物理选择性必修 第三册第三节 核力与核反应方程同步练习题

5.3核力与核反应方程同步练习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．下列说法正确的是（　　）

A．两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前一定增加

B．稀薄气体发出的辉光经分光镜分析得到线状谱说明原子的能量是量子化的

C．α粒子轰击金箔发生散射现象说明原子核存在复杂的内部结构

D．当放射性物质的温度升高后，其半衰期会变小

2．下列说法正确的是（　　）

A．原子核发生衰变时要释放能量，根据，所以衰变后的总质量数要减少

B．10个经过一个半衰期一定会有5个发生衰变

C．在原子核中，比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固

D．衰变成要经过6次α衰变和8次β衰变

3．在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合历史事实的是（　　）

A．汤姆逊通过油滴实验测出了基本电荷的数值

B．原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量

C．由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子

D．一个原子核在一次衰变中可同时放出、和三种射线

4．下列说法不正确的是（ ）

A．康普顿效应进一步证实了光的波动特性

B．为了解释黑体辐射规律，普朗克提出电磁辐射的能量的量子化

C．经典物理学不能解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征

D．比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定释放核能

5．下列关于“原子质量单位u”的说法中正确的有(       )

A．1u就是一个氢原子的质量

B．1u就是一个中子的质量

C．1u是一个碳12原子的质量的十二分之一

D．1u 就是931.5MeV的能量

6．利用某原子核俘获中子发生核反应，可获得氚核，氚是重要的核聚变原料。具体的核反应方程为，则下列说法正确的是（　　）

A．此核反应为α衰变

B．X的中子数为2

C．此核反应过程有质量亏损

D．4.9MeV是X的结合能

7．下列说法正确的是（        ）

A．比结合能越大，原子核越稳定

B．衰变说明原子核内有电子

C．卢瑟福通过粒子的散射实验发现了质子并预言了中子的存在

D．汤姆孙发现了电子并提出了原子核式结构模型

8．原子核的平均结合能与质量数之间的关系图线如图所示。下列说法正确的是（　　）

A．核比核更稳定

B．核的结合能约为14MeV

C．三个中子和三个质子结合成核时吸收能量

D．在核反应中，要吸收热量

9．是核电站的重要核燃料，是铀核裂变形式之一，裂变生成物、的比结合能分别为、，则下列说法正确的是（　　）

A． B．

C．比更稳定 D．的结合能比的结合能大

10．下列说法正确的是（　　）

A．一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时最多能辐射出6种不同频率的电磁波

B．某放射性原子核经过2次衰变和2次β衰变，核内中子数减少了5个

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．疫情期间用来测体温的额温枪通过测量人体辐射的紫外线来获得温度值

11．居里夫妇发现了镭的放射性。真空中一个静止的镭原子核经一次衰变后变成一个新核，衰变方程为，下列说法正确的是（　　）

A．若镭元素的半衰期为，则经过的时间，8个核中有4个已经发生了衰变

B．若镭元素的半衰期为，则经过的时间，的核中有已经发生了衰变

C．衰变后核的质量与粒子的质量之和等于衰变前镭核的质量

D．衰变后核的动量与粒子的动量相同

12．原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，下列判断正确的有（　　）

A．He核比Li核更稳定

B．He核的结合能约为14 MeV

C．两个H核结合成He核时吸收能量

D．U核中核子的平均结合能比Kr核中的大

13．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

14．天然放射现象的发现揭开了原子核的秘密，在科学史上意义重大，若的半衰期为τ，衰变方程为：，则下列说法正确的是（　　）

A．天然放射现象是由居里夫妇首先发现的

B．与的结合能之和一定大于的结合能

C．与的质量之和一定大于的质量

D．10个原子核经τ时间后一定还有5个没有发生衰变

15．一静止的氡核（）发生了如下的核反应，则下列说法正确的是（　　）

A．该反应前后原子核总质量守恒

B．该反应中氡核发生的是核裂变

C．反应后产生的新核钋的比结合能大于反应前氡核的比结合能

D．氡的同位素和反应物氡相比少了两个中子，因此他们的化学性质不同

二、填空题（共4题）

16．由于核子间存在着强大的________，所以原子核发生变化时，会伴随有巨大的能量变化，这个能量就叫做原子核的________．

17．原子核聚变有望给人类未来提供丰富洁净的能源．当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，并放出能量．这几种反应的总效果可以表示为(1 eV＝1.6×10－19 J，真空中光速c＝3×108 m/s)．

(1)该反应方程中的d＝________．

(2)质量亏损为________kg.

18．裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核为燃料的反应堆中，当俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为

235.0439   1.0087       138.9178   93.9154

反应方程下方的数字是中子及有关原子的静止质量（以原子质量单位为单位），已知的质量对应的能量为，此裂变反应释放出的能量是______．

19．(1)下列说法正确的是_________．

A．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关

B．普朗克提出了物质波的概念，认为一切物体都具有波粒二象性．

C．波尔理论的假设之一是原子能量的量子化

D．氢原子辐射出一个光子后能量减小，核外电子的运动加速度减小

（2）如图所示是研究光电效应规律的电路．图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极， A为阳极．现接通电源，用光子能量为10.5eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0V；则光电管阴极材料的逸出功为________   eV，现保持滑片P位置不变，增大入射光的强度，电流计的读数 __________．(选填“为零”、或“不为零”)

（3）快中子增殖反应堆中，使用的核燃料是钚239，裂变时释放出快中子，周围的铀238吸收快中子后变成铀239，铀239（ ）很不稳定，经过   __________次β衰变后变成钚239（ ），写出该过程的核反应方程式：___________．设静止的铀核发生一次β衰变生成的新核质量为M，β粒子质量为m,，释放出的β粒子的动能为E0 ,假设衰变时能量全部以动能形式释放出来，求一次衰变过程中的质量亏损．

三、综合题（共4题）

20．的质量是3.016050 u，质子的质量是1.007277 u，中子的质量是1.008665 u，1 u相当于931.5 MeV的能量，求：（计算结果保留三位有效数字）

（1）一个质子和两个中子结合为氚核时，是吸收还是放出能量？该能量为多少？

（2）氚核的结合能和比结合能各是多少？

（3）如果此能量是以光子形式放出的，则光子的频率是多少？

21．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．

22．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。

①写出核反应方程。

②求出质子的速度。（质子中子的质量均为m）

③估算核反应中的质量亏损。

23．氘核和氚核聚变时的核反应方程为H＋H→He＋n，已知H的平均结合能是2.78 MeV，H的平均结合能是1.09 MeV，He的平均结合能是7.03 MeV，则核反应时释放的能量为多少MeV？

参考答案：

1．B

2．C

3．C

4．A

5．C

6．C

7．A

8．A

9．C

10．A

11．B

12．A

13．C

14．B

15．C

16．     核力     核能

17．     2     7.67×10－29

18．

19．（1）AC；（2）4.5；为零；（3）2；；

20．（1）放出能量，7.97 MeV；（2）7.97 MeV，2．66 MeV；（3）1.92×1021 Hz

21．（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．

22．①；②；③

23．17.6