高效作业32 3 核力与结合能-【精彩三年】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册课程探究与巩固教师用书配套课件PPT（人教版）

高效作业32 [3　核力与结合能] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 AD 【解析】 根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为92，质量数为235，则X原子核中含有92个质子，故A正确；半衰期具有统计规律，仅对大量的原子核适用，故B错误；由于衰变时释放巨大能量，根据E＝mc2，衰变过程总质量减小，故C错误；衰变发出的γ射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力，故D正确。 2．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储藏与保鲜等；在医学上，常用于肿瘤的放射治疗。一个60Co发生核反应放出一个β粒子后衰变成一个60Ni，并辐射出光子。已知60Co的半衰期为5.27年，该反应中60Co、β粒子、60Ni的质量分别为m1、m2、m3。下列说法正确的是(　 　) A．核反应中释放的能量为(m1＋m2－m3)c2 B．核反应中释放出的光子的电离能力比β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60Co原子核，则经过5.27年后一定剩下8个60Co原子核 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 B 4．下列对物理知识的理解正确的是(　 　) A．α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，100 g的钋经276天，已发生衰变的质量为50 g D．质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，两个质子和两个中子结合成一个α粒子释放的能量是(m1＋m2－m3)c2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 A 5．(多选)原子比结合能曲线如图所示。根据该曲线，下列说法正确的有(　 　) A．4He的比结合能大于2H的比结合能， 所以4He可以裂变成2H而放出核能 B．比结合能越大，原子核中核子结合 得越牢固，原子核越稳定 C．4He比9Be更稳定，结合能更大 D．4He的核子平均质量小于2H的核子平均质量 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 BD 【解析】　4He的比结合能大于2H的比结合能，所以2H可以聚变成4He释放能量，故A错误；比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故B正确；4He比9Be的比结合能更大，更稳定，但4He的结合能小于9Be的结合能，故C错误；4He比2H的比结合能大，所以核子平均质量小，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 C 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 D 【解析】 氢原子从n＝6能级跃迁至n＝1能级时辐射的光子能量大于从n＝6能级跃迁至n＝2能级辐射的光子能量，故A错；卢瑟福预言了中子的存在，查德威克发现了中子，故B错；玻尔理论只成功解释了氢原子光谱的实验规律，故C错；衰变产生的新核更稳定，比结合能更大，故D对。 9．下列说法正确的是(　 　) A．J.J.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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 D [B级　素养养成与评价] 10．下列说法正确的是(　 　) A．原子核的比结合能等于使其完全分解成自由核子所需要的能量 B．一个重原子核衰变成α粒子和另一个原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能 C．原子核的核子越多，则比结合能越大 D．比结合能越大，原子核越不稳定 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 B 【解析】 根据结合能的定义可知，分散的核子结合成原子核时放出的能量叫原子核的结合能，所以原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，原子核的比结合能等于结合能除以核子数，指平均分解出一个自由核子所需要提供的能量，故A错误；重核衰变时释放能量，衰变产物的结合能之和大于原来重核的结合能，故B正确；原子核的核子越多，则结合能越大，但比结合能不一定越大，质量数为40左右的原子核的比结合能最大，故C错误；比结合能越大，原子核越稳定，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 C 12．