第5章 第3节 核力与核能 课后达标检测（Word练习）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（鲁科版）

题组1　对核力的理解 1．(多选)关于核力，下列说法正确的是(　　) A．核力是一种特殊的万有引力 B．原子核内只有质子和质子间有核力作用，而中子和中子之间、质子和中子之间则没有核力作用 C．核力是原子核稳定存在的原因 D．核力是一种短程强力作用 解析：选CD。 核力与万有引力、库仑力的性质不同，核力是短程力，是核子间的强相互作用，作用范围在1.5×10－15 m，原子核的半径数量级在10－15 m，所以核力只存在于相邻的核子之间，核力是原子核稳定存在的原因，故C、D正确。 2．对于原子核的组成，下列说法正确的是(　　) A．核力可使一些中子组成原子核 B．核力可使非常多的质子组成原子核 C．不存在只有质子的原子核 D．质量较大的原子核内一定有中子 解析：选D。由于原子核带正电，不存在只有中子的原子核，核力也不能把非常多的质子聚集在一起组成原子核，原因是核力是短程力，质子之间还存在“长程力”——库仑力，A、B错误；自然界中存在只有一个质子的原子核，如H，C错误；较大质量的原子核内只有存在一些中子，才能维持原子核的稳定，故D正确。 题组2　结合能和比结合能 3．(多选)关于原子核的结合能，下列说法正确的是(　　) A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量 B．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能 C．铯原子核(Cs)的结合能小于铅原子核(Pb)的结合能 D．比结合能越大，原子核越不稳定 解析：选ABC。结合能是把核子分开所需的最小能量，A正确；一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，存在质量亏损，核子比结合能增大，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，B正确；核子数越多，结合能越大，C正确；比结合能也叫平均结合能，比结合能越大，分开核子所需的能量越大，原子核越稳定，D错误。 4．(多选)氚是一种放射性物质，其衰变方程为H→He＋e，则(　　) A．该衰变为α衰变 B．该衰变为β衰变 C．H的比结合能比He的大 D．H的比结合能比He的小 解析：选BD。衰变过程中放出了一个负电子，所以该衰变过程是β衰变，故A错误，B正确；衰变过程放出能量，所以He比H稳定，即He的比结合能比H的大，故C错误，D正确。 5．比结合能可以反映原子核的稳定程度。已知氦核的质量为4.001 5 u，质子的质量为1.007 8 u，中子的质量为1.008 7 u，1 u＝931 MeV/c2，c为光速。则氦核的比结合能约为(　　) A．5 MeV　　　　 　　 B．6 MeV C．7 MeV D．8 MeV 解析：选C。根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，将氦核拆为单个核子所需能量ΔE＝[2(mH＋mn)－mHe]c2，解得ΔE＝28.3 MeV，因此氦核的比结合能为＝，即≈7 MeV。 6．(多选)如图所示，这是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图像，下列说法正确的是(　　) A．若原子核D和E结合成F，则结合过程一定会吸收核能 B．若原子核D和E结合成F，则结合过程一定会释放核能 C．若原子核A分裂成B和C，则分裂过程一定会吸收核能 D．若原子核A分裂成B和C，则分裂过程一定会释放核能 解析：选BD。D和E结合成F，有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，有能量释放，故A错误，B正确；若A能分裂成B和C，则分裂过程有质量亏损，一定要释放能量，故C错误，D正确。 题组3　质能方程和核能的计算 7．已知中子的质量为1.674 9×10－27 kg，质子的质量为1.672 6×10－27 kg，氘核的质量为3.343 6×10－27 kg，光速c＝3×108 m/s，以下说法正确的是(　　) A．氘核的结合能约为1.1 MeV B．氘核的比结合能约为1.1 MeV C．氘核的比结合能约为1.76×10－11 J D．一个质子与一个中子结合为氘核需要吸收能量 解析：选B。中子质量记为m1，质子质量记为m2，氘核质量记为m3，氘核是由1个中子和1个质子构成，一个中子和一个质子形成一个氘核的核反应过程中，反应前后的质量差Δm＝m1＋m2－m3，氘核的结合能ΔE＝Δmc2，单位换算关系1 MeV＝106×1.6×10－19 J，代入数据解得ΔE≈2.19 MeV，氘核的比结合能为≈1.10 MeV＝1.76×10－13 J，故A、C错误，B正确；由上述分析可知，该反应过程有质量亏损，说明一个质子与一个中子结合为氘核需要放出能量，故D错误。 