5.3 核力与结合能 练习题

核力与结合能练习一、单选题1.下面关于结合能和比结合能的说法中，正确的有(    )A.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2.2020年12月17日1时59分，“嫦娥五号”探测器在月球上采集了约2kg月壤成功返回地球。月壤中含有的“氦—3”( 23He)被科学家们称为“完美能源”。已知两个氘核( 12H)通过反应可产生“氦—3”，并释放出一个X粒子。则下列说法正确的是A.X粒子是质子B.该反应前后质量数守恒但存在质量亏损C.该反应既不是裂变反应，也不是聚变反应D.该反应中反应物的比结合能大于生成物的比结合能3.我国著名物理学家，曾任浙江大学物理系主任的王淦昌先生曾提出一种探测中微子的方案， 7Be原子核可以俘获原子的K层电子而成为 7Li的激发态(7Li)∗，并放出中微子(当时写作η)，即 7Be+e→(7Li)∗+η，而(7Li)∗又可以放出光子γ而回到基态 7Li，即(7Li)∗→7Li+γ，下列说法中正确的是A. 7Be+e→(7Li)∗+η是核聚变反应B.(7Li)∗和 7Li的核子数相同C.(7Li)∗和Li的比结合能相同D.(7Li)∗→7Li+γ的过程中由于质量数守恒，故未出现质量亏损4.2020年12月17日1时59分，“嫦娥五号”探测器在月球上采集了约2kg月壤成功返回地球.月壤中含有的“氦−3′”23He被科学家们称为“完美能源”.已知两个氘核12H通过反应可产出“氦−3”并释放出一个X粒子.则下列说法正确的是(   )A.X粒子是质子B.该反应既不是裂变反应，也不是聚变反应 C.该反应前后质量数守恒但存在质量亏损D.该反应中反应物的比结合能大于生成物的比结合能1.关于核反应和核能，下列说法正确的是(  )A.核子结合成原子核时，要克服核力做功，从外界吸收能量B.原子核分解为核子时，总质量数减少，向外界释放能量C.重核裂变(92235U+01n→54139Xe+3895Sr+201n)释放出能量，54139Xe的结合能比92235U的大D.放射性原子核92238U衰变为原子核88226Ra，需要经3次α衰变和2次β衰变2.一个氘核和一个氚核发生聚变反应会产生氦核，核反应方程是12H+13H→24He+X，关于该反应，下列说法中正确的是A.该反应为α衰变B.该方程中的X表示质子11pC.12H的比结合能比24He的比结合能大D.该反应后核子的平均质量将减小3.据悉我国第四代反应堆—钍基熔盐堆能源系统(TMSR)研究已获重要突破。该反应堆以钍为核燃料，钍俘获一个中子后经过若干次β衰变转化成铀；轴的一种典型裂变产物是钡和氪，同时释放巨大能量。下列说法正确的是A.钍核90232Tℎ有90个中子，142个质子B.铀核裂变的核反应方程为92233U+01n→56142Ba+3689Kr+301nC.放射性元素衰变的快慢与核内部自身因素无关，由原子所处的化学状态和外部条件决定D.重核分裂成中等大小的核，核子的比结合能减小4.准确理解和掌握物理知识是非常重要的，否则同学们在做选择题时，会觉得每个选项都似乎都是正确的，更可怕的是在多选题中可能由于对某一个选项的知识的模糊，往往会导致整个题目的完全溃败，下列对物理方面知识的说法错误的是A.在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强B.光的干涉、衍射、偏振体现了光的波动性，光电效应和康普顿效应体现了光的粒子性C.比结合能越大，表示原子核中核子结合得越不牢固，原子核越不稳定D.根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小5.人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图所示的关系。下列关于原子结构和核反应的说法错误的是(    ) A.由图可知，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损要放出能量B.由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能C.已知原子核A裂变成原子核B和C时放出的γ射线能使某金属板逸出光电子，若不改变频率只增加γ射线强度，则逸出光电子的最大初动能增大D.在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度1.关于β衰变，下列说法正确的是A.β衰变说明电子是原子核的组成部分B.原子核发生β衰变，产生新原子核的比结合能增大C.β衰变的快慢与衰变物质所处状态有关D.原子核发生β衰变，产生新原子核的核子数减少二、多选题2.如图给出了核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数Z的关系的示意图线，由图可知：A.