高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册核力与结合能当堂达标检测题

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册核力与结合能当堂达标检测题，共7页。试卷主要包含了核力与四种基本相互作用，结合能，质量亏损等内容，欢迎下载使用。
考点一、核力与四种基本相互作用
1．核力：原子核中的核子之间存在一种很强的相互作用，即存在一种核力，它使得核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子核．这种作用称为强相互作用．
2．强相互作用的特点
(1)强相互作用是短程力，作用范围只有约10－15 m.
(2)距离增大时，强相互作用急剧减小．超过10－15 m，相互作用不存在．
3．弱相互作用
(1)弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子—质子转变的原因．
(2)弱相互作用是短程力，其力程只有10－18 m.
4．四种基本相互作用
考点二、结合能
1．结合能
原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能．
2．比结合能
原子核的结合能与核子数之比，叫作比结合能，也叫作平均结合能．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定．中等大小的核的比结合能最大，最稳定．
技巧归纳、结合能和比结合能
考点三、质量亏损
1．质能方程
物体的能量与它的质量的关系是：E＝mc2.
2．质量亏损
原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象．
技巧归纳：质量亏损
1．质量亏损Δm的理解
所谓质量亏损，并不是质量消失，而是减少的质量在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出去了．反过来，把原子核分裂成核子，总质量要增加，总能量也要增加，增加的能量要由外部供给．
2．质能方程E＝mc2的理解
(1)根据质能方程，物体的总能量与其质量成正比．物体质量增加，则总能量随之增加；质量减少，总能量也随之减少，这时质能方程也写作ΔE＝Δmc2.
(2)运用质能方程时应注意单位．一般情况下，公式中各量都应取国际单位制单位．但在微观领域，用国际单位制单位往往比较麻烦，习惯上常用“原子质量单位”和“电子伏特”作为质量和能量的单位，1 u对应931.5 MeV能量．
技巧归纳：核能的计算方法
1．根据质量亏损计算
(1)根据核反应过程，计算核反应前和核反应后的质量亏损Δm.
(2)根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2计算核能．
①若Δm的单位是千克，则需要将c＝3×108 m/s代入，计算得到的ΔE的单位为焦耳．
②若Δm的单位是原子质量单位u，则可用ΔE＝Δm×931.5 MeV计算，即用质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV.(1 u相当于931.5 MeV)
2．利用比结合能来计算核能
原子核的结合能＝核子的比结合能×核子数，核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差，就是该核反应所释放(或吸收)的核能．
二：考点题型归纳
题型一：核力的性质
1．(2021·江西·高二期中)关于核力，下列说法正确的是( )
A．核力的作用范围只有约mB．核力本质上属于电磁相互作用
C．中子和中子之间不会有核力作用D．核力减小是发生衰变的原因
2．(2019·上海·高二课时练习)关于核力，下列说法正确的是( ).
A．核力就是核子间的静电斥力 B．核力既可能是引力，又可能是斥力
C．核力对核子做正功，原子核要释放能量 D．原子核内的某一核子与其他核子间都有核力的作用
3．(2020·全国·高二课时练习)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
题型二：结合能和比比结合能
4．(2022·江西省临川第二中学高二期中)下列关于结合能和比结合能的说法中正确的是( )
A．中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大
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．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能
