课时分层检测(22)核力与结合能-【创新大课堂系列】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步辅导与测试(人教版)

(2)设衰变后新生核的电荷量为g1,a粒子的电荷量为q2=2,它们：12.解析由一个质子和两个中子结合成氚核的质量亏损为△m= 的质量分别为1和2，衰变后的速度大小分别是1和2。根据 m。十2m。-mT=1.1X10-28kg 衰变过程电荷数守恒可知，原来原子核的电荷量q=91十q。 放出的能量△E=△m2=9.9×10-13J n11 则氚核的比结合能为△正 =3.3×10-13J。 根据轨道半径公式有L B91_m119型 3 m22m2291 答案 △E-3.3×10-18J 3 Bq2 又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则 :13.解析铀核相对α粒子做反向运动（反冲），在磁场中形成相切的 圆轨迹，衰变中系统的动量及总能量均是守恒的，释放出的能量， 以上三式联立解得g=90,即这个原子核原来所含的质子数为90。： 一部分转变成两个生成核的动能，另一部分以光子的形式辐射 答案(1)见解析(2)90 出去。 课时分层检测（二十二） (1)Pu→2U+He 1.解析电子在原子核与电子之间库仑力的作用下绕原子核做圆周！ (2)因E=v=h子，所以 运动，选项A正确，D错误；中子和质子、质子与质子间的核力，主要 是表现在相邻的核子之间，在1.5×1015m的距离内远大于它们 6.63×10利×3×108 E m≈1.38×10-1m。 相互间的库仑力，故选项C正确，B错误 0.09×1.6×101#×105 答案AC (3)衰变中释放的能量：△E-(m1一mg-m)×931.5MeV,根据 2.解析原子核是核子结合在一起构成的，要把它们分开，需要能量， 能量守恒定律得，轴核和α粒子的总动能为： 这就是原子核的结合能，故A正确：平均结合能越大，原子核中核子 Ek=Eku+Eka=AE-E=(m1-m2-m3 )X931.5 MeV-0.09 MeV 结合得越牢固，原子核越稳定，故B错误：原子核的质量小于组成它 4.266MeV。 的核子的质量之和，这个现象叫作质量亏损，故C错误；质量效是指 答案(1)23Pu→25U十He(2)1.38×10-11m 核子数，核反应前后存在质量亏损，但质量数是守恒的，故D错误。 (3)4.266MeV(或6.83×10-18J) 答案 A 3.解析由不稳定的核变成稳定的核是放能反应。根据质能方程得 课时分层检测（二十三） △E=（1 m2一3)c2,故选A。 !1.解析重核裂变链式反应发生依靠中子不断地轰击铀原子核使得 答案A 裂变不断进行下去，故选项B正确。 4.解析核子结合成原子核放出的能量或原子核拆解成核子吸收的 答案 B 能量称为结合能，故A错误；比结合能越大的原子核越稳定，它的结2.解析 238U →Th十He是&衰变，1C→N十_9e是3衰 合能还和核子的数量有关，故B错误；重核与中等质量原子核相比· 变，Be十He→lC十bn是人工转变，只有C选项是重核裂变。 较，重核的结合能大，重核的比结合能比中等核的小，故C错误；中 答案 C 等质量原子核的比结合能和结合能比轻核的都大，故D正确。 3.解析由于衰变过程和裂变过程均有质量亏损，因此均放出能量， 答案D 故C正确 5,解析根据核反应方程满足质量数守恒和电荷效守恒，可知方程· 答案C 为Li十1H→2Be→2He,则Z=3+1=4,A=7十1=8，铰原子核内14.解析由质量数、核电荷数守恒得2U十n→Ba十Kr十3n, 的中子数是4，X表示的是氦核，故C、D错误：核反应质量亏损为！ 所以X为中子，a=3。 △m=m1十mg一2m=0.02027u则释放的核能为△E=△mc2= 答案B (1十12一23)c2故A错误，B正确。 ,5.解析该反应为聚变反应，又称为热核反应，A错误，B正确：该反 安B 应过程放出热量，C错误：比结合能越大原子核越稳定，He的比结 6.解析根据电荷数守恒、质量数守恒得，X的电荷数为0，质量数为 合能比H、H的比结合能都大，D错误。 1,X为中子，故A错误：核反应中生成物核子的比结合能大于反应 答案B 物的核子的比结合能，比结合能越大，原子核越稳定，则H核比H 6.解析}H+C→N中质量亏损为△m=(1.0078十12.0000 核更稳定，故B错误：由爱因斯坦质能方程△E=△c2可得△m= 13.0057)u一0.0021u,根据电荷数守恒和质量数守恒可知H十 △E_4E-2E一3E,故C正确：核反应是放热反应，则生成物的 N- →C十X中X的电荷数为2、质量数为4，故X为α粒子 结合能之和一定大于反应物的结合能之和，故D错误。 