高中物理人教版（2019）选择性必修第三册 5.3 核力与结合能 同步练习 第五章 原子核（含解析）

5.3核力与结合能同步练习本试卷共15小题，满分100分，考试用时75分钟。一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.下列说法中正确的是()A.自然界的四种基本相互作用是强相互作用，弱相互作用，电相互作用和磁相互作用

B.伽利略研究自由落体运动的核心方法是把实验和逻辑推理结合起来

C.“月--地检验”证明了一切场力都遵循“平方反比”的规律

D.一对相互作用力做功，总功一定为零2.下列关于核力的说法正确的是()A.核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用力

B.核力就是电磁力

C.核力是短程力

D.核力与电荷有关3.下列有关原子核和质能方程的说法正确的是()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.爱因斯坦质能方程表明，在一定条件下质量可以转化为能量

C.放射性元素发生β衰变时放出的是核外电子

D.两个质子之间，不论距离如何，核力总是大于库仑力4.某元素的原子核发生α衰变，变成新的原子核，并伴随有γ射线放出，下列说法正确的是()A.升高温度该元素原子核的半衰期变短

B.衰变后新的原子核的比结合能变大

C.新的原子核内的核子间都存在核力作用

D.衰变前原子核的质量与衰变后原子核质量之差等于α粒子的质量5.几十亿年后太阳内部氢元素消耗殆尽，内部高温高压使三个氦核发生短暂的热核反应，被称为氦闪，核反应方程为324He→X，该反应放出的能量为E，真空中光速为c.A.该反应属于核聚变 B.X核中有6个中子

C.X核的比结合能为E12D.该反应的质量亏损为E6.2020年12月，新一代“人造太阳”装置在成都建成并实现首次放电，该装置是我国新一代先进磁约束核聚变实验研究装置，若核反应方程是12HA.X为电子 B.反应前后质量守恒

C.该反应为吸热反应 D.24He7.两个轻核结合成质量较大的核称为核聚变，一个氘核和一个氚核的聚变方程为 12H+13H→24He+X，已知几种常见原子核质量：氘2.01410u、氚3.01605u、氦4.00260u、质子A.X粒子带正电

B.一次上述聚变反应亏损质量为1.02755u

C.一次上述聚变反应放出能量约为2.8×10−12二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。8.月球的表面长期受到宇宙射线的照射，使得“月壤”中的 23He含量十分丰富．科学家认为， 23He是发生核聚变的极好原料，将来A. 23He的原子核内有三个中子两个质子

B. 23He的原子核内有一个中子两个质子

C.9.某静止的原子核发生核反应且释放出能量Q.其方程为ABX→CDY+EFZ，并假设释放的能量全都转化为新核YA.Y原子核的速度大小为ECv

B.Y原子核的动能约为Z原子核的动能的FD倍

C.Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量大Qc2（c为光速）

10.制造核电池可以利用钚的放射性同位素钚P94239P⁡u。放射性元素钚P94239P⁡u原子核的核反应方程为P94239P⁡u→92235U+24He，同时放出能量为0.097MeV的γ光子。已知P94239A.8克P94239P⁡u原子核经过48200年还有2克未发生衰变

B.核反应P94239P⁡u→92235U三、填空题：本题共2小题，每空4分，共12分。11.取质子的质量mp=1.672 6×10−27kg，中子的质量mn=1.674 9×10−27kg，α12.一个中子与某原子核发生核反应，生成一个氘核，其核反应方程为。该反应放出的能量为Q，则氘核的平均结合能为。四、计算题：本题共3小题，13题12分，14题12分，15题18分，共42分。13.太阳能量来源于太阳内部氢核的聚变，设每次聚变反应可以看作是4个氢核(11H)结合成一个氦核(24He)，同时释放出正电子(10e)，已知氢核的质量为⑴写出此核反应方程式；⑵每次核反应中的质量亏损；⑶氦核的比结合能。

14.一静止的氡核(86222Rn)发生α衰变，放出一个速度为v0，质量为m的α粒子和一个质量为M的反冲核钋(Po)(1)写出衰变方程;(2)求出反冲核的速度大小;(3)求出这一衰变过程中亏损的质量。

15.在方向垂直纸面的匀强磁场中，一个原来静止的 88226Ra原子核衰变后变成一个 86222Rn核并放出一个粒子，该粒子动能为Ek，速度方向恰好垂直磁场。Rn核和粒子的径迹如图所示，若衰变时产生的能量全部以动能的形式释放，真空中的光速为c，求：

(1)写出这个核反应方程；

(2)Rn核与粒子做圆周运动半径之比；

(3)衰变过程中的质量亏损。

答案解析【答案】1.B 2.C 3.A 4.B 5.C 6.D 7.C

8.BC 9.BD 10.AD 11.4.3×1012.013.解：(1)根据氢核的聚变过程中，质量数和电荷数守恒可知其反应方程为4(2)(3)反应过程中的质量亏损为：△m=4mp−mα−214.解：(1)(2)设钋核的反冲速度大小为v，由动量守恒定律有mv0(3)衰变过程中产生的机械能ΔE=12产生这些机械能亏损的质量Δm=ΔE15.解：(1)根据电荷数守恒、质量数守恒知，核反应方程为：

 88226Ra→ 86222Rn+ 24He。

(2)由动量守恒定律可知，新核与粒子动量相等，p1=p2，

洛伦兹力提供向心力：qvB=mv2r

解得r=mvqB=pqB，

可知：RRnRα=q【解析】1.【分析】

直接由四种相互作用、相互作用力做功的特点、万有引力定律的发现过程及物理学史进行分析判断即可。

在物理学发展的过程中，许多物理学家对科学作出了贡献，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，注意区分。

