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

核力与结合能基础练习卷 一、单选题 1．关于原子核的半衰期叙述，下列说法正确的是（   ） A．衰变过程中一定有质量亏损 B．放射性元素衰变的快慢与压力、温度都有关 C．的半衰期是3.8天，经过7.6天还剩未衰变 D．对于一个特定的氡原子，只要知道了半衰期，就可以准确地预言它将在何时衰变 【答案】A 【详解】A．衰变过程中，核反应释放能量，根据爱因斯坦质能方程，一定存在质量亏损，故A正确； B．放射性元素的半衰期由核内部结构决定，与外界压力、温度等条件无关，故B错误； C．半衰期为3.8天，根据 其中t=7.6天，代入上式，解得剩余量 即还剩0.25 mol ，故C错误。 D．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，无法准确预测单个原子的衰变时间，故D错误。 故选A。 2．钋是香烟中最为危险的放射性物质，是引发肺癌的原因之一、钋发生衰变的方程为，半衰期为138天，下列说法正确的是（　　） A．核内有2个核子 B．反应前后质量亏损，导致质量数不守恒 C．100个原子核经过276天，将有75个原子核发生衰变 D．的比结合能小于的比结合能 【答案】D 【详解】A．由质量数守恒和电荷数守恒得，，则是粒子，有4个核子。故A错误； B．质量亏损指静止质量减少，但质量数（核子数）守恒是核反应基本规律，不受质量亏损影响。故B错误； C．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，适用于大量样本。100个原子核属少量，实际衰变数量存在随机性，无法精确预测为75个。故C错误； D．比结合能反映原子核稳定性。α衰变中，母核衰变为更稳定的子核，故的比结合能小于的比结合能。故D正确。 故选D。 3．放射性核素诊断设备PET的工作原理是：先给患者注射含有放射性同位素氟18的示踪剂，氟18衰变时会释放正电子，释放的正电子与周围组织的电子发生湮灭反应，释放两个γ光子，PET探测器环捕捉γ光子成像，对癌症、心血管等疾病进行早期诊断。下列说法正确的是（　　） A．氟18的衰变方程为 B．氟18的衰变过程存在质量亏损 C．氟18比衰变生成的新核多了1个中子 D．氟18的比结合能比衰变生成的新核的比结合能大 【答案】B 【详解】A．氟18的衰变方程为，故A错误； B．氟18的衰变过程有核能产生，所以存在质量亏损，故B正确； C．氟18比衰变生成的新核少了1个中子，故C错误； D．衰变放出能量，所以氟18的比结合能比衰变生成的新核的比结合能小，故D错误。 故选B。 4．2025年1月20日，我国全超导托卡马克核聚变实验装置实现了1066秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，创新了世界纪录。其主要核反应方程为下列说法正确的是（　　） A．X为 B．X比的比结合能大 C．射线来自 D．核反应过程释放的能量等于光子的能量 【答案】C 【详解】A．根据质量数电荷数守恒可知， 故X为，故A错误。 B．该反应释放能量，生成物更稳定，比结合能更大，X比的比结合能小，故 B 错误。 C．γ 射线是核反应产生的新核从激发态向基态跃迁时辐射出的。在核反应中，射线来自，故C正确。 D．核反应释放的能量由质量亏损决定，转化为γ光子的能量和产物的动能，因此释放的总能量大于γ光子的能量，故 D 错误。 故选C。 5．2026年1月，中国EAST装置证实“托卡马克密度自由区”存在，为高密度运行提供新依据。“人造太阳”内部发生的一种核反应方程为，已知的比结合能为，的比结合能为，的比结合能为，光在真空中的传播速度为，半衰期为12.46年。下列说法正确的是（　　） A．