2021学年7.3 原子核的结合能课时作业

7.3原子核的结合能同步练习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．汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，从而建立了核式结构模型

B．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核

C．原子核由质子和中子组成，稳定的原子核内，中子数一定小于质子数

D．大量处于基态的氢原子在单色光的照射下，发出多种频率的光子，其中必有一种与入射光频率相同

3．精确的研究表明，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Z有如图所示的关系．根据该图所提供的信息及原子核的聚变、裂变有关知识，下列说法正确的是

A．从图中可以看出，铁Fe原子核中核子的平均质量最大

B．原子序数较大的重核A分裂成原子序数小一些的核B和C，质量会增加

C．原子序数很小的轻核D和E结合成一个原子序数大些的F核，能释放核能

D．原子序数较大的重核裂成原子序数小一些的核B和C，需要吸收能量

4．下列说法中正确的是（       ）

A．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分能量转移给电子，因此光子散射后波长变短

B．结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定

C．若要使处于能级n=3的氢原子电离，可以采用两种方法：一是用能量为的电子撞击氢原子二是用能量为的光子照射氢原子

D．由于核力的作用范围是有限的以及核力的饱和性，不可能无节制地增大原子核而仍能使其稳定

5．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

6．嫦娥四号月球探测器上有一块核电池，不但兼顾发电的功效，而且还具有放热的功效，它里面装有自然衰变的放射性同位素，利用衰变为释放能量可连续几十年提供一定的电能。下列说法正确的是（　　）

A．发生的是衰变

B．衰变过程满足质量数守恒，不满足能量守恒

C．当温度降低时，衰变的半衰期也随之变短

D．的比结合能小于的比结合能

7．关于原子核的结合能，下列说法不正确的是(　　)

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．比结合能越大，原子核越不稳定

D．铯原子核(Cs)的结合能小于铅原子核( Pb)的结合能

8．在自然界中，对于较重的原子核的中子数和质子数的比例关系，下列说法正确的是(　 　)

A．中子数等于质子数 B．中子数小于质子数

C．中子数大于质子数 D．无法确定

9．下列说法正确的是（     ）

A．将放射性元素放置在一个封闭的装置内，衰变将会变慢

B．射线是原子核中的质子衰变成中子而释放出来的电子流

C．静止的原子核发生衰变时，粒子和反冲核动能大小相等

D．比结合能小的原子核结合或裂变成比结合能大的原子核时释放核能

10．随着科技的发展，人类对微观世界的认识不断深入。下列关于原子物理的知识，叙述正确的是（　　）

A．在光电效应中逸出的光电子与金属导体中的电子是同一种粒子

B．由于半衰期是放射性元素有一半发生衰变的时间，所以经过两个半衰期后所有元素都会发生衰变

C．原子核的结合能越大，该原子核越稳定

D．卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子核式结构，成功解释了氢原子光谱

11．下列说法正确的是（　　）

A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关

B．衰变现象说明电子是原子核的组成部分

C．平均结合能越大表示原子核越不稳定

D．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长

12．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

13．衰变是原子核内质子和中子自发相互转化并发射或吸收电子（或正电子）的过程，这个过程伴随着电子中微子或反电子中微子的发射，最常见的衰变是衰变（比如），其次还有衰变（比如），和轨道电子俘获（比如原子核从核外俘获一个K层轨道的电子而衰变为Li原子核），下列关于衰变的说法中正确的是（　　）

A．原子核发生一次衰变，新生成的原子核相对原来的原子核质量数不变，电荷数增加1

B．原子核发生衰变时核内中子转化为质子，发生衰变或轨道电子俘获时核内质子转化为中子

C．电子中微子和反电子中微子的质量数均为0，电荷数为“-1”或“+1”

D．衰变是释放能量的反应，因此新生成的原子核的比结合能小于原来的原子核的比结合能

14．下列说法正确的是（        ）

A．根据玻尔理论，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，同时电子的动能减小．

B．放射性物质的温度升高，则半衰期减小

C．用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核，不可能使氘核分解为一个质子和一个中子

D．某放射性原子核经过2次α衰变和一次β衰变，核内质子数减少4个

15．下列与能量有关的说法正确的是(        )

A．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核结合能越大

B．根据玻尔理论，原子从低能态向高能态跃进时，核外电子动能增大

C．发生光电效应时，入射光频率增大，光电子的动能增大

D．一个氢原子处于的激发态向较低能级跃进，最多可放出3种频率的光

二、填空题（共4题）

16．结合能

原子核是_________凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要_________，这就是原子核的结合能。

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．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

19．一个锂核()受到一个质子()轰击变为2个α粒子()．已知质子的质量为1. 672 6×10kg，锂原子的质量为11. 650 5×10kg，一个α原子的质量为6.   6467×10kg.写出该核反应的方程________，该核反应释放的核能是________J．（真空中光速c=3.0×10m/s）

三、综合题（共4题）

20．已知的核子比结合能是7.98MeV，的核子比结合能是7.07 MeV。如果要把分成8个质子和8个中子，需提供多少能量？要把它分成4个，需提供多少能量？

21．在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次衰变。放射出粒子（）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示粒子的质量和电荷量。（真空中的光速为c）

（1）粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求该等效环形电流的大小；

（2）设该衰变过程释放的核能都转为为粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损Δm。

22．1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核发现质子科学研究表明其核反应过程是：粒子轰击静止的氮核后形成了不稳定的复核，复核发生衰变放出质子，变成氧核设粒子质量为，初速度为，氮核质量为，质子质量为，氧核的质量为．

写出卢瑟福发现质子的核反应方程；

粒子轰击氮核形成不稳定复核的瞬间，复核的速度为多大？

求此过程中释放的核能．

23．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．

参考答案：

1．D

2．D

3．C

4．D

5．B

6．D

7．C

8．C

9．D

10．A

11．A

12．A

13．B

14．C

15．D

16．     核子     能量

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

18．CDE

19．（1） +→2；（2）2.673×10－12J．

20．127.68MeV，14.56MeV

21．（1） ；（2）

22．（1）（2）（3）

23．（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．