5.3 核力与结合能（专题训练）【七大题型】-2024-2025学年高中物理同步知识点解读与专题训练（人教版2019选择性必修第三册）

5.3 核力与结合能（专题训练）【七大题型】 【考点1 核力的性质】 1 【考点2 分析原子核的结合能与比结合能】 3 【考点3 元素核子平均质量曲线】 8 【考点4 元素的比结合能曲线】 10 【考点5 自然界的四种基本相互作用】 14 【考点6 计算核反应中的质量亏损】 15 【考点7 利用质能方程公式进行计算】 20 【考点1 核力的性质】 1．下列说法正确的是（　　） A．热量不能从低温物体传到高温物体 B．弱相互作用使多个核子形成稳定的原子核 C．泊淞亮斑是光的衍射现象，支持了光的粒子说 D．黑体辐射的强度按波长的分布只与黑体的温度有关 【答案】D 【详解】A．热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但通过外界做功，热量能从低温物体传到高温物体，故A错误； B．核子间的强相互作用使核子聚集到一起形成原子核，故B错误； C．泊松亮斑支持了光的波动说，故C错误； D．黑体辐射随着波长越短、温度越高则辐射越强，所以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，故D正确； 故选D。 2．有关下列四幅图的描述，正确的是（　　） A．图甲中，线圈顺时针匀速转动，电路中A、B发光二极管不会交替发光 B．图乙中，强相互作用可以存在于各种核子之间，作用范围只有约10−10 m C．图丙中，磁电式仪表中的铝框可使指针较快停止摆动，是利用了电磁驱动的原理 D．图丁中，自由电荷为负电荷的霍尔元件（电流和磁场方向如图所示）的N侧电势高 【答案】A 【详解】A．图甲中，由于线圈外接换向器，使线圈中的交流电整合为直流电，电流的方向不变，A、B发光二极管不会交替发光，A正确； B．强相互作用的作用范围约为10−15 m（原子核尺度），并非10−10 m，B错误。 C．磁电式仪表中铝框的作用是利用“涡流（电磁）阻尼”使指针快速停摆，而非“电磁驱动”，C错误。 D．根据左手定则可知，自由电荷向N侧偏转，由于自由电荷为负电荷，N侧的电势较低，D错误。 故选A。 3．2024年9月，江苏省科研人员发表微型核电池研究成果。利用镅243（Am）的α衰变进行发电，Am的半衰期为7000多年，则（　　） A．该反应中，镅核的结合能比新核大 B．镅原子核与核外电子存在着核力作用 C．100个Am经过一个半衰期仍剩余50个 D．镅原子核外的电子跃迁形成α衰变 【答案】A 【详解】A．衰变的过程中释放能量，故镅核的结合能比新核大，故A正确； B．镅原子核与核外电子存在着电磁相互作用，不是核力，故B错误； C．半衰期是针对大量原子核的统计规律，对少量原子核不适用，故C错误； D．α衰变是从原子核中释放出α粒子，故D错误。 故选A。 4．（多选）下列说法正确的是（    ） A．多晶体有确定的几何形状 B．原子核内中子与质子发生转变，是因为存在弱相互作用 C．黑体能吸收各种频率的光，还可以向外辐射电磁波 D．通过对恒星发出的光进行光谱分析，可以分析出恒星上的物质信息 【答案】BCD 【详解】A．单晶体有确定的几何形状，多晶体是许多晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体没有确定的几何形状，故A错误。 B．原子核内中子与质子发生转变是因为原子核内存在弱相互作用，故B正确。 C．由黑体的定义可知，黑体能够完全吸收各种频率的光，黑体不反射电磁波，但可以向外辐射电磁波，故C正确。 D．每一种元素都有自己的特征谱线，通过对恒星发出的光进行光谱分析，可以分析出恒星上的物质信息，故D正确。 故选BCD。 5．（多选）核力具有的性质是（　　） A．核力是短程力，作用范围很小，只在相邻核子间发生 B．核力是一种引力，核力把核子紧紧束缚在核内，形成稳定的原子核 C．质子间、中子间、质子和中子之间都可能有核力 D．核力是一种强相互作用力，在其作用范围内，核力比库仑力大得多 【答案】ACD 【详解】A．核力作用的范围约，只在相邻核子间发生，是短程力，故A正确； B．核力既能表现为引力，又能表现为斥力，故B错误； CD．核力是核子之间的强相互作用力，比库仑力大得多；质子间、中子间、质子和中子之间都可能有核力，故CD正确。 故选ACD。 6．质子和中子相距时两者间存在的力有 ，粒子散射实验中使粒子发生大角度偏转的力是 。（均选填“核力”“库仑力”或“万有引力”） 【答案】 万有引力 库仑力 【详解】[1][2]质子和中子间不存在库仑力，核力的作用范围是内，所以质子和中子相距时两者间存在的力有万有引力；粒子散射实验中使粒子发生大角度偏转的力是库仑力。 【考点2 分析原子核的结合能与比结合能】 7．钋核（）和钍核（）的衰变方程分别为：，已知Po的半衰期约为102年，下列说法正确的是（　　） A．Y是来自于原子核外的电子 B．核的比结合能小于核 C．10个核经过102年后不一定还剩5个核 D．的衰变过程吸收能量，的衰变过程释放能量 【答案】C 【详解】A．Y是电子，衰变中产生的电子来源于原子核的内部，故A错误； B．根据比结合能越大越稳定可知，核的比结合能大于核，故B错误； C．半衰期是统计规律，10个核经过102年后不一定还剩5个核，故C正确； D．的衰变过程释放能量，的衰变过程也释放能量，故D错误。 故选C。 8．我国首座钍基熔盐实验堆采用钍作为燃料，并使用熔盐冷却剂，避免了核污水排放。吸收中子后会发生的一系列核反应：。已知的半衰期为16万年，某次实验中生成0.5g的。下列说法正确的是（　　） A．衰变为衰变 B．比多1个质子 C．的比结合能小于的比结合能 D．经过32万年，剩余质量为0.125g 【答案】D 【详解】A．根据核反应方程 可知衰变为衰变，选项A错误； B．比多2个质子，选项B错误； C．因反应放出能量，生成物更加稳定，可知的比结合能大于的比结合能，选项C错误； D．经过32万年，即经过两个半衰期，则剩余质量为 选项D正确。 故选D。 9．钚元素是高度放射性物质，可用于制作同位素电池，广泛应用于宇宙飞船、人造卫星等的能源供给。已知钚（即）发生α衰变的方程为，已知的半衰期约为88年。则下列说法正确的是（　　） A．衰变方程中，是 B．该衰变过程中一定吸收能量 C．8个原子核经过88年后还剩4个 D．的比结合能小于的比结合能 【答案】D 【详解】A．发生α衰变过程满足质量数和电荷数守恒，可知衰变方程中，是，故A错误； B．该衰变过程中，存在质量亏损，一定释放能量，故B错误； C．半衰期是大量原子核发生衰变的统计规律，不适用于少数原子核发生衰变，所以8个原子核经过88年后不一定还剩4个，故C错误； D．原子核的比结合能越大，原子核越稳定，衰变后的比衰变前的更稳定，所以的比结合能小于的比结合能，故D正确。 故选D。 10．碘131治疗通常用于甲状腺功能亢进症。