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

第3节 核力与结合能 课时对点练 基础对点练 一、选择题: 考点一　核力 1．关于核力，下列说法正确的是(　　) A．在原子核内，靠核力将所有核子束缚在一起 B．在原子核内，只有质子和中子之间有核力 C．在原子核内，任意两个核子之间都存在核力的作用 D．核力和万有引力是同种性质的力 2．氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是(　　) A．核力、万有引力、库仑力 B．万有引力、库仑力、核力 C．库仑力、核力、万有引力 D．核力、库仑力、万有引力 考点二　结合能 3．如图所示，图线表示原子核的比结合能与质量数A的关系，据此下列说法中正确的是(　　) A．重的原子核，例如铀核92U，因为它的核子多，核力大，所以结合得坚固而稳定 B．锂核Li的核子的比结合能比铀核的比结合能小，因而比铀核结合得更坚固更稳定 C．比结合能的定义是原子核的结合能与其核子数之比，比结合能越大的原子核越稳定 D．以上三个表述都错误 4.钚的一种同位素Pu衰变时释放巨大能量，如图所示，其衰变方程为Pu→U＋He，并伴随γ光子辐射，则下列说法中正确的是(　　) A．核燃料总是利用比结合能小的核 B．核反应中γ光子的能量就是Pu核的结合能 C.U核比Pu核更稳定，说明U核的结合能大 D．由于衰变时释放巨大能量，所以Pu核比U核的比结合能大 5．(多选)不同原子核的比结合能是不同的，中等质量原子核的比结合能最大，轻核和重核的比结合能都比中等质量的原子核的比结合能小，由此可以确定，下列核反应能释放大量核能的是(　　) A．中等质量的原子核结合成质量较大的重核 B．质量较大的重核分裂成中等质量的原子核 C．中等质量的原子核分裂成质量较小的轻核 D．质量较小的轻核结合成中等质量的原子核 考点三　质量亏损与质能方程 6.如图所示是描述原子核核子的平均质量与原子序数Z的关系曲线，由图可知下列说法正确的是(　　) A．将原子核A分解为原子核B、C吸收能量 B．将原子核D、E结合成原子核F吸收能量 C．将原子核A分解为原子核B、F一定释放能量 D．将原子核F、C结合成原子核B一定释放能量 7．(多选)对公式ΔE＝Δmc2的正确理解是(　　) A．如果物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应减少了Δm B．如果物体的质量增加了Δm，它的能量也一定相应增加Δmc2 C．Δm是某原子核在衰变过程中增加的质量 D．在把核子结合成原子核时，若放出的能量是ΔE，则这些核子与结合成的原子核的质量之差就是Δm 8．(多选)铁的比结合能比铀核的比结合能大，下列关于它们的说法正确的是(　　) A．铁核的结合能大于铀核的结合能 B．铁核比铀核稳定 C．若铀核能发生核反应变成铁核，则要放出能量 D．若铀核能发生核反应变成铁核，则发生质量亏损 9．(多选)在某些恒星内，3个α粒子结合成1个C原子，C原子的质量是12.000 0 u，He核的质量是4.002 6 u．已知1 u＝1.66×10－27 kg，则(　　) A．反应过程中的质量亏损是0.007 8 u B．反应过程中的质量亏损约为1.29×10－29 kg C．反应过程中释放的能量约为7.26 MeV D．反应过程中释放的能量约为1.16×10－19 J 二、计算题： 10.假设两个氘核在一直线上相碰发生核反应生成氦的同位素和中子，已知氘核的质量是m1，中子的质量是m2，氦核同位素的质量是m3，光在真空中的速度为c. (1)写出该核反应的方程式； (2)求该核反应中释放出的能量ΔE. 能力综合练 一、选择题: 11．(多选)下列说法中正确的是(　　) A．原子核发生一次β衰变，该原子外层就一定失去一个电子 B．核泄漏事故污染物Cs会产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为Cs→Ba＋X，可以判断X为电子 C．某种钍同位素的半衰期为24天，1 g钍经过120天后还剩0.2 g D．质子、中子、α粒子的质量分别是m1、m2、m3，质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2 12．(多选)氘核和氚核的核反应方程为H＋H→He＋n，已知H的比结合能是2.78 MeV，H的比结合能是1.09 MeV，He的比结合能是7.03 MeV，下列说法中正确的是(　　) A．氦原子核由两个质子和两个中子组成，其中两个质子之间三种作用力从大到小的排列顺序为：核力、库仑力、万有引力 B．反应后生成的氦核的结合能为14.06 MeV C．该核反应过程释放出的能量为17.6 MeV D．原子核的比结合能大小可反映原子核的稳定程度，该值随质量数的增加而增大 二、计算题： 13.H的质量是3.016 050 u，质子的质量是1.007 277 u，中子的质量是1.008 665 u．