还剩15页未读，
继续阅读
所属成套资源：高二物理同步练习(2019人教A版 选择性必修第三册)
成套系列资料，整套一键下载
- 第20讲 放射性元素的衰变（原卷版） 试卷 0 次下载
- 第20讲 放射性元素的衰变（解析版） 试卷 试卷 0 次下载
- 第21讲 核力与结合能（解析版） 试卷 试卷 0 次下载
- 第22讲 核裂变与核聚变（原卷版） 试卷 0 次下载
- 第22讲 核裂变与核聚变（解析版） 试卷 试卷 0 次下载
高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册3 核力与结合能巩固练习
展开
这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册3 核力与结合能巩固练习，共18页。试卷主要包含了核力，强相互作用的特点，弱相互作用，四种基本相互作用，下列说法正确的是等内容，欢迎下载使用。
知识精讲
知识点01 核力与四种基本相互作用
1．核力：原子核中的核子之间存在一种很强的相互作用，即存在一种核力，它使得核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子核．这种作用称为强相互作用。
2．强相互作用的特点
(1)强相互作用是短程力，作用范围只有约10－15 m。
(2)距离增大时，强相互作用急剧减小．超过10－15 m，相互作用不存在。
3．弱相互作用
(1)弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子—质子转变的原因。
(2)弱相互作用是短程力，其力程只有10－18 m。
4．四种基本相互作用
【知识拓展】
1．核力
(1)核力是四种相互作用中的强相互作用(强力)的一种表现；
(2)核力是短程力，约在10－15 m 数量级时起作用，距离大于0.8×10－15 m时为引力，距离小于0.8×10－15 m时为斥力，距离超过1.5×10－15 m时核力几乎消失。
(3)核力具有饱和性，每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，而不是与核内所有核子发生作用。
2．四种基本相互作用的作用尺度
(1)在原子核内，强相互作用将核子束缚在一起；
(2)在原子核外，电磁力使电子不脱离原子核而形成原子，使原子结合成分子，使分子结合成液体和固体；
(3)万有引力主要作用于宏观和宇宙尺度上，是万有引力使行星绕着恒星运行，并且联系着星系团。
【即学即练1】下列的若干叙述中，正确的是（ ）
A．玻尔根据光的波粒二象性，大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性
B．由黑体辐射强度与波长的关系，温度越高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移
C．将核子束缚在原子核内的核力，是不同于万有引力和电磁力的另一种相互作用
D．汤姆逊首先发现了电子，从而说明原子核内有复杂的结构
【即学即练2】科学研究表明，自然界存在四种基本相互作用.我们知道分子之间也存在相互作用的引力和斥力，那么分子力实质上是属于
A．引力相互作用
B．电磁相互作用
C．强相互作用和弱相互作用的共同作用
D．四种基本相互作用的共同作用
知识点02 结合能与质量亏损
（一）结合能
1．结合能：原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能。
2．比结合能：原子核的结合能与核子数之比，叫作比结合能，也叫作平均结合能．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定．中等大小的核的比结合能最大，最稳定。
（三）质量亏损
1．质能方程：物体的能量与它的质量的关系是：E＝mc2。
2．质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象。
【知识拓展】
1.结合能和比结合能
2.质量亏损 核能的计算
（1）质量亏损Δm的理解：所谓质量亏损，并不是质量消失，而是减少的质量在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出去了。反过来，把原子核分裂成核子，总质量要增加，总能量也要增加，增加的能量要由外部供给。
2．质能方程E＝mc2的理解
(1)根据质能方程，物体的总能量与其质量成正比。物体质量增加，则总能量随之增加；质量减少，总能量也随之减少，这时质能方程也写作ΔE＝Δmc2。
(2)运用质能方程时应注意单位．一般情况下，公式中各量都应取国际单位制单位。但在微观领域，用国际单位制单位往往比较麻烦，习惯上常用“原子质量单位”和“电子伏特”作为质量和能量的单位，1 u对应931.5 MeV能量。
【即学即练3】2021年5月28日，中科院合肥物质研究院的EAST装置，首次使中国“人造太阳”等离子体的电子温度达到1.2亿度，维持了101秒。已知中国“人造太阳”中的核反应方程是，H的比结合能为1.09MeV，H的比结合能为2.78MeV，由此可知He的比结合能为（ ）
A．7.03MeVB．5.56MeVC．4.36MeVD．3.87MeV
【即学即练4】下列说法中正确的是（ ）
A．比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固
B．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能增大，原子总能量减小
C．β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流