碘131的衰变是衰变，半衰期是8天，碘131治疗以后，不能够和他人一米以内的近距离接触，一般要经过4个半衰期才可以与儿童、孕妇接触。下列说法中正确的是（　　） A．射线不能穿透皮肤 B．碘131衰变时仅放出射线 C．碘131在4个半衰期中衰变了治疗所用质量的 D．碘131衰变产生的新核的比结合能比碘131的大 【答案】D 【详解】A．由题意，可知射线能穿透皮肤，故A错误； B．碘131的衰变是衰变，衰变时除放出射线外，同时伴随着释放射线，故B错误； C．根据半衰期定义，可知碘131在4个半衰期中衰变了治疗所用质量的，故C错误； D．衰变是原子核从不稳定衰变为较为稳定的新核，所以碘131衰变产生的新核的比结合能比碘131的大，故D正确。 故选D。 11．（多选）铀238核的衰变方程为，已知核的质量为，核的质量为，X的质量为，真空中的光速为c。下列说法正确的是（　　） A．的比结合能小于的比结合能 B．的结合能为 C．衰变后核处于高能级，向低能级跃迁发出γ射线 D．X为α粒子，铀238核的衰变会随环境温度降低逐渐变慢 【答案】AC 【详解】A．发生衰变后，原子核更稳定，所以的比结合能小于的比结合能，故A正确； B．为衰变过程释放出的核能，不是的结合能，故B错误； C．衰变后核处于高能级，其向低能级跃迁时伴随放出γ射线，故C正确； D．根据核反应过程中质量数和电荷数守恒，可知X为α粒子（），但铀238核的半衰期不随温度变化。故D错误。 故选AC。 12．（多选）原子物理学是研究原子的结构、运动规律及相互作用的物理学分支。核物理学又称原子核物理学，是20世纪新建立的一个物理学分支。它研究原子核的结构和变化规律，射线束的产生、探测和分析技术，以及同核能、核技术应用有关的物理问题。下列有关原子与原子核的说法正确的是（　　） A．电子的德布罗意波长加倍时其动能减半 B．核聚变反应中生成的新核的比结合能大于反应前原子核的比结合能 C．康普顿通过射线对石墨的散射实验，发现并揭示了光具有波动性 D．核外电子由高能级向低能级跃迁时放出光子，原子电势能的减少量大于电子动能的增加量 【答案】BD 【详解】A．动能 则 可知电子动能减小为原来的，故A错误； B．比结合能越大，原子核越稳定，所以核聚变反应中生成的新核的比结合能大于反应前原子核的比结合能，故正确； C．康普顿通过射线对石墨的散射实验，发现并揭示了光具有粒子性，故错误； D．核外电子由高能级向低能级跃迁，即由外层轨道向内层轨道跃迁时放出光子，原子电势能的减少量等于电子动能的增加量与光子能量之和，D项正确。 故选BD。 13．（多选）下列四幅图的说法正确的是（　　） A．图甲中，三种放射线处于磁场中，中间没有偏转的b是γ射线，它比a和c的电离能力强 B．图乙中，处于基态的氢原子可以吸收能量为14eV的光子而发生电离 C．图丙中，用同一光电管做实验，甲光的光照强度大于乙光的光照强度，乙光的频率小于丙光的频率 D．图丁中，原子核F的比结合能大于原子核E的比结合能，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要吸收能量 【答案】BC 【详解】A．甲图中，三种放射线处在磁场中，中间没有偏转的b是γ射线，它比a和c的电离能力弱，故A错误； B．乙图中，处于基态的氢原子只要吸收大于13.6eV的能量即可发生电离，则能吸收能量为14eV的光子而发生电离，故B正确； C．丙图中，用同一光电管做实验，甲光产生的饱和光电流大于乙光，则甲光光照强度大于乙光光照强度，乙光的遏止电压小于丙光，则乙光的频率小于丙光的频率，故C正确； D．丁图中，原子核F的比结合能大于原子核E的比结合能，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要释放能量，故D错误。 故选BC。 14．“嫦娥三号”中有一块“核电池”，在月夜期间提供电能的同时还能提供一定能量用于舱内温度控制。“核电池”利用了的衰变，在放出一个α粒子后衰变为一个新的原子核，新核的中子数比的中子数少 个；新原子核的平均结合能 （选填“大于”“等于”或“小于”）的平均结合能。 【答案】 2 大于 【详解】[1]发生一次α衰变，原子核少2个质子和2个中子，根据质量数与电荷数守恒可知，新核的中子数比的中子数少2个； [2]α衰变过程释放能量，表明生成核比反应核更加稳定，原子核越稳定，平均结合能越大，可知，新原子核的平均结合能大于的平均结合能。 15．宇宙射线进入地球大气时，同大气作用产生中子，中子撞击大气中的引发核反应产生。已知中子质量为，质子质量为质量为质量为，真空中光速为。 (1)写出该核反应方程并求出一次反应释放的能量； (2)求的比结合能。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据核反应前后质量数守恒、电荷数守恒，可得该核反应方程为 根据质量能方程，该核反应一次反应释放的能量 （2）由7个质子和7个中子构成，把分解成单个核子需要吸收的能量（结合能）为 比结合能是结合能与核子数之比，所以其比结合能 【考点3 元素核子平均质量曲线】 16．如图1所示为原子核的比结合能与质量数的关系曲线，如图2所示为原子核的平均核子质量与原子序数的关系曲线。下列说法正确的是（　　） A．根据图1可知，核的结合能约为7MeV B．根据图1可知，比更稳定 C．根据图2可知，核D裂变成核E和F的过程中，生成的新核E、F的比结合能减小 D．根据图2可知，若A、B能结合成C，则结合过程中一定要吸收能量 【答案】B 【详解】A．根据图1可知，核的比结合能约为7MeV，则核的结合能约为 A错误； B．根据图1可知，核的比结合能比核的比结合能小，所以比更稳定，B正确； C．根据图2可知，核D裂变成核E和F的过程中，核子的平均质量减少，放出核能，比结合能增大，C错误； D．根据图2可知，若A、B能结合成C，核子的平均质量减少，结合过程一定要放出能量，D错误。 故选B。 17．钚的放射性同位素衰变为激发态铀核和粒子X，而激发态铀核 又立即衰变为铀核，该过程的衰变方程为。已知的半衰期约为87年，下列说法正确的是（　　） A．粒子X是质子 B．该过程发生的是衰变 C．一个钚核的质量等于一个铀核和一个粒子X的质量之和 D．经过87年，钚的质量数变为119 【答案】B 【详解】AB．根据原子核衰变过程中质量数和电荷数守恒，可得粒子X是粒子，故该过程发生的是衰变，故A错误，B正确； C．钚核在衰变过程中释放能量，存在质量亏损，故一个钚核的质量大于一个铀核 和一个粒子X的质量之和， 故C错误； D．放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫作这种元素的半衰期，经过一个半衰期，钚核的总质量变为原来的一半，但质量数保持不变，故D错误。 故选B。 18．（多选）已知原子核中核子平均质量随原子序数变化如图所示。下列说法正确的是（　　） A．d裂变成和一定吸收核能 B．d裂变成和一定释放核能 C．和聚变成一定吸收核能 D．