第五章 第三节 核力与结合能-【创新教程】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册五维课堂课时作业word（人教版）

[基础达标练] 1．对核力的认识，下列说法正确的是(　　) A．任何物体之间均存在核力 B．核力广泛存在于自然界中的核子之间 C．核力只存在于质子之间 D．核力只发生在相距1.5×10－15 m的核子之间，大于0.8×10－15 m为引力，而小于0.8×10－15 m为斥力 解析：D　[核力发生在核子之间，由核力的特点知道，只有相距1.5×10－15 m以内的核子之间存在核力，由此知D正确，A、B、C错误．] 2．下列物理学史描述正确的是(　　) A．玛丽·居里提出原子的核式结构学说 B．卢瑟福通过α粒子散射实验发现了电子 C．查德威克在原子核人工转变的实验中发现了质子 D．爱因斯坦质能方程为核能的开发利用提供了理论依据 解析：D　[卢瑟福提出原子的核式结构学说，选项A错误；汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，选项B错误；查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子，选项C错误；爱因斯坦质能方程为核能的开发利用提供了理论依据，选项D正确．] 3．下列说法正确的是(　　) A．自由核子结合成原子核时，一定遵守质量守恒 B．在发生核反应时，反应前物质的总质量一定等于反应后所生成物质的总质量 C．发生核反应时，若反应前的总质量小于反应后的总质量，这个反应是释放能量的反应 D．发生核反应时，若反应前的总质量小于反应后的总质量，这个反应必定吸收能量 解析：D　[当自由核子结合成原子核时，一定存在质量亏损；核反应前后一般存在质量的变化，若质量减少则放出能量，反之吸收能量，由此知D正确，A、B、C错误．] 4．太阳内部持续不断地发生着4个质子(H)聚变为1个氦核(He)的热核反应，核反应方程是4H→He＋2X，这个核反应释放出大量核能．已知质子、氦核、X的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c.下列说法中正确的是(　　) A．方程中的X表示中子(n) B．方程中的X表示电子(e) C．这个核反应中质量亏损Δm＝4m1－m2 D．这个核反应中释放的核能ΔE＝(4m1－m2－2m3)c2 解析：D　[由核反应质量数守恒、电荷数守恒可推断出X为e，A、B错误；质量亏损Δm＝4m1－m2－2m3，释放的核能ΔE＝Δmc2＝(4m1－m2－2m3)c2，C错误，D正确．] 5．(2021·山东等级考)在测定年代较近的湖泊沉积物形成年份时，常利用沉积物中半衰期较短的Pb，其衰变方程为Pb→Bi＋X.以下说法正确的是(　　) A．衰变方程中的X的电子 B．升高温度可以加快Pb的衰变 C.Pb与Bi的质量差等于衰变的质量亏损 D．方程中的X来自于Pb内质子向中子的转化 解析：A　[根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X是电子，A正确；半衰期非常稳定，不受温度，压强，以及该物质是单质还是化合物的影响，B错误；Pb与Bi和电子X的质量差等于衰变的质量亏损，C错误；方程中的X来自于Pb内中子向质子的转化，D错误．故选A.] 6．已知氘核(H)的平均结合能为1.1 MeV，氦核(He)的平均结合能为2.57 MeV，两个氘核结合成一个氦核的反应方程为H＋H→He＋n，此核反应(　　) A．放出3.31 MeV能量 B．放出5.51 MeV能量 C．放出5.88 MeV能量 D．吸收1.83 MeV能量 解析：A　[H＋H→He＋n； 聚变反应前两个H的总结合能E1＝1.1×4 MeV＝4.4 MeV 反应后生成的氦核的结合能E2＝2.57×3 MeV＝7.71 MeV 所以反应释放的核能ΔE＝E2－E1＝(7.71－4.4) MeV＝3.31 MeV，故A正确，B、C、D错误．] 7．在能源需求剧增的现代社会，核能作为一种新能源被各国竞相开发利用．核原料中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，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，下列有关说法中正确的是(　　) A．X原子核中含有92个中子 B．钚衰变发出的γ射线具有很强的电离能力 C．20克的Pu经过48 200年后，还有5克未衰变 D．钚核衰变前的质量等于衰变后X、He核的质量之和 解析：C　[根据质量数守恒和电荷数守恒得钚衰变方程为Pu→X＋He＋γ，因此X的电荷数为92，质量数为235，中子数为143，故A错误；钚衰变发出的γ射线是波长很短的光子，不带电，具有很强的穿透能力，故B错误；根据半衰期公式：m＝m0＝20×g＝20×2 g＝5 g，故C正确；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D错误．] 8．4个氢核(H)结合成1个氦核(He)，同时释放出正电子(e)．已知氢核的质量为mp，氦核的质量为mα，正电子的质量为me，真空中光速为c.计算每次核反应中的质量亏损及氦核的比结合能． 解析：质量亏损Δm＝4mp－mα－2me；根据爱因斯坦质能方程可知，氦核的比结合能为 E0＝＝. 答案：4mp－mα－2me　 [能力提升练] 9．钴60是金属元素钴的放射性同位素之一，其半衰期为5.27 年．它会通过β衰变放出能量高达315 keV的高速电子衰变为镍60，同时会放出两束γ射线，其能量分别为1.17 MeV及1.33 MeV.