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

**基本信息** 围绕核力与结合能核心概念，通过三大模块系统覆盖结合能、核力、质能方程，题型多样且结合科技情境，注重物理观念与科学思维培养。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |结合能与比结合能|11小题|比结合能比较、核反应方程分析|结合能概念→比结合能与稳定性关系| |核力与四种基本相互作用|7小题|核力性质、四种相互作用辨析|核力短程性→四种基本相互作用层次| |质能方程|13小题|质量亏损计算、核能释放及半衰期应用|质能方程→质量亏损与能量转化|

5.3核力与结合能（专题训练） 一．结合能与比结合能（共11小题） 二．核力、四种基本相互作用（共7小题） 三．（共13小题） 一．结合能与比结合能（共11小题） 1．下列说法正确的是（　　） A．甲图中，随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 B．根据图乙可知，核的比结合能比核的比结合能小，故核更稳定 C．图丙为电子通过双缝发生干涉的实验，电子的速率越大，干涉条纹间距越小 D．如图丁所示，康普顿在研究石墨对射线的散射时，发现在散射的射线中，除了与入射波长相同的成分外，还有波长小于的成分 2．当太阳内部氦资源消耗殆尽时，将出现“氦闪”现象，同时释放巨大的核能，科幻片《流浪地球2》就是描述此情景的。“氦闪”现象的本质是氦核聚变，其核反应方程为。已知一个氦核的质量为，一个X核的质量为，一个质子的质量为，一个中子的质量为，真空中的光速为c，下列说法正确的是（　　） A．该核反应方程中的X是氮核 B．X核的结合能为 C．核的比结合能小于X核的比结合能 D．该聚变反应释放的核能为 3．近年来我国在核物理、量子科技领域成果丰硕，如“人造太阳”可控核聚变、量子通信卫星“墨子号”等重大项目，均以原子物理、量子论为理论基础。下列说法正确的是（　　） A．α粒子散射实验揭示了原子核具有复杂结构，为“人造太阳”提供了理论支撑 B．光电效应现象是量子通信中光子探测的理论基础，说明光具有粒子性 C．放射性元素的半衰期随储存环境温度的升高而减小 D．结合能越大，核子结合越牢固，原子核越稳定 4．2026年1月3日，中国“人造太阳”突破密度极限，点火迎来新路径。其利用高能氘核（）和氚核（）发生核反应生成氦核（）并释放出一个粒子X，同时释放出γ射线，其核反应方程为。下列说法正确的是（　　） A．无线电波的频率大于γ射线的频率 B．X粒子可通过电磁场进行约束 C．的比结合能比的比结合能大 D．若某次聚变反应释放的能量为，则亏损的质量为 5．2025年，中国核聚变领域接连实现突破性进展。某核聚变反应方程为，该反应释放的能量为。已知的比结合能分别为1.10MeV、，则的比结合能约为（　　） A．17.6MeV B． C．3.88MeV D．1.68MeV 6．“旅行者1号”用的是三块“钚放射性同位素电池”，可持续提供电能48年。已知钚的一种放射性同位素 可衰变为铀核和X粒子，其半衰期为24100年，其中 、和X粒子的质量分别为mPu＝239.0521u、mU＝235.0439u和mX＝4.0026u，1u相当于931.5MeV的能量。下列说法正确的是（　　） A．X粒子是α粒子，该核反应释放的核能约为3.75MeV B．X粒子是β粒子，该核反应释放的核能约为5.22MeV C．80个钚核经过48200年后一定还剩余20个 D．衰变产物铀核和X粒子的结合能之和一定大于钚核的结合能 7．（多选）关于下列四幅图的描述，正确的是（    ） A．图甲中，磁流体发电机A极板的电势比B极板高 B．图乙中，此时线圈中振荡电流正在增大，自感电动势正在增大 C．图丙中，紫外线灯照射锌板会发生光电效应，锌板在照射前带负电 D．图丁中，把核子分开需要的能量为原子核的结合能，这个能量也是核子结合成原子核而释放的能量 8．（多选）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＋γ，则（　　） A．核反应中γ的能量就是Pu的结合能 B．核燃料总是利用平均结合能小的核 C．U核比Pu核更稳定，说明U的结合能大 D．该衰变过程是α衰变 9．（多选）关于以下图片，下列说法正确的是（　　） A．甲图，的双螺旋结构是通过射线的偏振现象建立起来的模型 B．乙图，两板间的薄片越薄，干涉条纹间距越小 C．丙图反映核子的平均质量与原子序数的关系，重核A裂变成原子核B和C时，会释放核能 D．丁图为中间有隔板的绝热容器，隔板左侧装有温度为的理想气体，右侧为真空。现抽掉隔板，气体的最终温度等于 10．一个氡核经过一次衰变成钋核并放出一个粒子，该粒子为______（选填“质子”、“ 中子”或“α粒子”），的比结合能______（选填“大于”、“ 小于”或“等于”） 的比结合能，氡核的半衰期为3.8天，则1g氡经过7.6天衰变掉氡的质量为______ g。 11．宇宙射线进入地球大气时，同大气作用产生中子，中子撞击大气中的引发核反应产生。已知中子质量为，质子质量为，质量为，质量为，真空中光速为。 (1)写出该核反应方程，并求出一次反应释放的能量E； (2)求的比结合能。 二．核力、四种基本相互作用（共7小题） 12．关于核力的说法正确的是（　　） A．核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用 B．核力就是电磁力 C．核力是短程力，作用范围约10-15m D．核力与电荷有关 13．已知铀核发生衰变的方程为，下列分析正确的是（　　） A．该衰变属于衰变，衰变过程中原子核内一个中子转化为质子 B．衰变后钍核内的核力比铀核内的核力弱 C．钍核的比结合能比铀核的比结合能大 D．衰变过程中原子核的总质量增加，遵循能量守恒定律 14．关于自然界中最基本的四种相互作用，下列说法正确的是（　　） A．重力、弹力、摩擦力、电磁力就是自然界中最基本的四种相互作用 B．万有引力、弹力、摩擦力、电磁力就是自然界中最基本的四种相互作用 C．弹力、摩擦力是由电磁力引起的 D．两个异名磁极之间相互吸引，这种力属于四种相互作用中的引力相互作用 15．下列关于力的说法，不正确的是（　） A．由于书的形变，放在水平桌面上的书对桌面产生向下的弹力 B．电荷间的相互作用、磁体间的相互作用，木质上是同一种相互作用的不同表现 C．强相互作用的作用范围只有约，超过这个界限，强相互作用已经不存在了 D．原子核内带正电的质子之间存在斥力，但原子核仍能紧密的保持在一起，是由于万有引力作用的结果 16．（多选）有关下列四幅图的描述，正确的是（　　） A．图甲中，线圈顺时针匀速转动，电路中A、B发光二极管不会交替发光 B．图乙中，强相互作用可以存在于各种核子之间，作用范围只有约 C．图丙中，磁电式仪表中的铝框可使指针较快停止摆动，是利用了电磁阻尼的原理 D．图丁中，自由电荷为负电荷的霍尔元件（电流和磁场方向如图所示）的N侧电势高 17．（多选）2022年，由数十个国家的科学家组成的团队发现了“四中子”存在的明确证据。这是一种只由四个中子构成的粒子，用表示。“四中子”是通过向液态氢靶上发射“氦8”（原子核）而产生的，与碰撞可将一个核分裂成一个α粒子和一个“四中子”，同时放出Z光子，如图。则下列有关“四中子”粒子的说法正确的是（　　） A．“四中子”的四个核子间不存在电磁相互作用 B．可以通过回旋加速器加速“四中子”，使之形成高能粒子流 C．产生“四中子”的核反应为 D．α粒子和“四中子”的质量之和小于“氦8” 18．核力与四种基本相互作用 (1)核力：原子核中的核子之间存在一种很强的相互作用，即存在一种核力，它使得核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子核。这种作用称为___________。 (2)强相互作用的特点 ①强相互作用是短程力，作用范围只有约___________m。 ②距离增大时，强相互作用急剧___________。超过10－15m，相互作用不存在。 (3)弱相互作用 ①弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子—质子转变的原因。 ②弱相互作用是___________力，其力程只有___________m。 (4)四种基本相互作用 三．（共13小题） 19．我国自主研发的某微型核电池以核为能源，使用寿命可达数十年，能在至的极端环境下稳定供电。该核能电池的衰变方程为，则（　　） A．X为中子 B．X为质子 C．该核反应为衰变 D．核的质量等于核与X的质量之和 20．静止的钚核衰变为铀核和α粒子，并放出γ光子。已知、和α粒子的质量分别为mPu、mU和mα，光在真空中的传播速度为c。下列说法正确的是（　　） A．α射线的穿透能力比γ射线的穿透能力强 B．钚核的比结合能大于铀核的比结合能 C．衰变产生的核和α粒子的动能之比为mU∶mα D．该衰变释放的总能量为（mPu-mU-mα）c2 21．1896年，法国物理学家贝克勒尔发现了打开原子核大门的一把钥匙一物质的放射性。从此原子核越来越清晰地走进了人类的视野，走进了人类的生活。下列说法正确的是（　　） A．原子核的结合能越大，该原子核就越稳定 B．α射线与β射线一样都是电磁波，但电离本领远比β射线强 C．放射性同位素氡（222）春天半衰期为3.8天，则冬天衰变会变慢 D．放射性元素的原子核衰变后生成新核并释放能量，新核总质量小于原核质量 22．2025年6月，我国秦山核电“和福一号”技术品牌实现了医用同位素钇-90（）的批量化生产，为肝癌精准治疗提供了核心原料。钇-90生产过程是通过锶-90衰变而得，衰变方程为，已知锶核（）的半衰期为28.8年，单个原子核、原子核、粒子X的质量分别为、、，真空中光速为，则下列说法正确的是（　　） A．X为 B．温度越高，原子核的半衰期越短 C．单个原子核衰变释放的能量为 D．10个原子核经过28.8年后剩余5个原子核未衰变 23．2025年6月，我国秦山核电基地宣布医用同位素镥-177正式供应市场，标志着该领域的重大突破。镥-177衰变方程为，已知Lu的半衰期为6.7天，单个、、粒子X的质量分别为，真空中光速为，则下列说法正确的是（　　） A．由于反应前后质量数守恒，因此反应前后系统的总质量一定保持不变 B．强相互作用是引起该衰变的原因 C．