即He,质量亏损为△m=(1.0078十15.0001-12.0000 答案C 4.0026)u=0.0053u。根据爱因斯坦的质能方程可知Q1= 7.解析两个中子和两个质子结合成两个氘核放出的能量为2Q1,两 △11c2,Q2=△m2c2,则Q1<Q2,故B正确，A、C、D错误。 个氘核结合成一个气核放出的能量为Q2,则生成一个气核释放的： 答案B 能量为2Q十Q2,气核的核子数等于3，则氯核的比结合能为！7.解析根据反应前后核的质量数守恒、核电荷数守恒可以写出核反 2Q十Q,故C正确，AB,D错误。 应方程为 bn十2U→l6Ba十Kr+3n 答案C 核反应前后的质量亏损为 8.解析α粒子是由两个质子和两个中子结合而成，根据质能方程知， △1=mv十mt一m-mK,-3mn=0.3578X10-27kg a粒于的结合能△E=(2mH十2mn一m.)c2,所以a粒于的比结合能 则由爱因斯坦质能方程可得释放的核能为 为E=△E_(2mH十2mm,)c2 △E=△mc2=0.3578×10-27×(3×108)2J=3.2202×10-11J。 ,故A、B、D错误，C正确 4 答案 0n十2U一→Ba+器Kr十36n3.2202×10-11J 答案C 8.解析 中子的电荷数Z=0,质量数A=1,核反应遵循电荷数守恒及 9.解析设H的比结合能为E,根据能量守恒定律可知，4入} 质量数守恒，因此可计算得R一3，故A错误：核反应推中通过镉板 7.03MeV-2×1.09MeV-3E=17.6MeV,解得E=2.78MeV, 吸收中子，减少轰击轴核的中子数，最终起到降低实际“传染系数” 故C正确，A、B、D错误。 的作用，故B正确；在链式反应中，当实际“传染系数”R≥1时，反应 答案C 才能待续发展下去，当实际“传染系数”R1时，反应将趋于停滞， 10.解析根据质量数守恒和电荷效守恒得钚衰变方程为Pu】 即R一1是链式反应持续下去的临界值，故C正确：核反应中还可以 →X十He十Y,故X的电荷数为92，质量数为235，中子数为 通过调整铀浓度来控制实际“传染系数”，故D错误。 143,故A错误：杯衰变发出的Y射线是波长很短的光子，不带电， 答案BC 具有很强的穿透能力，电离能力非常弱，故B错误：根据半衰期公9.解析根据质量数守恒与电荷数守恒可知衰变方程为P山→ 20 2U十He,故A错误：核反应生成物中的α粒子具有很强的电离本 式：m=m(2)=20×（合） 11 名=5g,故C正确：由于衰变{ 领，但穿透能力很弱，故B正确：半衰期是由放射性元素本身决定 时释放巨大能量，根据E一mc,衰变过程总质量减小，故D错误。 的，与环境温度无关，故C错误：此核反应过程中存在质量亏损，故 D错误。 答案C 11.解析设X和Y的质子数分别为1和n,质量数分别为1和 答案B 2,根据反应方程质子数和质量数守恒，解得 110.解析(1)裂变反应的质量亏损为△m=(235.0439十1.0087 140.9139-91.8973-3×1.0087)u=0.2153u。 2+13=1+0,n1-2+1 一个轴235原子核裂变后释放的能量为△E=0.2153×931MeV≈ 4十27=m1十1，m1m2十0 200.4MeV。 解得m1=15,2=14,m1=30,m2=30 (2)1kg轴235中含原子核的个数为 X的质量数(m1=30)与Y的质量数(m2=30)相等，比3A的质量！ 177 10 数多3，故A正确，D错误：X的电荷数(1=15)比Y的电荷数！ N=VA=25X6.02X10≈2.56X10 (n2=14)多1，比8Al的电荷数多2，故B错误，C正确 则1kg轴235原子核发生裂变时释放的总能量 答案AC △Ex=N·△E-2.56×1021×200.4MeV≈5.13×1026MeV 233班级 姓名 课时分层检测（二十 …0基础达标练0 1.(多选)关于原子内的相互作用力说法正确 的是 ( A.原子核与电子之间的作用力主要是电 磁力 B.中子和质子间的作用力总是以核力为主 C.质子与质子间的核力，在1.5×10-15m 的距离内远大于它们相互间的库仑力 D.原子核与电子之间的万有引力大于它们 之间的电磁力 2.下列有关原子核的说法正确的是 A.结合能是指将原子核中的核子分开而需 要的能量 B.结合能越大，原子核中核子结合得越牢 固，原子核越稳定 C.质量亏损是指原子核的质量大于组成它 的核子的质量之和 D.