5.3 核力与结合能基础巩固 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．下列说法错误的是 A．密立根测出了元电荷 e 的数值 B．卢瑟福通过 α 粒子散射实验建立了原子的核式结构模型 C．原子核发生衰变时要释放能量，根据 E=mc2，所以衰变后的总质量数要减少 D．安培提出了分子电流假说 2．下列说法正确的是（　　） A．布朗运动虽不是分子运动，但它证明了组成固体颗粒的分子在做无规则运动 B．液体表面层内分子间距离大于液体内部分子间的距离，表现为引力 C．结合能越大的表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定 D．经过 6 次 a 衰变， 2 次 β 衰变后，新核与原来的原子核相比中子数少了 12 个 1 6 3 3．用中子( 0 n)轰击锂核( 3 Li)发生核反应，产生氚核( 1 H)和未知粒子并放出 4.8MeV 的能量，已知 1MeV=1.6×10-13J．下列说法正确的是 A．未知粒子为 α 粒子 B．未知粒子为 β 粒子 C．反应中的质量亏损为 8.5×10-29kg D．锂核的比结合能大于氚核的比结合能 4．下列说法正确的是（　　） A．对于同一种金属来说，用不同频率的光照射时的遏止电压相同 B．改变物体的温度，可以改变放射性物体的半衰期 C．所有的核反应都要吸收热量 D．不同原子的能级不同，跃迁时发射的光子能量不同 5．下列说法正确的是 A．α、β、γ 三种射线中 γ 射线电离作用最强 B．两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加 C．根据玻尔原子理论，氢原子在辐射光子的同时，电子的轨道半径也在连续地减小 D．放射性元素组成的化合物进行高温分解时，放射性元素的半衰期也会改变 6．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,原子核就越稳定 B．由图可知,原子核 D 与 E 聚变成原子核 F 时,要吸收热量 C．A 裂变时产生的 γ 射线能使某金属表面逸出光电子,则增大 γ 射线的照射强度能增大逸出光电子的最大初 动能 D．核衰变时 α 粒子是由核内 2 个质子与 2 个中子结合在一起形成的 7．钚的一种同位素 239 94 Pu 衰变时释放巨大能量，如图所示，其衰变方程为 子辐射，则下列说法中正确的是（　　） A．核燃料总是利用比结合能小的核 B．核反应中 γ 光子的能量就是 C． 235 92 U 核比 239 94 Pu 239 94 Pu 核更稳定，说明 核的结合能 235 92 D．由于衰变时释放巨大能量，所以 U 239 94 核的结合能大 Pu 核比 235 92 U 核的比结合能大 8．下列说法正确的是（　　） A．γ 射线是高速运动的电子流 B． 210 83 Bi 的半衰期是 5 天，100 克 210 83 Bi 经过 10 天会全部发生衰变 C．天然放射现象的发现揭示了原子可再分 D．比结合能小的原子核，结合成比结合能大的原子核时一定放出核能 9．下列说法正确的是（　　） 239 94 Pu → 235 92 U ＋ 4 2 He ，并伴随 γ 光 A． 232 90 Th 衰变成 208 82 Pb 要经过 6 次衰变和 3 次衰变 B．氢原子的核外电子从低轨道跃迁到高轨道的过程，原子要吸收光子，电子的动能减少，原子的电势能 增大 C．发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 D．原子核的结合能越大，原子核越稳定 10．原子核的比结合能与质量数的关系如图所示，核子组合成原子核时（　　） A．小质量数的原子核平均每个核子的质量亏损最大 B．中等质量数的原子核平均每个核子的质量亏损最大 C．大质量数的原子核平均每个核子的质量亏损最大 D．不同质量数的原子核平均每个核子的质量亏损相同 11．关于近代物理知识，下列说法正确的是（　　） A．光电子的最大初动能与入射光的频率不成正比 B．氢原子由能量为 En 的激发态向低能级跃迁时，氢原子辐射的光子能量为 h  En C．质能方程表明在一定条件下，质量可以转化为能量 D．γ 射线一般伴随着 α 或 β 射线产生，在这三种射线中 γ 射线的穿透能力最强，电离能力也最强 12．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（ 238 92 U ）衰变为铅核（ 206 82 Pb ）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 235 235 1 90 144 1 90 13．已知 92 U 的裂变反应方程为 92 U+ 0 n→ 38 Sr+ 54 Xe+2 0 n，其反应产物 38 Sr 会发生 β 衰变，且半衰期为 28.5 年。则下列说法正确的是（　　） A． 235 92 U 的平均结合能比裂变产物 144 54 Xe 的平均结合能大 90 38 B． Sr 衰变产生的 β 射线是其核外电子吸收能量后跃迁产生的 90 38 90 38 90 39 0 1 C． Sr 的 β 衰变方程为 Sr→ Y+ e 90 38 D．