核反应方程中X为 B．的结合能为17.6MeV C．核反应中的质量亏损可表示为 D．现有100个氚原子核，经过12.46年后剩下50个氚原子核 【答案】C 【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒，反应前质量数总和为，电荷数总和为；反应后质量数为4、电荷数为2，因此X的质量数必须为1、电荷数必须为0，为中子，故 A错误。 B．17.6 MeV是核反应释放的能量，并非的结合能。结合能是指将原子核完全分解成自由核子所需的能量，与反应释放能量不同，故B错误。 C．核反应释放能量 因此质量亏损 ，故 C 正确。 D．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数的原子核不适用，D错误。 故选 C。 6．山西平遥古城的古建筑修复中，采用了碳-14测年法。碳-14的衰变方程为，下列说法正确的是（　　） A．碳14的核子数为6 B．衰变过程中有质量亏损 C．的质子数比少1 D．衰变过程中产生的电子来自于核外的电子 【答案】B 【详解】A．碳14的核子数为质量数14（质子数+中子数），质子数为6，A错误； B．衰变释放能量，能量释放对应质量亏损，B正确； C．衰变后氮14的质子数（原子序数）为7，比碳14的质子数6多1，C错误； D．衰变产生的电子来自核内中子转化，而非核外电子，D错误。 故选B。 7．关于原子核，下列说法正确的是（    ） A．任何原子核的结合能均大于零 B．核反应前后，比结合能一定减小 C．结合能越大的原子核一定越稳定 D．比结合能越大的原子核一定越稳定 【答案】D 【详解】A．仅含1个质子的氕核没有核子结合过程，结合能为0，并非所有原子核结合能都大于零，故A错误； B．裂变、聚变等放能核反应中，反应后生成物的比结合能大于反应物，比结合能不是一定减小，故B错误； C．结合能大小与核子数有关，重核总结合能可能大于中等质量核，但重核比结合能更小、更不稳定，原子核稳定性不由总结合能决定，故C错误； D．比结合能越大，说明拆分单个核子平均需要的能量越多，核子结合越牢固，原子核越稳定，故D正确。 故选D。 8．2025年5月，我国“天问三号”在火星表面完成采样任务升空返回，其火星表面上升器中搭载了钚（）核电池，利用衰变释放的能在极寒的火星夜为设备供热供电。已知钚（）的衰变方程为。则（　　） A．X为氦核，该衰变属于β衰变 B．衰变前钚的质量等于衰变后铀与X的质量之和 C．火星夜的极寒环境会显著延长钚的半衰期 D．的比结合能小于的比结合能 【答案】D 【详解】A．根据核反应电荷数守恒、质量数守恒，可得X的电荷数为，质量数为，故X为氦核（α粒子），该衰变为α衰变，故A错误； B．衰变过程释放能量，存在质量亏损，因此衰变前钚的质量大于衰变后铀与X的质量之和，故B错误； C．半衰期由原子核内部结构决定，与外界温度、压强等环境因素无关，极寒环境不会改变钚的半衰期，故C错误； D．衰变过程释放能量，说明生成物的原子核更稳定，而比结合能越大原子核越稳定，因此的比结合能小于的比结合能，故D正确。 故选D。 9．放射性同位素的衰变方程为，其中是中微子。已知的半衰期为110分钟，下列说法正确的是（　　） A．100个经220分钟剩下25个 B．经220分钟剩下 C．冬天气温较低，的衰变速度会变慢 D．的比结合能比的比结合能大 【答案】B 【详解】A．半衰期是对大量原子核衰变的统计规律，仅对宏观大量的原子核有效，无法预测少量（100个）原子核的衰变剩余数量，故A错误； B．根据半衰期质量衰变公式可得，经220分钟剩余的质量为，故B正确； C．半衰期由原子核内部结构决定，与外界温度、压强等环境条件无关，低温不会减慢衰变速度，故C错误； D．