因为存在质量亏损，所以在原子核发生衰 变时，质量数不守恒 3.放射性同位素3Li(锂5)是不稳定的，它会分 解成一个a粒子和一个质子。已知Ii、a粒 子、质子的质量分别为m1、m2、m3,真空中光 速为c,则上述过程 A.释放的能量为(m1-m2-m3)c2 B.释放的能量为(m2十m3一m1)c2 C.吸收的能量为(m1一n2一m3)c2 D.吸收的能量为(m1+m2十m3)c2 4.下列关于结合能和比结合能的说法正确： 的是 ( A.核子结合成原子核吸收的能量或原子核 拆解成核子放出的能量称为结合能 B.比结合能越大的原子核越稳定，因此它的： 结合能也一定越大 16 得分 二)核力与结合能 C.重核与中等质量原子核相比较，重核的结 合能和比结合能都大 D.中等质量原子核的结合能和比结合能均 比轻核的要大 5.1932年，考克饶夫和瓦尔顿用质子加速器进 行人工核蜕变实验，验证了质能关系的正确 性。在实验中，锂原子核俘获一个质子后成 为不稳定的铍原子核，随后又蜕变为两个原 子核，核反应方程为Li十}H→Be→2X。 已知H、Ii、X的质量分别为m1=1.00728u、 m2=7.01601u、m3=4.00151u,光在真空 中的传播速度为c,则在该核反应中() A.质量亏损△m=4.02178u B.释放的核能△E=(m1十m2-2m3)c2 C.铍原子核内的中子数是5 D.X表示的是氚原子核 6.太阳的巨大能量是核反应产生的，其中一种 核反应方程为：H十3H→He十X。已知H 的比结合能为E1,3H的比结合能为 E2,He的比结合能为E3,则 () A.X表示质子 B.H核比号He核更稳定 C.核反应过程中的质量亏损可以表示 为4E-2E-3E D.一个H核与一个H核的结合能之和等 于一个2He核的结合能 …0能力提升练0 7.一个中子与一个质子发生核反应，生成一个 氘核，该反应放出的能量为Q1。两个氘核发 生核反应生成一个氨核，核反应方程是H 十？H→号He十dn,该反应放出的能量为 班级 姓名 Q2。则核反应中生成氦核的比结合能为 A.Qi+Q2 B.Q-Q2 3 C.2Q1+Q D.Q+2Q. 3 3 8.已知质子、中子、a粒子的质量分别为mH、 mnma,光在真空中的传播速度为c,则a粒 子的比结合能为 ( A.(2mH+2mn-ma)c2 B.(ma-2mH-2mn)c2 （2nH+2mn-m。)c2 4 D.（m。十2mH-2mn)c2 4 9.氘核和氚核的核反应方程为H十H →He+n+17.6MeV,已知H的比结 合能是1.09MeV,He的比结合能是 7.03MeV,则H的比结合能是( A.2.56 MeV B.2.67 MeV C.2.78 MeV D.2.89 MeV 10.在能源需求剧增的现代社会，核能作为一！ 种新能源被各国竞相开发利用。核原料中： 的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，： 钚的一种同位素29Pu的半衰期为24100： 年，其衰变方程为2Pu→X十He十Y,下： 列有关说法中正确的是 () A.X原子核中含有92个中子 B.钚衰变发出的Y射线具有很强的电离： 能力 C.20克的239Pu经过48200年后，还有5 克未衰变 D.钚核衰变前的质量等于衰变后X、He核 的质量之和 11.（多选)1934年，居里夫妇用a粒子轰击铝 箔，首次产生了人工放射性同位素X,反应 方程为：He十昭Al→X十n。X会衰变 成原子核Y,衰变方程为X→Y+9e,则 ( 170 得分 A.X的质量数与Y的质量数相等 B.X的电荷数比Y的电荷数少1 C.X的电荷数比A1的电荷数多2 D.X的质量数与照A1的质量数相等 …0创新应用练0 2.已知中子的质量m=1.6749×10-27kg, 质子的质量m。=1.6726×10-27kg,氘核 (3H)的质量mT=5.0114×1027kg,真空 中的光速c=3×108m/s,求氚核的比结合 能为多少？ 3.假设钚的同位素离子2Pu静止在某一匀强 磁场中，该离子沿着与磁场垂直的方向放出 一个：粒子后，变成了轴的一个同位素离子， 同时放出能量为E=0.O9MeV的光子。若已 知钚核的质量为m1=238.999655u,铀核的 质量为m2=234.993470u,a粒子的质量为 m3=4.001509u。(普朗克常量是h=6.63× 1034J·s,光在真空中的速度为c=3× 103m/s,1u的质量对应于931.5MeV的能 量)。求： (1)这一过程的核反应方程式； (2)放出的光子的波长； (3)α粒子和新核获得的总动能。