和聚变成一定释放核能 【答案】BD 【详解】AB．由图看出，d核子平均质量大于e和f的核子平均质量，而在核反应中核子数守恒，则若d分裂成e和f，出现质量亏损，根据爱因斯坦质能方程一定释放核能。故A错误；B正确； CD．同理，c核子平均质量小于a和b的核子平均质量，则若和聚变成c，出现质量亏损，根据爱因斯坦质能方程一定释放核能。故C错误；D正确。 故选BD。 19．（多选）十九世纪末到二十世纪初，一些物理学家对某些物理现象的研究直接促进了“近代原子物理学”的建立和发展，以下关于4幅图中涉及的物理知识说法正确的是（　　）    A．图1是黑体辐射实验规律，爱因斯坦为了解释此实验规律，首次提出了“能量子”概念 B．强激光的出现使一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，这已被实验证实，如图2所示，若用波长为的光照射锌板，验电器指针不偏转；则换用波长也为的强激光照射锌板，验电器指针可能偏转 C．图丙是放射线在磁场中偏转示意图，射线c是粒子流，它是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的 D．图丁中由原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系可知，若D和E能结合成F，结合过程一定放出能量 【答案】BD 【详解】A．图1是黑体辐射实验规律，普朗克为了解释此实验规律，首次提出了“能量子”概念，故A错误； B．若用波长为的光照射锌板，验电器指针不偏转，说明该光的能量不足以使锌板发生光电效应；若换用波长也为的强激光照射锌板，则电子在极短时间内吸收多个光子，吸收的能量可能使锌板发生光电效应，逸出光电子，从而验电器指针可能偏转，故B正确； C．根据图中粒子的偏转，结合左手定则可知射线c是粒子流，它是原子核内的中子转变而来的，其转变方程为 故C错误； D．图丁中由原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系可知，若D和E能结合成F，核子的平均质量减小，但核子数不变，则总质量减小，根据爱因斯坦的质能方程 可知，结合过程一定放出能量，故D正确。 故选BD。 20．核子的平均质量与原子序数的关系曲线如图所示。由表可知：将A分裂成B、C，核子的比结合能将 （填“增大”或“减小”）；D、E合并成F，F的质量 （填“大于”、“等于”或“小于”）D、E的总质量。 【答案】 增大 小于 【详解】[1]将A分裂成B、C，B、C原子核子结合的比A牢固，故比结合能增大。 [2]由平均核子质量与原子序数的关系图像可知，D与E的平均质量大于F的平均质量，所以D、E结合成F，平均质量减小。 【考点4 元素的比结合能曲线】 21．原子核的比结合能曲线如图所示，其中为结合能，A为核子数。根据该曲线，下列判断中正确的是（　　） A．核比核更稳定 B．核的结合能约为5.4MeV C．两个核结合成核时释放能量 D．核中核子的结合能比核中的大 【答案】C 【详解】A．核的比结合能比更大，则核比更稳定，选项A错误； B．由图可知核的比结合能约为5.4MeV，核的比结合能小于5.4MeV，在，则结合能需要再乘以6，因此大于5.4MeV，选项B错误； C．两个核结合成核时，因核比结合能比核更大，可知释放能量，选项C正确； D．核中核子的比结合能比核中的大，但是由于核的核子数量比核大，可知核中核子的结合能比核中的小，选项D错误。 故选C。 22．一个α粒子融合到一个核的核反应方程式为，“比结合能曲线”如图所示，下列说法正确的是（    ） A．核比核稳定 B．反应式中最稳定的是核 C．该核反应后的比结合能增加 D．反应式左边的原子核比右边的原子核具有较多的结合能 【答案】C 【详解】A．由图可知，核的比结合能比核的比结合能更大，故核比核稳定，故A错误； B．由图可知，可知核的比结合能最小，在反应式中是最不稳定，故B错误； C．由图可知，的比结合能比的比结合能和的比结合能都大，所以该核反应后的比结合能增加，故C正确； D．结合能等于比结合能乘以核子数。的比结合能约为7MeV，核子数为4，结合能约为 的比结合能约为8MeV，核子数为16，结合能约为 所以反应式左边结合能约为28 MeV + 128 MeV = 156MeV 的比结合能约为8.5MeV，核子数为20，结合能约为 可知反应式右边结合能更大，所以反应式左边的原子核比右边的原子核具有较少的结合能，故D错误。 故选C。 23．2024年4月23日是人民海军的75岁生日。近年来，我国海军航母事业高歌猛进，“辽宁舰”与第一艘国产航母“山东舰”构成双航母编队，我国的核动力航母也将在不远的将来实现列装，这也是我国海军航母的“终极”目标。如图所示，图线表示原子核的比结合能与质量数A的关系，据此下列说法中正确的是（　　） A．重的原子核，例如，铀核，因为它的核子多，核力大，所以结合得坚固而稳定 B．锂核的核子的比结合能比轴核的比结合能小，因而比铀核结合得更坚固更稳定 C．比结合能的定义是原子核的结合能与其核子数之比．比结合能越大的原子核越稳定 D．以上三个表述都错误 【答案】C 【详解】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，而组成原子核的核子越多，它的比结合能并不是越大，只有原子核的比结合能越大，原子核中的核子才结合得越牢固，原子核才越稳定。 故选C。 24．（多选）下列关于结合能和比结合能的说法正确的是（　　） A．氘核与氚核结合成氦核，比结合能减小 B．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 C．铀核发生α衰变生成钍核，释放能量，则铀核的比结合能比钍核小 D．铯原子核的结合能小于铅原子核的结合能 【答案】BCD 【详解】A．氘核与氚核结合成氦核，是轻核结合成中等大小的核，比结合能增大，故A错误； B．根据结合能定义可知，分散的核子结合成原子核时放出的能量叫作原子核的结合能，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，故B正确； C．铀核发生α衰变生成钍核，释放能量，钍核更稳定，则铀核的比结合能比钍核的小，故C正确； D．由比结合能曲线可知，铯原子核的比结合能与铅原子核的比结合能相差不太大，而铯原子核的核子数比铅原子核的核子数少将近一半，所以铯原子核的结合能小于铅原子核的结合能，D正确。 故选BCD。 25．（多选）如图所示是原子核的平均结合能（也称比结合能）与质量数的关系图像，通过该图像可以得出一些原子核的平均结合能，如的核子平均结合能约为8 MeV，的核子平均结合能约为7 MeV，根据该图像判断下列说法正确的是（　　） A．随着原子质量数的增加，原子核的平均结合能增大 B．核最稳定 C．由图可知两个核结合成核会释放出能量 D．把分成8个质子和8个中子比把分成4个要多提供约16 MeV的能量 【答案】BC 【详解】A．