该衰变是放能反应，生成物原子核更稳定，比结合能更大，因此的比结合能大于的比结合能，故D错误。 故选B。 10．我国某科研团队首次合成了新核素镤210并成功测量了该核素的衰变能量和半衰期。已知镤210的衰变方程为，下列说法正确的是（　　） A．粒子的穿透能力比粒子的穿透能力强 B．发生衰变可以释放能量 C．的比结合能大于的比结合能 D．若外界环境变化，则的半衰期也会发生变化 【答案】B 【详解】A．根据核反应电荷数、质量数守恒可得X的质量数为，电荷数为，故X为粒子，穿透能力比粒子的穿透能力弱，故A错误； B．衰变过程存在质量亏损，根据质能方程，质量亏损会转化为能量释放，故B正确； C．原子核越稳定，其比结合能越大，衰变后生成的比反应物更稳定，因此的比结合能小于的比结合能，故C错误； D．半衰期是原子核的固有属性，仅由原子核内部结构决定，与外界温度、压强等环境因素无关，故D错误。 故选B。 二、多选题 11．氚是最简单的放射性元素，某夜光手表是利用氚核衰变产生的射线激发荧光物质发光。氚核发生衰变过程中产生粒子和新核，并放出一定的能量。氚核的半衰期为12.5年，下列说法正确的是（　　） A．衰变方程为 B．此衰变过程中，发生了质量亏损 C．氚与氧反应生成的化合物没有放射性 D．若有质量为的氚核，经过25年后，剩余氚核的质量为 【答案】AB 【详解】A．根据衰变过程满足质量数和电荷数守恒可知，衰变方程为，故A正确； B．此衰变过程中，放出一定的能量，发生了质量亏损，故B正确； C．氚核具有放射性与自身原子核结构有关，氚与氧反应生成的化合物具有放射性，故C错误； D．氚核的半衰期为12.5年，若有质量为的氚核，经过25年后，即经过2个半衰期，剩余氚核的质量为，故D错误。 故选AB。 12．核能具有高效、清洁等优点，利用核能是当今世界解决能源问题的一个重要方向。原子核的比结合能曲线如图所示，则（　　） A．的比结合能小于的比结合能 B．两个核结合成核的过程放出能量 C．、、三者相比，的结合能最大 D．核的比结合能小于核的比结合能，因此核更稳定 【答案】BC 【详解】A．从比结合能曲线可以看出质量大的原子核，比结合能呈减小趋势，所以的比结合能大于的比结合能，故A错误； B．比结合能越大，原子核结合越牢固，在结合过程中放出的能量越多。从比结合能曲线可知的比结合能大于的比结合能，所以两个核结合成核的过程是放出能量，故B正确； C．结合能等于比结合能乘以核子数。对于、、三者相比，虽然的比结合能最小，但是从核子数来看，的核子数最多。所以综合起来的结合能最大，故C正确； D．由于比结合能越大，原子核结合的越牢固，从比结合能曲线可知核的比结合能大于核的比结合能，所以核比核更牢固，故D错误。 故选BC。 13．下列关于教材中的四幅图片，说法正确的是（　　） A．图甲：氡的半衰期为3.8天，则经过11.4天，氡的质量减少八分之七 B．图乙：质量数越大，原子核的结合能越大，但比结合能不一定越大 C．图丙：加在光电管两端的电压越大，光电流也越大 D．图丁：α粒子散射实验，其中有部分α粒子发生大角度偏转，是因为与原子中的电子碰撞造成的 【答案】AB 【详解】A．图甲中氡的半衰期为3.8天，则经过11.4天，氡的质量剩余八分之一，质量减少八分之七，故A正确； B．由图乙可知，随着质量数的增大，比结合能先增大后减小，则质量数越大，原子核的结合能越大，但比结合能不一定越大，故B正确； C．由图丙可知，加在光电管两端的电压越大，光电流强度越大，但光电流最终会达到饱和，故C错误； D．图丁是α粒子散射实验，其中有部分α粒子发生大角度偏转，是因为其受到原子核的强库仑斥力，故D错误。 故选AB。 14．某静止的原子核发生衰变，其衰变方程为，衰变过程中释放出的能量全都转化为新核Y和Z的动能，已知光在真空中的速度大小为，下列说法正确的是（　　） A．Y原子核与Z原子核的动量大小相等 B．