D．放射性元素衰变的快慢不仅与原子核内部自身的因素有关，还跟原子所处的化学状态和外部条件有关
能力拓展
考法01 质能方程
【典例1】静止在匀强磁场中的原子核X发生α衰变后变成新原子核Y。已知核X的质量数为A，电荷数为Z，核X、核Y和α粒子的质量分别为mX、mY和mα，假设核反应过程中释放的能量全部转化为α粒子和Y核的动能。α粒子在磁场中运动的半径为R。则（ ）
A．衰变方程可表示为
B．核反应中释放的核能为（mx-my-mα）c2
C．Y核在磁场中运动的半径为
D．Y核的动能为
考法02 原子核的结合能与比结合能
【典例2】核电池可通过半导体换能器，将放射性同位素衰变过程释放的能量转变为电能。一静止的核衰变为核和新粒子，并释放出γ光子。已知、的质量分别为、，下列说法正确的是（ ）
A．的衰变方程为
B．释放的核能转变为的动能、新粒子的动能和γ光子能量
C．的结合能比的结合能更大
D．核反应过程中释放的核能为
分层提分
题组A 基础过关练
1．一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为→＋。下列说法正确的是（ ）
A．衰变后钍核的动能等于α粒子的动能
B．衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小
C．铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间
D．衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量
2．下列对物理知识的理解正确的有（ ）
A．射线的穿透能力较弱，用厚纸板就能挡住
B．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等
C．放射性元素钋的半衰期为138天，的钋经276天，已发生衰变的质量为
D．质子、中子、粒子的质量分别为、、，两个质子和两个中子结合成一个粒子释放的能量是
3．1919年，卢瑟福发现了质子，其核反应方程为：。该核反应过程中吸收的能量为Q。设X粒子的比结合能为E1，氮核的比结合能为E2，氧核的比结合能为E3，则下列说法正确的是（ ）
A．在核反应过程中，X表示粒子
B．核反应过程中吸收的能量可以表示为
C．核反应过程中的质量亏损可以表示为
D．若X粒子以动能Ek轰击静止的，若Ek=Q，则该核反应可以发生
4．下列说法错误的是（ ）
A．液晶一种特殊的化合物，具有各向异性
B．非晶体没有规则的几何形状，但有确定的熔化热
C．核力是短程力，与核子间的距离有关，可为引力也可为斥力
D．在完全失重状态下，一固定容器中装有能浸润其器壁的液体时，必须用盖子盖紧，否则容器中的液体将会沿器壁流散
5．“玉兔号”月球车上有一种小型核能电池，以提供月球车长时间处于黑夜工作时需要的电能，核能电池中核反应方程为，下列说法正确的是（ ）
A．X是中子B．X的电离能力比粒子强
C．该核反应为重核的裂变反应D．的比结合能比的比结合能大
6．下列说法正确的是（ ）
A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小
B．光电效应能否发生取决于光照强度的强弱
C．平均结合能越大，原子核越稳定
D．射线是原子的核外电子电离后形成的电子流
7．有关原子核方面的知识，下列说法正确的是（ ）
A．比结合能越大，原子核越稳定
B．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小
C．射线为原子的核外电子电离后形成的电子流
D．所有的核反应都存在质量亏损
8．近代物理和相应技术的发展，极大地改变了人类的生产和生活方式推动了人类文明与进步。关于近代物理知识下列说法正确的是（ ）
A．若氢原子从能级向能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从能级向能级跃迁时辐射出的光有可能使该金属发生光电效应
B．查德威克预言了中子的存在，卢瑟福通过实验发现了中子
C．玻尔理论成功解释了大量原子光谱规律，其局限性在于保留了经典粒子的观念
D．钋（）是氡（）的衰变产物之一，故钋（）的比结合能大于氡（）的比结合能
9．下列说法正确的是（ ）
A．汤姆孙通过α粒子散射实验，提出了原子具有核式结构
B．一群处于n=4能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生4种谱线
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．在核反应中，质量数和电荷数都守恒
10．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（原子序数较大）发生了一次α衰变．放射出的α粒子（）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其半径为R．以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量，以M表示新核的质量．设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能．则下列说法正确的是
A．新核做圆周运动的半径一定大于R
B．若α粒子在磁场中做逆时针的圆周运动，则新核在磁场中做顺时针的圆周运动
C．该衰变过程的质量亏损为M－m
D．该衰变过程的质量亏损为
题组B 能力提升练
1．运动的原子核X放出α粒子后变成静止的原子核Y，已知原子核X、α粒子的质量分别是M、m，α粒子的动能为E，真空中的光速为c，α粒子的速度远小于光速。则在上述核反应中的质量亏损是（ ）
