全優(yōu)課堂·物理·選擇性必修第三冊(人教版) 課后提升訓練 試題及答案 第5章　3

第五章3基礎對點練考點1核力與四種基本相互作用1．氦原子核由兩個質子與兩個中子組成，這兩個質子之間存在著萬有引力、庫侖力和核力，則三種力從大到小的順序是()A．核力、萬有引力、庫侖力 B．萬有引力、庫侖力、核力C．庫侖力、核力、萬有引力 D．核力、庫侖力、萬有引力【答案】D【解析】核力是核子之間的一種強相互作用，其相互作用力巨大，遠超過兩個質子之間的庫侖力，兩質子之間的萬有引力遠小于庫侖力，D正確．2．(多選)對核力的認識，下列說法正確的是()A．任何核子之間均存在核力B．每個核子只跟鄰近的核子發(fā)生核力作用C．核力只存在于質子之間D．核力是原子核能穩(wěn)定存在而不“分崩離析”的原因【答案】BD【解析】中子和質子統(tǒng)稱為核子，相鄰近的質子和中子之間都存在核力，核力平衡了原子核內質子間的庫侖力，使原子核能穩(wěn)定存在．核力還具有飽和性，每個核子只跟鄰近的核子發(fā)生作用，A、C錯誤，B、D正確．3．(多選)關于核力，下列說法正確的是()A．核力是一種特殊的萬有引力B．原子核內只有質子和質子間有核力作用，而中子和中子之間、質子和中子之間則沒有核力作用C．核力是原子核穩(wěn)定存在的原因D．核力是一種短程強相互作用【答案】CD【解析】核力與萬有引力、庫侖力的性質不同，核力是短程力，是核子間的強相互作用，作用范圍約1.5×10-15m，原子核的半徑數量級為10-15m，所以核力只存在于相鄰的核子之間，核力是原子核穩(wěn)定存在的原因．故選C、D．考點2結合能和質量虧損4．已知中子的質量為1.0087u，質子的質量為1.0073u，氦核(eq\o\al(4,2)He)的質量是4.0026u，1u的質量對應的核能為931.5MeV.則氦核的比結合能約為()A．3.4MeV B．6.8MeVC．13.5MeV D．27MeV【答案】B【解析】核子結合成原子核的過程中，質量虧損為Δm＝1.0087u×2＋1.0073u×2－4.0026u＝0.0294u，所以比結合能為eq\x\to(ΔE)＝eq\f(1,4)×Δm×931.5MeV＝6.8465MeV，B正確．5．科學家利用加速器成功合成了第118號元素eq\o\al(297,118)Og.Og很不穩(wěn)定，其半衰期只有12ms，Og原子核先放出n個相同粒子X，再經過3次α衰變變成eq\o\al(282,112)Cp.關于上述核反應的說法正確的是()A．n＝3B．X粒子是質子C．eq\o\al(297,118)Og中含有118個中子D．10個Og原子核經過12ms后一定有5個發(fā)生衰變【答案】A【解析】根據題意，由α衰變原理可知，經過3次α衰變，質量數減少12，電荷數減小6，由質量數守恒和電荷數守恒可知，n個相同粒子X共有質量數為A＝297－282－12＝3；電荷數為Z＝118－112－6＝0，可知X粒子是中子，且n＝3，B錯誤，A正確；eq\o\al(297,118)Og中含有的中子數為n＝297－118＝179，C錯誤；半衰期是針對大量放射性元素的統(tǒng)計規(guī)律，對少量放射性原子核不適用，D錯誤．6．中子n、質子p、氘核D的質量分別為mn、mp、mD，現用光子能量為E的γ射線照射靜止氘核使之分解，反應方程為γ＋D→p＋n.若分解后的中子、質子的動能可視為相等，則中子的動能是()A．eq\f(1,2)[(mD－mp－mn)c2－E] B．eq\f(1,2)[(mp＋mn－mD)c2＋E]C．eq\f(1,2)[(mD－mp－mn)c2＋E] D．eq\f(1,2)[(mp＋mn－mD)c2－E]【答案】C【解析】核反應因質量虧損釋放的核能ΔE＝(mD－mp－mn)c2，再加上原光子的能量也轉化成動能，又兩個粒子動能相等，所以有Ek＝eq\f(ΔE＋E,2)，C正確．7．(多選)關于原子核的結合能，下列說法正確的是()A．原子核的結合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B．一重原子核衰變成α粒子和另一原子核，衰變產物的結合能之和一定大于原來重核的結合能C．銫原子核(eq\o\al(133,55)Cs)的結合能小于鉛原子核(eq\o\al(208,82)Pb)的結合能D．自由核子組成原子核時，其質量虧損所對應的能量大于該原子核的結合能【答案】ABC【解析】原子核分解成自由核子時，需要的最小能量就是原子核的結合能，A正確．重核衰變時釋放能量，衰變產物更穩(wěn)定，即衰變產物的比結合能更大，衰變前后核子數不變，所以衰變產物的結合能之和一定大于原來重核的結合能，B正確．銫核的核子數比鉛核的核子數少，其結合能也小，C正確．自由核子組成原子核時，需放出能量，因此質量虧損產生的能量小于原子核的結合能，D錯誤．8．