5.3 核力与核反应方程基础巩固 2021—2022 学年高中物理粤教版 （2019）选择性必修第三册 一、选择题（共 15 题） 1．通过 α 粒子散射实验（ ） A．发现了电子 B．建立了原子的核式结构模型 C．爱因斯坦建立了质能方程 D．发现某些元素具有天然放射现象 2．下列物理量属于矢量，且括号内的单位为国际单位制单位的是（　　） A．时间（s） B．核力（N） C．波长（m） D．速度（km/h） 3．1932 年，考克饶夫特和瓦尔顿在卡文迪许实验室开发制造了第一台粒子加速器——Cockroft-Walton 加 速器。他们将质子加速到 0.5MeV 的能量去撞击静止的原子核 X，得到两个动能均为 8.9MeV 的氦核，这是 历史上第一次用人工加速粒子实现的核反应。下列说法正确的是（　　） A．X 是 6 3 Li B．X 由 3 个质子、7 个中子组成 C．上述核反应属于 α 衰变 D．上述核反应中出现了质量亏损 4．不断发现和认识新现象，进而理解事物的本性，这是一切科学发展的必由之路。 下列说法正确的是 A．放射性元素衰变的快慢是由原子所处的化学状态和外部条件决定的 B．原子核越大，它的比结合能越大 C．电子的发现使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也具有结构 D．如果大量氢原子处在 n=3 的能级，会辐射出 6 种不同频率的光 5．下列有关原子、原子核的说法中正确的是（　　） A．天然放射现象说明原子核内部有电子 B．卢瑟福用 α 粒子散射实验证明了原子核内存在中子 C．结合能越大，原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定 D．在所有核反应中，都遵从“质量数守恒，电荷数守恒”的规律 6．太阳因核聚变释放出巨大的能量，其质量不断减少.太阳光从太阳射到月球表面的时间约 500s，月球表 面垂直太阳光线方向每平方米每秒钟接收到太阳辐射的能量约为 1.4×103J， 根据爱因斯坦质能方程，太阳 每秒钟减少的质量最接近（　　） A．4×107kg B．4×109kg C．4×1012kg D．4×1014kg 7．已知质子、中子、氘核质量分别是 m1、m2、m3，光速为 c．则质子和中子结合成氘核的过程中（ ） A．吸收的能量为（m1+m2+m3）c2 B．吸收的能量为（m1+m2-m3）c2 C．释放的能量为（m1+m2+m3）c2 D．释放的能量为（m1+m2-m3）c2 8．下列说法正确的是（　　） A．卢瑟福的粒子散射实验揭示子原子核有复杂的结构 B．在重核裂变过程中，原子核比结合能（即平均结合能）减小 C．光电效应实验中遏止电压与入射光的频率和金属材料的逸出功均有关 D．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，电 势能减小 9． 238 92 U 是一种放射性元素，能够自发地进行一系列放射性衰变，如下图所示，可以判断下列说法不正确 的是（ ） A．图中 a 是 84，b 是 206 B． 206 82 Pb 比 238 92 U 的比结合能大 C．Y 是 β 衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的 D．Y 和 Z 是同一种衰变 10．下列四幅图的有关说法中正确的是（　　） A．图（l）若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生 B．图(2)卢瑟福通过 α 粒子散射实验提出了原子核的构成 C．图(3)一群氢原子处于 n=5 的激发态跃迁到 n=1 的基态最多能辐射 6 种不同频率的光子 D．图(4)原子核 D、E 结合成 F 时会有质量亏损，要释放能量 11．下面说法中正确的是( ) A．氡的半衰期为 3.8 天，若取 4 个氡原子核，经 7.6 天后就只剩下一个氡原子核 B．用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果照射光的频率不变，减弱光的强度，则逸出的光 电子数减少，光电子的最大初动能不变 C．电子的发现使人们认识到原子具有核式结构 D．原子序数越大，则该原子核比结合能越大，原子核中的核子结合得越牢固 12．下列说法中正确的是（　　） A．光电效应实验中，在一定的光照条件下，所加正向电压越大，光电流也一定越大  1、、 2 3 1   2   3 B．大量处于 n=3 能级的氢原子向低能级跃迁时最多能放出 3 种不同频率的光子，若 ，  1   2  3 则 C．氡 222 的半衰期是 3.8 天，则 20 个氡核经过 7.6 天还剩 5 个氡核 D．组成原子核的核子越多，它的结合能越高，原子核也就越稳定 13．关于近代物理的知识，下列说法正确的是（ ） A．结合能越大，原子核内核子结合得越牢固，原子核越稳定 B．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 C．放射性元素发生  衰变时所释放的电子来源于原子的核外电子 D．  粒子散射实验说明原子核具有复杂结构 14．下列说法中正确的是 A．在光电效应中，从金属表面飞出的光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 B．波尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了所有原子 光谱的实验规律 C．放射性元素的半衰期不会随元素所处的物理状态和化学状态的变化而改变 D．结合能越大的原子核越稳定 15．下列关于原子物理知识的叙述正确的是 A．  衰变中产生的  射线是原子的核外电子挣脱原子核的束缚形成的 B．结合能越大，原子核内核子结合得越牢固，原子核越稳定 C．两个轻核结合成一个中等质量的核，存在质量亏损 D．对于一个特定的氡原子，如果知道了半衰期，就能准确的预言它在何时衰变 二、填空题（共 4 题） 16．(1)某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为 1 1 12 H 15 7 N �6 C  X  Q2 Q2 ，方程中 Q1 、 Q2 1 1 质量 (2)一个 H 1.0078 210 83 Bi 3 2 He 3.0160 4 2 13 H 12 6 C �7 N  Q1 ， 表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：则 X 是___________， ___________（选填“大于”“等于”或“小于”） 原子核 1 1 He 4.0026 Q1 。 12 6 13 7 C 12.0000 原子核中含有的中子个数是___________； N 13.0057 210 83 Bi 15 7 N 15.0001 具有放射性，现有 210 83 Bi 元素 16g，经 15 天， 该元素还剩 2g，则该元素的半衰期为___________天。 17．在所有能源中核能具有能量密度大、区域适应性强的优势，在核电站中，核反应堆释放的核能被转化 为电能．核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能．核反应方程式 92 U  n � 141 56 Ba  36 Kr  aX 235 92 是反应堆中发生的许多核反应中的一种， n 为中子，X 为待求粒子，a 为 X 的 个数，则 X 为________，a＝________．以 mU、mBa、mKr 分别表示 235 92 U 、 141 56 Ba 、 92 36 Kr 的质量，mn、mp 分 别表示中子、质子的质量，c 为光在真空中传播的光速，则在上述核反应过程中放出的核能 ΔE＝ ________________________． 18．核能与其他能源相比具有能量大、地区适应性强的优势。在核电站中，核反应堆释放的核能转化为电 能。核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能。 (1)核反应方程式 235 92 92 U  01 n � 141 56 Ba  36 Kr  aX ，是反应堆中发生的许多核反应中的一种， 待求粒子，a 为 X 的个数，则 X 为_______，a=_______。以 量， mn、mp mU、mBa、mKr 分别表示 235 92 1 0 n 为中子，X 为 141 U、、 56 Ba 92 36 Kr 核的质 分别表示中子、质子的质量，c 为真空中的光速，则在上述核反应过程中放出的核能 E =____ _________。 (2)已知 235 92 U 有一种同位素，比 时放出的粒子的速度大小为 v0 235 92 U 核多 2 个中子。某时刻，有一个这样的同位素核由静止状态发生  衰变 ，试求衰变后的残核初速度多大？_____ 1 4 H He 19．太阳能量来源于太阳内部氢核的聚变，设每次聚变反应可以看作是 4 个氢核 1 结合成 1 个氦核 2 ， 同时释放出正电子 0 1 e ；已知氢核的质量为 mP ，氦核的质量为 mα ，正电子的质量为 me c. ，真空中光速为 则 每次核反应中的质量亏损_______及氦核的比结合能____ 三、综合题（共 4 题） 20．两个动能均为 为 3.3426 �10 27 kg 0.35MeV 的氘核对心正碰,聚变后生成氦 ,氦 3 的质量为 5.0049 �10 27 kg 3(32 He) ,中子的质量为 ,同时放出一个中子.已知氘核的质量 1.6745 �1027 kg .求: (1)写出上述核反应方程; (2)核反应中释放的核能; 21．为确定爱因斯坦质能方程 E  mc 2 的正确性，设计了如下实验：用动能为 E1  0.60MeV 的质子轰击 静止的锂核 7 3 Li ，生成两个 粒子的质量分别取  粒子，测得两个 m p  1.0073u 、  m  4.0015u 粒子的动能之和为 、 mLi =7.0160u E2  19.9MeV ，已知质子、  粒子、锂 ，求： （1）写出核反应方程． （2）通过计算说明 E  mc 2 正确．（ 1u 相当于 931.5MeV ） 22．1919 年，卢瑟福用 α 粒子轰击氮核发现质子.中国科学院某实验室工作人员，用初速度为 V0 的 α 粒子， 轰击静止的氮原子核，产生了质子.若某次碰撞可看做对心正碰，碰后释 放的核能全部转化为动能，新核 与质子同方向运动，且垂直磁场方向，通过分析偏转半 径可得出新核与质子的速度大小之比为 1：17．