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 江苏专用）

11.A解析：设X和Y的电荷数分别为n1和n2,质量数分别 为m1和m2,根据反应方程电荷数和质量数守恒，可得 4+27=m1+30,2+13=m1+15,30=m2+30,15=n2+14,解得 n1=0,n2=1,m1=1,m2=0,可知X的质量数为1，电荷数为 0,X是中子，Y的质量数为0，电荷数为1，A正确故选A. 12.C解析：将上述三个方程相加，整理后得Li+N+Be→ 0+2C+z,根据电荷数守恒和质量数守恒，z的质量数为 1,电荷数为0，为中子，C正确. 13.A解析：根据反应过程中，质量数和电荷数守恒可得：4+ 14=m+1,2+7=n+1,解得：m=17,n=8,故A正确，BCD错 误故选A. 14.C解析：A.利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管 的漏油情况是将放射性碘131作为示踪原子使用，故A不 符合题意；B把含有放射性元素的肥料施给农作物，用检测 放射性的办法确定放射性元素在农作物内转移和分布情 况，找出合理施肥的规律是示踪原子的使用，故B不符合 题意：C.利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹是利用 Y射线穿透能力强的特点，故C不是将放射性同位素作为 示踪原子，选项C符合题意；D.给怀疑患有甲状腺病的病 人注射碘131，以判断甲状腺的器质性和功能性疾病，是将 放射性同位素作为示踪原子，故D不符合题意.故选C. 15.D解析：A.镅24Am原子核中质子数为95，中子数为241 95=146,A错误；B.能使空气分子电离的射线是α射线，不 是阝射线，B错误；C.半衰期由原子核内部因素决定，与温 度无关，C错误；D.半衰期为432年，864年是2个半衰期， (112 剩余质量m=m,（2) =0.25g,则衰变的质量为1g- 0.25g=0.75g,D正确.故选D. 黑题应用提优 1.B解析：对第一个核反应方程，根据质量数守恒有84+ 108=188+x,解得x=4:对第二个核反应方程，根据质量数守 恒有188=175+y+4z,根据电荷数守恒有85=78+y+2z,联立 解得y=1,z=3,故选B. 2.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，可判断发生了衰变，放出的粒子为α粒子：根据 半哀期公式方程=N,(分)广，家气浓度减小7,5%时有 =125%，解得：4=37=1.4天，故ABC错误，D正确故 N。 选D. 3.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. 4.(18Tc-2Ru+e(2)6h(3)gm, 选择性必修第三册 解析：(1)Tc发生B衰变，生成Ru的核反应方程为 gTc→aRu+-9e. (2)根据图像，经过6小时有一半发生衰变，所以该元素的 半衰期为T=6h. (3)从上午8点到次日凌晨2点的时间间隔t=18h, 剩余的质为m=m(仔)产-m()）广-名 压轴挑战 5.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 子不是电子，CD错误：AB.设运动时间为t,上轨迹粒子电荷 量为q1,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心1=m22,根据类平抛运动处理规律，则有 1.9E.2=a,2t=b,2·m v,t=9a,2·m 1.952=56,联立得到 「，45，所以A选项中方程粒子符合，B选项方程粒子不符 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，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.C解析：A.结合能等于比结合能乘以核子数，比结合能大 的原子核，若核子数少，结合能不一定大，故A错误：B.轻核 聚变释放能量，是因为聚变后新核的结合能大于反应前原子 核的结合能之和，故B错误；C.重核裂变释放能量，是因为 裂变后生成中等质量原子核的比结合能增大，总结合能增 大，从而释放出能量，故C正确；D.比结合能越大的原子核 越不容易发生核反应，故D错误.故选C 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U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(Li)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 黑白题36 Q,则结合能为Q,A由两个核子组成，所以A的比结合能为 号，故D正确放选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= m2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=△m×931.5MeV,则释放的能 量为△E=△mc2=(m1+m2-M)kg×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 B个核子，释放能量17.6Mey换算为质量为u 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"≈1.055u,故选C 3 2.C解析：A.从题图中可以看出，F原子核核子平均质量最 小，比结合能最大，Fe原子核最稳定，故A错误：B.重核A 裂变成原子核B和C时，由题图可知，核子平均质量减小， 裂变过程存在质量亏损，需要释放能量，故B错误：C.轻核 D和E发生聚变生成原子核F时，由题图可知，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C正确； D.从题图中可以看出，重核随原子序数的增加，核子平均质 量增大，故比结合能减小，故D错误.故选C. 3.D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，故A错误：B.原 子核的比结合能越大，原子核越稳定，而Kx核的比结合能 比U核大，因此gKr核比U核更稳定，故B错误；C.把 10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个中子组合成一个氢核需 要释放的能量为△E'=4×7MeV=28MeV,所以把0分成 4个2He要吸收的能量为△E吸=△E-4△E'=16MeV,故C错 误：D.把4Mg核分成12个中子和12个质子需要吸收的能 量约为△E=24×8.3MeV=199.2MeV,把6个质子与6个中 子组合成一个碳核需要释放的能量为△E'=12×7.7MeV= 92.4MeV,所以把登Mg分成2个？