专项突破9 核反应方程与结合能-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（人教版）

心专项突破9 核反应方程与结合 1.放射源钋(29Po)自发衰变成铅(Pb)时会 放出一个粒子，同时释放的核能为△E。已 知钋(9Po)核的比结合能为E1,铅(Pb)核 的比结合能为E2,则下列说法正确的是 A.该衰变为B衰变 B.该衰变为y衰变 10E,+△E0-206E, C.所释放粒子的比结合能为 10E1-△E-206E, D.所释放粒子的比结合能为 2.（2024·贵州遵义质检)原子核的比结合能 曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中不 正确的是 t比结合能MeV 160 8-He KrBa 6 Li 21 2H 0 102050100150200250质量数 A.60核的结合能约为128MeV B.4He核比Li核更稳定 C.两个H核结合成He核时吸收能量 D.U核中核子的平均结合能比Kr核中 的小 3.(2024·河北张家口期末)2023年，世界首 台第四代核电技术钍基熔盐堆在我国甘肃 并网发电.钍基熔盐堆用我国储量丰富的 钍26Th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.如图为不易 裂变的23Th转化为易发生裂变的U并裂 变的过程示意图.下列说法正确的是() 能 题 电子 电子中子 232Th238Th,0 中子 0 0-8 2Pa2U2种产物及 2~3个中子 A.Th衰变成Pa的核反应中释放的电 子是原子核外的电子 B.238Th比26Th多了一个质子 C.Pa的比结合能大于2U的比结合能 D.3Pa的结合能小于2U的结合能 4.(2024·安徽期末)查德威克发现中子的核 反应方程为He+X→C+n,已知He的相 对原子质量为4.0026u,X的相对原子质量 为9.0122u,6C的相对原子质量为 12.0000u,1H的相对原子质量为1.0073u, 中子的相对原子质量为1.0087u,1u相当 于931MeV的能量.下列说法正确的是 () A.该核反应方程中的X是氧的原子核 B.该核反应过程需要吸收能量约为 5.68 MeV C.X的比结合能约为6.26MeV D.该核反应不满足能量守恒定律 5.（2025·山东百师联盟期初)gCu被国际原 子能机构(IAEA)称为“新兴PET核素”，可 以用于PET成像和放射性治疗，有望用于 基于放射性核素的诊疗一体化研究.已知 4Cu的比结合能为E,核反应方程gCu→ Zn+X+AE中X为新生成粒子，△E为释放 的核能.下列说法正确的是 () A.X是a粒子 B.0Zn的结合能为64E-△E C.Zn的比结合能为E+E 64 D.Zn的结合能比gCu的结合能小 进阶突破·专项练5 6.5U经一系列α、B衰变后会生成稳定的 2?Pb,科学家依此发明了超高空间分辨率 铀一铅定年技术.已知5U的比结合能为 E1,Pb的比结合能为E2,α粒子的比结合 能为E,则3U衰变为3Pb共释放的能量为 A.E1-E2-7E B.E2+7E3-E C.207E2+28E3-235E D.235E,-207E2-28E3 7.铀235是核电站的主要核燃料，核反应堆在 工作时，铀235既发生裂变，也发生衰变.铀 235裂变方程为：2U+n→X+Kr+3n, 衰变方程为：3U→Y+He,则下列说法 正确的是 ( A.X的质量数为 镉棒 146,Y的电荷 数为90 B.23U的比结合能 小于8Kr的比 水泥防护层 结合能 C.裂变过程温度升高，铀235的半衰期会 变小 D.反应堆中镉棒（吸收中子）插入深一些将 会加快核反应速度 8.（2025·四川成都期初)（多选）静止的原子 核8U在匀强磁场中发生α衰变，衰变后的 粒子与新核X均做匀速圆周运动，若 U、α粒子、新核X的比结合能分别为E1、 E2、E3,真空光速为c,不计衰变放出光子的 动量，下列说法正确的是 () A.α粒子与新核X的轨迹相内切 B.α粒子与新核X做圆周运动的周期之比 为10：13 C.α粒子与新核X做圆周运动的半径之比 为45：1 16黑白题物理|选择性必修第三册·RJ D.该核反应的质量亏损为 238E1-4E2-234E3 c2 9.(2024·山东青岛期末)U发生衰变时， 其衰变方程为：2U→28Th+He+55MeV, 光在真空中的传播速度为c=3×103m/s,e= 1.6×10-19C. (1)求一次衰变过程中亏损的质量（保留2 位有效数字)； （2)若2U开始处于静止状态，衰变过程释 放的核能全部转化为α粒子和钍核的 动能，求放出的α粒子的动能（单位用 MeV,保留2位有效数字)； (3)若2U和Th的比结合能分别是 7.38MeV和7.50MeV,求He的比结 合能发出光子的能量小于激光笔1发出光子的能量，则由公式 E=c可得，激光笔2发射的激光波长比1的长.(5)由于光 入 电管阴极K与阳极A之间相当于断路，无论电流表有没有 内阻，光电管阴极K与阳极A之间电压都等于电压表的读 数，则考虑电流表内阻，由图像得到的遏止电压与真实值相 比将无影响. 7.()5.8ev44ey(2)9ey(3)hm 解析：(1)由题图乙可知，遏止电压为U。=5.8V,根据动能定 理可得E,=eU。,可知光电子的最大初动能为E.=5.8eV,由 爱因斯坦光电效应方程可得E=hv-W。,其中E=hw= 10.2eV,解得光电管K极材料的逸出功为W。