密闭容器中装有 1g Sr，经过 28.5 年容器中剩余物质质量为 0.5g 14．以下说法正确的是（ ） A． B．  射线是高速电子流,来源于原子的核外电子 238 92 U 衰变为 C．10 个 238 92 U 222 86 Rn 要经过 4 次  衰变和 2 次  衰变 经过一个半衰期一定会有 5 个发生衰变 D．重核裂变后核子的比结合能会增加,轻核聚变后核子的比结合能会减小 15．随着科技的发展，大量的科学实验促进了人们对微观领域的认识，下列说法正确的是（　　） A．玻尔建立了量子理论，成功解释了各种原子发光现象 B．原子核中，质子与质子间有核力，质子和中子间没有核力 C．比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固 D．β 衰变中产生的 β 射线是原子核外电子挣脱原子核束缚后形成的 二、填空题（共 4 题） 16．太阳内部不断地进行着各种核聚变反应，一个氘核和一个氚核结合成一个氦核（ 请写出其核反应方程_________；如果氘核的比结合能为 E1 ，氚核的比结合能为 E2 4 2 He ）就是其中之一， ，氦核的比结合能为 E3 ， 则上述反应释放的能量可表示为___________。 17．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 14 mH=1.00815u，1u 相当于 931MeV，试判断核反应： 7 1 N  42 He �17 8 O 1 H 是______（填吸能或放能）反应， 吸收或者放出的能量为______MeV。（保留两位有效数字） 18．用加速后动能为 Ek0 的质子 轰击静止的原子核 X，生成两个动能均为 Ek 的 核，并释放出一个 频率为 ν 的 γ 光子．写出上述核反应方程________________，并计算核反应中的质量亏损__________． （光在真空中传播速度为 c） 19．已知中子的质量是 mD  3.3436 �1027 kg mn  1.6749 �10 27 kg ，质子的质量是 m p  1.6726 �1027 kg ，氘核的质量是 ，质子和中子结合成氘核的过程中质量亏损是______ kg，氘核的比结合能是______ J. 三、综合题（共 4 题） 20．用质子轰击锂核  7 3 Li  生成两个 α 粒子，以此进行有名的验证爱因斯坦质能方程的实验。已知质子、 α 粒子和锂核的质量分别是 1.0073u 、 4.0015u 和 7.0160u ，且1u 相当于 931.5Mev (1)请写出核反应方程 (2)请计算核反应过程中的质量亏损 (3)请计算核反应过程中释放的能量 21．钚的放射性同位素 235 92 U 239 94 Pu 静止时衰变为铀核激发态 ，并放出能量为 0.0097MeV 的 γ 光子．已知： mu  235.0439u 和 m  4.0026u 239 94 235 92 Pu U 、 和 α 粒子，而铀核 235 92 U 235 92 U 激发态立即衰变为铀核 和 α 粒子的质量分别为 m pu  239.0521u , ．且 1u= 931.5MeV ． （1）写出衰变方程； （2）求衰变过程放出的核能； （3）已知衰变放出的光子的动量可忽略，求 α 粒子的动能． 12 22． C 原子的质量是 12.000000u，可以看成是由 6 个氢原子（质量是 1.007825u）和 6 个中子（质量是 1.008665u）组成的，求碳原子核的结合能。（在计算中可以用碳原子的质量代替碳原子核的质量，用氢原 子的质量代替质子的质量，因为电子的质量可以在相减过程中消去。） 23．质子被发现以后，英国物理学家卢瑟福曾预育：可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在， 他把它叫做中子．1930 年，科学家们在真空条件下用  射线麦击（ 9 4 Be ）时，会产生一种看不见的贯穿能 力很强的不知名的射线和另一种粒子．经过研究发现，这种不知名的射线具有如下的特点：①在任意方向 的磁场中均不发生偏转；②这种射线的速度小于光速的十分之一． （其中  粒子质量 m 1 、铍核质量 m 2 、不知名射线粒子质量 （1）试写出  射线轰击铍核的核反应方程； （2）试计算上述核反应过程中所释放的能量． m 3 、另一种粒子质量 m 4 ） 参考答案 1．C 【详解】 A. 密立根通过油滴实验测出了元电荷 e 的数值,选项Ａ正确 B.卢瑟福通过 α 粒子散射实验建立了原子的核式 结构模型,选项 B 正确.Ｃ.原子核发生衰变时要释放能量，根据 E=mc2，所以衰变后的总质量减小，但质量 数不变，故 C 错误．Ｄ.安培根据环形电流的磁场与条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说，故Ｄ 正确．本题选错误的故选Ｃ． 2．B 【详解】 A．布朗运动是悬浮小颗粒的运动，不是分子运动，但能够反映液体或气体分子在做无规则运动，故 A 错 误； B