Y原子核和Z原子核的质量之差为 C．Y原子核的动能为 D．Z原子核的动能为 【答案】AC 【详解】A．根据动量守恒，衰变后两个新核动量等大反向，故A正确； B．衰变过程中释放出的能量 则解得，故B错误； CD．根据，， 解得，故C正确，D错误。 故选 AC。 15．2023年8月24日，日本向海洋排放福岛第一核电站的核污染水。核污染水中的发生的核反应方程为，该核反应过程放出的能量为Q，已知Po的半衰期约为138天，光在真空中的传播速度为c。下列说法正确的是（　　） A．该核反应属于衰变 B．该核反应过程中的质量亏损可以表示为 C．n克化合物经过一个半衰期后元素还剩余克 D．核反应中放出的X是原子核内的两个质子和两个中子组成的 【答案】AD 【详解】A．根据质量数和电荷数守恒，可得该核反应生成物X是，该反应属于衰变，故A正确； B．由可得质量亏损为，故B错误； C．克化合物中元素Po的质量小于克，故经过一个半衰期后元素Po剩余的质量小于克，故C错误； D．X是，是原子核内的两个质子和两个中子组成的，故D正确。 故选AD。 16．原子核的比结合能(平均结合能)曲线如图所示，下列说法正确的是（    ） A．核的结合能约为1MeV B．核比的结合能更大 C．核比核更稳定 D．两个核结合成核时释放能量 【答案】CD 【详解】A．核的比结合能约为1MeV，核的结合能约为，故A错误； B．由图像可知，核比的比结合能略大，但与核子数之比为144:235，核比的结合能小，故B错误； C．比结合能越大，原子核越稳定，由图像可知，核比核比结合能大，所以核比核更稳定。故C正确； D．两个比结合能小的核结合成比结合能大的核时，会释放能量，故D正确。 故选CD。 17．下列说法正确的是（　　） A．核力是短程力，作用范围很小，只在邻近核子间发生 B．核力可能是引力，也可能是斥力。核力把核子紧紧束缚在核内，形成稳定的原子核，但又不会融合在一起 C．质子间、中子间、质子和中子之间都可能有核力 D．核力是一种弱相互作用力，在其作用范围内，核力比库仑力大得多 【答案】ABC 【详解】A．核力是短程力，作用范围很小，只在邻近核子间发生，核力的作用范围约为，仅在相邻核子间显著作用，故A正确； B．核力可能是引力，也可能是斥力。核力把核子紧紧束缚在核内，形成稳定的原子核，但又不会融合在一起，核力在中等距离时表现为强吸引力，维持原子核稳定；当核子间距过小时转为斥力，防止核子融合，故B正确； C．质子间、中子间、质子和中子之间都可能有核力，核力与电荷无关，所有核子（质子、中子）间均存在核力，故C正确； D．核力是一种弱相互作用力，在其作用范围内，核力比库仑力大得多，核力属于强相互作用，而弱相互作用是另一类基本力（如β衰变），故D错误。 故选ABC。 18．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．核力是一种短程力 【答案】CD 【详解】A．核力是强相互作用，不是万有引力，故A错误； BCD．核力是短程力，作用范围在之内；核力只存在于相邻的核子之间，质子间、中子间、质子和中子间都可以有核力作用，核力是原子核能稳定存在的原因，故B错误，CD正确。 故选CD。 19．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 【答案】BD 【详解】AB．根据质量数和核电荷数守恒可知，X为，即电子，故A错误，B正确； C．半衰期只与元素本身的性质有关，与元素所处的物理、化学状态及周围的环境均无关，故C错误； D．的衰变方程为 衰变过程中释放核能，更稳定，因此的比结合能比的比结合能小，故D正确。 故选BD。 20．伽马刀虽然名为“刀”，但实际上是一种精准放射治疗系统，通过聚焦γ射线去除病变组织。