=4.4eV; (2)由题图乙可知当光电流刚好达到饱和时，正向电压为 U=3.2V,由动能定理得eU=Em-E,解得到达A极板的光 电子的最大动能Em=9eV; ③)：时间内光电子数为n=,则t时间内入射的光子数为 m=,由能量守恒定律得P=Nh,解得照射光的功率为 e 专项突破8原子能级问题 1.B 2.C解析：A.氢原子从能级3跃迁最多放出三种谱线，其中 由能级3到能级1放出光子波长最短，由g-,=h二得 入hC,故A错误；B.由能级3到能级2放出光子波长最 长，曲与片得A=密放B错误：D南能极3到 能级1放出光子能量最大，根据光电效应方程有E=w-W, 光电子的最大初动能为瓜=号-（台-2）-甲，得金属板 逸出功W= 23E ,故C正确，D错误故选C 36 3.ACD解析：A.由题意可知入，<入，由△x=入可知用同一 双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a光条纹间距小于b光条 纹间距，故A正确；B.由题图可知，原子吸收波长为97nm 的光子后，从E,跃迁到E,,故B错误：C.原子从n=3跃迁 hc 到n=1时，E3-E1=E,-E2+E2-B,656nm+122nm=入，解 22+656m,故C正确；D.由题图可知，原子从E,跃 122×656 得入= 迁到E,辐射出的光子波长为656nm,波长等于122nm的光 子能量大于波长为656m的光子能量，由于碰撞后电子可 以仍具有能量，则用波长等于122nm光子能量的电子撞击 原子，原子可能从E2跃迁到E3,故D正确.故选ACD. 专项突破9核反应方程与结合能 1.C2.C 3.D解析：A.Th释放电子的过程是B衰变，实质是原子核 中一个中子转变成一个质子和一个电子，故A错误：B.Th 比2Th多了一个中子，故B错误：CD.Pa衰变成U过程 中释放能量，Pa的比结合能小于经U的比结合能，则Pa 的结合能小于U的结合能，故C错误，D正确故选D. 选择性必修第三册·RJ 4.C解析：A.根据电荷数守恒和质量数守恒，核反应方程中 的X是Be,A错误：B.反应前质量为4.0026u+9.0122u 13.0148u,反应后质量为12.0000u+1.0087u=13.0087u, 质量发生亏损，该反应过程需要释放能量，B项错误：C.若 4个质子和5个中子结合为Be,质量亏损为1.0073u×4+ 1.0087u×5-9.0122u=0.0605u,比结合能为0.0605u× 931MeV÷9≈6.26MeV,C正确：D.能量守恒定律为普适定 律，D错误故选C. 5.C解析：A.根据核反应满足质量数守恒和电荷数守恒，可 知X的质量数为0，电荷数为-1，则X是电子，故A错误； B.核反应释放核能为结合能之差，电子无结合能，有△E= E,-64E,则Zn的结合能为E1=64E+△E,故B错误；C.0Zn 共有64个核子，设比结合能为E',有64E'=64E+△E,则4Zn 的比结合能为E=E+:,故C正确：D,核反应为放能反应， 则生成物的结合能大于反应物的结合能，即4Z的结合能比 Cu的结合能大，故D错误故选C. 6.C解析：根据质量数、电荷数守恒可知，U经衰变次数 为235-207=7次，B衰变次数为82-(92-7×2)=4次，后变 成稳定的？Pb,衰变方程为U→2Pb+7He+49e,则衰变 过程释放的能量为△E=207E,+28E,-235E,故选C. 7.B解析：A.根据核反应方程质量数和电荷数守恒可得X的 质量数为144，Y的电荷数为90，故A错误；B.由于U不稳 定，裂变时释放核能，所以U的比结合能小于”Kr的比结 合能，故B正确：C.裂变过程温度升高，但铀235的半衰期 不会变，故C错误：D.由于镉吸收中子的能力很强，当反应 过于激烈时，可以在反应堆中将镉棒插入深一些，让其多吸 收一些中子，链式反应的速度就会慢一些，即会减慢反应速 度，故D错误.故选B. 8.BC解析：A.该a衰变的核反应的方程式为U→%X+ He,产生的新核X和a粒子均带正电，衰变过程满足动量 守恒而且总动量为零，则衰变刚结束时，α粒子与新核X的 动量等大反向，即两者的速度方向相反，根据左手定则和洛 伦兹力提供向心力可得：α粒子与新核X的轨迹相外切， 故A错误：B.根据带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周 公式T=2四，可得T=mx‘qa三3，故B正确；C.根据 洛伦兹力提供向心力9B=m,可得r一B面B =m=卫，衰变结束 时，a粒子与新核X的动量大小相等，可得r。:rx=qx:9a= 90：2=45:1,故C正确：D.a衰变是放能核反应，反应后原 子核结合得更紧密，新核的比结合能更大，由能量守恒可得 4E2+234E3-238E1 △E=△mc2=4E2+234E,-238E,,解得△m= c2 故D错误故选BC 9.(1)9.8×1029kg(2)54MeV(3)14.29MeV 解析：(1)由衰变方程可知，一次衰变释放的核能为△E= 55MeV=55×10°×1.6×10~19J=8.8×1012J,由爱因斯坦质能 方程可得△E=△mc2,解得亏损的质量为△m≈9.8×109kg (2)衰变过程满足动量守恒，可知α粒子和钍核的动量等大 反向，动能与动量的关系为之可得28 Eknm 4 57,依题意可得Ea+En=△E=55MeV,解得Ea≈54MeV. (3)根据△E+232×Eu=228×Em+4×E.,已知Eu=7.38MeV, Em.=7.50MeV,解得E.=14.29MeV. 黑白题40