单个原子核衰变释放的能量为 D．10g的经过20.1天后剩余2.5g未衰变 24．钇90是医院给病人治疗用的放射性同位素，其半衰期约为2.67天，一个钇90核衰变释放的能量可达，相当于，结合以上信息，下列说法正确的是（    ） A．钇90注入人体后，人的体温会影响其半衰期 B．若有100个钇90原子核，则经过2.67天后，还剩下50个未衰变 C．钇90注入人体后，经过8天，约87.5％的钇90发生衰变 D．一个钇90核衰变的质量亏损为 25．（多选）钠24具有放射性，可以通过中子活化从普通的钠-23中产生。人体暴露于强烈的中子辐射中会在血浆中产生钠24，可以通过测量钠24的数量来确定患者吸收的辐射剂量。某次研究其放射特性的实验中，将孤立钠24原子核静置于匀强磁场中，衰变后在磁场中形成两条圆周径迹，如图所示，下列说法中正确的是（　　） A．小圆对应的粒子的运动方向为逆时针方向 B．钠24发生了α衰变 C．小圆和大圆的轨道半径之比为1:12 D．两条轨迹对应的粒子的质量之和等于衰变前钠24的质量 26．（多选）2025年6月，我国秦山核电基地宣布成功实现医用同位素镥－177的量产，标志着该领域的重大突破。镥－177衰变方程为，已知的半衰期为6.7天，单个、、粒子X的质量分别为，真空中光速为c，则（　　） A．粒子X为α粒子 B．的比结合能小于的比结合能 C．单个原子核衰变释放的能量为 D．1mol的经过13.4天后剩余0.5mol未衰变 27．（多选）静止在匀强磁场中的原子核X发生α衰变后变成新原子核Y。已知核X的质量数为A，电荷数为Z，核X、核Y和α粒子的质量分别为mX、mY和mα，质子和中子的质量分别mp和mn，衰变后α粒子在磁场中运动的半径为R。原子核X衰变时释放的核能全部转化为生成核的动能，则（　　） A．衰变方程可表示为 B．核Y的结合能为 C．核Y在磁场中运动的半径为 D．核Y的动能为 28．一个质量为的氘核和一个质量为的氚核聚合成一个质量为的氦核时放出一个质量为的新粒子，光速为。这个放出的新粒子是：___________，该核反应过程的方程是：___________，此核反应放出的能量等于：___________ 29．电子对湮灭是指电子和正电子（电子的反粒子）碰撞后湮灭，产生射线（或是其他更高能量粒子）的过程。若正负电子对湮灭产生射线，则这个过程中它们会释放出至少______个光子。足够高能量的射线粒子（光子），在经过原子核附近时，也可以转化为一对正负电子。能够产生正负电子对的射线的频率至少为______Hz。（结果保留三位有效数字）（电子质量为，真空光速取，普朗克常量） 30．一个速度为零的原子核恰好在匀强磁场中发生了一次α衰变，并产生了钍核（Th），放射出的α粒子和钍核在与磁场垂直的平面内做圆周运动，α粒子速率、质量、电荷量、圆周运动的轨道半径分别为、、、，钍核质量为。衰变过程释放的核能都转化为α粒子和钍核的动能。已知光速为。 (1)写出的α衰变的核反应方程； (2)求匀强磁场的磁感应强度为B； (3)求的质量M。 31．海水中含有丰富的氘，总蕴藏量约有2×103t。已知两个氘核可结合成一个氦核并放出一个中子，中子、氘核和氦核的质量分别为mn＝1.0087u，mH＝2.0136u，mHe＝3.0150u。 (1)写出核聚变的方程并算出释放的核能；（已知lu相当于931.5MeV的能量） (2)若每升海水中含氘量为0.03g，让其全部发生核聚变释放的能量和完全燃烧多少千克汽油放出的热量相当？（汽油的热值） 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 5.3核力与结合能（专题训练） 一．结合能与比结合能（共11小题） 二．核力、四种基本相互作用（共7小题） 三．（共13小题） 一．结合能与比结合能（共11小题） 1．下列说法正确的是（　　） A．甲图中，随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 B．根据图乙可知，核的比结合能比核的比结合能小，故核更稳定 C．图丙为电子通过双缝发生干涉的实验，电子的速率越大，干涉条纹间距越小 D．如图丁所示，康普顿在研究石墨对射线的散射时，发现在散射的射线中，除了与入射波长相同的成分外，还有波长小于的成分 【答案】C 【详解】A．甲图中，随着温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故A错误； B．根据乙图可知，核的比结合能比核的比结合能小，故核更稳定，故B错误； C．图丙中，电子的速率越大，电子的动量越大，波长越短，干涉条纹间距越小，故C正确； D．由于光子与电子碰撞后动量变小，波长变大，即散射的射线中有波长大于的成分，故D错误。 故选C。 2．当太阳内部氦资源消耗殆尽时，将出现“氦闪”现象，同时释放巨大的核能，科幻片《流浪地球2》就是描述此情景的。“氦闪”现象的本质是氦核聚变，其核反应方程为。已知一个氦核的质量为，一个X核的质量为，一个质子的质量为，一个中子的质量为，真空中的光速为c，下列说法正确的是（　　） A．该核反应方程中的X是氮核 B．X核的结合能为 C．核的比结合能小于X核的比结合能 D．