课时测评25 核力与结合能-【金版新学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步课堂高效讲义配套练习（人教版）

课时测评25　核力与结合能 (时间：30分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题1－11题，每题4分，共44分) 1.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 答案：C 解析：核子间存在着强大的核力，因此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。故选C。 2.下列关于结合能和比结合能的说法正确的是(　　) A.核子结合成原子核时要放出能量，拆解原子核时要吸收能量 B.比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大 C.重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和比结合能都大 D.中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要小 答案：A 解析：核子结合成原子核时要放出能量，原子核拆解成核子时要吸收能量，A正确；比结合能越大的原子核越稳定，但比结合能越大的原子核，其结合能不一定大，例如中等质量原子核的比结合能比重核大，但由于核子数比重核少，其结合能反而比重核小，B、C错误；中等质量原子核的比结合能比轻核的大，它的核子数又比轻核多，因此它的结合能也比轻核大，D错误。 3.下列对ΔE＝Δmc2的理解错误的是(　　) A.如果物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应地减少Δm B.如果物体的质量增加了Δm，它的能量也一定相应地增加Δmc2 C.Δm是某原子核在衰变过程中增加的质量 D.在把核子结合成原子核时，若放出的能量是ΔE，则这些核子的质量和与组成原子核的质量之差就是Δm 答案：C 解析：一定的质量对应一定的能量，物体的能量减少或增加了ΔE，它的质量也一定相应地减少或增加Δm；如果物体的质量增加了Δm，它的能量也一定相应地增加了Δmc2，A、B正确。原子核衰变时，放出能量ΔE，一定存在质量亏损，即衰变过程中减小的质量为Δm，C错误。在把核子结合成原子核时，若放出的能量是ΔE，则这些核子的质量与组成原子核的质量之差就是Δm，即质量亏损为Δm，故D正确。故选C。 4.(2025·安徽蚌埠市高二月考)1932年，考克饶夫和瓦尔顿用质子加速器进行人工核蜕变实验，验证了质能关系的正确性。在实验中，锂原子核俘获一个质子后成为不稳定的铍原子核，随后又变为两个原子核，核反应方程为LiHBe2X。已知HLi、X的质量分别为m1＝1.007 28 u、m2＝7.016 01 u、m3＝4.001 51 u，光在真空中的传播速度为c，则在该核反应中(　　) A.质量亏损Δm＝4.021 78 u B.释放的核能ΔE＝(m1＋m2－2m3)c2 C.铍原子核内的中子数是5 D.X表示的是氚原子核 答案：B 解析：根据核反应前后质量数和电荷数守恒，可知核反应方程为LiHBeHe，则Z＝4，A＝8，铍原子核内的中子数是4，X表示的是氦原子核，故C、D错误；核反应中质量亏损为Δm＝m1＋m2－2m3＝0.020 27 u，则释放的核能为ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－2m3)c2，故A错误，B正确。 5.(2025·河南开封市高二联考)静止的氡核Rn)放出α粒子后变成钋核Po)，α粒子动能为Ekα，若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能，真空中的光速为c，则该核反应中的质量亏损为(　　) A. B.0 C. D. 答案：C 解析：核反应过程中动量守恒，钋核与α粒子动量大小相等，由Ek＝，钋核Po)的质量与α粒子的质量之比为109∶2，可得钋核的动能EkPo＝，释放的总能量ΔE＝EkPo＋Ekα＝，根据ΔE＝Δmc2，可得Δm＝。故选C。 6.钍基熔盐堆用我国储量丰富的钍Th作为燃料，并使用熔盐冷却剂，避免了核污水排放，减少了核污染。下图为不易裂变的Th转化为易发生裂变的Th并裂变的过程示意图。下列说法正确的是(　　) A.Th衰变成Pa的核反应中释放的电子是原子核外的电子 BTh原子核比Th原子核多了一个质子 CPa的比结合能大于U的比结合能 DPa的结合能小于U的结合能 答案：D 解析Th释放电子的过程是β衰变，实质是原子核内的一个中子转变成一个质子和一个电子，故A错误Th原子核比Th原子核多了一个中子，故B错误Pa衰变成U过程中释放能量Pa的比结合能小于U的比结合能，核子数相同，则Pa的结合能小于U的结合能，故C错误，D正确。 7.(2025·山东聊城高二期末)原子核的比结合能随质量数的变化图像如图所示，根据该图像和对核能的认识，下列说法正确的是(　　) A.质量数越大，比结合能越大 B.质量数较小的轻核结合成中等质量的核时要吸收能量 C.比结合能越大的原子核，核子平均质量越小 D.