第5.3节 核力与结合能（分层练习）-【上好课】2024-2025学年高二物理同步精品课堂（人教版2019选择性必修第三册）

第5.3课 核力与结合能 ID： 一、单选题 1．2020年12月4日14时02分，新一代‘人造太阳装置’——中国环流二号M装置在成都建成并实现首次放电，中国“人造太阳”装置的最大意义在于提供核聚变研究平台，助力开发人类的终极能源，开发此能源需要用到结合能的相关知识，原子核的比结合能曲线如图所示，则（　　） A．的比结合能小于的比结合能 B．两个核结合成核的过程需要吸收能量 C．、、三者相比，的结合能最大 D．核的比结合能小于核的比结合能，因此核更稳定 2．下列说法正确的是( ) A．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下1个原子核了 B．原子核内的中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是β粒子，这就是β衰变的实质 C．光子的能量由光的强度所决定 D．只要有核反应发生，就一定会释放出核能 3．关于近代物理的认识，下列说法正确的是（　　） A．光电效应和康普顿效应说明光具有波动性 B．根据粒子散射实验，汤姆孙提出了原子的核式结构模型 C．氢原子不可能吸收波长连续的光子从能级电离 D．由衰变方程，可知的平均结合能小于的 4．静止的氡核弱放出粒子后变成钋核，粒子动能为.若衰变放出的能量全部变为反冲核和粒子的动能，真空中的光速为，则该反应中的质量亏损为 A． B．0 C． D． 5．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 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，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 二、多选题 6．对于核力，以下说法正确的是（    ） A．核力是弱相互作用，作用力很小 B．核力是强相互作用的表现，是强力 C．核子之间的距离小于m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起 D．人们对核力的了解很清楚，特别是在小于m时核力的变化规律更清楚 7．铀核裂变的一种方程为，已知原子核的比结合能与质量数的关系如图所示，下列说法中正确的有（　　） A．X粒子是中子 B．X粒子是质子 C．相比，的比结合能最大，最稳定 D．相比，的质量数最多，结合能最大 8．一个质子和一个中子结合成氘核，同时放出γ光子，核反应方程是 ，以下说法中正确的是(　　) A．反应后氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和 B．反应前后的质量数不变，因而质量不变 C．反应前后质量数不变，但会出现质量亏损 D．γ光子的能量为Δmc2，Δm为反应中的质量亏损，c为光在真空中的速度 三、实验题 9．（1）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”） （2） 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，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 。 四、解答题 10．一个锂核（）受到一个质子轰击，变成两个α粒子。质子的质量是1.6736×10－27kg，锂核的质量是11.6505×10－27kg，氦核的质量是6.6466×10－27kg。 （1）写出上述核反应的方程； （2）计算上述核反应释放出的能量。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第5.3课 核力与结合能 ID： 一、单选题 1．2020年12月4日14时02分，新一代‘人造太阳装置’——中国环流二号M装置在成都建成并实现首次放电，中国“人造太阳”装置的最大意义在于提供核聚变研究平台，助力开发人类的终极能源，开发此能源需要用到结合能的相关知识，原子核的比结合能曲线如图所示，则（　　） A．的比结合能小于的比结合能 B．两个核结合成核的过程需要吸收能量 C．、、三者相比，的结合能最大 D．核的比结合能小于核的比结合能，因此核更稳定 【答案】C 【详解】A．由图像可知，质量数大的原子核，比结合能呈减小的趋势，的比结合能大于的比结合能。故A错误； B．由图像可知，核的比结合能小于核的，所以两个核结合成核的过程需要释放能量。故B错误； C．、、三者相比，虽然的比结合能最小，但是核子数多，因此结合能最大。故C正确； D．比结合能越大，原子核结合越牢固，因此核更稳定。故D错误。 故选C。 2．下列说法正确的是( ) A．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下1个原子核了 B．原子核内的中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是β粒子，这就是β衰变的实质 C．光子的能量由光的强度所决定 D．只要有核反应发生，就一定会释放出核能 【答案】B 【详解】半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数原子核的衰变无意义，选项A错误；原子核内的中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是β粒子，这就是β衰变的实质，选项B正确；光子的能量由光的频率所决定，选项C错误；有核反应发生，必须要有质量亏损才会释放出核能，选项D错误；故选B. 3．关于近代物理的认识，下列说法正确的是（　　） A．