高中物理第5章 原子核与核能第3节 核力与核能达标测试

5.3核力与核能同步练习2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．静止的镭核发生衰变生成Rn，并释放光子，衰变方程：。已知，，的质量分别为226.0254u，222.0175u，4.0026u。不计光子的动量和能量，1u相当于931MeV，此衰变产生的粒子的动能约为（　　）

A．0.087MeV B．1.67MeV C．3.25MeV D．4.85MeV

2．下列说法正确的是（　　）

A．结合能越大原子核一定越稳定

B．线状谱和吸收光谱都可以用作光谱分析

C．核力存在于原子核内任意两个核子之间

D．原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损

3．下列关于近代物理的说法，正确的是（       ）

A．玻尔理论成功解释了各种原子发出的光谱

B．能揭示原子具有核式结构的事件是氢原子光谱的发现

C．光的波动说在解释 光电效应实验现象时遇到了巨大的困难

D．质能方程揭示了物体的能量和质量之间存在着密切的确定关系，提出这一方程的科学家是卢瑟福

4．下列四种说法中正确的是（　　）

(1)α粒子散射实验现象说明原子中有电子

(2)目前人类使用的核电站就是利用核聚变将核能转化为电能的

(3)铀、钚等重核分成中等质量的原子核的过程有质量亏损，释放出能量

(4)核子组成原子核时，比结合能越高，组成的原子核越稳定

A．(1)和(3) B．(2)和(4)

C．(1)和(2) D．(3)和(4)

5．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射线照射静止的氘核使之分解，核反应方程为γ+D→P+n，若分解后中子、质子的动能可视为相等，且能量都以动能的形式存在，则中子的动能是

A．

B．

C．

D．

6．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．He核比Li核更稳定

B．He核的结合能约为14 MeV

C．两个H核结合成He核时吸收能量

D．U核中核子的平均结合能比Kr核中的大

7．关于原子核的变化，下列说法正确的是（　　）

A．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短

B．β衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的

C．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

D．因为在核反应中释放能量，有质量亏损，所以系统只有质量数守恒，能量守恒定律在此不适用

8．关于原子核，下列说法正确的是（　　 ）

A．比结合能越大，原子核越稳定

B．一群处于能级的氢原子，向较低能级跃迁时最多只能放出两种频率的光子

C．γ射线的电离能力比α射线的强

D．β衰变所释放的电子来自原子核外的电子

9．下列说法错误的是（　　）

A．带电微粒辐射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整数倍

B．康普顿效应表明：光子具有动量

C．将较重的核分裂成中等大小的核，或者将较小的核合并成中等大小的核，核子的比结合能都会减小

D．黑体辐射随着温度的降低，各种波长的辐射强度都减小且辐射强度的极大值向波长较长的方向移动

10．下列说法中正确的是（　　）

A．天然放射现象说明原子核内部有电子

B．α粒子散射实验证明了原子核内存在中子

C．原子核的平均结合能越大，其核子的平均质量越小

D．外界温度越高，放射性元素的半衰期越短

11．关于放射现象，以下叙述正确的是（　　）

A．原子序数小于83的化学元素不存在放射现象

B．有60个放射性元素的原子核，当有30个发生衰变所需的时间就是该元素的半衰期

C．在、衰变中伴随产生射线，衰变前后的核子数不变但存在质量亏损

D．铀核（） 衰变为铅核（）的过程中，要经过8次衰变和10次衰变

12．结合以下图像，下列说法正确的是（　　）

A．由图甲可知， 原子核与原子核相比，后者的结合能较大

B．如图乙所示的光电效应实验，若仅增大该单色光的入射强度，则光电子的最大初动能增大

C．由图丙可知，一群处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时，会辐射出2种频率的光子

D．科学家们在进行黑体辐射规律探究时出现了“紫外灾难”，即分析出臭氧层空洞会使紫外线过强，造成一系列的影响

13．下列说法正确的是（       ）

A．卢瑟福粒子散射实验证明了汤姆孙的“西瓜模型”的正确性

B．贝克勒尔发现天然放射性现象，揭示了原子核具有复杂结构

C．比结合能越大的原子核，核子的平均质量也越大

D．康普顿效应说明光具有波动性

14．用中子轰击原子核产生裂变反应，其可能的裂变方程为，、、、的质量分别为m1、m2、m3、m4，原子核的半衰期为T，其比结合能小于Y原子核的比结合能，光在真空中的传播速度为c，下列叙述正确的是（　　）