A．B．E
C．ED．E
2．核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少．核泄漏中的钚是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高患癌症的风险。已知钚的一种同位素的半衰期为24100年，其衰变方程为，下列有关说法正确的是（ ）
A．X原子核中含有90个质子
B．100个经过24100年后一定还剩余50个
C．由于衰变时释放巨大能量，根据，衰变过程总质量增加
D．衰变发出的射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力
3．放射性的应用非常广泛，几乎遍及各行各业。在农业上，常用于辐射育种、刺激增产、辐射防治虫害和食品辐照保藏与保鲜等；在医学上，常用于肿瘤的放射治疗。一个发生核反应放出一个粒子后衰变成一个，并辐射出光子。已知的半衰期为5.27年，该反应中、粒子、的质量分别为、、。下列说法正确的是（ ）
A．核反应中释放的能量为
B．核反应中释放出的光子的电离能力比粒子强
C．光子的能量越高，其频率越大，动量越大
D．若有16个原子核，经过5.27年后一定剩下8个原子核
4．关于原子核中的核力与结合能，下列说法中正确的是（ ）
A．核力是短程力，作用范围在内，核力比库仑力小得多
B．原子核中，质子与质子间有核力，质子与中子间没有核力
C．结合能是指由核子构成原子核时而具有的能量
D．比结合能越大，表示原子核中的核子结合得越牢固
5．关于天然放射现象，以下叙述正确的是（ ）
A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小
B．有6个放射性元素的原子核，当有3个发生衰变所需的时间就是该元素的半衰期
C．在α、β衰变中伴随产生γ射线，衰变前后的核子数不变但存在质量亏损
D．铀核（U）衰变为铅核（）的过程中，要经过8次α衰变和10次β衰变
6．不同原子核的比结合能是不一样的，如图所示是按照实际测量结果画的原子核的比结合能曲线，由此可知下列说法正确的是（ ）
A．发生重核裂变时只会吸收能量，发生轻核聚变时只会放出能量
B．两个核聚变结合成核的过程会放出能量
C．、、三者相比，的比结合能最大
D．核的结合能大于核的结合能，因此核更稳定
7．一个氘核和一个氚核发生核反应生成一个氦核的反应方程是，此反应过程产生的质量亏损为。已知阿伏伽德罗常数为NA，真空中的光速为c。若1ml氘和1ml氚完全发生核反应生成氦，则在这个核反应中释放的能量为（ ）
A．B．C．D．
8．下列说法正确的是（ ）
A．比结合能越大，原子核越稳定
B．通过加压升温等方法可以改变原子核的半衰期
C．Np经衰变后变成Bi，此过程一共发生了7次α衰变和3次β衰变
D．根据玻尔理论，氢原子从低能级跃迁到高能级时，核外电子的动能与氢原子的能量均减小
9．下列对于原子核的理解，正确的是（ ）
A．射线的穿透能力较弱，用厚纸板就能挡住
B．原子核的结合能越大，原子核越稳定
C．放射性元素针的半衰期为138天，的钋经276天，已发生衰变的质量为
D．质子、中子、粒子的质量分别为、、，两个质子和两个中子结合成一个粒子，释放的能量是
10．下列关于近代物理知识的描述中，正确的是（ ）
A．光电效应中，光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比
B．在天然放射现象中，产生的射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的
C．氧的半衰期为3.8天，10个氡核经过3.8天一定会有5个发生衰变
D．两个质子和两个中子结合成，若释放的核能为，则的比结合能为
题组C 培优拔尖练
1．太阳的能量来源是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，核聚变反应可以看作是4个氢核（H）结合成1个氦核同时放出2个正电子。下表中列出了部分粒子的质量（取1u=×10－26kg）：
以下说法正确的是（ ）A．核反应方程为4H→He＋2e
B．4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为0.0266kg
C．4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为4.43×10－29kg
D．聚变反应过程中释放的能量约为4.0×10－12J
2．一个静止的原子核发生衰变，核反应中放出的能量为，其方程为，假设释放的能量全都转化为新核和的动能，其中的速度为，以下结论正确的是（ ）
A．原子核的动能与原子核的动能之比为
B．原子核的速度大小为
C．原子核和原子核的质量之和比原子核的质量大
D．和的结合能之和一定大于的结合能
3．核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设。核泄漏中的钚（Pu）是一种具有放射性的超铀元素， 它可破坏细胞基因，提高患癌症的风险。已知钚的一种同位素Pu的半衰期为24100年，其衰变方程为Pu→X+He+，下列有关说法正确的是（ ）
A．X原子核中含有92个质子
B．100个Pu经过24100年后一定还剩佘50个
C．由于衰变时释放巨大能量，则衰变过程总质量增加
D．衰变发出的射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力
4．下列有关近代物理内容的叙述，正确的是（ ）
A．氢原子要从激发态向基态跃迁，只能辐射特定频率的光子
B．结合能越大，原子核越稳定
