5.3 核力与结合能 同步练习 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

5.3核力与结合能同步练习 2025-2026学年高二下学期人教版选择性必修三 一、单选题 1．2025年11月18日，我国首个采用冷却塔的“华龙一号”核电站2号机组启动首次核燃料装载。已知一个原子核在中子的轰击下发生裂变反应，其裂变方程为。下列说法正确的是（　　） A．1000个铀原子核经过一个半衰期后一定有500个铀原子核发生衰变 B．原子核的比结合能比原子核的大 C．提高环境温度与压强，的半衰期会减小 D．裂变方程式左、右两边都有中子，可以改写成 2．年，卢瑟福用镭放射出的粒子轰击氮原子核，从氮原子核中打出了一种新的粒子，如图所示。下列说法不正确的是（　　） A．新的粒子是质子 B．粒子具有波粒二象性 C．若提高粒子源所处环境温度，放射出的粒子数会增加 D．在氮原子核中，两个粒子之间的核力比它们之间的万有引力和库仑力都要大得多 3．医疗领域常用放射性同位素进行肿瘤治疗，其衰变过程伴随射线释放，已知的半衰期年，检测发现某肿瘤患者治疗所用的药物中的剩余质量为初始质量的。的衰变方程为：。衰变相关质量数据为：、、。下列说法正确的是（　　） A．放射性元素发生的衰变为衰变 B．该反应前后质量亏损0.002474u C．该药物从生产到使用的时间为43.2年 D．若所处环境气温变低，则该元素衰变速度减慢 4．对于离开太阳系的航天器，太阳无法为它们提供能源，主要利用核电池作为能源。科学家设计一种核电池利用衰变为和粒子Y时放出的能量工作，已知的半衰期为88年，下列说法正确的是（　　） A．粒子Y形成的射线可用于金属探伤 B．核的比结合能比核的大 C．钚形成化合物四氟化钚后，放射性会消失 D．24个核经过88年后还剩12个 5．随着我国核能快速发展，科学家根据放射性物质衰变过程中持续释放高能射线的特征发明了一种神奇的微核电池，该电池比一颗米粒还小。电池使用从核废料中提取出来的镅作为原料，镅的一种衰变方程为。已知质量为的镅，经过时间t后剩余的镅质量为m，其图线如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．衰变生成的射线具有很强的穿透能力 B．镅的半衰期为432年 C．若将该电池装到登月车上，月球上的极低温度会缩短镅的半衰期 D．的比结合能比的比结合能大 6．“烛龙一号”是我国首款自主研制的核电池，它以超长寿命、极端环境适应性和高安全性引发全球关注．已知该核电池内的核反应方程是，的半衰期是5730年．下列说法正确的是（　　） A．比更稳定 B．该反应是衰变 C．环境温度升高时，半衰期小于5730年 D．经过11460年后还剩下未衰变 7．2025年11月1日，我国第四代先进裂变核能系统——钍基熔盐实验堆，首次实现钍铀核燃料转换。该反应堆中利用钍-铀循环产能，将转变为，再次发生裂变，产生大量能量，裂变的方程为。已知的结合能为，的结合能为，的结合能为，的裂变反应释放的能量为，下列说法正确的是（　　） A． B． C． D． 二、多选题 8．下列判断正确的是（　　） A．比结合能越大的原子核越稳定 B．放射性元素经过个半衰期还剩的元素没有发生衰变 C．红外线和射线都是电磁波，在真空中传播的速度相等 D．一个系统把所吸收的热量全部用来对外做功是不可能的 9．一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个光子。已知质子、中子、氘核的质量分别为、、，普朗克常量为，真空中的光速为，若产生的核能全部被光子带走。下列说法正确的是（　　） A．核反应方程是 B．聚变反应中的质量亏损 C．辐射出光子的能量 D．光子的波长 10．月球夜晚温度低至－180℃，“玉兔二号”月球车携带的放射性同位素钚238（）会不断发生衰变，释放能量为仪器设备供热。可以通过以下反应过程得到，，，下列说法正确的是（　　） A．k＝1 B．X为电子 C．到月球上半衰期变大 D．的比结合能比的比结合能小 三、填空题 11．轻核结合成质量较大的原子核的核反应称为核聚变，核聚变可以产生大量能量。在核聚变反应中轻核的平均结合能______（选择：A．大于   B．等于   C．小于）质量较大原子核的平均结合能。 12．一个静止在匀强磁场中的铀核，经一次衰变后，产生钍核。 (1)试写出上述衰变的核反应方程_______； (2)一个静止的铀核发生衰变，以的速度释放一个粒子，求钍核的速度大小_______； (3)若铀核的质量为，粒子的质量为，产生的钍核的质量为，真空光速为，一个铀核发生衰变释放的结合能大小为________。 (4)发生衰变后放出的粒子和反冲核都以垂直于磁感线的方向运动，形成如图所示的8字型轨迹，大圆是________（选填“A．钍核”、“B．粒子”）的运动轨迹，并在图中标出小圆粒子的运动方向________。 四、解答题 13．取质子的质量mp=1.6726×10-27 kg，中子的质量mn=1.6749×10-27 kg，α粒子的质量mα=6.6467×10-27 kg，光速c=3.0×108 m/s。请计算α粒子的结合能。（计算结果保留两位有效数字） 14．一静止原子核发生衰变，生成一粒子及一新核。粒子垂直进入磁感应强度大小为B的匀强磁场，其运动轨迹是半径为R的圆。已知粒子的质量为m，电荷量为q；新核的质量为M；光在真空中的速度大小为c。求衰变前原子核的质量。 15．在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变．放射出α粒子（ ）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R．以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量． （1）放射性原子核用 表示，新核的元素符号用Y表示，写出该α衰变的核反应方程． （2）α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小． （3）设该衰变过程释放的核能都转为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损△m． 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B C C B B D D AC BD BD 11．C 12．(1) (2) (3) (4) B 13． 【详解】结合能等于单个自由分散的核子结合成原子核时由于存在质量亏损而释放的能量，则根据爱因斯坦质能方程有 α粒子是由两个质子与两个中子结合而成，结合上述数据可知，α粒子的结合能为 解得 14． 【详解】设衰变产生的粒子的速度大小为v，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律得 设衰变后新核的速度大小为u，衰变前后动量守恒，有 设衰变前原子核质量为M0，衰变前后能量守恒，由 联立上式可得 15．（1）放射性原子核用 表示，新核的元素符号用Y表示，则该α衰变的核反应方程为 ；（2）α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，则圆周运动的周期为 ，环形电流大小为 ；（3）设该衰变过程释放的核能都转为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，则衰变过程的质量亏损△m为损 ．   【详解】（1）根据核反应中质量数与电荷数守恒可知，该α衰变的核反应方程为 （2）设α粒子在磁场中做圆周运动的速度大小为v，由洛伦兹力提供向心力有 根据圆周运动的参量关系有 得α粒子在磁场中运动的周期 根据电流强度定义式，可得环形电流大小为 （3）由，得 设衰变后新核Y的速度大小为v′，核反应前后系统动量守恒，有Mv′–mv=0 可得 根据爱因斯坦质能方程和能量守恒定律有 解得 说明：若利用解答，亦可． 学科网（北京）股份有限公司 $