其主要利用Co衰变获得所需的射线，Co发生衰变后产生的新核用X表示，已知X比多一个质子，Co的半衰期约为5.3年，下列说法正确的是（　　） A．发生了β衰变 B．X的质量数与的质量数的差等于1 C．X的比结合能比的要大 D．伽马刀中特定的200个原子，经过5.3年后仍有100个未发生衰变 【答案】AC 【详解】A．伽马刀中使用的是（质量数60，原子序数27），衰变后X的质子数增加1，符合β⁻衰变特征，故A正确。 B．的质量数为60，衰变后X（）的质量数也为60，质量数差为0，不是1，故B错误。 C．自发β⁻衰变为，释放能量，表明比更稳定，比结合能更大，故C正确。 D． “特定的200个原子”和“仍有100个未发生衰变”与半衰期不符合，半衰期是统计概念，对于有限原子数，未衰变原子数期望值为100，但实际值存在随机波动，并非精确100个，故D错误。 故选AC。 答案第10页，共12页 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 核力与结合能基础练习卷 一、单选题 1．关于原子核的半衰期叙述，下列说法正确的是（   ） A．衰变过程中一定有质量亏损 B．放射性元素衰变的快慢与压力、温度都有关 C．的半衰期是3.8天，经过7.6天还剩未衰变 D．对于一个特定的氡原子，只要知道了半衰期，就可以准确地预言它将在何时衰变 2．钋是香烟中最为危险的放射性物质，是引发肺癌的原因之一、钋发生衰变的方程为，半衰期为138天，下列说法正确的是（　　） A．核内有2个核子 B．反应前后质量亏损，导致质量数不守恒 C．100个原子核经过276天，将有75个原子核发生衰变 D．的比结合能小于的比结合能 3．放射性核素诊断设备PET的工作原理是：先给患者注射含有放射性同位素氟18的示踪剂，氟18衰变时会释放正电子，释放的正电子与周围组织的电子发生湮灭反应，释放两个γ光子，PET探测器环捕捉γ光子成像，对癌症、心血管等疾病进行早期诊断。下列说法正确的是（　　） A．氟18的衰变方程为 B．氟18的衰变过程存在质量亏损 C．氟18比衰变生成的新核多了1个中子 D．氟18的比结合能比衰变生成的新核的比结合能大 4．2025年1月20日，我国全超导托卡马克核聚变实验装置实现了1066秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，创新了世界纪录。其主要核反应方程为下列说法正确的是（　　） A．X为 B．X比的比结合能大 C．射线来自 D．核反应过程释放的能量等于光子的能量 5．2026年1月，中国EAST装置证实“托卡马克密度自由区”存在，为高密度运行提供新依据。“人造太阳”内部发生的一种核反应方程为，已知的比结合能为，的比结合能为，的比结合能为，光在真空中的传播速度为，半衰期为12.46年。下列说法正确的是（　　） A．核反应方程中X为 B．的结合能为17.6MeV C．核反应中的质量亏损可表示为 D．现有100个氚原子核，经过12.46年后剩下50个氚原子核 6．山西平遥古城的古建筑修复中，采用了碳-14测年法。碳-14的衰变方程为，下列说法正确的是（　　） A．碳14的核子数为6 B．衰变过程中有质量亏损 C．的质子数比少1 D．衰变过程中产生的电子来自于核外的电子 7．关于原子核，下列说法正确的是（    ） A．任何原子核的结合能均大于零 B．核反应前后，比结合能一定减小 C．结合能越大的原子核一定越稳定 D．比结合能越大的原子核一定越稳定 8．2025年5月，我国“天问三号”在火星表面完成采样任务升空返回，其火星表面上升器中搭载了钚（）核电池，利用衰变释放的能在极寒的火星夜为设备供热供电。已知钚（）的衰变方程为。则（　　） A．X为氦核，该衰变属于β衰变 B．衰变前钚的质量等于衰变后铀与X的质量之和 C．火星夜的极寒环境会显著延长钚的半衰期 D．的比结合能小于的比结合能 9．放射性同位素的衰变方程为，其中是中微子。已知的半衰期为110分钟，下列说法正确的是（　　） A．100个经220分钟剩下25个 B．经220分钟剩下 C．冬天气温较低，的衰变速度会变慢 D．的比结合能比的比结合能大 10．我国某科研团队首次合成了新核素镤210并成功测量了该核素的衰变能量和半衰期。已知镤210的衰变方程为，下列说法正确的是（　　） A．粒子的穿透能力比粒子的穿透能力强 B．发生衰变可以释放能量 C．的比结合能大于的比结合能 D．若外界环境变化，则的半衰期也会发生变化 二、多选题 11．氚是最简单的放射性元素，某夜光手表是利用氚核衰变产生的射线激发荧光物质发光。氚核发生衰变过程中产生粒子和新核，并放出一定的能量。氚核的半衰期为12.5年，下列说法正确的是（　　） A．衰变方程为 B．此衰变过程中，发生了质量亏损 C．氚与氧反应生成的化合物没有放射性 D．若有质量为的氚核，经过25年后，剩余氚核的质量为 12．核能具有高效、清洁等优点，利用核能是当今世界解决能源问题的一个重要方向。原子核的比结合能曲线如图所示，则（　　） A．的比结合能小于的比结合能 B．两个核结合成核的过程放出能量 C．、、三者相比，的结合能最大 D．核的比结合能小于核的比结合能，因此核更稳定 13．下列关于教材中的四幅图片，说法正确的是（　　） A．图甲：氡的半衰期为3.8天，则经过11.4天，氡的质量减少八分之七 B．图乙：质量数越大，原子核的结合能越大，但比结合能不一定越大 C．图丙：加在光电管两端的电压越大，光电流也越大 D．图丁：α粒子散射实验，其中有部分α粒子发生大角度偏转，是因为与原子中的电子碰撞造成的 14．某静止的原子核发生衰变，其衰变方程为，衰变过程中释放出的能量全都转化为新核Y和Z的动能，已知光在真空中的速度大小为，下列说法正确的是（　　） A．Y原子核与Z原子核的动量大小相等 B．Y原子核和Z原子核的质量之差为 C．Y原子核的动能为 D．Z原子核的动能为 15．2023年8月24日，日本向海洋排放福岛第一核电站的核污染水。核污染水中的发生的核反应方程为，该核反应过程放出的能量为Q，已知Po的半衰期约为138天，光在真空中的传播速度为c。下列说法正确的是（　　） A．该核反应属于衰变 B．该核反应过程中的质量亏损可以表示为 C．n克化合物经过一个半衰期后元素还剩余克 D．核反应中放出的X是原子核内的两个质子和两个中子组成的 16．原子核的比结合能(平均结合能)曲线如图所示，下列说法正确的是（    ） A．核的结合能约为1MeV B．核比的结合能更大 C．核比核更稳定 D．两个核结合成核时释放能量 17．下列说法正确的是（　　） A．核力是短程力，作用范围很小，只在邻近核子间发生 B．核力可能是引力，也可能是斥力。核力把核子紧紧束缚在核内，形成稳定的原子核，但又不会融合在一起 C．质子间、中子间、质子和中子之间都可能有核力 D．核力是一种弱相互作用力，在其作用范围内，核力比库仑力大得多 18．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．核力是一种短程力 19．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 20．伽马刀虽然名为“刀”，但实际上是一种精准放射治疗系统，通过聚焦γ射线去除病变组织。其主要利用Co衰变获得所需的射线，Co发生衰变后产生的新核用X表示，已知X比多一个质子，Co的半衰期约为5.3年，下列说法正确的是（　　） A．发生了β衰变 B．X的质量数与的质量数的差等于1 C．X的比结合能比的要大 D．伽马刀中特定的200个原子，经过5.3年后仍有100个未发生衰变 答案第10页，共12页 2 学科网（北京）股份有限公司 $