该聚变反应释放的核能为 【答案】C 【详解】根据核反应电荷数守恒、质量数守恒 故X是碳核，故A错误； B．原子核的结合能是将其拆为自由核子所需的能量，X核有6个质子、6个中子，结合能为，而是该核反应释放的核能，不是X的结合能，故B错误； C．核聚变反应释放能量，说明生成物X核比反应物核更稳定，而比结合能越大原子核越稳定，因此核的比结合能小于X核的比结合能，故C正确； D．该反应质量亏损，根据质能方程，释放的核能为，故D错误。 故选C。 3．近年来我国在核物理、量子科技领域成果丰硕，如“人造太阳”可控核聚变、量子通信卫星“墨子号”等重大项目，均以原子物理、量子论为理论基础。下列说法正确的是（　　） A．α粒子散射实验揭示了原子核具有复杂结构，为“人造太阳”提供了理论支撑 B．光电效应现象是量子通信中光子探测的理论基础，说明光具有粒子性 C．放射性元素的半衰期随储存环境温度的升高而减小 D．结合能越大，核子结合越牢固，原子核越稳定 【答案】B 【详解】A．α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，天然放射现象才揭示了原子核具有复杂结构，且该实验并非可控核聚变的理论基础，故A错误； B．光电效应现象证明了光具有粒子性，是量子通信中光子探测技术的理论基础，故B正确； C．放射性元素的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，故C错误； D．比结合能（平均结合能）越大，核子结合越牢固，原子核越稳定，结合能大小与原子核稳定性无直接关系，故D错误。 故选B。 4．2026年1月3日，中国“人造太阳”突破密度极限，点火迎来新路径。其利用高能氘核（）和氚核（）发生核反应生成氦核（）并释放出一个粒子X，同时释放出γ射线，其核反应方程为。下列说法正确的是（　　） A．无线电波的频率大于γ射线的频率 B．X粒子可通过电磁场进行约束 C．的比结合能比的比结合能大 D．若某次聚变反应释放的能量为，则亏损的质量为 【答案】C 【详解】A．电磁波谱按频率从低到高排序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线，射线频率远大于无线电波，故A错误； B．根据核反应电荷数、质量数守恒，计算得X的电荷数为，质量数为，即X为中子，不带电，不受电磁场作用力，无法通过电磁场约束，故B错误； C．该核聚变反应释放能量，说明生成物氦核的稳定性高于反应物氘核，原子核越稳定其比结合能越大，因此的比结合能比的比结合能大，故C正确； D．根据质能方程，可得亏损质量，故D错误。 故选C。 5．2025年，中国核聚变领域接连实现突破性进展。某核聚变反应方程为，该反应释放的能量为。已知的比结合能分别为1.10MeV、，则的比结合能约为（　　） A．17.6MeV B． C．3.88MeV D．1.68MeV 【答案】B 【详解】反应前总结合能 设的比结合能为，则反应后氦核的总结合能为 根据能量关系 即 解得 故选B。 6．“旅行者1号”用的是三块“钚放射性同位素电池”，可持续提供电能48年。已知钚的一种放射性同位素 可衰变为铀核和X粒子，其半衰期为24100年，其中 、和X粒子的质量分别为mPu＝239.0521u、mU＝235.0439u和mX＝4.0026u，1u相当于931.5MeV的能量。下列说法正确的是（　　） A．X粒子是α粒子，该核反应释放的核能约为3.75MeV B．X粒子是β粒子，该核反应释放的核能约为5.22MeV C．80个钚核经过48200年后一定还剩余20个 D．衰变产物铀核和X粒子的结合能之和一定大于钚核的结合能 【答案】D 【详解】A．根据核反应电荷数、质量数守恒，X的电荷数为 质量数为 可知X是α粒子；质量亏损 释放核能，故A错误； B．由上述推导可知X是α粒子，不是β粒子，故B错误。 C．半衰期是统计规律，仅适用于大量原子核的衰变过程，对少量80个钚核不适用，无法确定剩余的具体数量，故C错误。 D．该衰变释放能量，说明衰变后体系总结合能升高，即铀核和X粒子的结合能之和一定大于钚核的结合能，故D正确。 故选D。 7．（多选）关于下列四幅图的描述，正确的是（    ） A．图甲中，磁流体发电机A极板的电势比B极板高 B．图乙中，此时线圈中振荡电流正在增大，自感电动势正在增大 C．图丙中，紫外线灯照射锌板会发生光电效应，锌板在照射前带负电 D．图丁中，把核子分开需要的能量为原子核的结合能，这个能量也是核子结合成原子核而释放的能量 【答案】CD 【详解】A．根据左手定则可知，正电荷偏向B极板，负电荷偏向A极板，因此磁流体发电机A极板的电势比B极板低，故A错误； B．图乙中，电容器正在放电，振荡电流增大，但电流的变化率在减小，而感应电动势与电流的变化率成正比，因此感应电动势在减小，故B错误； C．由于紫外线灯照射之前验电器的指针发生偏转，说明锌板原来带电，照射后，锌板逸出电子而带正电，此时验电器的指针不再偏转，说明验电器先前所带电荷被中和而不带电，因此照射之前，锌板带负电，故C正确； D．把核子分开需要的能量为原子核的结合能，这个能量也是核子结合成原子核而释放的能量，故D正确。 故选CD。 8．