Yb的小，D错误．
12． eq \\al(3,1)H的质量是3.016 050 u，质子的质量是1.007 277 u，中子的质量是1.008 665 u．1 u相当于931.5 MeV的能量，求：(计算结果保留三位有效数字)
(1)一个质子和两个中子结合为氚核时，是吸收还是放出能量？该能量为多少？
(2)氚核的结合能和比结合能各是多少？
(3)如果此能量是以光子形式放出的，则光子的频率是多少？
解：(1)一个质子和两个中子结合成氚核的核反应方程是 eq \\al(1,1)H＋2 eq \\al(1,0)n→ eq \\al(3,1)H，
反应前各核子总质量为mp＋2mn＝1.007 277 u＋2×1.008 665 u＝3.024 607 u，
反应后新核的质量为mH＝3.016 050 u，
质量亏损为Δm＝3.024 607 u－3.016 050 u＝0.008 557 u，
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ΔE＝0.008 557×931.5 MeV≈7.97 MeV．
(2)氚核的结合能即为ΔE＝7.97 MeV．
它的比结合能为 eq \f(ΔE,3)≈2.66 MeV．
(3)放出光子的频率为ν＝ eq \f(ΔE,h)＝ eq \f(7.97×106×1.6×10－19,6.63×10－34) Hz≈1.92×1021 Hz．
相关试卷
人教版 (2019)选择性必修 第三册第五章 原子核4 核裂变与核聚变同步测试题： 这是一份人教版 (2019)选择性必修 第三册<a href="/wl/tb_c163336_t7/?tag_id=28" target="_blank">第五章 原子核4 核裂变与核聚变同步测试题</a>，共5页。
高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第二章 气体、固体和液体4 固体复习练习题： 这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册<a href="/wl/tb_c163304_t7/?tag_id=28" target="_blank">第二章 气体、固体和液体4 固体复习练习题</a>，共5页。试卷主要包含了关于晶体，下列说法正确的是，下列说法中正确的是等内容，欢迎下载使用。
高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册5 液体课后练习题： 这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册<a href="/wl/tb_c163306_t7/?tag_id=28" target="_blank">5 液体课后练习题</a>，共5页。试卷主要包含了关于液体，下列说法不正确的是，关于液晶的说法正确的是等内容，欢迎下载使用。
