物理选择性必修 第三册3 核力与结合能复习练习题

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5.3核力与结合能同步练习2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第三册一、选择题（共15题）1．下列说法中正确的是（　　）A．放射性元素的半衰期随温度和压强的变化而变化B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时产生的C．原子核在人工转变过程中，电荷数可能不守恒D．比结合能越大表示原子核中核子结合得越松散，原子核越不稳定2．2021年4月13日日本政府宣布将向太平洋倾倒逾125万吨福岛核电站内储存的核污水，消息一出，举世哗然。福岛核电站的裂变材料是铀235，核废水中含有大量的氚以及钡141、氪92、锶90、钴60、碘129、钌106等放射性核素。其中铀235的半衰期大约为12.5年，其衰变方程为，下列观点正确的是（　　）A．衰变中产生的粒子X本质上是氦原子B．铀235衰变后核子的总质量相比衰变前减少C．衰变过程中释放核能，铀235的比结合能大于钍231的比结合能D．如果日本政府在12.5年后再排放经过处理的核污水将不会对环境产生影响3．铁的比结合能比铀核的比结合能大，下列关于它们的说法错误的是(　　)A．铁的结合能大于铀核的结合能B．铁核比铀核稳定C．铀核发生核变化变成铁核要放出能量D．铀核发生核变化变成铁核质量要亏损4．2018年11月16日，第26届国际度量衡大会上，经过60个成员国代表投票表决，重新定义了千克．新定义以普朗克常数为基准，从而使1千克脱离了实际物体．你可能不能推导出千克的新定义，但可以通过一定的物理分析，分析下列新千克的定义（公式中h为普朗克常数，ν为铯原子共振频率，C为光速）表示式为（   ）A．1kg= 1.36×1018hν/C2B．1kg= 1.36×1018h2ν/CC．1kg= 1.36×1018hν2/CD．1kg= 1.36×1018h2ν2/C25．下列说法正确的是（　　）A．结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关C．放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关D．动能相同的质子和电子，它们的德布罗意波的波长相等6．1998年9月23日，铱卫星通讯系统在美国和欧洲正式投入商业运行．原计划的铱卫星系统是在距地球表面780 km的太空轨道上建立的一个由77颗小卫星组成的星座，这些小卫星均匀分布在覆盖全球的7条轨道上，每条轨道上有11颗卫星．由于这一方案的卫星排列与化学元素铱原子核外77个电子围绕原子核运动的图景类似，所以简称为铱星系统．自然界中有两种铱的同位素，质量数分别为191和193，则                                                                      (             )A．这两种同位素的原子核内的中子数之比为191∶193B．这两种同位素的原子核内的中子数之比为57∶58C．这两种同位素的质子数之比为191∶193D．这两种同位素的质子数之比为57∶587．下列说法正确的是A．某原子核发生了β衰变，说明该原子核中有电子B．放射性元素一次衰变能同时产生α射线和β射线C．放射性元素发生β衰变，产生的新核的化学性质不变D．比结合能越大，原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定8．核反应方程N+H→C+X+△E中，N的质量为m1、H的质量为m2、C的质量为m3、X的质量为m4，光在真空中的速度为c，则下列判断正确的是A．X是He，△E=(m1＋m2－m3－m4)c2B．X是He，△E=(m1＋m2－m3－m4)c2C．X是He，△E=( m3＋m4－m1－m2) c2D．X是He，△E=( m3＋m4－m1－m2)c29．静止的发生衰变，其衰变方程为U→Th+X+γ，此衰变过程中亏损的质量为△m，光在真空中的速度为c，则（   ）A．X为中子B．X为质子C．γ光子的能量等于△mc2D．X为α粒子10．考古学上利用“碳钟”，也就是利用来推测古文物产生的年代。已知的衰变产物中有稳定的，的半衰期为年，下列说法正确的是（　　）A．的衰变方程为B．该衰变过程中原子核内减少一个中子C．一个核发生衰变释放的核能为为原子的质量，为光速D．已经死亡年的古树中不会含有原子11．以下有关近代物理内容的若干叙述，正确的是（　　）A．居里夫人最早发现了天然放射现象B．比结合能越大的原子核，结合能不一定越大，但其原子核越稳定C．放射性元素的半衰期会随着外部条件的变化而变化D．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要吸收一定频率的光子12．下列说法中错误的是（　　）A．若氢原子从n=6能级向n=1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光也不能使该金属发生光电效应B．原子核发生一次β衰变，该原子外层就一定失去一个电子C．