（多选）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＋γ，则（　　） A．核反应中γ的能量就是Pu的结合能 B．核燃料总是利用平均结合能小的核 C．U核比Pu核更稳定，说明U的结合能大 D．该衰变过程是α衰变 【答案】BD 【详解】A．核反应中γ的能量是结合能中的一小部分，故A错误； B．核燃料在衰变过程中要释放巨大能量，所以总是要利用平均结合能小的核，才更容易实现，故B正确； C．U的比结合能大，更稳定，故C错误； D．该反应产生He，故该衰变过程是α衰变，故D正确。 故选BD。 9．（多选）关于以下图片，下列说法正确的是（　　） A．甲图，的双螺旋结构是通过射线的偏振现象建立起来的模型 B．乙图，两板间的薄片越薄，干涉条纹间距越小 C．丙图反映核子的平均质量与原子序数的关系，重核A裂变成原子核B和C时，会释放核能 D．丁图为中间有隔板的绝热容器，隔板左侧装有温度为的理想气体，右侧为真空。现抽掉隔板，气体的最终温度等于 【答案】CD 【详解】A．甲图，的双螺旋结构是通过射线的衍射现象建立起来的模型，选项A错误。 B．图乙，两板间的薄片越薄，则空气薄膜的厚度变化越慢，相邻条纹间距变大，选项B错误； C．图丙，裂变过程存在质量亏损，释放能量，重核裂变成原子核和时会释放能量，故选项C正确； D．图丁，现抽掉隔板，气体向真空的膨胀不对外做功，故根据热力学第一定律，，故气体的内能保持不变，温度不变，最终温度等于T，故D正确。 故选CD。 10．一个氡核经过一次衰变成钋核并放出一个粒子，该粒子为______（选填“质子”、“ 中子”或“α粒子”），的比结合能______（选填“大于”、“ 小于”或“等于”） 的比结合能，氡核的半衰期为3.8天，则1g氡经过7.6天衰变掉氡的质量为______ g。 【答案】 α粒子 小于 0.75 【详解】[1]根据核反应质量数守恒，可知该粒子质量数 根据核反应电荷数守恒，可知该粒子电荷数 可知该粒子为α粒子； [2]衰变产物比反应物更加稳定，故的比结合能小于的比结合能； [3]根据半衰期公式，可知1g氡经过7.6天衰变掉氡的质量为 11．宇宙射线进入地球大气时，同大气作用产生中子，中子撞击大气中的引发核反应产生。已知中子质量为，质子质量为，质量为，质量为，真空中光速为。 (1)写出该核反应方程，并求出一次反应释放的能量E； (2)求的比结合能。 【详解】（1）根据质量数和电荷数守恒，写出该核反应方程为 根据质能方程，求出一次反应释放的能量为 （2）结合能 的比结合能 整理得 二．核力、四种基本相互作用（共7小题） 12．关于核力的说法正确的是（　　） A．核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用 B．核力就是电磁力 C．核力是短程力，作用范围约10-15m D．核力与电荷有关 【答案】C 【详解】A．核力与万有引力性质不同，核力是强相互作用，而万有引力是引力，故A错误； B．核力属于强相互作用，电磁力是电磁相互作用，故核力不是电磁力，故B错误； C．核力是短程力，作用范围约在10⁻¹⁵ m内，故C正确； D．核力与电荷无关，例如中子不带电但仍参与核力作用，故D错误。 故选C。 13．已知铀核发生衰变的方程为，下列分析正确的是（　　） A．该衰变属于衰变，衰变过程中原子核内一个中子转化为质子 B．衰变后钍核内的核力比铀核内的核力弱 C．钍核的比结合能比铀核的比结合能大 D．衰变过程中原子核的总质量增加，遵循能量守恒定律 【答案】C 【详解】A．该衰变释放的是粒子（氦核），属于衰变，故A错误； B．钍核的核子数比铀核少，但核力强弱无法直接通过核子数简单比较，故B错误； C．比结合能越大，原子核越稳定。铀核发生衰变后生成的钍核比铀核更稳定，因此钍核的比结合能比铀核的比结合能大，故C正确； D．衰变过程中存在质量亏损，总质量减少，减少的质量以能量的形式辐射出去，但总能量守恒，故D错误。 故选C。 14．关于自然界中最基本的四种相互作用，下列说法正确的是（　　） A．重力、弹力、摩擦力、电磁力就是自然界中最基本的四种相互作用 B．万有引力、弹力、摩擦力、电磁力就是自然界中最基本的四种相互作用 C．弹力、摩擦力是由电磁力引起的 D．两个异名磁极之间相互吸引，这种力属于四种相互作用中的引力相互作用 【答案】C 【详解】AB．自然界中最基本的四种作用是引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用，AB错误； C．弹力、摩擦力是由电磁力引起的，C正确； D．两个异名磁极之间相互吸引，这种力属于四种相互作用中的电磁相互作用，D错误。 故选C。 15．下列关于力的说法，不正确的是（　） A．由于书的形变，放在水平桌面上的书对桌面产生向下的弹力 B．电荷间的相互作用、磁体间的相互作用，木质上是同一种相互作用的不同表现 C．强相互作用的作用范围只有约，超过这个界限，强相互作用已经不存在了 D．原子核内带正电的质子之间存在斥力，但原子核仍能紧密的保持在一起，是由于万有引力作用的结果 【答案】D 【分析】弹力的施力物体是发生弹性形变的物体；电荷间的相互作用、磁体间的相互作用，本质上都是电磁相互作用；强相互作用的作用范围只有；核子由于核力而保持紧密结合。 