第5章 第3节 核力与结合能-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（人教版）

第3节核力与结合能 白题基础过美 限时：8min 题型1核力与四种基本相互作用 A.铀核(28U),因为比结合能比较大，所以铀 1.关于自然界中四种基本相互作用，下列说法正 核比D核更坚固和稳定 确的是 ( B.锂核(Li),因为比结合能比较小，平均核 A.核外电子与原子核间的万有引力和库仑力 子质量比C核小 大小相当 B.原子核内任意两个核子间都存在核力 C.原子核F分裂成D和E的过程中，会吸收 C.核力是强相互作用，一定是引力 能量 D.弱相互作用是短程力 D.若一个质子和一个中子结合成A,反应放 2.碳12的原子核是由6个质子和6个中子构成 的，各质子之间存在着三种相互作用力，万有 出的能量为Q,则A的比结合能为 引力、库仑力和核力.这三种相互作用力的大 题型3质量亏损与核能 小由弱到强的顺序是 ( 5.（2024·江苏镇江八校联盟期末)关于爱因斯 A.万有引力、库仑力、核力 坦提出的质能方程E=mc2和△E=△mc2,下列 B.万有引力、核力、库仑力 说法不正确的是 C.库仑力、万有引力、核 D.核力、万有引力、库仑力 A.E=mc中的E是发生核反应时释放的核能 题型2结合能 B.E=m2表明物体具有的能量与其质量成 3.下列关于结合能和比结合能的说法中，正确 正比 的是 ( C.根据△E=△mc2,可以计算核反应中释放的 A.核子结合成原子核吸收的能量或把原子核 核能 拆解成核子放出的能量称为结合能 D.两个质子和两个中子结合成一个氦核时， B.比结合能越大的原子核越稳定，因此中等 质量原子核的结合能也一定越大 释放出核能，说明此过程中出现了质量 C.重核与中等质量原子核相比较，重核的结 亏损 合能和比结合能都大 6.原子质量单位为u,1u相当于931.5MeV的 D.中等质量原子核的结合能和比结合能均比 能量，真空中光速为c,当质量分别为m1kg 轻核的大 和m2kg的原子核结合为质量为Mkg的原子 4.原子核的比结合能与核子数的关系如图，下列 核时释放出的能量是 说法正确的是 比结合能MeV A.(M-mj-m2)uxc2 B.(m1+m2-M)u×931.5J 280 C.(m1+m2-M)c2 核子数A D.(m1+m2-M)×931.5eV 选择性必修第三册·RJ黑白题74 黑题应用提优 限时：l2min 1.有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变 比结合能MeV 160 Kr 14Ba 实验装置取得新突破，成功实现可重复的 8-He 1.2亿摄氏度101s和1.6亿摄氏度20s等离 6 4 子体运行.其内部发生的一种核聚变反应方程 2 式为H+XHe+n+17.6MeV,已知H的质 0 102050100150200250质量数 量为2.0136u,2He的质量为4.0026u,0n的 A.随着原子核质量数的增加，原子核的比结 质量为1.0087u,1u相当于931MeV.则X的 合能增大 核子平均质量为 ( B.Kr核的比结合能比1%Ba大，因此6Ba A.3.0166u B.1.5083u 比Kr更稳定 C.1.0055u D.1.0087u C.把0分成4个2He要吸收约16MeV的 2.(2024·上海延安中学期末)研究表明原子核 能量 核子的平均质量（原子核的质量除以核子数） D.把0分成8个质子和8个中子比把0分 与原子序数有如图所示的关系.一般认为大于 成4个He要多吸收约16MeV的能量 铁原子核质量数(56)的为重核，小于则是轻 压轴挑战 核.则 4.（2024·新疆伊犁期初)掌握并采用核聚变 核子平均质量 产生能源是核物理中最具有前景的研究方 聚变 D OE 向之一.太阳上的一种核反应为两个氘核 (H)聚变成一个He核.