核泄漏事故污染物能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为，可以判断x为电子D．质子、中子、α粒子的质量分别是m1、m2、m3，质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是13．2019年1月3日，“玉兔二号”月球车与“嫦娥四号”着陆器分离，实现月球背面着陆。“玉兔二号”搭载了一块核电池，利用衰变为释放能量，可在月夜期间提供一定的电能。已知的质量为mPu，的质量为mU，真空中的光速为c，下列说法正确的是（　　）A．发生β衰变后产生的新核为B．衰变为，中子数减少2C．温度升高时，的衰变会加快D．衰变为释放的能量为(mPu－mU)c214．下面是一核反应方程，用c表示光速，则(　 　)A．X是质子，核反应放出的能量等于质子质量乘c2B．X是中子，核反应放出的能量等于中子质量乘c2C．X是质子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与质子的质量和，再乘c2D．X是中子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与中子的质量和，再乘c215．某静止的原子核发生核反应且释放出能量Q，其方程为：，并假设释放的能量全部转化为新核Y和Z的动能，测得其中Z的速度为v，以下结论正确的是（　　）A．Y原子核的速度大小为vB．Y原子核的动能是Z原子核的动能的倍C．Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量大（c1为光速）D．Y和Z的结合能之和一定大于X的结合能二、填空题（共4题）16．一个铀核放出一个粒子后衰变成钍核，其衰变方程为→＋______；已知静止的铀核、钍核和放出粒子的质量分别为 m1、m2 和 m3，真空中的光速为 c，上述衰变过程中释放出的核能为______。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．强相互作用的特点（1）强相互作用是_________力，作用范围只有约_________m。（2）距离增大时，强相互作用急剧________。超过10-15 m，相互作用不存在。19．历史中在利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为0.5MeV的质子H轰击静止的X，生成两个动能均为8.9MeV的He。（1MeV=1.6×-13J）①上述核反应方程为___________。 ②质量亏损为_______________kg。三、综合题（共3题）20．在衰变中常伴有一种称为“中微子（）”的粒子放出、中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测，1953年，科学家们建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中的核反应，间接地证实了中微子的存在。（1）中微子与水中的发生核反应，产生中子（）和正电子（），即核反应方程式为，则中微子的质量数和电荷数分别是多少？（2）上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子（），即。已知正电子和电子的质量都为，反应中产生的每个光子的能量约为多少？正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，请解释其原因。（3）试通过分析比较具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小。21．一静止的原子核发生衰变后变成原子核Y，且知X、Y和a粒子的质量分别是M、m1和m2和真空中的光速为c。（1）请写出该核反应的方程式；（2）求所得粒子的速度(设核反应所释放的核能全部转化为系统的动能）。22．已知原子核的质量为209.98287u，原子核的质量为205.97446u，α粒子的质量为4.00260u，静止的核在衰变中放出α粒子后变成核，求：(1)衰变过程中的质量亏损；(2)衰变过程中释放的能量；(3)衰变后的瞬间，α粒子和的动能。
参考答案：1．B2．B3．A4．A5．B6．B7．D8．B9．D10．B11．B12．B13．B14．D15．D16．          17．               p1+p2     (m2+m3-m1)c218．     短程     10-15     减小19．     或     20．（1）0，0；（2）8.2×10-14J，根据质能方程可得反应中产生的每个光子的能量约为由题意可知，正电子与电子先形成几乎静止的整体，然后再转变为两个光子，根据动量守恒定律可知系统初动量为零，则转变后必定是两个动量大小相等、方向相反的光子，不可能只转变为一个光子。（3）物质波的波长为由上式可知，因为电子的质量小于中子的质量，且二者动能相同，所以电子的物质波波长大于中子的物质波波长。21．（1） （2）22．(1)5.81×10－3u；(2)5.41MeV；(3)5.31MeV；0.1MeV