一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的质量之和一定大于原来重核的质量 答案：C 解析：根据题图可知，质量数越大，比结合能不一定越大，故A错误；质量数较小的轻核的比结合能小于中等质量的核的比结合能，可知质量数较小的轻核结合成中等质量的核时要释放能量，故B错误；比结合能越大的原子核，原子核越稳定，核子的平均质量越小，故C正确；一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，该核反应释放能量，根据质能方程可知，反应过程存在质量亏损，即衰变产物的质量之和一定小于原来重核的质量，故D错误。 8.(多选)核污水中的放射性物质会对海水产生长久的、风险不可控的污染。例如核污水中的Po具有放射性，其发生衰变时的核反应方程为PoPb＋X，该核反应过程中放出的能量为E。设Po的结合能为E1Pb的结合能为E2，X的结合能为E3，若静止的Po衰变是在某匀强磁场中进行，则下列说法正确的是(　　) A.该核反应过程中放出的能量E＝206E2＋4E3－210E1 B.衰变后的Pb和X在磁场中做匀速圆周运动的半径之比为1∶41 C.该衰变为β衰变，衰变过程中放出的电子是来自原子核内中子的变化 DPb的比结合能大于Po的比结合能 答案：BD 解析：该核反应过程为PoPbHe，可知该衰变为α衰变，该核反应过程中放出的能量为E＝E2＋E3－E1，故A、C错误；比结合能越大，原子核越稳定，反应生成物Pb比Po更稳定，所以Pb的比结合能大于Po的比结合能，故D正确；根据动量守恒可知，衰变后的Pb和X动量大小相等，由洛伦兹力提供向心力可得qvB＝m，可得r＝＝，则衰变后的Pb和X在磁场中做匀速圆周运动的半径之比为＝＝＝，故B正确。 9.(多选)(2025·黑龙江哈尔滨高二期末)伽马刀是一种特殊的治疗手段，主要是利用伽马射线对病变组织进行大剂量聚集照射，使其产生局灶性的坏死或者是功能改变，因此达到理想的治疗目的。其原理是进入癌细胞内的硼核B)吸收慢中子，转变成锂核Li)和α粒子，释放出γ射线。已知硼核B)的比结合能为E1，锂核Li)的比结合能为E2，氦核的比结合能为E3，下列判断正确的是(　　) A.硼核B)变成锂核Li)和α粒子的核反应是α衰变 B.γ射线带正电，有较强的电离作用 C.硼核B)的比结合能E1小于锂核Li)的比结合能E2 D.该核反应释放的核能为ΔE＝4E3＋7E2－10E1 答案：CD 解析：根据核反应前后质量数和电荷数守恒，可知核反应方程为BnLiHe，该核反应不是α衰变，故A错误；γ射线为频率极高的电磁波，不带电，有较强的穿透作用，但电离作用很弱，故B错误；比结合能越大，原子核越稳定，生成物锂核Li)比硼核B)稳定，则硼核B)的比结合能E1小于锂核Li)的比结合能E2，故C正确；根据生成物的结合能等于反应物的结合能与释放能量之和可知，该核反应释放的核能为ΔE＝7E2＋4E3－10E1，故D正确。 10.(多选)(2025·山东威海市高二检测)现有钚的同位素原子核Pu静止在匀强磁场中，该粒子沿与磁场垂直的方向放出α粒子以后，变成铀的一个同位素原子核，同时放出一个能量为E＝0.09 MeV的光子(已知钚核质量m1＝238.999 650 u，铀核质量m2＝234.993 470 u，α粒子的质量为m3＝4.001 509 u，1 u相当于931.5 MeV的能量，下列说法正确的是(　　) A.该核反应属于原子核的人工转变 B.此过程的核反应方程为PuUHe C.若不计光子的动量，则α粒子与铀核在该磁场中的回转半径之比rα∶rU＝46∶1 D.若不计光子的动量，铀核的动能约为0.071 MeV 答案：CD 解析：根据核反应前后质量数和电荷数守恒，可知该过程的核反应方程为PuUHe，属于α衰变，故A、B错误；设Pu衰变后，铀核速度为v2，α粒子的速度为v3，根据动量守恒有m2v2－m3v3＝0，由洛伦兹力提供向心力有qvB＝m，可得＝·＝ ，故C正确；由能量守恒定律可知，铀核与α粒子的总动能Ek总＝EkU＋Ekα＝931.5×(m1－m2－m3) MeV－E≈4.261 MeV，结合m2v2＝m3v3，p2＝2mEk ，有m2EkU＝m3Ekα，解得EkU≈0.071 MeV，故D正确。故选CD。 11.(2025·天津南开区高二统考)通过检测发现三星堆遗址出土的文物，年代从公元前3000年延续至公元前1200年，跨越了近2 000年，用实物展示了连绵5 000年的中华文化。考古通常用C年代检测法推算出土文物的年代C的衰变方程为CN＋X，光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是(　　) A.衰变方程中的X是中子 B.文物所埋藏的环境会影响C的半衰期，进而对推算年代造成影响 C.若CN、X的质量分别是m1、m2、m3，则一个C发生衰变时，释放的能量为(m1－m2－m3)c2 DN与X的质量之和等于C的质量 答案：C 解析：根据衰变过程满足质量数和电荷数守恒，可知X为e，即X是电子，故A错误；文物所埋藏的环境不会影响C的半衰期，不会对推算年代造成影响，故B错误；一个C发生衰变时，释放的能量为E＝Δmc2＝(m1－m2－m3)c2，故C正确；由于在衰变过程中要释放能量，存在质量亏损，则N与X的质量之和小于C的质量，故D错误。故选C。 12.(16分)嫦娥六号除了太阳能板之外，还带了一块核电池。某核电池中一个静止的原子核Po发生了一次α衰变，放射出的He质量为m，速度大小为v，生成的新核Pb质量为M。 (1)写出该衰变的核反应方程； (2)若该核反应过程中释放的核能全部转化为动能，求衰变过程释放的核能。 答案：(1PoHePb　(2) 解析：(1)根据衰变过程满足质量数守恒和电荷数守恒可得该衰变的核反应方程 PoHePb。 (2)由动量守恒定律有0＝Mv'－mv 由能量守恒定律可知，该衰变过程释放的核能为ΔE＝Mv'2＋mv2 联立解得ΔE＝。 学科网（北京）股份有限公司 $