已知氘核的质量为 4裂变 2.0136u,中子质量为1.0087u,3He核的质 原子序数Z A.Fe原子核核子平均结合能最大，轻核D和 量为3.0150u.1u对应931.5MeV. E聚变成F时，释放能量 (1)写出该核反应方程； B.Fe原子核核子平均结合能最大，轻核D和 (2)计算上述核反应中释放的核能△E(保留 三位有效数字)； E聚变成F时，吸收能量 (3)若两个氘核以相等的动能0.45MeV做 C.e原子核核子平均结合能最小，轻核D和 对心碰撞即可发生上述核反应，且释放 E聚变成F时，释放能量 的核能全部转化成动能，则反应中生成 D.Fe原子核核子平均结合能最小，轻核D和 的He核和中子的动能各是多少？ E聚变成F时，吸收能量 3.(2024·湖北期末)如图所示是原子核的比结 合能与质量数的关系图像，通过该图像可以 得出一些原子核的比结合能，如0的核子比 结合能约为8MeV,He的核子比结合能约 为7MeV,根据该图像判断下列说法正确的是 ( 进阶突破拔高练P15 第五章黑白题75体的厚度，故A错误：B.因为粒子的电离本领强，所以应 该用α粒子放射源制成“烟雾报警器”，故B错误；C.y光 子的贯穿能力最强，从而使DNA发生变异，所以放射育种 利用Y射线照射种子使遗传基因发生变异，故C正确； D.人体长时间接触放射线会影响健康，所以医院在利用放 射线诊断疾病时用半衰期较短的放射性同位素，故D错误 故选C. 17.BCD解析：A.消除静电是利用射线的电离作用使空气电 离，选项A错误；BC.探测机器部件内部的砂眼或裂纹和改 良品种分别是利用射线的穿透作用和射线可使DNA发生 变异的性质，选项BC正确；D.研究农作物合理施肥中是利 用放射性同位素作为示踪原子，选项D正确.故选BCD. 黑题应用提优 1.C解析：设Y的质子数为y,根据核反应电荷数守恒，则有 y+95=119+0,可得y=24,故Y为4Cr,根据核反应质量数守 恒，则有54+243=A+2×1,解得A=295,故选C. 2.A解析：根据衰变方程和质量数与电荷数守恒，则有X的 质量数为238，质子数为92；Y的质量数为235，质子数为92； Z的质量数为232，质子数为90.A.由上可知，Z的中子数 为232-90=142，小于Y的中子数235-92=143，A正确； B.由上可知，Y的质量数小于X的质量数，B错误：C.由于 X和Y的质子数相同，即互为同位素，但Z不是，C错误； D.由上可知，Z的核电荷数小于Y的核电荷数，D错误.故 选A. 3.D解析：氡222衰变为钋218的过程，质量数减少4，质子 数减少2，可判断发生了α衰变，放出的粒子为粒子：根据 半衰期公式方程N=水(？)广，氢气浓度减小87.5%时有 =125%,解得：=37=14天，故ABC错误，D正确故 N。 选D. 4.C解析：因放射线要有较强的穿透能力，所以应为y射线， 要使其在较长时间内具有相对稳定的辐射强度，放射源应具 有较长的半衰期.故选C. 5.AC解析：A.根据核反应质量数和电荷数守恒，核反应为 Na一→Mg+9e,可知该衰变过程为B衰变，故A正确；B.半 衰期由核内部本身的因素决定，与原子所处的物理状态或化 学状态无关，4Na进人到血液后半衰期不变，故B错误； C.45h后，即经历三个半衰期，样本放射强度变为原来的 (仔）广-日，故C正确：D设该病人体内血液的总体积约 为y,则有6x103 V 51 ，解得V=3.6L,故D错误故 8×2.4x10 选AC 压轴挑战 6.A解析：CD.由轨迹弯曲方向可以看出，反冲核与衰变粒子 的受力方向均与电场强度方向相同，带正电，所以放出的粒 子为α粒子，CD错误；AB.设运动时间为t,上轨迹粒子电荷 量为91，质量为m1,下轨迹粒子电荷量为92，质量为m2,由 动量守恒有m1,=m22根据类平抛运动处理规律，则有 1,91E vt=9a,2 m a=6,之·=6，联立得到 911 45,所以A选项中方程粒子符合，B选项方程粒子不 选择性必修第三册·RJ 合，A正确，B错误故选A. 第3节核力与结合能 白题基础过关 1.D解析：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. 2.A解析：核力是强相互作用力，它能将核子束缚在原子核 内：万有引力最弱，研究核子间相互作用时万有引力可以忽 略：库仑力介于二者之间.故选A. 3.D解析：A.核子结合成原子核要放出能量，原子核拆解成 核子要吸收能量，将原子核拆散成核子所吸收的能量与核子 结合成原子核所放出的能量叫结合能，故A错误；BC.