【详解】A．由于书的形变，要恢复原状，则放在水平桌面上的书对桌面产生向下的弹力，故A正确，不符合题意； B．电荷间的相互作用、磁体间的相互作用，本质上都是电磁相互作用，是同一种相互作用的不同表现，故B正确，不符合题意； C．强相互作用的作用范围只有，是短程力，超过这个界限，强相互作用已经不存在了，故C正确，不符合题意； D．原子核内带正电的质子之间存在斥力，但原子核仍能紧密的保持在一起，是由于核力作用的结果，而不是由于万有引力，故D错误，符合题意。 故选D。 【点睛】本题关键要知道自然界四种相互作用力，掌握它们产生的原因和特点。 16．（多选）有关下列四幅图的描述，正确的是（　　） A．图甲中，线圈顺时针匀速转动，电路中A、B发光二极管不会交替发光 B．图乙中，强相互作用可以存在于各种核子之间，作用范围只有约 C．图丙中，磁电式仪表中的铝框可使指针较快停止摆动，是利用了电磁阻尼的原理 D．图丁中，自由电荷为负电荷的霍尔元件（电流和磁场方向如图所示）的N侧电势高 【答案】AC 【详解】A．图甲中，由于线圈外接换向器，使线圈中的交流电整合为直流电，电流的方向不变，则A、B发光二极管总是其中的一个发光，不会交替发光，故A正确； B．强相互作用的作用范围约为10-15m，不是10-10m,故B错误； C．磁电式仪表中铝框的作用是利用“涡流（电磁）阻尼”使指针快速停摆，故C正确； D．根据左手定则可知，自由电荷（负电荷）向N侧偏转，则N侧的电势较低，故D错误。 故选AC。 17．（多选）2022年，由数十个国家的科学家组成的团队发现了“四中子”存在的明确证据。这是一种只由四个中子构成的粒子，用表示。“四中子”是通过向液态氢靶上发射“氦8”（原子核）而产生的，与碰撞可将一个核分裂成一个α粒子和一个“四中子”，同时放出Z光子，如图。则下列有关“四中子”粒子的说法正确的是（　　） A．“四中子”的四个核子间不存在电磁相互作用 B．可以通过回旋加速器加速“四中子”，使之形成高能粒子流 C．产生“四中子”的核反应为 D．α粒子和“四中子”的质量之和小于“氦8” 【答案】AD 【详解】A．“四中子”的核子由于是中子构成的，其不带电，核子间的作用力没有电磁力，故A正确； B．由于中子不带电，所以四中子也是不带电，即无法通过电磁场使形成高速粒子束，故B错误； C．由电荷数守恒和质子数守恒，其核反应方程应该为，故C错误； D．该核反应方程引发质量亏损，放出Z光子，故D正确。 故选AD。 18．核力与四种基本相互作用 (1)核力：原子核中的核子之间存在一种很强的相互作用，即存在一种核力，它使得核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子核。这种作用称为___________。 (2)强相互作用的特点 ①强相互作用是短程力，作用范围只有约___________m。 ②距离增大时，强相互作用急剧___________。超过10－15m，相互作用不存在。 (3)弱相互作用 ①弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子—质子转变的原因。 ②弱相互作用是___________力，其力程只有___________m。 (4)四种基本相互作用 【答案】 强相互作用 10-15 减小 短程 10－18 【详解】(1)[1]核力：原子核中的核子之间存在一种很强的相互作用，即存在一种核力，它使得核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子核。这种作用称为强相互作用。 (2)强相互作用的特点 ①[2]强相互作用是短程力，作用范围只有约10-15m。 ②[3]距离增大时，强相互作用急剧减小。超过10－15m，相互作用不存在。 (3)弱相互作用 ①弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子—质子转变的原因。 ②[4][5]弱相互作用是短程力，其力程只有10－18m。 三．（共13小题） 19．我国自主研发的某微型核电池以核为能源，使用寿命可达数十年，能在至的极端环境下稳定供电。该核能电池的衰变方程为，则（　　） A．X为中子 B．X为质子 C．该核反应为衰变 D．核的质量等于核与X的质量之和 【答案】C 【详解】AB．核反应过程满足电荷数守恒、质量数守恒，据此计算得X的质量数为，电荷数为，即X为电子（粒子），故AB错误； C．衰变的本质是原子核内中子转化为质子时释放电子，该反应释放电子，属于衰变，故C正确； D．该核反应释放能量，存在质量亏损，因此核的质量大于核与X的质量之和，故D错误。 故选C。 20．静止的钚核衰变为铀核和α粒子，并放出γ光子。已知、和α粒子的质量分别为mPu、mU和mα，光在真空中的传播速度为c。下列说法正确的是（　　） A．α射线的穿透能力比γ射线的穿透能力强 B．钚核的比结合能大于铀核的比结合能 C．衰变产生的核和α粒子的动能之比为mU∶mα D．该衰变释放的总能量为（mPu-mU-mα）c2 【答案】D 【详解】A．α射线是高速氦核流，穿透能力极弱，一张纸即可挡住；γ射线是高频电磁波，穿透能力极强，可穿透几厘米厚的铅板，因此α射线穿透能力远弱于γ射线，故A错误； B．