由图可知随着原子质量数的增加，原子核的平均结合能先增大后减小，选项A错误； B．核的平均结合能最大，是最稳定的，选项B正确； C．两个平均结合能小的结合成平均结合能大的时，会释放出能量，选项C正确； D．把分成质子和中子需要提供的能量约为 ΔE1＝16×8 MeV＝128 MeV 将质子和中子结合成一个所放出的能量约为 ΔE2＝4×7 MeV＝28 MeV 则将分成4个需要提供的能量约为 ΔE＝ΔE1－4ΔE2＝128 MeV－4×28 MeV＝16 MeV 故要多提供约112 MeV的能量，选项D错误。 故选BC。 【考点5 自然界的四种基本相互作用】 26．掷标枪竞赛是奥运会田径竞赛项目，某运动员在助跑后将标枪从掷出。投掷过程中，运动员对标枪的力属于（    ） A．引力相互作用 B．电磁相互作用 C．强相互作用 D．弱相互作用 【答案】B 【详解】投掷过程中，运动员对标枪的力是弹力，本质上是由电场力引起的，属于电磁相互作用，故选B。 27．关于自然界中四种基本相互作用，下列说法正确的是（　　） A．核外电子与原子核间的万有引力和库仑力大小相当 B．原子核内任意两个核子间都存在核力 C．核力是强相互作用，一定是引力 D．弱相互作用是短程力 【答案】D 【详解】A．核外电子与原子核间的万有引力远小于库仑力大小，选项A错误； B．原子核内只有相邻的两个核子间存在核力，选项B错误； C．核力是强相互作用，可表现为引力，也可表现为斥力，故C错误； D．弱相互作用是短程力，选项D正确。 故选D。 28．（多选）关于经典力学、相对论与量子论的说法正确的是（    ） A．当物体的速度接近光速时，经典力学就不适用了 B．相对论和量子力学的出现，使经典力学失去了意义 C．量子力学能够描述微观粒子运动的规律性 D．万有引力定律也适用于强相互作用力 【答案】AC 【详解】A．经典力学只适用于低速、宏观的物体，故当物体的速度接近光速时，经典力学就不适用了，故A正确； B．相对论和量子力学的出现，并没有否定经典力学，而是作为某些条件下的特殊情形，被包括在新的科学成就之中，故B错误； C．量子力学能够描述微观粒子运动的规律性，故C正确； D．万有引力定律既适用于质点间的引力计算，也适用于匀质球体间的相互作用力计算，不适用于强相互作用力，故D错误。 故选AC。 29．自然界中的四种基本相互作用是 、 、弱相互作用和强相互作用． 【答案】 万有引力 电磁相互作用 【详解】高中课本提到自然界可分为四种基本相互作用：万有引力 、电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用． 【考点6 计算核反应中的质量亏损】 30．三国时期东吴重臣张昭家族墓近期在南京被发现，图为墓中出土的两方龟纽金印．考古学家们常用放射性元素的半衰期确定文物的年代，衰变方程为，的半衰期是5730年，下列说法正确的是（　　） A．经过11460年后，4个一定还剩下1个 B．该衰变的实质是核内的一个质子转变为一个中子和一个电子 C．比结合能大于比结合能 D．衰变过程发生了质量亏损 【答案】D 【详解】A．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量的原子核衰变不适用，选项A错误； B．该衰变为β衰变，其实质是核内的一个中子转变为一个质子和一个电子，选项B错误； C．反应后的生成物更加稳定，比结合能更大，即比结合能小于比结合能，选项C错误； D．衰变过程放出能量，则发生了质量亏损，选项D正确。 故选D。 31．利用放射性元素衰变可测定百年以来现代沉积物的绝对年代和沉积速率，这种测年法是一种高精度的地质年代测定技术。我国利用放射性元素衰变测定沉积物年龄的应用最早可追溯到20世纪60年代左右。其中铀-钍测年法利用的衰变方程为。下列说法正确的是（　　） A．衰变方程中的X是 B．升高温度可以加快的衰变 C．与的质量差等于衰变的质量亏损 D．半衰期为，若有4个核，经过后只剩下1个 【答案】A 【详解】A．根据原子核衰变时的电荷数和质量数守恒，可知X是，A正确； B．半衰期不受温度的影响，B错误； C．质量亏损是衰变前铀核质量与衰变后钍核、α粒子总质量的差值，而非仅铀与钍的质量差，C错误； D．半衰期是大量放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，不能分析几个原子核的衰变情况，D错误。 故选A。 32．2024年9月18日，苏州大学研究团队在《自然》杂志上发布了辐光伏微型核电池的最新研究成果，该电池具有长寿命、高能量密度的优点，它主要是利用镅243（）发生α衰变释放能量，其半衰期为7370年。下列说法正确的是（　　） A．镅243发生α衰变过程中质量守恒 B．镅243形成不同化合物时其半衰期不变 C．镅243发生α衰变生成的新核中有96个质子 D．100个镅243原子核经过14740年后还剩25个 【答案】B 【详解】A．镅243发生α衰变过程中，由于释放能量，存在质量亏损，所以质量不守恒，故A错误； B．半衰期与化合形态无关，所以镅243形成不同化合物时其半衰期不变，故B正确； C．根据质量数守恒、电荷数守恒可知衰变方程式为 生成的新核X中有93个质子，故C错误； D．半衰期是统计规律，对少数粒子不适用，故D错误。 故选B。 33．（多选）人体暴露于强烈的中子辐射中会在血浆中产生，可以通过测量的数量来确定患者吸收的辐射剂量。具有放射性，某次研究其放射特性的实验中，将孤立原子核置于匀强磁场中，衰变后在磁场中形成两条圆周径迹，如图所示，忽略重力和粒子间电场力作用。下列说法中正确的是（ ） A．小圆对应的粒子的运动方向为逆时针方向 B．发生了β衰变 C．小圆和大圆的轨道半径之比为 D．两条轨迹对应的粒子的质量之和等于衰变前的质量 【答案】ABC 【详解】AB．由于衰变过程中动量守恒，因此衰变后的两部分物质速度方向相反，在磁场中运动的轨迹相切于一点，由洛伦兹力充当向心力有 可得 可知，电荷越大，其运动时的轨迹半径越小，由此可知小圆对应的粒子电荷更大，且其所带电荷为正电荷，根据左手定则可知，小圆对应的粒子的运动方向为逆时针方向，而根据左手定则结合轨迹可知，大圆对应的粒子带负电，则可确定该衰变为β衰变，故AB正确； C．根据以上分析，写出其衰变方程为 产生的新核与β粒子的电荷量之比为，而根据 可知，粒子运动的轨迹半径之比等于其所带电荷量的反比，由此可知，小圆和大圆的轨道半径之比为，故C正确； D．衰变过程中始终遵循质量数守恒和电荷数守恒，但在衰变过程中有能量释放，根据爱因斯坦的质能方程可知，衰败后两条轨迹对应的粒子的质量之和小于衰变前的质量，故D错误。 故选ABC。 34．（多选）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（）发生α衰变放出了一个α粒子。放射出的α粒子（）及生成的新核Y在与磁场垂直的平面内做圆周运动。α粒子的运动轨道半径为R，质量为m，电荷量为q。