C．的半衰期是5天，12g经过15天后还有1.5g未衰变
D．放射性元素放射出的、和三种射线中，电离能力最强的是射线
5．静止的原子核X，分裂成运动的新核Y和Z，同时产生能量均为E向相反方向运动的2个光子。已知X、Y、Z的质量分别为m1、m2、m3，光速为c，下列说法正确的是（ ）
A．反应放出的核能
B．反应放出的核能
C．新核Y的动能
D．新核Y的动能
6．2021年4月13日，日本政府以“没有更好的选择”为理由，正式决定向海洋排放逾125万吨福岛核电站内储存的对生物和环境有害的核废水，引发邻国及国际社会普遍质疑和批评。这些核废水中含有大量的以及等放射性核素，的半衰期大约为12.5年，则（ ）
A．发生衰变的衰变方程为（其中X为某新核）
B．的平均结合能小于的平均结合能
C．核废水排放到海水中，可以减小放射性元素的半衰期
D．100个经过12.5年后一定还剩余50个
7．2021年4月13日日本政府不计后果决定将福岛核废水排放入海，引起国际社会的共同谴责，核废水即使经处理，但还是含有氚、锶-90、铯-137、碘-129等放射性元素，核废水一旦排海将在57天内扩散至太平洋大半个区域，10年后蔓延至全球海域。其中是最具危害的放射性元素，半衰期为30年。它能通过衰变放射出射线，并衰变为新核，用表示其元素符号。其下列说法正确的是（ ）
A．铯发生衰变的衰变方程为
B．20个铯核发生衰变时，经过60年，一定还有5个铯核未发生衰变
C．铯发生衰变时，射线来自原子核外的电子电离而产生
D．的比结合能比大
8．原子核的比结合能与质量数的关系图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．核比核更稳定
B．结合能越大，质量数越大，原子核越稳定
C．核比核结合能小，比结合能大
D．结合能是核子结合成原子核而具有的能量
9．以下说法正确的是（ ）
A．原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为的光子；原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长的光子，已知。那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要吸收波长为的光子
B．质子、中子、粒子的质量分别为m1、m2、m3。质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是：（m1+m2-m3）c2
C．卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为：He+N→O+H
D．射线的穿透能力最弱，只能穿出一张纸
10．“快堆”中的钚239裂变释放出快中子，反应区周围的铀238吸收快中子后变成铀239，铀239很不稳定，经过两次β衰变后变成钚239，从而实现钚燃料的“增殖”。某5kg的钚239核燃料，每秒钟约有1.1×1013个钚239发生自然衰变，放出α粒子，已知钚239原子的α衰变质量亏损了0.0057u。已知1u相当于931.5MeV的能量，α粒子的在核燃料中减速会释放出热能，下列说法正确的是（ ）
A．铀239两次β衰变后，比结合能减小
B．原子核衰变时，动量守恒，机械能不守恒
C．原子核衰变时释放的α射线比β射线穿透能力更强
D．假设衰变释放的能量最终变成内能，该5kg的钚239核燃料的发热功率约为10W
11．钚的放射性同位素静止时衰变为铀核激发态和α粒子，而铀核激发态立即衰变为铀核，并放出频率为υ的光子。已知的质量、的质量和α粒子的质量，真空中的光速为c，普朗克常量为h。
（1）写出衰变方程；
（2）忽略衰变放出光子的动量，求α粒子的动能。
12．如图所示，在垂直纸面向里的磁感应强度大小为B的匀强磁场中，一个静止于P点的放射性元素氢的原子核Rn发生了一次α衰变，变为钋（P）。放射出的α粒子（He）和生成的新核钋（P）均在与磁场方向垂直的平面内做圆周运动。已知α粒子的质量为m，电荷量为q，轨道半径为R，新核钋（P）的质量为M，光速为c。
（1）写出Rn发生α衰变的核反应方程。
（2）定性画出并标明新核钋（P）和α粒子的运动轨迹。
（3）α粒子的圆周运动可等效成一个环形电流，求α粒子做圆周运动的周期T和环形电流大小I。
（4）设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核钋（P）的动能，求衰变过程的质量亏损。
课程标准
课标解读
1.了解原子核的组成和核力的性质。知道四种基本相互作用。
2.能根据质量数守恒和电荷守恒写出核反应方程。
1.知道核力的概念、特点和四种基本相互作用。
2.了解结合能和比结合能的概念。
3.认识原子核的结合能及质量亏损，并能应用质能方程进行相关的计算。
结合能
把原子核分成核子时吸收的能量或核子结合成原子核时放出的能量
比结合能
等于原子核的结合能与原子核中核子个数的比值，它反映了原子核的稳定程度
比结合能曲线
不同原子核的比结合能随质量数变化图线如图所示
从图中可看出，中等大小的核的比结合能最大，轻核和重核的比结合能都比中等大小的核的比结合能要小
粒子名称
质子（p）
α粒子
正电子（e）
中子（n）
质量/u
1.0073
4.0015
0.00055
1.0087
知识精讲
知识点01 核力与四种基本相互作用
1．核力：原子核中的核子之间存在一种很强的相互作用，即存在一种核力，它使得核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子核．这种作用称为强相互作用。
2．强相互作用的特点
(1)强相互作用是短程力，作用范围只有约10－15 m。
(2)距离增大时，强相互作用急剧减小．超过10－15 m，相互作用不存在。
