鲁科版 (2019)第3节 核力与核能精练

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．氘核和氚核聚变的核反应方程为，已知的比结合能是2.78MeV，的比结合能是1.09MeV， 的比结合能是7.03MeV，则

A．该核反应释放17.6MeV能量

B．该核反应释放3.16MeV能量

C．该核反应吸收17.6MeV能量

D．该核反应吸收3.16 MeV能量

2．下列说法正确的是（　　）

A．碘131的半衰期是8天，20g碘131经过24天后还有2.5g未衰变

B．卢瑟福发现质子的核反应方程式是

C．结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定

D．β衰变中产生的β射线是原子的核外电子形成的

3．下列说法正确的是(   )

A．放射性元素的半衰期随温度升高而减小

B．光和电子都具有波粒二象性

C．α粒子散射实验可以估算出原子核的数量级为10－10m

D．原子核的结合能越大，原子核越稳定

4．当质量分别为m1和m2的原子核结合为质量为M的原子核时释放出的能量是（原子质量单位为u，1u相当于931.5MeV的能量，真空中光速为c）（　　）

A．（M-m1-m2）uc2 B．（m1+m2-M）u×931.5J

C．（m1+m2-M）c2 D．（m1+m2-M）×931.5MeV

5．下列天于近代物理内容的叙述中，正确的是（　　）

A．两个质子间不管距离如何，总有核力存在，且核力总是大于库仑力

B．玻尔的原子理论认为，电子在不同的轨道上运动时，原子处在不同的能量状态，但不向外辐射能量

C．在光电效应实验中，保持入射光强度不变，仅提高入射光频率，逸出的光电子的最大初动能不变

D．在相同速率的情况下，显微镜利用电子流工作比利用质子流工作将有更高的分辨率

6．下列关于核力、原子核的结合能、比结合能的说法正确的是

A．维系原子核稳定的力是核力，核力就是表现为相邻核子间的相互吸引力

B．核力是强相互作用的一种表现，原子核尺度内，核力比库仑力小

C．比结合能小的原子核分解成比结合能大的原子核时会释放核能

D．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能

7．下列说法中正确的是（　　）

A．发现天然放射现象的意义在于使人类认识到原子核具有复杂的结构

B．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能

C．原子核内的某一核子与其他核子间都有核力作用

D．氢原子的核外电子，在由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道过程中，放出光子，电子动能增加，原子的电势能增加

8．人们发现，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）与原子序数有如图所示的关系。下列关于原子结构和核反应的说法错误的是（　　）

A．由图可知，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损要放出能量

B．由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能

C．已知原子核A裂变成原子核B和C时放出的γ射线能使某金属板逸出光电子，若增加γ射线强度，则逸出光电子的最大初动能增大

D．核电站中的核反应堆是利用核裂变的原理工作的

9．电影《流浪地球》火爆春节假期，成为大家热议的话题。影片中提到太阳大约在几十亿年后，会逐渐进入红巨星时期，核心温度逐渐升高。当升至某一温度时，太阳内部的氦元素开始聚变成碳，即氦闪。氦闪的核反应方程为，已知和的质量分别为和，已知，c为光速。则太阳在发生氦闪过程中释放的能量约为（　　）

A． B． C． D．

10．在太阳内部发生的聚变反应中，一个质量为的氘核和一个质量为的氚核结合成一个质量为的氦核，并放出一个质量为的X粒子。真空中的光速为c，下列说法正确的是（　　）

A．X粒子为质子

B．聚变反应中粒子的比结合能变小

C．氦核比氚核更稳定

D．聚变反应中平均每个核子释放的核能为

11．原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，下列判断正确的是（　　）

A．He核的结合能约为14MeV

B．Li核比He核更稳定

C．4个He反应生成核时释放能量

D．U核中核子的平均质量比Kr核中的小

12．以下说法正确的是（     ）

A．射线是高速电子流,来源于原子的核外电子

B．衰变为要经过4次衰变和2次衰变

C．10个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

13．“快中子增殖反应堆”是一种利用快中子进行核裂变链式反应的反应堆，简称“快堆”。中国实验快堆工程（CEFR）已经成功并网发电，这标志着国家“863”计划重大项目目标的全面实现。中国实验快堆采用钚（）作燃料，在堆心燃料钚的外围再生区里放置不易发生裂变的铀（）；钚-239裂变释放出的快中子，被再生区内的铀-238吸收，铀-238转变为成铀-239，铀-239极不稳定，经过衰变，进一步转变为易裂变的钚-239，从而实现核燃料的“增殖”。关于中国实验快堆，下列说法正确的是（　　）