下面说法正确的是（　　） A．衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中运动的轨迹（箭头表示运动方向）正确的是图丙 B．衰变后经过时间新核Y可能与α粒子再次相遇 C．α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，环形电流大小为 D．若衰变过程中释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损为 【答案】BCD 【详解】A．衰变后产生的α粒子与新核Y都带正电荷，且在轨迹相切处的速度反向，所以在磁场中运动的轨迹（箭头表示运动方向）正确的是图丁，故A错误； B．根据核反应方程 则新核Y的质量为 电荷量为 运用圆周运动求各自的周期为 当为2的整数倍时，两核可能再次相遇。故B正确； C．α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，环形电流大小为 故C正确； D．根据能量守恒 结合圆周运动以及两核的相互关系，整理得 由质能方程 解得 故D正确。 故选BCD。 35．2011年3月11日，日本福岛核电站发生核泄漏事故，其中铯137（）对核辐射的影响最大，其半衰期约为30年。 （1）请写出铯137发生β衰变的核反应方程 [已知53号元素是碘（I），56号元素是钡（Ba）]。 （2）若在该反应过程中释放的核能为E，则该反应过程中质量亏损为 （真空中的光速为c） （3）泄露出的铯137约要经历 年才会有87.5％的原子核发生衰变。 【答案】 90 【详解】（1）[1]铯137（）发生β衰变时，由质量数和电荷数守恒，可得该核反应方程是 （2）[2]由爱因斯坦的质能方程，可得该反应过程中质量亏损是 （3）[3]泄露出的铯137有87.5%的原子核发生衰变，还剩12.5%，设衰变的时间约为t，则有 半衰期约为30年，解得 36．如图是描述原子核核子的平均质量与原子序数Z的关系曲线。则： (1)由图可以看出哪一段的平均质量最小？这说明了什么？ (2)若A、B结合成C，D、E结合成F，分别放出能量还是吸收能量？ 【答案】(1)见解析 (2)见解析 【详解】（1）由题图看出原子序数Z较为中间的部分平均质量小。这说明原子序数Z较为中间的部分平均结合能大。 （2）A和B核子的平均质量大于C核子的平均质量，原子核A和B结合成原子核C时，核子总质量减小，存在质量亏损，根据爱因斯坦质能方程可知要释放出核能；和核子的平均质量大于核子的平均质量，原子核和结合成原子核时，核子总质量减小，存在质量亏损，根据爱因斯坦质能方程可知要释放出核能。 【考点7 利用质能方程公式进行计算】 37．铯137是铯133的同位素，其衰变方程为，其中的质量为，的质量为，X的质量为，光在真空中的传播速度为c。下列说法正确的是（　　） A．X为中子 B．铯137比铯133多4个核子 C．一个衰变释放的核能为 D．铯137的半衰期会随着原子核数量的减少而变长 【答案】B 【详解】A．根据质量数和电荷数守恒可知X为电子，故A错误； B．铯137的核子数为137个，铯133的核子数为133个，故B正确； C．衰变是放能反应，故衰变放出的核能为，故C错误； D．原子核数量减少，半衰期不变，故D错误。 故选B。 38．在未来能源探索里，核聚变将引领科技变革。一种典型的核聚变为两个氘核的聚变，反应方程为，其中氘核的质量为2.0136u，中子质量为1.0087u，核的质量为3.0150u。已知1u对应931.5MeV的能量，则该聚变反应中释放的核能约为（　　） A．31.5MeV B．8.28MeV C．5.32MeV D．3.26MeV 【答案】D 【详解】核反应前后质量亏损 根据质能方程有 解得 故选D。 39．长城北京段考古成果发布，此次长城调查首次使用“碳14”技术判断出该区域长城修建的年代。其核反应方程为，已知碳14的半衰期约为5730年，下列说法正确的是（　　） A．X为粒子 B．X粒子是由原子核内部的质子转化为中子产生的，具备一定的电离能力 C．100个碳14原子核经过5730年后一定还有50个未衰变 D．该核反应过程存在质量亏损 【答案】D 【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒可得X的质量数为0，电荷数为－1，则X为粒子，故A错误； B．粒子是由原子核内部的中子产生的，即，具备一定的电离能力，故B错误； C．半衰期是针对大量放射性元素的原子核的统计规律，对少量放射性元素的原子核不适用，故C错误； D．衰变过程放出能量，根据质能方程可知衰变过程存在质量亏损，故D正确。 故选D。 40．雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子而获得了2002年诺贝尔物理学奖。他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615t四氯乙烯溶液的巨桶。电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程式为，已知核的质量为36.95658u，核的质量为质量为对应的能量为931.5MeV。根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为（　　） A．0.82MeV B．0.31MeV C．1.33MeV D．0.51MeV 【答案】A 【详解】核反应过程中的质量增加 由爱因斯坦的质能方程得所需要的能量 故选A。 41．（多选）核电池又叫“放射性同位素电池”，它是通过半导体换能器将同位素在衰变过程中放出的具有热能的射线转变为电能制造而成。某核电池由放射性同位素制成，已知衰变为铀核（符号），其半衰期为88年，若该电池在第一年内的平均功率为，其发电效率为，不考虑其他衰变，则下列说法中正确的是（　　） A．该核反应为衰变 B．经过44年，该核电池中的放射性同位素有一半发生衰变变成了 C．该核电池在第一年内释放的核能约为 D．该核电池在第一年内亏损的质量约为 【答案】AD 【详解】A．的衰变方程为 故为衰变，A正确； B．半衰期为88年，经过88年，该核电池中的放射性同位素有一半发生衰变变成了，故B错误； CD．该电池在第一年内的平均功率为，其发电效率为，故释放的核能约为 根据 可得 故C错误，D正确。 故选AD。 42．（多选）在火星上，太阳能电池板发电能力有限，因此科学家用放射性材料作为发电能源为火星车供电。中的Pu元素是，半衰期是87.7年。下列说法正确的是（    ） A．发生衰变生成的新核中，中子数为142 B．10000个经过175.4年后，还剩下2500个 C．无论存在于化合物中，还是以单质的形式存在，半衰期都不变 D．衰变过程发生了质量亏损，会吸收能量 【答案】AC 【详解】A．