比结合能越大原子核越稳定，该衰变释放能量，说明生成物铀核比反应物钚核更稳定，因此钚核的比结合能小于铀核的比结合能，故B错误； C．衰变过程系统动量守恒，初始时钚核静止，总动量为0，衰变产物包含铀核、α粒子和γ光子，总动量为零，因此铀核和α粒子的动量大小不相等，其动能之比不等于质量的反比，也不等于质量比，故C错误； D．该衰变的质量亏损 根据质能方程，释放的总能量，故D正确。 故选D。 21．1896年，法国物理学家贝克勒尔发现了打开原子核大门的一把钥匙一物质的放射性。从此原子核越来越清晰地走进了人类的视野，走进了人类的生活。下列说法正确的是（　　） A．原子核的结合能越大，该原子核就越稳定 B．α射线与β射线一样都是电磁波，但电离本领远比β射线强 C．放射性同位素氡（222）春天半衰期为3.8天，则冬天衰变会变慢 D．放射性元素的原子核衰变后生成新核并释放能量，新核总质量小于原核质量 【答案】D 【详解】A．原子核的稳定性由比结合能（平均结合能）决定，而非结合能。核子数多的重核结合能通常很大，但比结合能小于中等质量核，稳定性更差，故A错误； B．α射线是高速氦核流，β射线是高速电子流，二者均为实物粒子流，不是电磁波，α射线的电离本领远比β射线强，故B错误； C．半衰期是放射性元素原子核的固有属性，与外界温度、压强、化学状态等环境因素无关，冬天气温变化不会改变氡的半衰期，衰变速度不变，故C错误； D．放射性元素衰变释放能量，根据质能方程，反应存在质量亏损，即反应后新核与放出粒子的总质量小于原核质量，因此新核总质量一定小于原核质量，故D正确。 故选D。 22．2025年6月，我国秦山核电“和福一号”技术品牌实现了医用同位素钇-90（）的批量化生产，为肝癌精准治疗提供了核心原料。钇-90生产过程是通过锶-90衰变而得，衰变方程为，已知锶核（）的半衰期为28.8年，单个原子核、原子核、粒子X的质量分别为、、，真空中光速为，则下列说法正确的是（　　） A．X为 B．温度越高，原子核的半衰期越短 C．单个原子核衰变释放的能量为 D．10个原子核经过28.8年后剩余5个原子核未衰变 【答案】C 【详解】A．据衰变过程的电荷数守恒、质量数守恒，X的质量数为，电荷数为，因此X是电子，不是质子，故A错误； B．半衰期是原子核本身的固有属性，仅由原子核内部因素决定，与外界温度、压强等环境条件无关，故B错误； C．该衰变过程的质量亏损，根据质能方程，单个原子核衰变释放的能量为，故C正确； D．半衰期是统计规律，仅对大量原子核的衰变行为成立，对少量原子核无法准确预测衰变剩余数量，故D错误。 故选C。 23．2025年6月，我国秦山核电基地宣布医用同位素镥-177正式供应市场，标志着该领域的重大突破。镥-177衰变方程为，已知Lu的半衰期为6.7天，单个、、粒子X的质量分别为，真空中光速为，则下列说法正确的是（　　） A．由于反应前后质量数守恒，因此反应前后系统的总质量一定保持不变 B．强相互作用是引起该衰变的原因 C．单个原子核衰变释放的能量为 D．10g的经过20.1天后剩余2.5g未衰变 【答案】C 【详解】A．该衰变释放能量，存在质量亏损，反应前后总静质量减少，质量数守恒不等于总质量不变，故A错误； B．由衰变方程电荷数+1、质量数不变，可判断为β衰变，β衰变由弱相互作用引起，故B错误； C．根据质能方程，衰变质量亏损 释放能量，故C正确； D．20.1天对应半衰期个数 剩余未衰变质量，故D错误。 故选C。 24．钇90是医院给病人治疗用的放射性同位素，其半衰期约为2.67天，一个钇90核衰变释放的能量可达，相当于，结合以上信息，下列说法正确的是（    ） A．钇90注入人体后，人的体温会影响其半衰期 B．若有100个钇90原子核，则经过2.67天后，还剩下50个未衰变 C．钇90注入人体后，经过8天，约87.5％的钇90发生衰变 D．一个钇90核衰变的质量亏损为 【答案】C 【详解】A．半衰期是原子核的固有属性，由核内部结构决定，与外界温度、压强、化学状态等均无关，人体体温不会改变其半衰期，故A错误； B．半衰期是对大量原子核衰变的统计规律，仅适用于大量原子核的统计分析，100个属于少量原子核，无法准确预测衰变后的剩余数量，故B错误； C．8天约等于3个半衰期（），剩余未衰变的原子核占原总量的，因此发生衰变的比例为，故C正确； D．根据质能方程，可得质量亏损，不是，故D错误。 故选C。 25．（多选）钠24具有放射性，可以通过中子活化从普通的钠-23中产生。人体暴露于强烈的中子辐射中会在血浆中产生钠24，可以通过测量钠24的数量来确定患者吸收的辐射剂量。某次研究其放射特性的实验中，将孤立钠24原子核静置于匀强磁场中，衰变后在磁场中形成两条圆周径迹，如图所示，下列说法中正确的是（　　） A．小圆对应的粒子的运动方向为逆时针方向 B．钠24发生了α衰变 C．小圆和大圆的轨道半径之比为1:12 D．两条轨迹对应的粒子的质量之和等于衰变前钠24的质量 【答案】AC 【详解】AB．