光电效应和康普顿效应说明光具有波动性 B．根据粒子散射实验，汤姆孙提出了原子的核式结构模型 C．氢原子不可能吸收波长连续的光子从能级电离 D．由衰变方程，可知的平均结合能小于的 【答案】D 【详解】A．光电效应说明光子具有能量、康普顿效应说明光子还具有动量，光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性，故A错误； B．卢瑟福根据粒子散射实验提出原子的核式结构，即原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上，选项B错误； C．能级的氢原子可以吸收任意能量大于某个值的光子电离，选项C错误； D．发生衰变会向外放出能量，虽然和的核子数均为234，但前者比后者的平均结合能小，选项D正确。 故选D。 4．静止的氡核弱放出粒子后变成钋核，粒子动能为.若衰变放出的能量全部变为反冲核和粒子的动能，真空中的光速为，则该反应中的质量亏损为 A． B．0 C． D． 【答案】C 【详解】核反应中动量守恒，钋核与粒子动量大小相等，由可求出钋核动能 根据可知 A．，与结论不相符，选项A错误； B．0，与结论不相符，选项B错误； C．，与结论相符，选项C正确； D．，与结论不相符，选项D错误； 故选C. 5．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 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，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 【答案】B 【详解】A．在未达到饱和光电流之前，光电管加正向电压越大，光电流强度一定越大，达到饱和光电流后，光电流的大小与正向电压无关，故A错误； 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，由于 则，选项B正确； C．半衰期大量原子核衰变的统计规律，对少数原子核衰变不适用，选项C错误； D．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定，故D错误。 故选B。 二、多选题 6．对于核力，以下说法正确的是（    ） A．核力是弱相互作用，作用力很小 B．核力是强相互作用的表现，是强力 C．核子之间的距离小于m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起 D．人们对核力的了解很清楚，特别是在小于m时核力的变化规律更清楚 【答案】BC 【详解】AB．核力是强相互作用的一种表现，它的作用范围在m之内，核力比库仑力大得多。 故A错误；B正确； C．核力在大于m时表现为吸引力，且随距离增大而减小；在距离小于m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起。 故C正确； D．人们对核力的了解还不是很清楚，这是科学家们奋力攻克的堡垒。 故D错误。 故选BC。 7．铀核裂变的一种方程为，已知原子核的比结合能与质量数的关系如图所示，下列说法中正确的有（　　） A．X粒子是中子 B．X粒子是质子 C．相比，的比结合能最大，最稳定 D．相比，的质量数最多，结合能最大 【答案】ACD 【详解】AB．根据质量数和电荷数守恒，X的质量数为1，电荷数为0，X为中子，故A正确，B错误； CD．根据图像可知，的比结合能最大，最稳定。的质量数最多，结合能最大。故CD正确。 故选ACD。 8．一个质子和一个中子结合成氘核，同时放出γ光子，核反应方程是 ，以下说法中正确的是(　　) A．反应后氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和 B．反应前后的质量数不变，因而质量不变 C．反应前后质量数不变，但会出现质量亏损 D．γ光子的能量为Δmc2，Δm为反应中的质量亏损，c为光在真空中的速度 【答案】ACD 【详解】核反应中质量数与电荷数及能量均守恒，由于反应中要释放核能，会出现质量亏损，反应中氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和，所以质量不守恒，但质量数不变，且能量守恒，能量会以光子的形式向外释放，根据质能方程可知，γ光子的能量为Δmc2，故ACD正确，B错误。 故选ACD。 三、实验题 9．（1）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”） （2）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，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 。 【答案】 4.5 为零 2 【详解】（1）[1][2]根据光电效应方程可知 解得 光电子的最大初动能与入射光强度无关，现保持滑片P位置不变，增大入射光的强度，光电子依然不能到达阳极，所以电流计的读数仍为零。 （2）[3] β衰变，电荷数增加1，质量数不变，铀239衰变成钚239，电荷数增2，质量数不变，知发生了2次β衰变． [4] 该过程的核反应方程式为 [5] 运用动量守恒定律和能量守恒定律 解得 四、解答题 10．一个锂核（）受到一个质子轰击，变成两个α粒子。质子的质量是1.6736×10－27kg，锂核的质量是11.6505×10－27kg，氦核的质量是6.6466×10－27kg。 （1）写出上述核反应的方程； （2）计算上述核反应释放出的能量。 【答案】(1) ；(2) 【详解】(1) 一个锂核（）受到一个质子轰击，变成两个α粒子，则核反应方程为 (2) 核反应释放出的能量为 / 学科网（北京）股份有限公司 $$