发生衰变根据质量守恒和电荷数守恒可得，生成的新原子核的质量数为234，电荷数为92，则中子数为142，故A正确； B．半衰期的规律是一个统计规律，只针对大量的原子核才成立，对少数、个别原子核不成立，因此10000个经过175.4年后不确定还会剩余多少个，故B错误； C．的半衰期跟核内部自身因素有关，跟原子所处的化学状态和外部条件无关，故C正确； D．衰变过程发生了质量亏损，会放出能量，故D错误。 故选AC。 43．一静止衰变为钋核和α粒子，该衰变方程为 。其中、、α粒子的质量分别为、、，其释放核能为 ，假设释放的核能全部转化为钋核和α粒子的动能，则钋核和α粒子的动能之比为 。（用、或表示） 【答案】 【详解】[1]由质量数守恒和核电荷数守恒可得，衰变为钋核和α粒子的衰变方程为。 [2]由可得衰变释放的能量。 [3]衰变的过程中动量守恒 由可得。 44．核发生衰变的方程是。已知核的质量为，核的质量为，电子的质量为，质子的质量为，中子的质量为，真空中的光速为，求： (1)该衰变过程中释放的核能； (2)的结合能和比结合能。 【答案】(1) (2)， 【详解】（1）衰变过程的质量亏损 根据 得 （2）根据 可得的结合能为 即 则的比结合能为 45．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发生了一次衰变。放射出的粒子在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以、q分别表示粒子的质量和电荷量。 (1)放射性原子核用表示，新核的元素符号用表示，写出该衰变的核反应方程； (2)粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小； (3)设该衰变过程释放的核能都转化为粒子和新核的动能，新核的质量为，求衰变过程的质量亏损； (4)若匀强磁场垂直于纸面向里，定性画出粒子和新核的运动轨迹。 【答案】(1) (2) (3) (4) 【详解】（1）根据衰变过程中质量数和电荷数守恒有 （2）根据洛伦兹力提供向心力有， 可得， 结合 解得 （3）由洛伦兹力提供向心力 解得 设衰变后新核Y的速度大小为，系统动量守恒，规定粒子的速度方向为正方向， 由质能方程及能量守恒定律有 解得 （4）静止的原子核发生衰变后，根据动量守恒可知，衰变后粒子与新核的运动方向相反，根据左手定则可知，粒子和新核所受的洛伦兹力方向相反，两个粒子的运动轨迹应是外切圆，运动轨迹如图 学科网（北京）股份有限公司1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 5.3 核力与结合能（专题训练）【七大题型】 【考点1 核力的性质】 1 【考点2 分析原子核的结合能与比结合能】 2 【考点3 元素核子平均质量曲线】 4 【考点4 元素的比结合能曲线】 6 【考点5 自然界的四种基本相互作用】 8 【考点6 计算核反应中的质量亏损】 9 【考点7 利用质能方程公式进行计算】 11 【考点1 核力的性质】 1．下列说法正确的是（　　） A．热量不能从低温物体传到高温物体 B．弱相互作用使多个核子形成稳定的原子核 C．泊淞亮斑是光的衍射现象，支持了光的粒子说 D．黑体辐射的强度按波长的分布只与黑体的温度有关 2．有关下列四幅图的描述，正确的是（　　） A．图甲中，线圈顺时针匀速转动，电路中A、B发光二极管不会交替发光 B．图乙中，强相互作用可以存在于各种核子之间，作用范围只有约10−10 m C．图丙中，磁电式仪表中的铝框可使指针较快停止摆动，是利用了电磁驱动的原理 D．图丁中，自由电荷为负电荷的霍尔元件（电流和磁场方向如图所示）的N侧电势高 3．2024年9月，江苏省科研人员发表微型核电池研究成果。利用镅243（Am）的α衰变进行发电，Am的半衰期为7000多年，则（　　） A．该反应中，镅核的结合能比新核大 B．镅原子核与核外电子存在着核力作用 C．100个Am经过一个半衰期仍剩余50个 D．镅原子核外的电子跃迁形成α衰变 4．（多选）下列说法正确的是（    ） A．多晶体有确定的几何形状 B．原子核内中子与质子发生转变，是因为存在弱相互作用 C．黑体能吸收各种频率的光，还可以向外辐射电磁波 D．通过对恒星发出的光进行光谱分析，可以分析出恒星上的物质信息 5．（多选）核力具有的性质是（　　） A．核力是短程力，作用范围很小，只在相邻核子间发生 B．核力是一种引力，核力把核子紧紧束缚在核内，形成稳定的原子核 C．质子间、中子间、质子和中子之间都可能有核力 D．核力是一种强相互作用力，在其作用范围内，核力比库仑力大得多 6．质子和中子相距时两者间存在的力有 ，粒子散射实验中使粒子发生大角度偏转的力是 。（均选填“核力”“库仑力”或“万有引力”） 【考点2 分析原子核的结合能与比结合能】 7．钋核（）和钍核（）的衰变方程分别为：，已知Po的半衰期约为102年，下列说法正确的是（　　） A．Y是来自于原子核外的电子 B．核的比结合能小于核 C．10个核经过102年后不一定还剩5个核 D．的衰变过程吸收能量，的衰变过程释放能量 8．我国首座钍基熔盐实验堆采用钍作为燃料，并使用熔盐冷却剂，避免了核污水排放。吸收中子后会发生的一系列核反应：。已知的半衰期为16万年，某次实验中生成0.5g的。下列说法正确的是（　　） A．衰变为衰变 B．比多1个质子 C．的比结合能小于的比结合能 D．经过32万年，剩余质量为0.125g 9．钚元素是高度放射性物质，可用于制作同位素电池，广泛应用于宇宙飞船、人造卫星等的能源供给。已知钚（即）发生α衰变的方程为，已知的半衰期约为88年。则下列说法正确的是（　　） A．衰变方程中，是 B．该衰变过程中一定吸收能量 C．8个原子核经过88年后还剩4个 D．的比结合能小于的比结合能 10．碘131治疗通常用于甲状腺功能亢进症。碘131的衰变是衰变，半衰期是8天，碘131治疗以后，不能够和他人一米以内的近距离接触，一般要经过4个半衰期才可以与儿童、孕妇接触。下列说法中正确的是（　　） A．射线不能穿透皮肤 B．碘131衰变时仅放出射线 C．碘131在4个半衰期中衰变了治疗所用质量的 D．碘131衰变产生的新核的比结合能比碘131的大 11．（多选）铀238核的衰变方程为，已知核的质量为，核的质量为，X的质量为，真空中的光速为c。下列说法正确的是（　　） A．的比结合能小于的比结合能 B．的结合能为 C．衰变后核处于高能级，向低能级跃迁发出γ射线 D．X为α粒子，铀238核的衰变会随环境温度降低逐渐变慢 12．（多选）原子物理学是研究原子的结构、运动规律及相互作用的物理学分支。核物理学又称原子核物理学，是20世纪新建立的一个物理学分支。它研究原子核的结构和变化规律，射线束的产生、探测和分析技术，以及同核能、核技术应用有关的物理问题。下列有关原子与原子核的说法正确的是（　　） A．电子的德布罗意波长加倍时其动能减半 B．核聚变反应中生成的新核的比结合能大于反应前原子核的比结合能 C．