8．近年来，我国在新能源汽车领域取得了巨大的突破和发展。目前，核能汽车处于试验阶段，车上主要搭载了核动力电池，利用原子核衰变释放的核能转化为电池的电能。某种核动力电池利用了Pu的衰变，衰变方程为Pu→U＋X，下列说法正确的是(　　) A．X为β粒子 B．该反应的发生需要吸收能量 C．Pu的结合能大于U的结合能 D．Pu的原子核比U的原子核更加稳定 解析：选C。由衰变过程电荷数守恒和质量数守恒可知，X为α粒子，故A错误；衰变过程中有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程可知该过程会放出能量，故B错误；根据自然组成原子核的核子越多，它的结合能就越高可知，Pu的结合能大于U的结合能，故C正确；原子的比结合能越大，越稳定，故U的原子核比Pu的原子核更加稳定，故D错误。 9．某行星内部含有氦核(He)，在一定条件下氦核经过核反应会生成碳核(C)。已知1个质子的质量为mp，1个中子的质量为mn，1个氦核(He)的质量为m1、1个碳核(C)的质量为m2，真空中的光速为c，下列说法正确的是(　　) A．He转变为C的核反应方程为2He→C B．He转变为C的核反应中质量亏损为6mp＋6mn－m2 C．碳核(C)的比结合能为 D．C的同位素C中有6个中子，14个核子 解析：选C。根据质量数和电荷数守恒可知，核反应方程应为3He→C，故A错误；由上述核反应方程式可得质量亏损Δm＝3m1－m2，故B错误；由E＝mc2，得Δm＝6mp＋6mn－m2，所以比结合能E比＝，故C正确；C有14－6＝8个中子，故D错误。 10．原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断正确的是(　　) A．He核结合能约为7 MeV B．He核结合能比Li核结合能更大 C．两个H结合成He时释放能量 D．U中核子的平均质量比Kr中核子的平均质量小 解析：选C。由题图可知，He核的比结合能约为7 MeV，氦核的核子数为4，因此结合能约为4×7 MeV＝28 MeV，故A错误；由题图可知，Li核比结合能约为5 MeV，则Li核结合能约为6×5 MeV＝30 MeV，可知He核结合能比Li核结合能小，故B错误；两个H结合成He时，产生聚变反应，有质量亏损，由质能方程可知释放能量，故C正确；由题图可知，U中核子的比结合能比Kr中核子的比结合能小，由于平均质量越小的原子核，其比结合能越大，因此U中核子的平均质量比Kr中核子的平均质量大，故D错误。 11．(2025·江西萍乡市期中)用粒子X轰击原子核Be生成C与n，用粒子X轰击原子核C生成Y，此反应放出的核能为E0。已知Be、X、C的比结合能分别为E1、E2、E3，下列说法正确的是(　　) A．X是β粒子 B．Y是O C．粒子X轰击Be后放出的核能为9E1＋4E2－12E3 D．Y的比结合能为 解析：选B。粒子X轰击原子核Be的核反应方程为Be＋X→C＋n，则X为He，即α粒子，故A错误；粒子X轰击原子核C的核反应方程为C＋X→Y，则Y是O，故B正确；Be与粒子X发生核反应产生的核能ΔE＝12E3－9E1－4E2，故C错误；C与粒子X发生核反应放出的核能为E0，设Y的比结合能为E，由能量守恒E0＝16E－4E2－12E3，解得E＝，故D错误。 12．静止的镭核Ra发生α衰变，释放出的α粒子的动能为E0，假设衰变时能量全部以动能形式释放出来，则衰变过程中总的质量亏损是(　　) A． B． C． D． 解析：选B。镭核发生α衰变的衰变方程为Ra→He＋Rn，令氦核的质量为m，氡核的质量为M，则根据动量守恒定律可得mvm＝MvM，其中E0＝＝，所以氡核的动能EM＝＝＝E0＝E0，根据爱因斯坦质能方程，总的质量亏损Δm＝＝＝。 13．(12分)用质子轰击静止的锂核Li生成2个α粒子。已知质子质量mp＝1.007 8 u，粒子的质量Mα＝4.002 6 u，锂核质量MLi＝7.016 0 u，质子的初动能E1相当于0.6 MeV。试回答下列问题(1 u相当于931 MeV的能量)： (1)写出核反应方程式；(2分) (2)核反应发生前后的质量亏损Δm；(2分) (3)核反应中释放出的能量ΔE；(2分) (4)核反应释放的能量全部用来增加了两个α粒子的动能，则核反应后两个粒子具有总动能是多少？(6分) 解析：(1)根据质量数和电荷数守恒可知该反应的核反应方程式为Li＋H→2He。 (2)核反应前后的质量亏损Δm＝mp＋MLi－2Mα＝1.007 8 u＋7.016 0 u－2×4.002 6 u＝0.018 6 u。 (3)核反应中释放的能量ΔE＝0.018 6 u×931 MeV≈17.3 MeV。 (4)具有的总动能Ek＝ΔE＋E1＝17.9 MeV。 答案：(1)Li＋H→2He　(2)0.018 6 u (3)17.3 MeV　(4)17.9 MeV 学科网（北京）股份有限公司 $