比结 合能越大的原子核越稳定，但其结合能不一定大，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， 其结合能比重核小，BC错误：D.中等质量原子核的比结合 能比轻核的大，核子数又比轻核多，因此中等质量原子核的 结合能也比轻核大，D正确.故选D. 4.D解析：A.由题中原子核的比结合能与核子数的关系图可 知，铀核比D核的比结合能小，所以D核比铀核更坚固和稳 定，故A错误.B.由题图可知，锂核(L)的比结合能比C核 的比结合能小，由于平均核子质量越小的原子核，其比结合 能越大，故锂核(Li)的平均核子质量比C核大，故B错误： C.原子核F分裂成D和E的过程中，是比结合能小的原子 核生成比结合能大的原子核，所以会释放核能，故C错误； D.若一个质子和一个中子结合成A,反应放出的能量为Q, 则结合能为Q,A由两个核子组成，所以A的比结合能为？ 2 故D正确.故选D. 5.A解析：A.E=mc2中的E是物体蕴含的能量，不是核反应 中释放的核能，释放的核能为△E=△mc2,故A错误：B.E= mc2表明物体具有的能量与其质量成正比，故B正确；C.根 据△E=△mc2可计算核反应中释放的能量，故C正确； D.两个质子和两个中子结合成一个氦核时释放能量，根据 爱因斯坦质能方程知，该过程有质量亏损，故D正确.本题选 不正确的，故选A. 6.C解析：在核能计算时，如果质量的单位是kg,则用△E= △mc2进行计算，如果质量的单位是u,则利用1u相当于 931.5MeV的能量计算，即△E=△mx931.5MeV,则释放的能 量为△E=△mc2=(m,+m2-M)c2,故选C. 黑题应用提优 1.C解析：根据核聚变反应方程式为H+X→He+n+ 17.6MeV,质量数守恒可得X的质量数为4+1-2=3，故X有 3个核子，释放能量17.6MeV换算为质量为76。 931u≈ 0.0189044u,根据质量守恒X的质量为4.0026u+1.0087u+ 0.0189044u-2.0136u=3.0166044u,又X有3个核子，故 核子平均质量为3.0166044"-1.0055u,故选C. 3 2.A解析：从图中可以看出，Fe原子核的核子平均质量最小， 平均结合能最大，轻核D和E发生聚变生成原子核F时，由 图可知，核子平均质量减小，聚变过程存在质量亏损，需要释 放能量故选A. 黑白题28 3.C解析：A.由图像可知，原子核质量数比较小时，随着原子 核质量数的增加，原子核的比结合能增大，质量数比较大时： 随着质量数增加，原子核的比结合能减小，A错误；B.原子 核的比结合能越大，原子核越稳定，K核的比结合能比 1Ba大，因此Kr比Ba更稳定，B错误；C.把160分成8个 中子和8个质子需要吸收的能量为△E=16×8MeV= 128MeV,把2个质子与2个中子组合成一个氦核需要释放 的能量为△E=28MeV,所以把0分成4个4He要吸收的 能量约为△E吸=△E-4AE=16MeV,C正确；D.把0分成 8个质子和8个中子需要吸收约128M®V的能量，把0分 成4个He需要吸收约16MeV的能量，所以把0分成8个 质子和8个中子比把i0分成4个He要多吸收约112MeV 的能量，D错误故选C. 压轴挑战 4.(1)H+H-→3He+0n(2)3.26MeV(3)1.04MeV 3.12 MeV 解析：(1)核反应方程为H+H→He+;(2)设核反应的质 量亏损为△m,则有△m=2.0136u×2-(3.0150+1.0087)u= 0.0035u,解得△E≈3.26MeV;(3)设核反应后He核和中 子的质量分别为3m、m,动量分别为p1P2,动能分别为E1、 Ee,则有ptp,=0,B=6m,Be2nm 1+E2=2Eo+△E,解 Ex =1.04 MeV,Ev2=3.12 MeV. 第4~5节核裂变与核聚变 “基本”粒子 白题基础过关 1.D2.B3.A 4.C解析：A.由核电荷数守恒知X的电荷数为0，故X为中 子，由质量数守恒知y=3,故A正确，不符合题意；B.由质能 方程△E=△m2,结合释放的核能，那么核反应过程中的质量 亏损△m- E ,故B正确，不符合题意：C.根据比结合能的曲 线图： 比结合能/MeV 160 器Kr Ba 4L 2 H 01 102050100150200250质量数 可知三种比结合能的大小关系为E2>E,>E,故C错误，符合 题意；D.依据一个原子核中每个粒子结合能的平均值为比 结合能，因U的比结合能为E1,%K的比结合能为E2, 6Ba的比结合能为E,那么核裂变释放核能约为E=141E3+ 92E2-235E1,故D正确，不符合题意.故选C. 5.C6.C7.A 8.B解析：AB.因参与核反应的核子质量未知，所以在一次聚 变反应中释放的能量不一定比裂变反应多，但平均每个核子 释放的能量一定比裂变大，故A错误，B正确；CD.聚变反应 中释放出巨大能量，则比结合能一定增加，质量发生亏损，故 CD错误.故选B. 9.B解析：A.核反应前后不满足质量数、电荷数守恒，故A错 误：B.核反应前后质量数、电荷数均守恒，故B正确：C.不符 参考答案与解析 合核反应的书写方式，故C错误：D.根据质量数守恒和电荷 数守恒可知，该核反应方程为He+H→He+H,故D错误 故选B. 10.C解析：A.根据核反应过程中的质量数守恒可得，该聚变 的核反应方程为4H+4He+2e,生成物中是正电子，不是 电子，A错误；B.该聚变反应需要在高温高压条件下发生， 所以常温下不容易发生，B错误；C.根据爱因斯坦的质能方 程，可得太阳每秒钟减少的质量为△m=△ ≈4.4×10kg, C正确：D.目前核电站采用的核燃料是铀核，利用铀核的 裂变反应过程中释放的核能，D错误故选C 11.C解析：A.根据质量数与电荷数守恒有2+3-4=1,1+ 1-2=0可知，X是中子，故A错误；B.目前的核电站是利用 重核裂变，即大亚湾核电站不是利用此核反应发电，是利用 重核裂变反应发电，故B错误：C.根据质能方程，该核反应 所释放的核能为△E=△mc2=(m1+m2-m3-m4)c2,故C正 确：D.核聚变过程释放能量，生成核比反应核更加稳定，原 子核越稳定，比结合能越大，可知，H、3H的比结合能小于 He的比结合能，故D错误故选C. 12.D解析：由于中子、质子是由不同的夸克组成的，它们不 再是基本粒子，夸克模型是探究强子结构的理论，不同夸克 构成强子，有的强子带电，有的不带电，不同夸克带电不同， 可能为+子©或-号，说明电子电荷不再是电荷的最小单 位.故选D. 13.ABD解析：A.强子是参与强相互作用的粒子，质子是最 早发现的强子，故A正确；B.轻子是不参与强相互作用的 粒子，电子是最早发现的轻子，故B正确：C.胶子是负责在 两个夸克之间传递强作用力的基本粒子，类似光子负责在 两个带电粒子之间传递电磁力一般，胶子无质量，可知胶子 不是轻子，故C错误：D.粒子之间的基本相互作用是通过 交换某种粒子来传递的，即基本相互作用都是由媒介粒子 传递的，这类媒介粒子统称为规范玻色子，即微观粒子是通 过交换规范玻色子发生相互作用，故D正确.故选ABD. 14.D解析：氢原子由质子和电子组成，它们的反粒子分别是 带负电荷的反质子和带正电荷的正电子，故选D. 黑题应用提优 1.C解析：A.根据质量数与电荷数守恒，X,的质量数与电荷 数分别为235+1-95-138-1,2-38-54=0，则X是，该反 应是核裂变，A错误：B.根据质量数与电荷数守恒，X,的质 量数与电荷数分别为3+1-2=2,2-1=1，则X,是H,该反应 是核聚变，B错误：C.根据质量数与电荷数守恒，X,的质量 数与电荷数分别为24+4-27=1,12+2-13=1，则X3是H,该 反应是人工核转变，C正确；D.根据质量数与电荷数守恒， X4的质量数与电荷数分别为238-234=4,92-90=2，则X4 是He,该反应是a衰变，D错误故选C. 2.C解析：A.H+H→4He+e该核反应方程不满足电荷数 守恒，故A错误；B.H+H→He+H该核反应方程不满足 电荷数守恒，故B错误：C.n+Li→He+H该核反应方程满 足质量数和电荷数守恒，故C正确：D.n+Li→3H该核反 应方程不满足质量数守恒，故D错误.故选C. 3.B解析：A.重核裂变反应生成的中子被称为快中子， 故A错误；B.生成物的比结合能大于反应物的比结合能，故 裂变反应产物Kr的比结合能比U大，故B正确：C.核反 黑白题29