一靜止的原子核anX發(fā)生α衰變，變成另一個新的原子核Y，衰變后測得α粒子的速率為v，已知α粒子的質量為m0，原子核Y的質量為M，下列說法正確的是()A．原子核Y的符號表示為a－m0n－2YB．anX的比結合能一定大于Y核的比結合能C．原子核Y的速率為eq\f(m0v,M)D．原子核衰變過程中釋放的核能為eq\f(1,2)m0v2【答案】C【解析】根據質量數和電荷數守恒可知，原子核Y的符號表示為eq\o\al(a-4,n－2)Y，A錯誤；因反應放出核能，故anX的比結合能小于Y核的比結合能，B錯誤；根據動量守恒定律可得m0v＝Mv′，解得v′＝eq\f(m0v,M)，C正確；根據上述可知，因原子核Y有速度，也有動能，故衰變過程中釋放的核能大于eq\f(1,2)m0v2，D錯誤．9．(2023年全國卷)2022年10月，全球眾多天文設施觀測到迄今最亮伽馬射線暴，其中我國的“慧眼”衛(wèi)星、“極目”空間望遠鏡等裝置在該事件觀測中作出重要貢獻．由觀測結果推斷，該伽馬射線暴在1分鐘內釋放的能量量級為1048J．假設釋放的能量來自于物質質量的減少，則每秒鐘平均減少的質量量級為(光速為3×108m/s)()A．1019kg B．1024kgC．1029kg D．1034kg【答案】C【解析】根據質能方程E＝mc2可知，則每秒鐘平均減少的質量為Δm＝eq\f(E0,60c2)＝eq\f(1048,60×(3×108)2)kg＝eq\f(1030,5.4)kg，則每秒鐘平均減少的質量量級為1029kg，C正確．10．(多選)中子和質子結合成氘核時，質量虧損為Δm，相應的能量ΔE＝Δmc2＝2.2MeV是氘核的結合能．下列說法正確的是()A．用能量小于2.2MeV的光子照射靜止氘核時，氘核不能分解為一個質子和一個中子B．用能量等于2.2MeV的光子照射靜止氘核時，氘核可能分解為一個質子和一個中子，它們的動能之和為零C．用能量大于2.2MeV的光子照射靜止氘核時，氘核可能分解為一個質子和一個中子，它們的動能之和為零D．用能量大于2.2MeV的光子照射靜止氘核時，氘核可能分解為一個質子和一個中子，它們的動能之和不為零【答案】AD【解析】氘核分解為一個質子和一個中子時，所需吸收的能量不能小于其結合能2.2MeV，A正確；光子照射氘核時，光子和氘核組成的系統(tǒng)總動量不為零，由動量守恒定律得，光子被氘核吸收后，分解成的質子和中子的總動量不為零，總動能也不為零，所以把氘核分解為質子和中子所需的能量應大于2.2MeV，D正確，B、C錯誤．綜合提升練11．(2024年鄧州期末)如圖所示是原子核的平均結合能(也稱比結合能)與質量數的關系圖像，通過該圖像可以得出一些原子核的平均結合能，如eq\o\al(16,8)O的核子平均結合能約為8MeV，eq\o\al(4,2)He的核子平均結合能約為7MeV，根據該圖像判斷下列說法不正確的是()A．隨著原子質量數的增加，原子核的平均結合能先增大后減小B．eq\o\al(56,26)Fe核的平均結合能最大，最穩(wěn)定C．把eq\o\al(16,8)O分成8個質子和8個中子比把eq\o\al(16,8)O分成4個eq\o\al(4,2)He要多提供約16MeV的能量D．把eq\o\al(16,8)O分成4個eq\o\al(4,2)He要提供約16MeV的能量【答案】C【解析】由圖像可知，隨著原子質量數的增加，原子核的平均結合能先增大后減小，A正確；由圖像可知，eq\o\al(56,26)Fe核的平均結合能最大，原子核最穩(wěn)定，B正確；把eq\o\al(16,8)O分成8個質子和8個中子需要提供的能量約為ΔE1＝16×8MeV＝128MeV，將質子和中子結合成一個eq\o\al(4,2)He所放出的能量約為ΔE2＝4×7MeV＝28MeV，則eq\o\al(16,8)O將分為4個eq\o\al(4,2)He需要提供的能量約為ΔE3＝ΔE1－4×ΔE2＝(128－4×28)MeV＝16MeV，故要多提供的能量約為ΔE1－ΔE3＝(128－16)MeV＝112MeV，C錯誤；D正確．本題選錯誤的，故選C．12.eq\o\al(3,1)H的質量是3.016050u，質子的質量是1.007277u，中子的質量是1.008665u．1u相當于931.5MeV的能量，求：(計算結果保留三位有效數字)(1)一個質子和兩個中子結合為氚核時，是吸收還是放出能量？該能量為多少？(2)氚核的結合能和比結合能各是多少？(3)如果此能量是以光子形式放出的，則光子的頻率是多少？解：(1)一個質子和兩個中子結合成氚核的核反應方程是eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,1)H，反應前各核子總質量為mp＋2mn＝1.007277u＋2×1.008665u＝3.024607u，反應后新核的質量為mH＝3.016050u，質量虧損為Δm＝3.024607u－3