关于原子核中质子和中子的说法正确的是(　 　) A．原子核中质子数和中子数一定相等 B．稳定的重原子核里，质子数比中子数多 C．原子核都是非常稳定的 D．由于核力的作用范围是有限的，核力具有饱和性，不可能无节制地增大原子核而仍稳定存在 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 D 【解析】 原子核中质子数和中子数不一定相等，质量数越大的原子核内中子数比质子数多得越多，故A、B错误；有些原子核可以发生衰变，故C错误；由核力作用特点可知，核子数越多的原子核越不稳定，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 D 15．如图所示，图甲为原子核的比结合能与质量数关系曲线，图乙为原子核的平均核子质量与原子序数的关系曲线。根据两曲线，下列说法正确的是(　 　) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 C 感谢聆听，再见！ [A级　新教材落实与巩固] 1．(多选)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24 100年，其衰变方程为Pu―→X＋He＋γ。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24 100年后一定还剩余50个 C．由于衰变时释放巨大能量，根据E＝mc2，衰变过程总质量增加 D．衰变发出的γ射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力 【解析】 根据质能方程可知核反应中释放的能量为(m1－m2－m3)c2，故A错误；根据三种射线的特点与穿透性，可知光子的电离能力比β粒子弱，故B错误；光子能量越高，由E＝hν可知，对应的频率越高，由λ＝cT＝知，对应的波长越短，由p＝得，对应的动量越大，故C正确；半衰期具有统计意义，对少数的原子没有意义，故D错误。 3．一个静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为U―→ Th＋He。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 【解析】 衰变过程中满足动量守恒定律，所以衰变后钍核的动量与α粒子的动量等大反向，故B正确；由动能和动量的关系式Ek＝mv2＝可知，由于钍核的质量大于α粒子的质量，所以钍核的动能小于α粒子的动能，故A错误；半衰期的定义是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，并不是其放出一个α粒子所经历的时间，故C错误；由于该反应放出能量，所以一定会发生质量亏损，衰变后α粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量，故D错误。 【解析】 α射线在空气中的射程只有几厘米，只要一张纸就能挡住，故A正确；根据德布罗意波长计算表达式，有λ＝，p＝，质子的质量大于电子的质量，当它们的动能相等时，质子的动量大于电子的动量，所以质子的德布罗意波长比电子的短，故B错误；放射性元素钋的半衰期为138天，100 g的钋经276天，即两个半衰期，质量变为原来的四分之一，已发生衰变的质量为75 g，故C错误；质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，两个质子和两个中子结合成一个α粒子释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2，故D错误。 6．目前人类探索太空需要用核电池对探测器提供电能和热能，某“核电池”是利用放射性元素钚238(Pu)发生衰变释放的能量工作，其衰变方程为Pu―→X＋Y，钚238的半衰期为88年。下列说法正确的是(　 　) A．m＝92，n＝4，Pu比X的中子数多4 B．Pu的结合能小于X与Y的结合能之和 C．400个钚238经过176年还剩下100个 D．若改变钚238的温度、浓度及其所受的压力，则它的半衰期将会改变 【解析】 Pu与X的中子数之差为(238－94)－(234－92)＝2，A错误；衰变释放能量，Pu的结合能小于X与Y的结合能之和，B正确；半衰期是统计规律，对少量原子核不适用，C错误；半衰期与温度、浓度及其所受的压力无关，钚238的半衰期不会改变，D错误。 7．科学研究表明，香烟会释放一种危险的放射性元素钋(Po)，如果每天抽2包香烟，一年后累积的辐射量相当于400次胸透的辐射量。Po的半衰期是138天，可以连续发生一次α衰变和一次β衰变后产生新核X。下列说法正确的是(　 　) A．制作香烟时可以通过升高温度减小Po的半衰期，从而减小辐射对人体的伤害 B．吸烟时因为发生化学反应，所以Po的半衰期会减小 C．Po发生衰变时，会发生质量亏损 D．新核X的中子数是206，电荷数是83 【解析】 半衰期是由原子核内部自身的因素决定的，与原子所处的化学状态和外部条件没有关系，A、B错误；Po发生衰变时，会放出能量，根据质能方程可知有质量亏损，C正确；Po连续发生一次α衰变和一次β衰变后产生新核X的质量数为206，电荷数为83，则新核X的中子数为123，D错误。 D．钋(Po)是氡(Rn)的衰变产物之一，故钋(Po)的比结合能大于氡(Rn)的比结合能 【解析】 卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子具有核式结构，故A错误；一群处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时最多产生C＝6种谱线，故B错误；比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故C错误；在核反应中，质量数和电荷数都守恒，故D正确。 11．下列说法正确的是(　 　) A．12C与14C互为同位素，14C具有放射性，所以它们的化合物的性质并不相同 B．核力是原子核内质子与质子之间的力，中子和中子之间并不存在核力 C．在裂变反应U＋n―→Ba＋Kr＋3n中，U的结合能比Ba和Kr的都大，但比结合能没有Ba和Kr的大 D．α、β、γ三种射线都是带电粒子流 【解析】 同位素的核外电子数量相同，所以一种元素的各种同位素都具有相同的化学性质，A错误；核力是强相互作用的一种表现，原子核内相邻的质子和质子之间、质子和中子之间、中子和中子之间均存在核力，B错误；核子数越多，其结合能也越大，所以U的结合能比Ba和Kr的都大，越接近铁元素的比结合能越大，所以U的比结合能没有Ba和Kr的大，C正确；α射线实质是带正电的氦核流，β射线实质是带负电的电子流，二者都是带电粒子流，而γ射线是电磁波，不带电，D错误。 13．铯136在光的作用下易放出电子，是制造真空器件、光电管等的重要材料。铯136的半衰期为13天，衰变的方式既有α衰变：Cs―→ I＋α，也有β衰变：Cs―→Ba＋β。下列说法正确的是(　 　) A．26天后10 000个铯136原子只剩2 500个 B．衰变方程中的x和y分别为132和54 C．反应后生成新核的比结合能均大于铯136的比结合能 D．衰变产生的α粒子穿透能力强于β粒子 【解析】 半衰期是对大量原子核的统计规律，故10 000个铯136原子经过两个半衰期不一定剩下2 500个，故A错误；两种衰变方程分别为 Cs―→I＋He，Cs―→Ba＋e，衰变方程中的x和y分别为132和56，故B错误；衰变后的新原子核比衰变前的原子核更稳定，原子核越稳定，比结合能越大，故C正确；α粒子的穿透能力弱于β粒子，故D错误。 14．砹(At)元素的原子序数为85，可发生α衰变，其半衰期非常短，是一种非常稀有的天然放射性元素。用回旋加速器加速α粒子，使其轰击Bi，将生成两种产物，其中一种为At，在医疗领域中有一定的应用。已知At发生衰变时可产生Bi。下列说法正确的是(　 　) A．α射线的穿透能力很强，电离能力很弱 B．Bi与At的核子数相同，两种元素的半衰期也相同 C．用α粒子轰击Bi的核反应方程为Bi＋He―→At＋n D．Bi的平均核子质量比At的小 【解析】 α射线的电离能力很强，穿透能力很弱，选项A错误；Bi与At的核子数相同，但它们是两种不同的元素，不同放射性元素的半衰期不同，选项B错误；用α粒子轰击Bi的核反应方程为Bi＋ He―→At＋4n，选项C错误；核反应后生成的Bi核稳定，可知Bi核的比结合能大于At核的比结合能，则Bi的核子平均质量比At的小，选项D正确。 A．根据图甲可知，He核的结合能约为7 MeV B．根据图甲可知，U核的结合能比Kr核的结合能更大 C．根据图乙可知，核D裂变成核E和F的过程中，比结合能减小 D．根据图乙可知，若A、B能结合成C，结合过程一定要吸收能量 【解析】 根据题图甲可知，He核的比结合能约为7 MeV，A错误；根据题图甲可知，U核比Kr核的比结合能略小，但核子数越多，结合能越大，因此U核的结合能比Kr核的结合能大，B正确；将D分裂成E、F，由题图乙可知是平均核子质量较大的原子核分裂成平均核子质量较小的原子核，分裂过程存在质量亏损，释放能量，因此生成核的比结合能将增大，C错误；若A、B能结合成C，由题图乙可知是平均核子质量较大的原子核结合成平均核子质量较小的原子核，结合过程存在质量亏损，释放能量，D错误。 16．中国实验快堆是第四代核能系统的优选堆型，采用钚(Pu)作燃料，在堆芯燃料钚的外围再生区里放置不易发生裂变的铀(U)，钚239裂变释放出的快中子被再生区内的铀238吸收，转变为铀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”。下列说法正确的是(　 　) A．铀239转变为钚239，经过了3次β衰变 B．铀239发生衰变过程中，电荷数守恒，质量也守恒 C．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 D．钚(Pu)裂变生成两个中等质量的核，钚核的比结合能大于生成的两个核的比结合能 【解析】 铀239转变为钚239，质量数不变，电荷数增加2，则经过了2次β衰变，选项A错误；铀239发生衰变过程中，电荷数守恒，质量数也守恒，由于反应放出能量，则有质量亏损，选项B错误；铀239发生β衰变，实质是原子核内的中子转化为一个质子和一个电子，选项C正确；钚(Pu)裂变生成两个中等质量的核，反应放出核能，生成的新核更加稳定，则钚核的比结合能小于生成的两个核的比结合能，选项D错误。 $$