【解答】

A.自然界有四种基本的相互作用力：万有引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用，故A错误；

B.伽利略对自由落体运动研究方法的核心是：把实验和逻辑推理(包括数学演算)结合起来，从而发展了人类的科学思维方式和科学研究方法，故B正确；

C.“月−地检验”不是一切场力都遵循“平方反比”的规律，故C错误；

D.一对相互作用力做功，总功不一定为零，故D错误。

故选B。2.核力是短程力，故C对；核力与万有引力、电磁力不同，故A、B错；核力与电荷无关，故D错。3.【分析】

本题考查了原子物理中的基本概念，对于这些基本概念要熟练掌握并正确应用，同时注意平时的多加记忆，注意β衰变释放的电子来自原子核，不是核外电子，但是电子不是原子核的组成部分。

质能方程E=mc2，可知一定质量相当于一定能量；根据【解答】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，故A正确；

B、质能方程E=mc2，说明了质量与能量可以相当，并不能相互转。故B错误；

C、在β衰变中，核内的一个中子转变为质子，同时释放一个电子，故C错误；

D、核力属于短程力，当距离较大时，核力会小于库仑力，故D错误．

故选：4.【分析】

半衰期由原子核内部的因素决定，与所处的物理状态或化学状态无关；衰变本身是不稳定的原子核向结构稳定的原子核的变化，所以衰变后新的原子核的比结合能变大；相邻的核子间才有核力的作用；衰变过程有质量亏损。

本题主要考查半衰期、比结合能、核力、质量亏损。

【解答】

A.半衰期是原子核有半数发生衰变所用的时间，半衰期由原子核内部的因素决定，与所处的物理状态或化学状态无关，故A错误；

B.比结合能越大，原子核越稳定，衰变本身是不稳定的原子核向结构稳定的原子核的变化，所以衰变后新的原子核的比结合能变大，故B正确；

C.核力是短程力，相邻的核子间才有核力的作用，故C错误；

D.衰变过程有质量亏损，所以衰变前原子核的质量与衰变后原子核质量之差大于α粒子的质量，故D错误。

故选B。5.【分析】本题主要考查了核聚变反应、核反应方程、比结合能以及质量亏损。氦闪发生的是核聚变反应；根据

核反应方程p判断 6【解答】A.氦闪发生的是核聚变反应，故A正确；

B.由核反应方程324He→612C， 612C中有6个中子，故B正确；

C.比结合能等于结合能除以核子数，结合能并不等于该反应中放出的能量，所以X核的比结合能不是E12，故C错误；

6.【分析】

根据核反应过程中质量数和电荷数守恒得出产物x。轻核聚变反应为放热反应，中等质量的原子核比结合能大。

本题考查轻核聚变反应的基础知识点，简单。

【解答】

A.根据核反应方程中质量数和电荷数守恒得出，x应为中子n01n，故A错误；

BC.轻核聚变反应过程中释放热量，反应过程中有质量亏损，故BC错误；

D.中等质量的原子核比结合能大，故H247.【分析】根据质量数和电荷数相等确定聚变方程；反应前后原子核的质量亏损为：Δm=(m1+【解答】A.一个氘核与一个氚核聚变方程为： 12H+13H→24He+01n，X粒子为中子，故A错误；

B.在核反应过程中，反应前后原子核的质量亏损为：Δm=(m1+m2−m3−m4)=0.01888u，故B错误;

C.由爱因斯坦质能方程得：ΔE=Δm⋅c2=0.01888×931.5MeV=2.8×10−129.略10.【分析】半衰期是大量原子核的一半发生衰变所用的时间。衰变向着比结合能变大的方向进行。质量亏损是反应物质量减去生成物质量。【解答】A.94239Pu的半衰期为24100年，经过48200年两个半衰期，8克94239Pu原子核有6克发生衰变，故A项正确;

B.核反应P94239P⁡u→U92235U+H24H⁡e11.【分析】

本题关键是会用爱因斯坦质能方程列式求解释放的核能，注意是质量数守恒，不是质量守恒。

【解答】

组成α粒子的核子与α粒子的质量差为：Δm=2mp+2mn12.根据题意可得核反应方程为：01n+113.该题考查了质能方程与核反应方程的书写，是考查基础知识的好题，注意聚变反应与裂变反应的区别，及热核反应与链式反应的不同。

书写核反应方程注意质量数和电荷数守恒，由反应前后质量亏损，根据质能方程可求出释放的能量，由此算出比结合能。解：(1)根据氢核的聚变过程中，质量数和电荷数守恒可知其反应方程为4(2)(3)反应过程中的质量亏损为：△m=4mp−mα−214.根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程，根据动量守恒定律求出反冲速度，再根据能量守恒求出释放的核能。

核反应遵守的基本规律有动量守恒和能量守恒，书写核反应方程式要遵循电荷数守恒和质量数守恒。解：(1)(2)设钋核的反冲速度大小为v，由动量守恒定律有mv0(3)衰变过程中产生的机械能ΔE=12产生这些机械能亏损的质量Δm=ΔE15.(1)根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程。

(2)根据动量守恒定律得出衰变后两粒子的动量大小关系，结合半径公式求出两粒子的半径之比。

(3)根据两粒子的动量关系得出动能的大小关系，抓住释放