原子核A裂变成原子核B和C要放出核能B.原子核A裂变成原子核B和C要吸收能量C.原子核D和E聚变成原子核F要放出核能D.原子核D和E聚变成原子核F要吸收能量3.核物理通过百余年的发展和进步，人们已经对原子核有了更进一步的认识，下列说法正确的是(  ) A.不管两个质子之间距离如何，核力总是大于库仑力B.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需要的能量C.比结合能越大，原子核越稳定D.由爱因斯坦质能方程可知，质量和能量可以相互转化1.一个氘核和一个氚核发生聚变反应会产生氦核，核反应方程是12H+13H→24He+X，关于该反应，下列说法中正确的是A.该反应为α衰变B.该方程中的X表示中子01nC.12H的比结合能比24He的比结合能大D.该反应后核子的平均质量将减小2.下列说法正确的是(    )A.一个中子和一个质子结合生成氘核时，会发生质量亏损B.一个处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁，可能产生6种不同频率的光子C.氡( 86222Rn)衰变的半衰期为3.8天，升高温度后其半衰期将小于3.8天D.核反应 13H+ 12H→ 24He+ 01n是轻核的聚变3.下列说法正确的有(   )A.质量数越小的原子核，比结合能越大B.粒子被加速后，其物质波的波长将变短C.玻尔的能级和电子轨道不连续的观点，成功地解释了氢原子的光谱D.某放射性元素的400个原子核中有200个发生衰变的时间为它的一个半衰期三、填空题4.一个中子与某原子核发生核反应，生成一个氘核，其核反应方程式为_____________.该反应放出的能量为Q，则氘核的比结合能为_____________．5.原子物理中，质子数和中子数互换的原子核称为镜像核的镜像核是____(镜像核的元素符号可用X表示)．的比结合能是____.(设质量为mLi，中子质量为mn，质子质量为mp，真空中光速为c)6.太阳能量来源与太阳内部氢核的聚变。1个(12H)和1个(13H)结合成1个氦核(24He)。该核反应的方程式为：________。已知12H的质量为m1，11H的质量为m2，氦核的质量为m3，中子的质量为m4，真空中光速为c。该反应释放的核能为________。 1.太阳内部不断进行着各种核聚变反应，一个氘核和一个氚核结合成一个氦核是其中一种，请写出其核反应方程________________；如果氘核的比结合能为E1，氚核的比结合能为E2，氦核的比结合能为E3，则上述反应释放的能量可表示为________。 答案和解析1.【答案】D【解答】A.原子核拆解成核子吸收的能量称为结合能，A错误；B.比结合能越大的原子核越稳定，结合能就是比结合能乘以核子数，因此比结合能大的结合能不一定大，B错误；C.重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能大但比结合能小，C错误；D.中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大，因此轻核聚变成中等质量的原子核会放出核能，D正确。2.【答案】B【解答】A.根据电荷数守恒、质量数守恒得，X的电荷数为0，质量数为1，可知X为中子，故A错误；B.该反应前后质量数守恒，但是有质量亏损，反应物的质量大于生成物的质量，故B正确；CD.该反应是聚变反应，放出能量，所以反应物的比结合能小于生成物的比结合能，故BD错误。3.【答案】B【解答】A. 7Be+e→(7Li)∗+η是原子核的人工转变，故A错误；B.(7Li)∗→7Li+γ没有质子数和中子数的变化，所以(7Li)∗和 7Li的核子数相同，故B正确；C.(7Li)∗→7Li+γ放出了能量，所以 7Li比(7Li)∗更稳定， 7Li的比结合能大，故C错误；D.(7Li)∗→7Li+γ放出了能量，该过程发生了质量亏损，故D错误。4.【答案】C【解答】A.根据电荷数守恒、质量数守恒得，X的电荷数为0，质量数为1，可知X为中子，故A错误。B.该反应是聚变反应，放出能量，所以反应物的比结合能小于生成物的比结合能，故BD错误。C.该反应前后质量数守恒，但是有质量亏损，反应物的质量大于生成物的质量，故C正确。5.【答案】D【解答】A. 核子结合成原子核时，核子间的核力做正功，所以要向外界释放能量，A项错误；B.核子结合成原子核的过程存在质量亏损，向外界释放能量，但总质量数不变，B项错误；C.重核裂变过程释放出能量，组成原子核的核子越多，它的结合能越大，C项错误；D.设92238U经过x次α衰变和y次β衰变后变为88226Ra，根据电荷数和质量数守恒可得238=226+4x和92=88+2x−y，解得x=3，y=2，即放射性原子核92238U经过3次α衰变和2次β衰变后变为88226Ra，D项正确。6.【答案】D【解答】A.该反应为轻核聚变，故A错误；B.