A．原子核中有56个中子

B．若升高的温度，的半衰期将会小于T

C．裂变时释放的能量为（m1－2m2－m3－m4）c2

D．原子核比Y原子核更稳定

15．下列说法正确的是（　　）

A．黑体是一种理想化模型，其辐射强度只与温度有关，当温度升高时，黑体辐射强度的极大值向波长较大的方向移动

B．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，会把一部分动量转移给电子，因此，光子散射后波长变小

C．由玻尔理论可知，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

D．结合能越大，原子中核子结合得越牢固，原子核越稳定

二、填空题（共4题）

16．静止的氡核经过一次衰变后变成钋核，该衰变的核反应方程式为_______________________，若衰变放出的能量全部变为反冲核和衰变放出的粒子的动能，其中衰变放出的粒子的动能为，真空中的光速为，则该核反应中的质量亏损为_____________。

17．氘核和氚核聚变时的核反应方程为，已知的平均结合能是1.09 MeV，的平均结合能是2.78 MeV，的平均结合能是7.03 MeV，则该核反应释放的能量为________ MeV.

18．氢原子的能级公式为En=-（n=1，2，3…），式中E0为已知量．氢原子吸收光子从基态跃迁到第二激发态，氢原子吸收光子的能量为_____，增加的质量为_____（光速用c表示）．

19．静止的硼核（）吸收一个慢中子（速度可忽略）后，转变成锂核（）并放出一个新粒子，则该过程的核反应方程为______________，已知新粒子的动能为1.8MeV，则锂核的动能为________MeV.（计算结果保留三位有效数字）

三、综合题（共4题）

20．某“太空粒子探测器”是由加速、偏转和收集三部分装置组成，其原理可简化如下：如图所示，沿半径方向的加速电场区域边界AB、CD为两个同心圆弧面，圆心为，外圆弧面AB与内圆弧面CD的存在电势差为U；假设太空中漂浮着带正电的粒子，它们能均匀地吸附到AB圆弧面上，并被加速电场从静止开始加速到CD圆弧面上，再由点全部进入狭缝（忽略狭缝宽度的影响）且被狭缝限制在内，以垂直于磁场的方向射入磁感应强度为B的匀强磁场，最后打在置有粒子接收器的区域上被收集。右边界距狭缝足够远，整个装置内部真空，不计粒子重力，也不考虑粒子间的相互作用。

(1) 若被收集的是正电子，正电子和负电子相遇会发生湮灭（质量完全亏损），转化成一对同频率光子，写出上述核反应方程，并计算该光的波长；（已知电子质量为，普朗克常量为h，正负电子初动能不计）

(2) 若被加速的粒子质量为m，电荷量为q，加速电场的电压为U，测得粒子接收器单位时间内接收到的能量为E，求粒子接收器单位时间内接收的粒子数为多少；

(3) 若磁感应强度在到之间波动，现“太空粒子探测器”收集到质量分别为和的粒子，电量均为q，为保证上述两种粒子能落在边上并没有交叠，求应小于多少。

21．花岗岩、大理石等装修材料都不同程度地含有放射性元素氡222，人长期吸入后会对呼吸系统造成损害．设有一静止的氡核发生衰变生成钋，若放出5.6MeV的核能全部转化为动能．

①写出核反应方程；

②求新核钋218的动能．（结果保留一位有效数字）

22．已知原子核质量为209.982 87u,原子核的质量为205.974 46u,原子核的质量为4.002 60u,静止的核在α衰变中放出α粒子后变成,求:

(1)在衰变过程中释放的能量;

(2)α粒子从Po核中射出的动能;

(3)反冲核的动能(已知1u相当于931.5MeV,且核反应释放的能量只转化为动能).

23．已知氮核质量mN=14.00753u，氧核质量为mO=17.00454u，氦核质量mHe=4.00387u,质子质量mH=1.00815u．试判断核反应：是吸能反应，还是放能反应，吸收或者放出多少能量？

参考答案：

1．D

2．B

3．C

4．D

5．C

6．A

7．C

8．A

9．C

10．C

11．C

12．A

13．B

14．C

15．C

16．         

17．17.6

18．         

19．          1.03

20．(1)，；(2)；(3)

21．① ②0.1MeV

22．(1)5.412 MeV　(2)5.31 MeV　(3)0.102 MeV

23．吸能；1.2Mev