第五章 3 核力与结合能-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册练习手册（人教版）

3.核力 基础 知识点1核力和四种相互作用 1.关于核力的下列说法正确的是() A.核力同万有引力没有区别，都是物体间 的作用 B.核力就是电磁力 C.核力是短程力 D.核力与电荷有关 2.(多选)关于原子核中质子和中子的比例， 下列说法正确的是( A.原子核中质子和中子的个数一定相等 B.稳定的重原子核里，中子数要比质子 数多 C.原子核大到一定程度时，相距较远的 质子间的核力不足以平衡它们之间的 库仑力，这个原子核就不稳定了 D.质子和中子可以组合成任意稳定的核 知识点2结合能 3.(多选)关于原子核的结合能，下列说法 正确的是( A.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 B.一重原子核衰变成α粒子和另一原子 核，衰变产物的结合能之和一定大于 原来重核的结合能 C.比结合能越大，原子核越不稳定 D.自由核子组成原子核时，其质量亏损 第五章原子核。 与结合能 练习 所对应的能量大于该原子核的结合能 4.核电站利用核反应堆工作，铀核U裂变 生成钡核Ba和氪核Kr。在一个反应堆中 用石墨做慢化剂使快中子减速。碳核的质 量是中子的12倍，假设中子与碳核的每 次碰撞都是弹性正碰，而且认为碰撞前碳 核都是静止的。 (1)试完成轴核裂变反应方程： 2U+dn→4Ba+6Kr+36n。 (2)已知U、Ba、Kr核以及中子的质量 分别是235.0439u,140.9139u, 91.8973u和1.0087u,计算一个铀核 裂变放出的核能。1u=1.66×107kg, c=3.0×108m/s。(结果保留两位有效 数字) 练(69 N 高中物理选择性必修第三册（人教版） 提升 5.(多选)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0.8×10-5m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0.8x10-5m时核力的变化规律更 清楚 6.对公式△E=△mc2,下列说法正确的是 A.能量可以转化为质量 B.质量可以转化为能量 C.能量的转化与质量的转化是成比例的 D.在核反应中，能量与质量都不守恒 7.核子结合成原子核或原子核分解为核子 时，都伴随着巨大的能量变化，这是因为 () A.原子核带正电，电子带负电，电荷间 存在很大的库仑力 B.核子具有质量且相距很近，存在很大 的万有引力 C.核子间存在着强大的核力 D.核子间存在着复杂的磁力 8.如图，一个原子核X经历如图所示的一 系列Q、B衰变后，生成稳定的原子核Y, 下列说法正确的是() (70)练 练 中子数 146 142 138 134 130 126 122出 80848892质子数 第8题图 A.原子核X生成原子核Y,共经历了11 次a衰变和12次B衰变 B.原子核X生成原子核Y,共经历了8 次α衰变和6次B衰变 C.原子核X生成更稳定的原子核Y,原 子核结合得更牢固，所以Y原子核的 结合能变大 D.原子核X生成更稳定的原子核Y,原 子核结合得更牢固，所以Y原子核核 子的平均质量变大 9.一静止的轴核放出一个α粒子衰变成钍 核，衰变方程为U→2Th+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Q粒子的 动量大小 C.铀核的半衰期等于其放出一个粒子 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 10.一个静止的轴核经U（原子质量为 232.0372u)放出一个a粒子（原子质量为 第五章原子核。 4.0026u)后衰变成钍核8Th(原子质量 为228.0287u)。(已知：原子质量单位 1u=1.67×102”kg,1u相当于931MeV) (1)写出核衰变反应方程。 (2)算出该核衰变反应中释放出的核能。 (3)假设反应中释放出的核能全部转化 为钍核和α粒子的动能，则钍核获 得的动能有多大？ 练(71高中物理选择性必修第三册（人教版） 利用了y射线的生物作用：B、D是应用放射性同位素 作为示踪原子。 *18.(1)143 (2)①唱Al+He→P+n不同点见解析 (②9P→aSi+e 【解析】(1)由方程两边的质量数和电荷数相等可 知，234Pa中质子数为91，则中子数为234-91=143。 (2)铝核被α粒子击中后产生中子的核反应方程式 为召Al+He→P+n;P是磷的一种同位素，也有放射 性，像天然放射性元素一样发生衰变，衰变时放出正电 子，该衰变方程式为P→Si+e。