根据质量数和电荷数守恒，X为中子，故B错误；CD.聚变反应放出能量，发生质量亏损，反应后核子的平均质量将减小，的比结合能比24He的比结合能小，故C错误，D正确。7.【答案】B【解答】A.原子核常用ZAX表示，A表示核的质量数，Z表示核的电荷数，所以钍核有90个质子，142个中子，故A错误；B.铀核裂变的核反应方程为 ，核裂变方程遵循质量数守恒、电荷数守恒，故B正确；C.放射性元素衰变的快慢是由核内部自身因素决定的，与原子所处的化学状态和外部条件无关，故C错误；D.比结合能越大的原子核越稳定，如果使较重的核分裂成中等大小的核，或者把较小的核合并成中等大小的核，核的比结合能均会增大，故D错误。8.【答案】C9.【答案】C【解析】解：A、由图象可知，D和E核子的平均质量大于F核子的平均质量，原子核D和E聚变成原子核F时，核子总质量减小，有质量亏损，要释放出核能，故A正确；B、由图象可知，A的核子平均质量大于B与C核子的平均质量，原子核A裂变成原子核B和C 时会有质量亏损，要放出核能，故B正确；C、光电子的最大初动能是由入射光的频率决定的，与入射光的强度无关，增加入射光的强度，光电子的最大初动能不变，故C错误；D、在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度，故D正确。10.【答案】B【解答】A.β衰变的实质是原子核中一个中子转变为一个质子和一个电子，因此β衰变不能说明电子是原子核的组成部分，A错误；B.原子核发生β衰变，产生新原子核趋于稳定，所以新的原子核的比结合能增大，B正确；C.半衰期是衡量衰变的快慢的物理量，而半衰期与衰变物质所处状态无关，C错误；D.原子核发生β衰变，产生新原子核的核子数不变，D错误。11.【答案】AC【解得】AB.由图象可知，A的核子平均质量大于B与C核子的平均质量，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能，故A正确，B错误；CD.由图象可知，D和E核子的平均质量大于F核子的平均质量，原子核D和E聚变成原子核F时，核子总质量减小，有质量亏损，要释放出核能，故D错误，C正确；故选AC。12.【答案】BC【解答】A、当两个质子相距很近时，核力大于库仑力，大于一定距离时，核力小于库仑力，核子只和相邻核子发生核力作用，故A错误；B、原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需要的能量，故B正确；C、比结合能越大，原子核越稳定，故C正确；D、爱因斯坦质能方程只是反映了质量与能量之间的关系，质量和能量不可以相互转化，故D错误。13.【答案】BD【解答】A.该核反应为聚变反应，不是衰变，A项错误； B.根据质量数和电荷数守恒，可知方程中的X表示中子01n，B项正确；CD.聚变反应是放出能量的反应，会发生质量亏损，反应后核子的平均质量将减小，12H的比结合能比24He的比结合能小，C项错误、D项正确。14.【答案】AD【解答】A.一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，由质能方程可知，此过程中有质量亏损，故A正确；B.一个处于n=4能级的氢原子向较低能级跃迁，最终跃迁到基态，跃迁情况可能是：4→1，释放1种频率的光子。或者是：4→3→1，4→2→1，释放2种频率的光子。或者是：4→3→2→1，释放3种频率的光子，可能最多产生3种不同频率的光子，故B错误；C.原子核衰变的半衰期由原子核自身性质决定，是不变的，与核外的压强、温度等因素均无关，故C错误；D.核反应 是轻核的聚变，故D正确；15.【答案】BC【解答】A.原子序数中等的原子核，比结合能越大，故A错误；B.粒子被加速后，动量增大，由λ=ℎp，其物质波的波长将变短，故B正确；C.玻尔的能级和电子轨道不连续的观点，成功地解释了氢原子的光谱，故C正确；D.半衰期是一个对放射性元素的大量原子核而言的统计概念，对个别原子核来说没有什么意义，故D错误。16.【答案】o1n+11H→12H；Q2【解答】根据电荷数守恒、质量数守恒得，该反应释放的能量为Q，则结合能为Q，所以氘核的比结合能为Q2。故答案为：o1n+11H→12H；Q217.【答案】 47X(或 47Be)   17(4mn+3mp−mLi)c2【解析】 47X(或 47Be)  17(4mn+3mp−mLi)c2【解析】根据题意，镜像核的质子数为4，质量数为7，所以镜像核为 47X，根据比结合能的概念得E=(3mp+4mn)−mLi7⋅c2．18.【答案】；(m1+m2−m3−m4)c219.【答案】 12H+ 13H→ 24He+ 01n4E3−2E1−3E2【解析】【解析】根据电荷数守恒、质量守恒守恒，知核反应方程为 12H+ 13H→ 24He+ 01n，根据比结合能等于结合能与核子数的比值，则有：该核反应中释放的核能ΔE=4E3−2E1−3E2。