3．弱相互作用
(1)弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子—质子转变的原因。
(2)弱相互作用是短程力，其力程只有10－18 m。
4．四种基本相互作用
【知识拓展】
1．核力
(1)核力是四种相互作用中的强相互作用(强力)的一种表现；
(2)核力是短程力，约在10－15 m 数量级时起作用，距离大于0.8×10－15 m时为引力，距离小于0.8×10－15 m时为斥力，距离超过1.5×10－15 m时核力几乎消失。
(3)核力具有饱和性，每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，而不是与核内所有核子发生作用。
2．四种基本相互作用的作用尺度
(1)在原子核内，强相互作用将核子束缚在一起；
(2)在原子核外，电磁力使电子不脱离原子核而形成原子，使原子结合成分子，使分子结合成液体和固体；
(3)万有引力主要作用于宏观和宇宙尺度上，是万有引力使行星绕着恒星运行，并且联系着星系团。
【即学即练1】下列的若干叙述中，正确的是（ ）
A．玻尔根据光的波粒二象性，大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性
B．由黑体辐射强度与波长的关系，温度越高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移
C．将核子束缚在原子核内的核力，是不同于万有引力和电磁力的另一种相互作用
D．汤姆逊首先发现了电子，从而说明原子核内有复杂的结构
【即学即练2】科学研究表明，自然界存在四种基本相互作用.我们知道分子之间也存在相互作用的引力和斥力，那么分子力实质上是属于
A．引力相互作用
B．电磁相互作用
C．强相互作用和弱相互作用的共同作用
D．四种基本相互作用的共同作用
知识点02 结合能与质量亏损
（一）结合能
1．结合能：原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能。
2．比结合能：原子核的结合能与核子数之比，叫作比结合能，也叫作平均结合能．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定．中等大小的核的比结合能最大，最稳定。
（三）质量亏损
1．质能方程：物体的能量与它的质量的关系是：E＝mc2。
2．质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象。
【知识拓展】
1.结合能和比结合能
2.质量亏损 核能的计算
（1）质量亏损Δm的理解：所谓质量亏损，并不是质量消失，而是减少的质量在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出去了。反过来，把原子核分裂成核子，总质量要增加，总能量也要增加，增加的能量要由外部供给。
2．质能方程E＝mc2的理解
(1)根据质能方程，物体的总能量与其质量成正比。物体质量增加，则总能量随之增加；质量减少，总能量也随之减少，这时质能方程也写作ΔE＝Δmc2。
(2)运用质能方程时应注意单位．一般情况下，公式中各量都应取国际单位制单位。但在微观领域，用国际单位制单位往往比较麻烦，习惯上常用“原子质量单位”和“电子伏特”作为质量和能量的单位，1 u对应931.5 MeV能量。
【即学即练3】2021年5月28日，中科院合肥物质研究院的EAST装置，首次使中国“人造太阳”等离子体的电子温度达到1.2亿度，维持了101秒。已知中国“人造太阳”中的核反应方程是，H的比结合能为1.09MeV，H的比结合能为2.78MeV，由此可知He的比结合能为（ ）
A．7.03MeVB．5.56MeVC．4.36MeVD．3.87MeV
【即学即练4】下列说法中正确的是（ ）
A．比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固
B．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能增大，原子总能量减小
C．β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流
D．放射性元素衰变的快慢不仅与原子核内部自身的因素有关，还跟原子所处的化学状态和外部条件有关
能力拓展
考法01 质能方程
【典例1】静止在匀强磁场中的原子核X发生α衰变后变成新原子核Y。已知核X的质量数为A，电荷数为Z，核X、核Y和α粒子的质量分别为mX、mY和mα，假设核反应过程中释放的能量全部转化为α粒子和Y核的动能。α粒子在磁场中运动的半径为R。则（ ）
A．衰变方程可表示为
B．核反应中释放的核能为（mx-my-mα）c2
C．Y核在磁场中运动的半径为
D．Y核的动能为
考法02 原子核的结合能与比结合能
【典例2】核电池可通过半导体换能器，将放射性同位素衰变过程释放的能量转变为电能。一静止的核衰变为核和新粒子，并释放出γ光子。已知、的质量分别为、，下列说法正确的是（ ）
A．的衰变方程为
B．释放的核能转变为的动能、新粒子的动能和γ光子能量
C．的结合能比的结合能更大
D．核反应过程中释放的核能为
分层提分
题组A 基础过关练
1．一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为→＋。下列说法正确的是（ ）
A．衰变后钍核的动能等于α粒子的动能
B．衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小
C．铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间
D．衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量
2．下列对物理知识的理解正确的有（ ）
A．射线的穿透能力较弱，用厚纸板就能挡住
B．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等
C．放射性元素钋的半衰期为138天，的钋经276天，已发生衰变的质量为
D．质子、中子、粒子的质量分别为、、，两个质子和两个中子结合成一个粒子释放的能量是
3．1919年，卢瑟福发现了质子，其核反应方程为：。该核反应过程中吸收的能量为Q。设X粒子的比结合能为E1，氮核的比结合能为E2，氧核的比结合能为E3，则下列说法正确的是（ ）
A．在核反应过程中，X表示粒子
B．核反应过程中吸收的能量可以表示为
C．核反应过程中的质量亏损可以表示为
D．若X粒子以动能Ek轰击静止的，若Ek=Q，则该核反应可以发生
4．下列说法错误的是（ ）
A．液晶一种特殊的化合物，具有各向异性
B．非晶体没有规则的几何形状，但有确定的熔化热
C．核力是短程力，与核子间的距离有关，可为引力也可为斥力
D．在完全失重状态下，一固定容器中装有能浸润其器壁的液体时，必须用盖子盖紧，否则容器中的液体将会沿器壁流散
5．“玉兔号”月球车上有一种小型核能电池，以提供月球车长时间处于黑夜工作时需要的电能，核能电池中核反应方程为，下列说法正确的是（ ）
A．X是中子B．X的电离能力比粒子强
C．该核反应为重核的裂变反应D．的比结合能比的比结合能大
6．下列说法正确的是（ ）
A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小
B．光电效应能否发生取决于光照强度的强弱
C．平均结合能越大，原子核越稳定
D．射线是原子的核外电子电离后形成的电子流
7．有关原子核方面的知识，下列说法正确的是（ ）
A．比结合能越大，原子核越稳定
B．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小
C．射线为原子的核外电子电离后形成的电子流
D．所有的核反应都存在质量亏损
8．近代物理和相应技术的发展，极大地改变了人类的生产和生活方式推动了人类文明与进步。关于近代物理知识下列说法正确的是（ ）
A．若氢原子从能级向能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从能级向能级跃迁时辐射出的光有可能使该金属发生光电效应
B．查德威克预言了中子的存在，卢瑟福通过实验发现了中子
C．玻尔理论成功解释了大量原子光谱规律，其局限性在于保留了经典粒子的观念
D．钋（）是氡（）的衰变产物之一，故钋（）的比结合能大于氡（）的比结合能
9．下列说法正确的是（ ）
A．汤姆孙通过α粒子散射实验，提出了原子具有核式结构
B．一群处于n=4能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生4种谱线
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．在核反应中，质量数和电荷数都守恒
10．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（原子序数较大）发生了一次α衰变．放射出的α粒子（）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其半径为R．以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量，以M表示新核的质量．设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能．则下列说法正确的是
A．新核做圆周运动的半径一定大于R
B．若α粒子在磁场中做逆时针的圆周运动，则新核在磁场中做顺时针的圆周运动
C．该衰变过程的质量亏损为M－m
D．该衰变过程的质量亏损为
题组B 能力提升练
1．运动的原子核X放出α粒子后变成静止的原子核Y，已知原子核X、α粒子的质量分别是M、m，α粒子的动能为E，真空中的光速为c，α粒子的速度远小于光速。则在上述核反应中的质量亏损是（ ）
A．B．E
C．ED．E
2．核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少．核泄漏中的钚是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高患癌症的风险。已知钚的一种同位素的半衰期为24100年，其衰变方程为，下列有关说法正确的是（ ）
A．X原子核中含有90个质子
B．100个经过24100年后一定还剩余50个
C．由于衰变时释放巨大能量，根据，衰变过程总质量增加
D．衰变发出的射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力
3．放射性的应用非常广泛，几乎遍及各行各业。在农业上，常用于辐射育种、刺激增产、辐射防治虫害和食品辐照保藏与保鲜等；在医学上，常用于肿瘤的放射治疗。一个发生核反应放出一个粒子后衰变成一个，并辐射出光子。已知的半衰期为5.27年，该反应中、粒子、的质量分别为、、。下列说法正确的是（ ）
A．核反应中释放的能量为
B．核反应中释放出的光子的电离能力比粒子强
C．光子的能量越高，其频率越大，动量越大
D．若有16个原子核，经过5.27年后一定剩下8个原子核
4．关于原子核中的核力与结合能，下列说法中正确的是（ ）
A．核力是短程力，作用范围在内，核力比库仑力小得多
B．原子核中，质子与质子间有核力，质子与中子间没有核力
C．结合能是指由核子构成原子核时而具有的能量
D．比结合能越大，表示原子核中的核子结合得越牢固
5．关于天然放射现象，以下叙述正确的是（ ）
A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小
B．有6个放射性元素的原子核，当有3个发生衰变所需的时间就是该元素的半衰期
C．在α、β衰变中伴随产生γ射线，衰变前后的核子数不变但存在质量亏损
D．铀核（U）衰变为铅核（）的过程中，要经过8次α衰变和10次β衰变
6．不同原子核的比结合能是不一样的，如图所示是按照实际测量结果画的原子核的比结合能曲线，由此可知下列说法正确的是（ ）
A．发生重核裂变时只会吸收能量，发生轻核聚变时只会放出能量
B．两个核聚变结合成核的过程会放出能量
C．、、三者相比，的比结合能最大
D．核的结合能大于核的结合能，因此核更稳定
7．一个氘核和一个氚核发生核反应生成一个氦核的反应方程是，此反应过程产生的质量亏损为。已知阿伏伽德罗常数为NA，真空中的光速为c。若1ml氘和1ml氚完全发生核反应生成氦，则在这个核反应中释放的能量为（ ）
A．B．C．D．
8．下列说法正确的是（ ）
A．比结合能越大，原子核越稳定
B．通过加压升温等方法可以改变原子核的半衰期
C．Np经衰变后变成Bi，此过程一共发生了7次α衰变和3次β衰变
D．根据玻尔理论，氢原子从低能级跃迁到高能级时，核外电子的动能与氢原子的能量均减小
9．下列对于原子核的理解，正确的是（ ）
A．射线的穿透能力较弱，用厚纸板就能挡住
B．原子核的结合能越大，原子核越稳定
C．放射性元素针的半衰期为138天，的钋经276天，已发生衰变的质量为
D．质子、中子、粒子的质量分别为、、，两个质子和两个中子结合成一个粒子，释放的能量是
10．下列关于近代物理知识的描述中，正确的是（ ）
A．光电效应中，光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比
B．在天然放射现象中，产生的射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的
C．氧的半衰期为3.8天，10个氡核经过3.8天一定会有5个发生衰变
D．两个质子和两个中子结合成，若释放的核能为，则的比结合能为
题组C 培优拔尖练
1．太阳的能量来源是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，核聚变反应可以看作是4个氢核（H）结合成1个氦核同时放出2个正电子。下表中列出了部分粒子的质量（取1u=×10－26kg）：
以下说法正确的是（ ）A．核反应方程为4H→He＋2e
B．4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为0.0266kg
C．4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为4.43×10－29kg
D．聚变反应过程中释放的能量约为4.0×10－12J
2．一个静止的原子核发生衰变，核反应中放出的能量为，其方程为，假设释放的能量全都转化为新核和的动能，其中的速度为，以下结论正确的是（ ）
A．原子核的动能与原子核的动能之比为
B．原子核的速度大小为
C．原子核和原子核的质量之和比原子核的质量大
D．和的结合能之和一定大于的结合能
3．核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设。核泄漏中的钚（Pu）是一种具有放射性的超铀元素， 它可破坏细胞基因，提高患癌症的风险。已知钚的一种同位素Pu的半衰期为24100年，其衰变方程为Pu→X+He+，下列有关说法正确的是（ ）
A．X原子核中含有92个质子
B．100个Pu经过24100年后一定还剩佘50个
C．由于衰变时释放巨大能量，则衰变过程总质量增加
D．衰变发出的射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力
4．下列有关近代物理内容的叙述，正确的是（ ）
A．氢原子要从激发态向基态跃迁，只能辐射特定频率的光子
B．结合能越大，原子核越稳定
C．的半衰期是5天，12g经过15天后还有1.5g未衰变
D．放射性元素放射出的、和三种射线中，电离能力最强的是射线
5．静止的原子核X，分裂成运动的新核Y和Z，同时产生能量均为E向相反方向运动的2个光子。已知X、Y、Z的质量分别为m1、m2、m3，光速为c，下列说法正确的是（ ）
A．反应放出的核能
B．反应放出的核能
C．新核Y的动能
D．新核Y的动能
6．2021年4月13日，日本政府以“没有更好的选择”为理由，正式决定向海洋排放逾125万吨福岛核电站内储存的对生物和环境有害的核废水，引发邻国及国际社会普遍质疑和批评。这些核废水中含有大量的以及等放射性核素，的半衰期大约为12.5年，则（ ）
A．发生衰变的衰变方程为（其中X为某新核）
B．的平均结合能小于的平均结合能
C．核废水排放到海水中，可以减小放射性元素的半衰期
D．100个经过12.5年后一定还剩余50个
7．2021年4月13日日本政府不计后果决定将福岛核废水排放入海，引起国际社会的共同谴责，核废水即使经处理，但还是含有氚、锶-90、铯-137、碘-129等放射性元素，核废水一旦排海将在57天内扩散至太平洋大半个区域，10年后蔓延至全球海域。其中是最具危害的放射性元素，半衰期为30年。它能通过衰变放射出射线，并衰变为新核，用表示其元素符号。其下列说法正确的是（ ）
A．铯发生衰变的衰变方程为
B．20个铯核发生衰变时，经过60年，一定还有5个铯核未发生衰变
C．铯发生衰变时，射线来自原子核外的电子电离而产生
D．的比结合能比大
8．原子核的比结合能与质量数的关系图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．核比核更稳定
B．结合能越大，质量数越大，原子核越稳定
C．核比核结合能小，比结合能大
D．结合能是核子结合成原子核而具有的能量
9．以下说法正确的是（ ）
A．原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为的光子；原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长的光子，已知。那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要吸收波长为的光子
B．质子、中子、粒子的质量分别为m1、m2、m3。质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是：（m1+m2-m3）c2
C．卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为：He+N→O+H
D．射线的穿透能力最弱，只能穿出一张纸
10．“快堆”中的钚239裂变释放出快中子，反应区周围的铀238吸收快中子后变成铀239，铀239很不稳定，经过两次β衰变后变成钚239，从而实现钚燃料的“增殖”。某5kg的钚239核燃料，每秒钟约有1.1×1013个钚239发生自然衰变，放出α粒子，已知钚239原子的α衰变质量亏损了0.0057u。已知1u相当于931.5MeV的能量，α粒子的在核燃料中减速会释放出热能，下列说法正确的是（ ）
A．铀239两次β衰变后，比结合能减小
B．原子核衰变时，动量守恒，机械能不守恒
C．原子核衰变时释放的α射线比β射线穿透能力更强
D．假设衰变释放的能量最终变成内能，该5kg的钚239核燃料的发热功率约为10W
11．钚的放射性同位素静止时衰变为铀核激发态和α粒子，而铀核激发态立即衰变为铀核，并放出频率为υ的光子。已知的质量、的质量和α粒子的质量，真空中的光速为c，普朗克常量为h。
（1）写出衰变方程；
（2）忽略衰变放出光子的动量，求α粒子的动能。
12．如图所示，在垂直纸面向里的磁感应强度大小为B的匀强磁场中，一个静止于P点的放射性元素氢的原子核Rn发生了一次α衰变，变为钋（P）。放射出的α粒子（He）和生成的新核钋（P）均在与磁场方向垂直的平面内做圆周运动。已知α粒子的质量为m，电荷量为q，轨道半径为R，新核钋（P）的质量为M，光速为c。
（1）写出Rn发生α衰变的核反应方程。
（2）定性画出并标明新核钋（P）和α粒子的运动轨迹。
（3）α粒子的圆周运动可等效成一个环形电流，求α粒子做圆周运动的周期T和环形电流大小I。
（4）设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核钋（P）的动能，求衰变过程的质量亏损。
课程标准
课标解读
1.了解原子核的组成和核力的性质。知道四种基本相互作用。
2.能根据质量数守恒和电荷守恒写出核反应方程。
1.知道核力的概念、特点和四种基本相互作用。
2.了解结合能和比结合能的概念。
3.认识原子核的结合能及质量亏损，并能应用质能方程进行相关的计算。
结合能
把原子核分成核子时吸收的能量或核子结合成原子核时放出的能量
比结合能
等于原子核的结合能与原子核中核子个数的比值，它反映了原子核的稳定程度
比结合能曲线
不同原子核的比结合能随质量数变化图线如图所示
从图中可看出，中等大小的核的比结合能最大，轻核和重核的比结合能都比中等大小的核的比结合能要小
粒子名称
质子（p）
α粒子
正电子（e）
中子（n）
质量/u
1.0073
4.0015
0.00055
1.0087
相关试卷
（新高考）2024年高考物理复习第21讲 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系（原卷练习+知识讲义）（原卷版+解析）： 这是一份（新高考）2024年高考物理复习第21讲 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系（原卷练习+知识讲义）（原卷版+解析），文件包含新高考2024年高考物理复习第21讲探究向心力大小与半径角速度质量的关系知识讲义原卷版+解析docx、新高考2024年高考物理复习第21讲探究向心力大小与半径角速度质量的关系原卷练习原卷版+解析docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共48页， 欢迎下载使用。
高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册3 核力与结合能优秀同步测试题： 这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册3 核力与结合能优秀同步测试题，文件包含53《核力与结合能》分层练习原卷版-人教版高中物理选修三docx、53《核力与结合能》分层练习解析版-人教版高中物理选修三docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共15页， 欢迎下载使用。
第21讲 磁场的描述 磁场对电流的作用-2024年高考物理一轮考点复习精讲精练（全国通用）（原卷版）： 这是一份第21讲 磁场的描述 磁场对电流的作用-2024年高考物理一轮考点复习精讲精练（全国通用）（原卷版），共17页。试卷主要包含了磁场，磁感应强度，磁感应强度B与电场强度E的比较等内容，欢迎下载使用。