核反应和一般化学反 应的不同点：核反应是原子层次上的变化，而化学反应 是分子层次上的变化（或核反应前后元素发生变化，化 学反应前后元素种类不变)；一种同位素处于不同状态， 它们的核反应性质是相同的，而它们的化学性质是不同 的；同一元素的不同同位素处于相同状态，它们的化学 性质是相同的，但它们的核反应性质是不同的。 >m3.核力与结合能 基础练习 1.C【解析】核力是短程力，故C正确；核力与万 有引力、电磁力不同，故A、B错误；核力与电荷无关， 故D错误。 2.BC【解析】因为库仑力是长程力，它作用于核 内所有质子，而核力只作用于相邻的核子，随着Z的增 加，为使原子核保持稳定，必须靠中子的增多来抵消库 仑力的作用。因此，随着Z的增加，稳定的核的中子数 越来越大于质子数。故A、D错误，B、C正确。 3.AB【解析】由原子核的结合能定义可知，原子 核分解成自由核子时所需的最小能量为原子核的结合 能，A正确；重原子核的核子平均质量大于轻原子核的 核子平均质量，因此原子核衰变产物的结合能之和一定 大于衰变前的结合能，B正确；比结合能越大的原子核 越稳定，C错误；自由核子组成原子核时，其质量亏损 所对应的能量等于该原子核的结合能，D错误。 4.(1)5U+n→6Ba+%Kr+3n(2)3.2x101J 【解析】(1)根据电荷数和质量数守恒，可得核反应方 程为22U+n→6Ba+%Kr+36n。 (2)核反应过程中的质量亏损为△m=(235.0439+ 1.0087-140.9139-91.8973-3×1.0087)u=0.2153u。 由爱因斯坦质能方程，得一个轴核裂变放出的能量 为△E=△mc2-0.2153×1.66x1027×(3×108)2J≈3.2×101J。 提升练习 5.BC【解析】核力是强相互作用的一种表现，它 的作用范围在1.5×10-5m之内，核力比库仑力大得多， 因此，B正确，A错误；核力在大于0.8×105m时表现 为吸引力，随距离增大而减小，在距离小于0.8×105m 时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起，C正 66 确；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。 6.C【解析】△E=△mc2只说明质量亏损和释放出核 能这两种现象的联系，并不能说明物体的质量和能量之 间存在着相互转化关系，故A、B错误，C正确：在核 反应中，能量和质量并不违反守恒定律，故D错误。 7.C【解析】核子间存在着强相互作用的核力，核 反应过程中伴随着巨大的能量变化，故C正确。 8.B【解析】原子核X的质量数为238，电荷数为 92,原子核Y的质量数为206，电荷数为82，设共经历 了m次a仪衰变和n次B衰变，根据质量数守恒得4m+ 206=238,解得m=8,根据电荷数守恒得92-2m+n=82, 解得n=6,故A错误，B正确；原子核X生成更稳定的 原子核Y,放出能量，原子核结合得更牢固，所以Y原 子核的比结合能更大，结合能不一定变大，故C错误； 放能的过程中，存在质量亏损，核子的平均质量变小， 故D错误。 9.B【解析】静止的原子核在衰变前后动量守恒， 由动量守恒定律得0=m心1+m22,可知mw1=-m22,故衰 变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小，B正确： 而动能E玩，由于钍核的质量(m）大于a粒子的质 量(m2),故其动能不等，A错误；铀核的半衰期是大 量的轴核半数发生衰变所用的时间，而不是放出一个 粒子所经历的时间，C错误；原子核衰变前后质量数守 恒，衰变时放出核能，质量亏损，D错误。 10.(1)2U→Th+He(2)5.49MeV(3)0.09MeV 【解析】(1)核衰变反应方程为U→Th+He。 (2)△E=△mc2=(232.0372u-228.0287u-4.0026u)× 931MeVu=5.49MeV。 (3)核反应过程中系统动量守恒，钍核和粒子的 动量大小相等、方向相反，即P+(-Pa)=0即Pmp 又流6品 由题意知，E+Ea=△E 所以钍核获得的动能En=mm△E=4+228× 4 ma+mth 5.49MeV=0.09MeV。 >m4.核裂变与核聚变5.“基本”粒子 基础练习 1.C【解析】铀235裂变时的质量亏损：△m=M+m- m1-m2-l0m=M-m1-m2-9m,由质能方程可得E=△mc2= (M-m-m2-9m)c2,故C正确。 2.AC【解析】n表示中子，反应式中有n放出， A正确；当铀块体积小于临界体积时，链式反应不会 发生，B错误；铀核的核反应中释放出的快中子被减 速剂减速后变为慢中子，而慢中子会被铀核吸收发生 链式反应，故铀核的链式反应可由人工控制，C正确；