康普顿通过射线对石墨的散射实验，发现并揭示了光具有波动性 D．核外电子由高能级向低能级跃迁时放出光子，原子电势能的减少量大于电子动能的增加量 13．（多选）下列四幅图的说法正确的是（　　） A．图甲中，三种放射线处于磁场中，中间没有偏转的b是γ射线，它比a和c的电离能力强 B．图乙中，处于基态的氢原子可以吸收能量为14eV的光子而发生电离 C．图丙中，用同一光电管做实验，甲光的光照强度大于乙光的光照强度，乙光的频率小于丙光的频率 D．图丁中，原子核F的比结合能大于原子核E的比结合能，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要吸收能量 14．“嫦娥三号”中有一块“核电池”，在月夜期间提供电能的同时还能提供一定能量用于舱内温度控制。“核电池”利用了的衰变，在放出一个α粒子后衰变为一个新的原子核，新核的中子数比的中子数少 个；新原子核的平均结合能 （选填“大于”“等于”或“小于”）的平均结合能。 15．宇宙射线进入地球大气时，同大气作用产生中子，中子撞击大气中的引发核反应产生。已知中子质量为，质子质量为质量为质量为，真空中光速为。 (1)写出该核反应方程并求出一次反应释放的能量； (2)求的比结合能。 【考点3 元素核子平均质量曲线】 16．如图1所示为原子核的比结合能与质量数的关系曲线，如图2所示为原子核的平均核子质量与原子序数的关系曲线。下列说法正确的是（　　） A．根据图1可知，核的结合能约为7MeV B．根据图1可知，比更稳定 C．根据图2可知，核D裂变成核E和F的过程中，生成的新核E、F的比结合能减小 D．根据图2可知，若A、B能结合成C，则结合过程中一定要吸收能量 17．钚的放射性同位素衰变为激发态铀核和粒子X，而激发态铀核 又立即衰变为铀核，该过程的衰变方程为。已知的半衰期约为87年，下列说法正确的是（　　） A．粒子X是质子 B．该过程发生的是衰变 C．一个钚核的质量等于一个铀核和一个粒子X的质量之和 D．经过87年，钚的质量数变为119 18．（多选）已知原子核中核子平均质量随原子序数变化如图所示。下列说法正确的是（　　） A．d裂变成和一定吸收核能 B．d裂变成和一定释放核能 C．和聚变成一定吸收核能 D．和聚变成一定释放核能 19．（多选）十九世纪末到二十世纪初，一些物理学家对某些物理现象的研究直接促进了“近代原子物理学”的建立和发展，以下关于4幅图中涉及的物理知识说法正确的是（　　）    A．图1是黑体辐射实验规律，爱因斯坦为了解释此实验规律，首次提出了“能量子”概念 B．强激光的出现使一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，这已被实验证实，如图2所示，若用波长为的光照射锌板，验电器指针不偏转；则换用波长也为的强激光照射锌板，验电器指针可能偏转 C．图丙是放射线在磁场中偏转示意图，射线c是粒子流，它是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的 D．图丁中由原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系可知，若D和E能结合成F，结合过程一定放出能量 20．核子的平均质量与原子序数的关系曲线如图所示。由表可知：将A分裂成B、C，核子的比结合能将 （填“增大”或“减小”）；D、E合并成F，F的质量 （填“大于”、“等于”或“小于”）D、E的总质量。 【考点4 元素的比结合能曲线】 21．原子核的比结合能曲线如图所示，其中为结合能，A为核子数。根据该曲线，下列判断中正确的是 A．核比核更稳定 B．核的结合能约为5.4MeV C．两个核结合成核时释放能量 D．核中核子的结合能比核中的大 22．一个α粒子融合到一个核的核反应方程式为，“比结合能曲线”如图所示，下列说法正确的是（    ） A．核比核稳定 B．反应式中最稳定的是核 C．该核反应后的比结合能增加 D．反应式左边的原子核比右边的原子核具有较多的结合能 23．2024年4月23日是人民海军的75岁生日。近年来，我国海军航母事业高歌猛进，“辽宁舰”与第一艘国产航母“山东舰”构成双航母编队，我国的核动力航母也将在不远的将来实现列装，这也是我国海军航母的“终极”目标。如图所示，图线表示原子核的比结合能与质量数A的关系，据此下列说法中正确的是（　　） A．重的原子核，例如，铀核，因为它的核子多，核力大，所以结合得坚固而稳定 B．锂核的核子的比结合能比轴核的比结合能小，因而比铀核结合得更坚固更稳定 C．比结合能的定义是原子核的结合能与其核子数之比．比结合能越大的原子核越稳定 D．以上三个表述都错误 24．（多选）下列关于结合能和比结合能的说法正确的是（　　） A．氘核与氚核结合成氦核，比结合能减小 B．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 C．铀核发生α衰变生成钍核，释放能量，则铀核的比结合能比钍核小 D．铯原子核的结合能小于铅原子核的结合能 25．（多选）如图所示是原子核的平均结合能（也称比结合能）与质量数的关系图像，通过该图像可以得出一些原子核的平均结合能，如的核子平均结合能约为8 MeV，的核子平均结合能约为7 MeV，根据该图像判断下列说法正确的是（　　） A．随着原子质量数的增加，原子核的平均结合能增大 B．核最稳定 C．由图可知两个核结合成核会释放出能量 D．把分成8个质子和8个中子比把分成4个要多提供约16 MeV的能量 【考点5 自然界的四种基本相互作用】 26．掷标枪竞赛是奥运会田径竞赛项目，某运动员在助跑后将标枪从掷出。投掷过程中，运动员对标枪的力属于（    ） A．引力相互作用 B．电磁相互作用 C．强相互作用 D．弱相互作用 27．关于自然界中四种基本相互作用，下列说法正确的是（　　） A．核外电子与原子核间的万有引力和库仑力大小相当 B．原子核内任意两个核子间都存在核力 C．核力是强相互作用，一定是引力 D．弱相互作用是短程力 28．（多选）关于经典力学、相对论与量子论的说法正确的是（    ） A．当物体的速度接近光速时，经典力学就不适用了 B．相对论和量子力学的出现，使经典力学失去了意义 C．量子力学能够描述微观粒子运动的规律性 D．万有引力定律也适用于强相互作用力 29．自然界中的四种基本相互作用是 、 、弱相互作用和强相互作用． 【考点6 计算核反应中的质量亏损】 30．三国时期东吴重臣张昭家族墓近期在南京被发现，图为墓中出土的两方龟纽金印．考古学家们常用放射性元素的半衰期确定文物的年代，衰变方程为，的半衰期是5730年，下列说法正确的是（　　） A．经过11460年后，4个一定还剩下1个 B．该衰变的实质是核内的一个质子转变为一个中子和一个电子 C．比结合能大于比结合能 D．衰变过程发生了质量亏损 31．利用放射性元素衰变可测定百年以来现代沉积物的绝对年代和沉积速率，这种测年法是一种高精度的地质年代测定技术。