C要吸收的能量约为 参考答案与解析 △E吸=△E-2△E=14.4MeV,故D正确.故选D. 压轴挑战 4.(1)H+H→He+0n(2)3.26MeV (3)1.04MeV3.12MeV 解析：(1)核反应方程为H+H→He+。n.(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p1、P2,动能分别为E1、 B2,则有ptp,=0,Bu6m,Be2m,B1+B=2Eo+AE,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.B解析：A.铀-238衰变为钍-234和氦-4（粒子），属于 衰变，故A错误：B.铀-235吸收中子后分裂为钡-144、氪- 89并释放3个中子，符合核裂变的定义（重核分裂为中等质 量核并释放中子)，故B正确；C.碳-14通过B衰变生成氮- 14和电子，属于放射性衰变，故C错误：D.铍-9与氦-4结 合生成碳-12和中子，属于人工核反应（如中子产生实验）， 非裂变，故D错误故选B. 2.B解析：重核裂变时放出中子，中子再轰击其他重核发生 新的重核裂变，形成链式反应，B项正确， 3.A解析：A.链式反应若能发生，铀原料的体积必须大于临 界体积，故A正确；BC.比结合能越大越稳定，所以裂变产 物'Ba的比结合能大于U的比结合能，该核反应放出能 量，所以反应过程产生质量亏损，故BC错误；D.设一个中子 的质量为mn,该核反应中放出的核能为(mu-ma一mx- 2mn)c2,故D错误.故选A. 4.C解析：A.由电荷数守恒知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=△mc2,结合释放的核能，那么核反应过程中的质量亏 损△m=之，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 Kr Ba 6- 4 6 2 01H 102050100150200250质量数 可知三种比结合能的大小关系为E2>E3>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 黑白题37第3节核力与结合能 题 白题 基础过关 限时：10min 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 核比D核更坚固和稳定 法正确的是 ( B.锂核(L),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， 出的能量为Q,则A的比结合能为 万有引力、库仑力和核力.这三种相互作用力 题型3质量亏损与核能 的大小由弱到强的顺序是 ( 5.*(2024·江苏镇江八校联盟期末)关于爱 A.万有引力、库仑力、核力 因斯坦提出的质能方程E=mc和△E=△mc2, B.万有引力、核力、库仑力 下列说法不正确的是 C.库仑力、万有引力、核力 D.核力、万有引力、库仑力 A.E=c中的E是发生核反应时释放的核能 题型2结合能 B.E=mc2表明物体具有的能量与其质量 3.*(2026·安徽六校联考)关于原子核的结 成正比 合能与比结合能，下列说法正确的是( C.根据△E=△mc2,可以计算核反应中释放的 A.比结合能越大的原子核，结合能一定越大 核能 B.轻核聚变释放能量，是因为聚变后新核的 D.两个质子和两个中子结合成一个氦核时， 结合能小于反应前原子核的结合能之和 C.重核裂变释放能量，是因为裂变后生成中 释放出核能，说明此过程中出现了质量 等质量原子核的比结合能增大 亏损 D.结合能是核子结合成原子核时释放的能6.原子质量单位为u,1u相当于931.5MeV 量，因此比结合能越大的原子核越容易发 的能量，真空中光速为c,当质量分别为m1kg 生核反应 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 核时释放出的能量是 下列说法正确的是 ( 比结合能/MeV A.(M-m-m2)uxc2 D E B.(m1+m2-M)u×931.5J C.(m1+m2-M)kg×c 核子数A D.(m1+m2-M)×931.5eV 第五章黑白题81 黑题 应用提优 限时：15mim 1.*有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核 该图像判断下列说法正确的是 聚变实验装置取得新突破，成功实现可重复 T比结合能/MeV KrBa 的1.2亿摄氏度101s和1.6亿摄氏度20s等 离子体运行.其内部发生的一种核聚变反应方 6 4 Li 程式为H+X→号He+n+17.6MeV,已知H的 质量为2.0136u,4He的质量为4.0026u,0n 0 H 102050100150200250质量数A 的质量为1.0087u,1u相当于931MeV.则X A.随着原子核质量数的增加，原子核的比结 的核子平均质量为 ( 合能增大 A.3.0166u B.1.5083u B.Kr核的比结合能比2U核大，因此3U核 C.1.0055u D.1.0087u 比0Kr核更稳定 2.**(2025·辽宁沈阳一二O中学质检)研究 C.把10核分成4个He核要释放约16MeV 表明原子核核子的平均质量（原子核的质量 的能量 除以核子数)与原子序数有如图所示的关系 D.把沿Mg核分成2个？C核要吸收约 一般认为大于铁原子核质量数(56)的为重 14.4MeV的能量 核，小于则是轻核.下列对该图像的理解正确 压轴挑战 的是 4.(2024·江苏南京模拟)掌握并采用核 核子平均质量 聚变产生能源是核物理中最具有前景的研 究方向之一.太阳上的一种核反应为两个氘 “烈变 A 核(H)聚变成一个He核.已知氘核的质量 Fe 原子序数☑ 为2.0136u,中子质量为1.0087u,He核的 A.从图中可以看出，Fe原子核核子平均质量 质量为3.0150u.1u对应931.5MeV. 最小，Fe原子核最不稳定 (1)写出该核反应方程； B.从图中可以看出，重核A裂变成原子核B (2)计算上述核反应中释放的核能△E(保留 和C时，需要吸收能量 三位有效数字)； C.从图中可以看出，轻核D和E发生聚变生 (3)若两个氘核以相等的动能0.45MeV做 成原子核F时，需要释放能量 对心碰撞即可发生上述核反应，且释放 D.从图中可以看出，重核随原子序数的增加， 的核能全部转化成动能，则反应中生成 比结合能变大 的He核和中子的动能各是多少？ 3.转1经典模型(2025·江苏徐州期末)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4Mg的比结合能约为8.3MeV,0的 比结合能约为8.0MeV,?C的比结合能约为 7.7MeV,He的比结合能约为7.0MeV,根据 选择性必修第三册黑白题82