钴60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、食品辐射保藏与保鲜等；在工业上，常用于无损探伤、辐射消毒、辐射加工、辐射处理废物以及自动控制等；在医学上，常用于癌和肿瘤的放射治疗．关于钴60下列说法正确的是(　　) A．衰变方程为Co→Ni＋e B．利用钴60对人体肿瘤进行放射治疗是利用其衰变放出的电子流 C．钴60可以作为示踪原子研究人体对药物的吸收 D．钴60衰变过程中不会有质量亏损 解析：A　[根据电荷数守恒、质量数守恒，知钴60发生β衰变的衰变方程为Co→Ni＋e，故A正确；钴60对人体肿瘤进行放射治疗是利用其衰变放出的γ射线，故B错误；钴60半衰期太长，且衰变放出的高能粒子对人体伤害太大，不能作为药品的示踪原子，故C错误；所有衰变都会有质量亏损，故D错误．] 10．下列说法中正确的是(　　) A．黑体辐射电磁波的强度按波长分布与黑体的温度无关 B．钍的半衰期为24天.1 g钍Th经过120天后还剩0.2 g钍 C．放射性同位素Th经α、β衰变会生成Rn其中经过了3次α衰变和2次β衰变 D．比结合能越大，原子核中核子结合的越不牢固，原子核越不稳定 解析：C　[一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，还与材料的种类及表面情况有关，但黑体辐射电磁波的情况只与温度有关，故A错误；钍的半衰期为24天，1 g钍Th经过120天后，发生5个半衰期，1 g钍经过120天后还剩m＝m05＝0.031 25 g，故B错误；钍Th衰变成氡Rn，可知质量数少12，电荷数少4，因为经过一次α衰变，电荷数少2，质量数少4，经过一次β衰变，电荷数多1，质量数不变，可知经过3次α衰变和2次β衰变，故C正确；比结合能越大，原子核越稳定，结合越牢固，故D错误．] 11．(2020·新课标Ⅲ卷)(多选)1934年，约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素X，反应方程为：He＋Al→X＋n.X会衰变成原子核Y，衰变方程为X→Y＋e，则(　　) A．X的质量数与Y的质量数相等 B．X的电荷数比Y的电荷数少1 C．X的电荷数比Al的电荷数多2 D．X的质量数与Al的质量数相等 解析：AC　[设X和Y的质子数分别为n1和n2，质量数分别为m1和m2，则反应方程为 He＋Al→m1n1X＋n，m1n1X→m2n2Y＋e 根据反应方程质子数和质量数守恒，解得2＋13＝n1，n1＝n2＋1 ， 4＋27＝m1＋1，m1＝m2＋0 解得n1＝15，n2＝14，m1＝30，m2＝30 X的质量数(m1＝30)与Y的质量数(m2＝30)相等，比Al的质量数多3，故A正确，D错误；X的电荷数(n1＝15)比Y的电荷数(n2＝14)多1，比Al的电荷数多2，故B错误，C正确．] 12．三个α粒子结合成一个碳C，已知碳原子的质量为12.000 0 u，氦原子的质量为4.002 6 u．(1 u＝1.66×10－27 kg) (1)写出核反应的方程； (2)这个核反应放出的能量是多少焦？(结果保留3位小数) (3)这个能量合多少MeV？(结果保留2位小数) 解析：(1)3He→C＋ΔE. (2)Δm＝3×4.002 6 u－12.000 0 u＝0.007 8 u Δm＝0.007 8×1.66×10－27 kg＝1.294 8×10－29 kg ΔE＝Δmc2≈1.165×10－12 J. (3)ΔE＝ eV≈7.28×106 eV＝7.28 MeV. 答案：(1)3He→C＋ΔE　(2)1.165×10－12 J　(3)7.28 MeV [创新应用练] 13．用中子轰击锂核Li发生核反应，生成氚核H和α粒子，并放出4.8 MeV的能量．(原子质量单位为u,1 u相当于931.5 MeV的能量) (1)写出核反应方程； (2)求出质量亏损； (3)若中子和锂核是以等值反向的动量相碰，则氚核和α粒子的动能之比是多少？ (4)α粒子的动能是多大？ 解析：(1)Li＋n→H＋He＋4.8 MeV. (2)由ΔE＝Δmc2可得 Δm＝＝ u≈0.005 2 u. (3)根据题意有0＝m1v1＋m2v2 式中m1、m2、v1、v2分别为氚核和α粒子的质量和速度，由上式及动能Ek＝，可得它们的动能之比为Ek1∶Ek2＝∶＝∶＝m2∶m1＝4∶3. (4)α粒子的动能Ek2＝(Ek1＋Ek2) ＝×4.8 MeV≈2.06 MeV. 答案：(1)Li＋n→H＋He＋4.8 MeV (2)0.005 2 u　(3)4∶3　(4)2.06 MeV 14．一个静止的镭核Ra发生衰变放出一个粒子变为氡核Rn.已知镭核226质量为226.025 4 u，氡核222质量为222.016 3 u，放出粒子的质量为4.002 6 u,1 u相当于931.5 MeV的能量． (1)写出核反应方程； (2)求镭核衰变放出的能量； (3)若衰变放出的能量均转变为氡核和放出粒子的动能，求放出粒子的动能． 解析：(1)核反应方程为Ra→Rn＋He. (2)镭核衰变放出的能量为ΔE＝Δm·c2 ＝(226.025 4－4.002 6－222.016 3)×931.5 MeV＝6.05 MeV. (3)镭核衰变前静止，镭核衰变时动量守恒，则由动量守恒定律可得mRnvRn－mαvα＝0① 又因为衰变放出的能量转变为氡核和α粒子的动能，则 ΔE＝mRnv＋mαv② 由①②可得 Eα＝·ΔE＝×6.05 MeV＝5.94 MeV. 答案：(1)Ra→Rn＋He　(2)6.05 MeV (3)5.94 MeV 学科网（北京）股份有限公司 $