5．(2022·河南·高二期中)截止到2022年9月份，用来储存福岛核废水的储存罐将会全部用完，日本已经确定将福岛第一核电站核污水排入大海。核废水中包含氘、钴60、锶90、碘129、铀235等60多种高污染核素，这些放射性物质直接排入大海，会对太平洋周边海域造成极大的危害。氚经过β衰变放出的电子被人体吸入是有害的，其他核素的半衰期更长，危害更大，例如锶90的半衰期约为28年，碘129的半衰期约为1570万年，这些核素与海洋生物具有很强的亲和力，对人类具有很强的危害性。下列判断正确的是( )
A．氚的β衰变方程为B．β衰变的实质为
C．钴60的比结合能小于碘129的比结合能D．温度升高，分子热运动剧烈程度增加，铀235的半衰期会缩短
6．(2021·河南·高二期末)以下关于核能的说法正确的是( )
A．氢弹是利用核裂变的链式反应，原子弹是利用核聚变反应
B．原子核在常温下就能发生轻核聚变，目前核电站是利用核聚变释放的能量来发电
C．重核裂变过程中释放核能是因为新核的比结合能小
D．不同原子核的平均结合能不同，中等质量的核的平均结合能比轻核、重核的平均结合能都大
题型三：平均质量曲线
7．(2021·新疆·乌市八中高二)如图是各种元素的原子核中核子的平均质量与原子序数Z的关系图象，由此可知( )
A．若原子核D和E结合成原子核F，原子核的比结合能一定会减小
B．若原子核D和E结合成原子核F，结合过程一定要吸收能量
C．若原子核A分裂成原子核B和C，原子核的比结合能一定会减小
D．若原子核A分裂成原子核B和C，分裂过程一定要释放能量

8．(2020·陕西·西北工业大学附属中学高二期中)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 γ 射线能使某金属板逸出光电子，若不改变频率只 增加 γ 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
9．(2019·河南·高二阶段练习)如图所示为核子平均质量与原子序数的关系，下列与原子核有关的说法正确的是( )
A．原子核的结合能越大，原子核越稳定
B．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
C．由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要吸收核能
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
题型四：比结合能曲线
10．(2022·广东·盐田高中高二阶段练习)如图所示，图甲为原子核的比结合能与质量数关系曲线，图乙为原子核的平均核子质量与原子序数的关系曲线，根据两曲线，下列说法正确的是( )
A．根据图甲可知，核的结合能约为7MeV
B．根据图甲可知，核的结合能比核的结合能更大
C．根据图乙可知，核D裂变成核E和F的过程中，比结合能减小
D．根据图乙可知，若A、B能结合成C，结合过程一定要吸收能量
11．(2021·广东湛江·高二期末)原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，下列判断正确的有( )
A．核的结合能约为14MeVB．两个核结合成核时释放能量
C．核比核更稳定D．U核中核子的平均结合能比Kr核中的大
12．(2021·山东菏泽·高二期末)不同原子核的比结合能是不一样的，如图所示是按照实际测量结果画的原子核的比结合能曲线，由此可知下列说法正确的是( )
A．发生重核裂变时只会吸收能量，发生轻核聚变时只会放出能量 B．两个核聚变结合成核的过程会放出能量
C．、、三者相比，的比结合能最大 D．核的结合能大于核的结合能，因此核更稳定
题型五：质能方程
13．(2022·贵州·顶效开发区顶兴学校高二期中)“β衰变”的实质是原子核内一个中子()转变为一个质子()，同时释放一个电子()若质子的质量为，中子的质量为，电子的质量为，光速为c，则该核反应过程释放出的核能为( )
A． B． C． D．
14．(2022·广东·盐田高中高二阶段练习)我国新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”(又被称为“人造太阳”)将在2020年投入运行。其所发生的核反应方程是H+H→He+X，已知H、H、He和X的质量分别为m1、m2、m3和m4，真空中的光速为c。下列说法正确的是( )
A．X是质子B．大亚湾核电站利用核聚变发电
C．题目中所进行的核反应是衰变D．该核反应所释放的核能为
15．(2021·江西抚州·高二期末)运动的原子核X放出α粒子后变成静止的原子核Y，已知原子核X、α粒子的质量分别是M、m，α粒子的动能为E，真空中的光速为c，α粒子的速度远小于光速。则在上述核反应中的质量亏损是( )
A． B．E C．E D．E
题型六：核能的计算
16．(2021·北京·101中学高二期末)静止在匀强磁场中的原子核X发生α衰变后变成新原子核Y。已知核X的质量数为A，电荷数为Z，核X、核Y和α粒子的质量分别为mX、mY和mα，假设核反应过程中释放的能量全部转化为α粒子和Y核的动能。α粒子在磁场中运动的半径为R。则( )