我国利用放射性元素衰变测定沉积物年龄的应用最早可追溯到20世纪60年代左右。其中铀-钍测年法利用的衰变方程为。下列说法正确的是（　　） A．衰变方程中的X是 B．升高温度可以加快的衰变 C．与的质量差等于衰变的质量亏损 D．半衰期为，若有4个核，经过后只剩下1个 32．2024年9月18日，苏州大学研究团队在《自然》杂志上发布了辐光伏微型核电池的最新研究成果，该电池具有长寿命、高能量密度的优点，它主要是利用镅243（）发生α衰变释放能量，其半衰期为7370年。下列说法正确的是（　　） A．镅243发生α衰变过程中质量守恒 B．镅243形成不同化合物时其半衰期不变 C．镅243发生α衰变生成的新核中有96个质子 D．100个镅243原子核经过14740年后还剩25个 33．（多选）人体暴露于强烈的中子辐射中会在血浆中产生，可以通过测量的数量来确定患者吸收的辐射剂量。具有放射性，某次研究其放射特性的实验中，将孤立原子核置于匀强磁场中，衰变后在磁场中形成两条圆周径迹，如图所示，忽略重力和粒子间电场力作用。下列说法中正确的是（ ） A．小圆对应的粒子的运动方向为逆时针方向 B．发生了β衰变 C．小圆和大圆的轨道半径之比为 D．两条轨迹对应的粒子的质量之和等于衰变前的质量 34．（多选）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（）发生α衰变放出了一个α粒子。放射出的α粒子（）及生成的新核Y在与磁场垂直的平面内做圆周运动。α粒子的运动轨道半径为R，质量为m，电荷量为q。下面说法正确的是（　　） A．衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中运动的轨迹（箭头表示运动方向）正确的是图丙 B．衰变后经过时间新核Y可能与α粒子再次相遇 C．α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，环形电流大小为 D．若衰变过程中释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损为 35．2011年3月11日，日本福岛核电站发生核泄漏事故，其中铯137（）对核辐射的影响最大，其半衰期约为30年。 （1）请写出铯137发生β衰变的核反应方程 [已知53号元素是碘（I），56号元素是钡（Ba）]。 （2）若在该反应过程中释放的核能为E，则该反应过程中质量亏损为 （真空中的光速为c） （3）泄露出的铯137约要经历 年才会有87.5％的原子核发生衰变。 36．如图是描述原子核核子的平均质量与原子序数Z的关系曲线。则： (1)由图可以看出哪一段的平均质量最小？这说明了什么？ (2)若A、B结合成C，D、E结合成F，分别放出能量还是吸收能量？ 【考点7 利用质能方程公式进行计算】 37．铯137是铯133的同位素，其衰变方程为，其中的质量为，的质量为，X的质量为，光在真空中的传播速度为c。下列说法正确的是（　　） A．X为中子 B．铯137比铯133多4个核子 C．一个衰变释放的核能为 D．铯137的半衰期会随着原子核数量的减少而变长 38．在未来能源探索里，核聚变将引领科技变革。一种典型的核聚变为两个氘核的聚变，反应方程为，其中氘核的质量为2.0136u，中子质量为1.0087u，核的质量为3.0150u。已知1u对应931.5MeV的能量，则该聚变反应中释放的核能约为（　　） A．31.5MeV B．8.28MeV C．5.32MeV D．3.26MeV 39．长城北京段考古成果发布，此次长城调查首次使用“碳14”技术判断出该区域长城修建的年代。其核反应方程为，已知碳14的半衰期约为5730年，下列说法正确的是（　　） A．X为粒子 B．X粒子是由原子核内部的质子转化为中子产生的，具备一定的电离能力 C．100个碳14原子核经过5730年后一定还有50个未衰变 D．该核反应过程存在质量亏损 40．雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子而获得了2002年诺贝尔物理学奖。他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615t四氯乙烯溶液的巨桶。电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程式为，已知核的质量为36.95658u，核的质量为质量为对应的能量为931.5MeV。根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为（　　） A．0.82MeV B．0.31MeV C．1.33MeV D．0.51MeV 41．（多选）核电池又叫“放射性同位素电池”，它是通过半导体换能器将同位素在衰变过程中放出的具有热能的射线转变为电能制造而成。某核电池由放射性同位素制成，已知衰变为铀核（符号），其半衰期为88年，若该电池在第一年内的平均功率为，其发电效率为，不考虑其他衰变，则下列说法中正确的是（　　） A．该核反应为衰变 B．经过44年，该核电池中的放射性同位素有一半发生衰变变成了 C．该核电池在第一年内释放的核能约为 D．该核电池在第一年内亏损的质量约为 42．（多选）在火星上，太阳能电池板发电能力有限，因此科学家用放射性材料作为发电能源为火星车供电。中的Pu元素是，半衰期是87.7年。下列说法正确的是（    ） A．发生衰变生成的新核中，中子数为142 B．10000个经过175.4年后，还剩下2500个 C．无论存在于化合物中，还是以单质的形式存在，半衰期都不变 D．衰变过程发生了质量亏损，会吸收能量 43．一静止衰变为钋核和α粒子，该衰变方程为 。其中、、α粒子的质量分别为、、，其释放核能为 ，假设释放的核能全部转化为钋核和α粒子的动能，则钋核和α粒子的动能之比为 。（用、或表示） 44．核发生衰变的方程是。已知核的质量为，核的质量为，电子的质量为，质子的质量为，中子的质量为，真空中的光速为，求： (1)该衰变过程中释放的核能； (2)的结合能和比结合能。 45．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发生了一次衰变。放射出的粒子在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以、q分别表示粒子的质量和电荷量。 (1)放射性原子核用表示，新核的元素符号用表示，写出该衰变的核反应方程； (2)粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小； (3)设该衰变过程释放的核能都转化为粒子和新核的动能，新核的质量为，求衰变过程的质量亏损； (4)若匀强磁场垂直于纸面向里，定性画出粒子和新核的运动轨迹。 学科网（北京）股份有限公司1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$