1 u相当于931.5 MeV的能量，求：(计算结果保留三位有效数字) (1)一个质子和两个中子结合为氚核时，是吸收还是放出能量？该能量为多少？ (2)氚核的结合能和比结合能各是多少？ (3)如果此能量是以光子形式放出的，则光子的频率是多少？(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s) 参考答案： 1.答案　A解析　在原子核内，质子和质子、质子和中子、中子和中子之间都存在核力，靠核力将所有核子束缚在一起，核力只在相邻的核子之间起作用，A正确，B、C错误；核力与万有引力不是同一种性质的力，D错误． 2.答案　D解析　核力是强相互作用，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，故D正确． 3.答案　C解析　组成原子核的核子越多，它的比结合能并不是越大，比结合能越大，原子核中的核子结合得越牢固，原子核才越稳定，C正确． 4.答案　A 5.答案　BD解析　两个中等质量的核结合成重核的过程，核子的比结合能减少，整个过程将要吸收能量，A项错误；质量较大的重核分裂成中等质量的原子核，是上述过程的逆过程，是放出能量的，B项正确；根据同样的方法，可知C项错误，D项正确． 6.答案　C解析　因B、C核子平均质量小于A核子的平均质量，故A分解为B、C时，会出现质量亏损，故一定放出能量，A错误；同理可得B、D错误，C正确． 7.答案　ABD解析　一定的质量对应一定的能量，物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应减少Δm，即发生质量亏损，所以选项A、D正确；如果物体的质量增加了Δm，它的能量也一定相应增加Δmc2，所以选项B正确；某原子核在衰变时，一定发生质量亏损，所以选项C错误． 8.答案　BCD解析　铁核的比结合能大，更稳定些，铀核比结合能小，发生核反应变成铁核会放出核能，出现质量亏损，B、C、D正确．铁核的结合能是小于铀核的结合能的，故A错误． 9.答案　ABC解析　由题意可得核反应方程为3He→C＋ΔE，则核反应中的质量亏损为Δm＝(3×4.002 6－12.000 0) u＝0.007 8 u＝0.007 8×1.66×10－27 kg≈1.29×10－29 kg，由质能方程得ΔE＝Δmc2＝1.29×10－29×(3×108)2 J＝1.161×10－12 J≈7.26 MeV，故选A、B、C. 10.答案　(1)H＋H→He＋n　(2)(2m1－m2－m3)c2 解析　(1)根据质量数守恒与电荷数守恒，核反应方程式为：H＋H→He＋n (2)核反应过程中的质量亏损为：Δm＝2m1－(m2＋m3) 该核反应放出的能量为：ΔE＝Δmc2＝(2m1－m2－m3)c2. 11.答案　BD解析　原子核发生一次β衰变，原子核内就一定有一个中子，变成一个质子，产生一个电子释放出来就是β射线，所以A错误；核泄漏事故污染物Cs会产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为Cs→Ba＋X，可以判断X为电子，所以B正确；某种钍同位素的半衰期为24天，1 g钍经过120天后还剩 g，所以C错误；质子、中子、α粒子的质量分别是m1、m2、m3，质子和中子结合成一个α粒子，其核反应方程为2H＋2n→He 根据爱因斯坦的质能方程可得，释放的能量是ΔE＝Δmc2＝(2m1＋2m2－m3)c2 所以D正确． 12.答案　AC解析　根据原子核的组成理论，氦原子核由两个质子和两个中子组成，其中两个质子之间三种作用力从大到小的排列顺序为：核力、库仑力、万有引力，故A正确．反应后生成的氦核的结合能为4×7.03 MeV＝28.12 MeV，故B错误；氘核的比结合能为E1，氚核的比结合能为E2，氦核的比结合能为E3，根据比结合能等于结合能与核子数的比值，该核反应中释放的核能ΔE＝4E3－2E1－3E2＝4×7.03 MeV－2×1.09 MeV－3×2.78 MeV＝17.6 MeV，故C正确；比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定，比结合能并非随着质量数的增加而增大，故D错误． 13.答案　(1)放出能量　7.97 MeV　(2)7.97 MeV 2.66 MeV　(3)1.92×1021 Hz 解析　(1)一个质子和两个中子结合成氚核的核反应方程是H＋2n→H 反应前各核子总质量为mp＋2mn＝1.007 277 u＋2×1.008 665 u＝3.024 607 u 反应后新核的质量为mH＝3.016 050 u 质量亏损为Δm＝3.024 607 u－3.016 050 u＝0.008 557 u 因反应前的总质量大于反应后的总质量，故此核反应释放能量． 释放的核能为ΔE＝0.008 557×931.5 MeV≈7.97 MeV. (2)氚核的结合能为ΔE＝7.97 MeV，它的比结合能为≈2.66 MeV. (3)放出光子的频率为ν＝＝ Hz≈1.92×1021 Hz. 学科网（北京）股份有限公司 $