A．衰变方程可表示为 B．核反应中释放的核能为(mx-my-mα)c2
C．Y核在磁场中运动的半径为 D．Y核的动能为
17．(2021·湖北鄂州·高二期末)一个氘核和一个氚核发生核反应生成一个氦核的反应方程是，此反应过程产生的质量亏损为。已知阿伏伽德罗常数为NA，真空中的光速为c。若1ml氘和1ml氚完全发生核反应生成氦，则在这个核反应中释放的能量为( )
A．B．C．D．
18．(2021·江西·南昌市八一中学高二期末)2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置(HL-2M)在成都建成并实现首次放电，该装置是中国目前规模最大、参数最高的先进托卡马克装置，是中国新一代先进磁约束核聚变实验研究装置。我国重大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。核聚变反应的方程为；。已知氘核的质量为，比结合能为E，中子的质量为，反应中释放的核能为，光速为c，下列说法正确的是( )
A．要使该聚变反应发生，必须克服两氘核间巨大的核力B．反应产物x为
C．x核的质量为D．x的比结合能为
三：课堂过关精练
一、单选题
19．(2022·河南新乡·高二期中)如图所示，一个原子核经图中所示的一系列、衰变后，生成稳定的原子核。下列说法正确的是( )
A．此过程发生了7次衰变 B．此过程发生了8次衰变
C．原子核发生衰变的半衰期与温度有关 D．原子核的比结合能比原子核的比结合能大
20．(2022·广西梧州·高二期中)1956年吴健雄用半衰期为5.27年的出 放射源对李政道和杨振宁提出的在弱相互作用中宇称不守恒进行实验验证。的衰变方程式为→i+x(其中是反中微子，它的电荷为零，质量可认为等于零)。下列说法正确的是( )
A．X是电子 B．增大压强可使的半衰期变为6年
C．衰变能释放出x，说明其原子核内有x D．的比结合能比i的比结合能大
21．(2022·吉林·长春市第八中学高二阶段练习)科学家利用氘和氚核反应获得能量，核反应方程为。已知氘核、氚核、氦核和中子的质量分别为，光在真空中的传播速度为c，则在该核反应中平均每个核子释放的核能为( )
A． B． C． D．
22．(2022·河南·焦作市第一中学高二期中)在核反应堆中，U吸收一个中子后生成Pu，Pu衰变方程式为Pu→U+X。以下说法正确的是( )
A．衰变方程中的X是β粒子
B．降低温度可以减缓Pu的衰变
C．Pu衰变过程中产生的质量亏损等于Pu的质量减去被U与X的质量
D．U吸收一个中子后生成Pu的核反应过程是一个α衰变过程
23．(2022·河南洛阳·高二期中)近日，世界首个钍基熔盐核反应堆在甘肃建成，钍基核反应如果温度超过安全值时，冷却剂会自动流入应急罐中，核反应随即中止，冷却后核燃料凝固成为无机盐，理论上基本不会导致核泄漏，因此安全性大幅提高，目前该项目处于测试阶段，若实验成功，将使我国核电处于世界顶尖水平，下列有关的说法正确的是( )
A．中90是钍的质子数，也是钍原子核所带电荷量
B．钍原子核中大量带正电的质子由于库仑力，会相互排斥，但并没有解体，是因为它们之间强相互作用较大，而且在核外也大于电磁相互作用
C．钍会自发进行衰变，放出的电子不是来源于原子的内层电子
D．金属钍带灰色光泽，如果质量为m的金属钍块经过一个半衰期后，则这块金属的总质量只有
24．(2022·陕西·长安一中高二期中)2021年4月，中国科学院近代物理研究所研究团队首次合成新核素铀，并在重核区首次发现强的质子-中子相互作用导致粒子形成的概率显著增强的现象。以下说法正确的是( )
A．铀核发生核反应方程为，是核裂变反应
B．若静止的铀核发生衰变，产生的新核速度方向与粒子速度方向可能相同
C．产生的新核从高能级向低能级跃迁时，将发射出射线
D．新核()的结合能大于铀核的结合能
25．(2022·辽宁·沈阳市第一二〇中学高二阶段练习)核某种裂变方式的核反应方程为，已知、、、的质量分别为、、、，真空中的光速为c.则下列说法正确的是( )
A．核反应方程式中B．中含有56个中子
C．该反应释放的核能为D．比的比结合能小
26．(2021·广东·湛江二十一中高二期中)原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，下列判断正确的有( )
A．的结合能约为 B．核比核更稳定
C．两个核结合成核时吸收能量 D．核中核子的平均结合能比核中的大
结合能
把原子核分成核子时吸收的能量或核子结合成原子核时放出的能量
比结合能
等于原子核的结合能与原子核中核子个数的比值，它反映了原子核的稳定程度
比结合能曲线
不同原子核的比结合能随质量数变化图线如图所示
从图中可看出，中等大小的核的比结合能最大，轻核和重核的比结合能都比中等大小的核的比结合能要小