A．铀-239转变为钚-239，经过了3次衰变

B．铀-239发生衰变的实质是原子核内的中子转化为一个质子和一个电子

C．铀-239发生衰变过程中，电荷数守恒，质量也守恒

D．钚（）裂变生成为两个中等质量的核，钚核的比结合能大于生成的两个核的比结合能

14．下列说法中不正确的是

A．伽利略的理想斜面实验运用了实验和逻辑推理相结合的科学研究方法

B．“合力”、“交流电的有效值”用的是“等效替代”的科学研究方法

C．发生光电效应时，同一频率的入射光越强，光电子的最大初动能越大

D．已知中子质量、质子质量和氘核质量，则可以计算氘核的比结合能

15．一静止的钚核发生衰变放出X粒子后变成铀核，衰变时放出巨大能量，其衰变方程是：。已知钚核的半衰期为t，质量为m1，X粒子质量为m2，铀核质量为m3，光在真空中的传播速度为c。则下列说法错误的是（　　）

A．上述衰变是衰变，X是氦核（He）

B．衰变过程中释放的总能量为

C．有20个钚核，经时间t后一定剩下10个钚核未发生衰变

D．由于衰变时释放巨大能量，所以比的比结合能小

二、填空题（共4题）

16．是金属元素钴的一种放射性同位素，用中子辐照金属钴（）可得到60Co。质量为m0、速度大小为v0的中子打进一个质量为m1的原子核，形成一个处于激发态的新核，新核辐射光子后跃迁到基态。已知真空中光速为c，不考虑相对论效应。

求处于激发态新核60Co的速度大小v；

②已知原子核60Co的质量为m2，求整个过程中由于质量亏损释放的核能ΔE。

17．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 H＋C→N ；

②H＋N→C＋X

试完成下列（1）、（2）（3）题：

（1）用上述辐射中产生的波长为λ=4×10-7m的单色光去照射 逸出功为W=3．0×10-19J金属材料铯时产生的光电子的最大初动能为________．（普朗克常量h=6．63×10-34J·s，光在空气中的速度c=3×108m/s）（结果保留三位有效数字）

（2）写出原子核X是：_________

（3）已知原子核H、C、N的质量分别为mH=1．0078u、mC=12．0000u、mN=13．0057u，1u相当于931MeV．则每发生一次上述聚变反应①所释放的核能___________（结果保留三位有效数字）

18．一个静止的钚核自发衰变成一个铀核和另一个原子核X，并释放出一定的能量。其核衰变方程为： 。

（1）方程中的X核符号为________。

（2）钚核的质量为239.0522u，铀核的质量为235.0439u，X核的质量为4.0026u，已知1u相当于931.5MeV的能量，则该衰变过程放出的能量是________MeV；

（3）假设钚核衰变释放出的能量全部转变为铀核和X核的动能，则X核与铀核的动能之比是________。

19．1967年6月17日，我国第一颗氢弹爆炸成功，如图所示。氢弹首先由普通炸药引爆原子弹，再利用它产生的高温高压引爆热核材料。其聚变方程为____________17.6MeV。此聚变反应发生的质量亏损为 ________________ u（1u相当于931.5MeV能量，保留两位有效数字）

20．用质子轰击锂核生成两个α粒子，已知质子、α粒子、锂核的质量分别为mH、mα、mLi ．

（1）写出核反应方程：________．      

（2）该核反应的质量亏损△m=________．      

（3）该核反应释放的能量△E=________．

三、综合题（共4题）

21．一个经α衰变生成新原子核Rn，已知核、Rn核、α粒子的质量分别为226.0254u、222.0175u、4.0026u，1u相当于931MeV，的半衰期为1600年。

（1）写出发生α衰变的核衰变反应方程；

（2）求发生α衰变所放出的能量（结果保留3位有效数字）；

（3）求87.5%的发生衰变所经历的时间。

22．镭（Ra）是历史上第一个被分离出来的放射性元素，已知能自发放出粒子而变成新核Rn，已知的质量，Rn的质量，粒子的质量.如图所示，一个静止的镭核在匀强磁场中发生衰变，衰变后两粒子运动平面与磁场垂直（涉及比值时，质量可取整数）求：

（1）两粒子在磁场中运动轨迹的形状；

（2）粒子与Rn核在磁场中运动的半径之比和周期之比；

（3）衰变过程中放出的能量；

（4）粒子的动能

23．处于静止状态的某原子核X，发生α衰变后变成质量为M的原子核Y，被释放的α粒子垂直射入磁感强度为B的匀强磁场中，测得其圆周运动的半径为r，设α粒子质量为m，质子的电量为e，试求： （提示：原子核衰变过程中，动量和能量保持守恒）

（1）衰变后α粒子的速率va和动能Eka；

（2）衰变后Y核的速率vy和动能Eky；

（3）衰变前X核的质量Mx．

参考答案：

1．A

2．A

3．D

4．C

5．B

6．C

7．A

8．C

9．C

10．C

11．C

12．B

13．B

14．C

15．C

16．（1）；（2）

17．     1.97×10-19J          5.31MeV

18．          5.31    

19．         

20．              

21．（1）；（2）4.94MeV；（3）4800年

22．（1）静止的镭核衰变时动量守恒，粒子与Rn核运动方向相反，因均带正电，在磁场中所受洛伦兹力方向相反，偏转方向相反；又因粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，故两粒子的运动轨迹为两外切圆.   （2）      （3）7.452MeV   （4）7.320MeV

23．（1），；（2）；；（3）