由于钠24衰变过程中动量守恒，因此衰变后的两部分物质速度方向相反，在磁场中运动的轨迹相切于一点，由洛伦兹力充当向心力有 可得 可知，电荷量越大，其运动时的轨迹半径越小，由此可知小圆对应的粒子所带电荷量更大，且其所带电荷为正电荷，根据左手定则可知，小圆对应的粒子的运动方向为逆时针方向，而根据左手定则结合轨迹可知，大圆对应的粒子带负电，则可确定该衰变为β衰变，故A正确，B错误； C．根据以上分析，写出其衰变方程为 产生的新核与β粒子的电荷量之比为，而根据 可知，粒子运动的轨迹半径之比等于其所带电荷量的反比，由此可知，小圆和大圆的轨道半径之比为，故C正确； D．衰变过程中始终遵循质量数守恒和电荷数守恒，但在衰变过程中有能量释放，根据爱因斯坦的质能方程可知，衰变后两条轨迹对应的粒子的质量之和小于衰变前钠24的质量，故D错误。 故选AC。 26．（多选）2025年6月，我国秦山核电基地宣布成功实现医用同位素镥－177的量产，标志着该领域的重大突破。镥－177衰变方程为，已知的半衰期为6.7天，单个、、粒子X的质量分别为，真空中光速为c，则（　　） A．粒子X为α粒子 B．的比结合能小于的比结合能 C．单个原子核衰变释放的能量为 D．1mol的经过13.4天后剩余0.5mol未衰变 【答案】BC 【详解】A．核反应方程应满足质量数守恒和电荷数守恒，所以可求得粒子X为，故A错误； B．此衰变方程会放出热量，所以生成的新原子核比反应物的比结合能大，两个原子核的质量数相同，所以比的比结合能大，故B正确； C．根据质能方程可知，释放的能量为，故C正确； D．的半衰期为6.7天，若有1mol的，经过13.4天后，应剩余0.25mol未衰变，故D错误。 故选BC。 27．（多选）静止在匀强磁场中的原子核X发生α衰变后变成新原子核Y。已知核X的质量数为A，电荷数为Z，核X、核Y和α粒子的质量分别为mX、mY和mα，质子和中子的质量分别mp和mn，衰变后α粒子在磁场中运动的半径为R。原子核X衰变时释放的核能全部转化为生成核的动能，则（　　） A．衰变方程可表示为 B．核Y的结合能为 C．核Y在磁场中运动的半径为 D．核Y的动能为 【答案】AB 【详解】A．α衰变中，原子核X释放一个α粒子（电荷数2，质量数4），因此新核Y的质量数应为A-4，电荷数Z-2。衰变方程应写为，故A正确； B．结合能是核子结合成原子核时释放的能量，等于组成核子的总质量与实际核质量的差乘以。Y核由（Z-2）个质子和（A-Z-2）个中子组成，结合能表达式为，故B正确； C．衰变过程中动量守恒，Y核和α粒子动量大小相等（方向相反）。由，可得带电粒子在磁场中运动的半径公式为 因动量大小相等（），所以半径之比为 已知α粒子的半径，则Y核的半径应为，故C错误； D．衰变释放的核能 全部转化为动能。根据动量守恒，Y核和α粒子的动能之比为 总动能 联立得Y核的动能为，故D错误。 故选AB。 28．一个质量为的氘核和一个质量为的氚核聚合成一个质量为的氦核时放出一个质量为的新粒子，光速为。这个放出的新粒子是：___________，该核反应过程的方程是：___________，此核反应放出的能量等于：___________ 【答案】 【详解】[1][2]根据质量数和电荷数守恒，可知该核反应过程的方程是 则放出的粒子是 [3]根据爱因斯坦的质能方程可知，该核反应放出的能量为 29．电子对湮灭是指电子和正电子（电子的反粒子）碰撞后湮灭，产生射线（或是其他更高能量粒子）的过程。若正负电子对湮灭产生射线，则这个过程中它们会释放出至少______个光子。足够高能量的射线粒子（光子），在经过原子核附近时，也可以转化为一对正负电子。能够产生正负电子对的射线的频率至少为______Hz。（结果保留三位有效数字）（电子质量为，真空光速取，普朗克常量） 【答案】 2 【解析】【小题1】[1]电子对湮灭要产生两个频率相同的光子，且这两个光子速度方向相反，符合动量守恒。 [2]根据质能方程 代入数据可得 30．一个速度为零的原子核恰好在匀强磁场中发生了一次α衰变，并产生了钍核（Th），放射出的α粒子和钍核在与磁场垂直的平面内做圆周运动，α粒子速率、质量、电荷量、圆周运动的轨道半径分别为、、、，钍核质量为。衰变过程释放的核能都转化为α粒子和钍核的动能。已知光速为。 (1)写出的α衰变的核反应方程； (2)求匀强磁场的磁感应强度为B； (3)求的质量M。 【详解】（1）根据质量数与电荷数守恒，该核反应方程为 （2）α粒子做圆周运动由洛伦兹力提供向心力，则有 解得匀强磁场的磁感应强度为 （3）衰变过程满足动量守恒，则有 根据质能方程有 由于衰变过程释放的核能都转化为α粒子和钍核的动能，则有 解得 则的质量为 31．海水中含有丰富的氘，总蕴藏量约有2×103t。已知两个氘核可结合成一个氦核并放出一个中子，中子、氘核和氦核的质量分别为mn＝1.0087u，mH＝2.0136u，mHe＝3.0150u。 (1)写出核聚变的方程并算出释放的核能；（已知lu相当于931.5MeV的能量） (2)若每升海水中含氘量为0.03g，让其全部发生核聚变释放的能量和完全燃烧多少千克汽油放出的热量相当？（汽油的热值） 【详解】（1）核反应方程如下 核反应的质量亏损为 所以释放的能量为 （2）每升海水含有的氘对数为 所以释放的能量为 所以相当于汽油的质量为 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $