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物理选择性必修三5.3 核力与结合能同步练习（基础巩固）
一、选择题
1．小物通过微信公众号“胜哥课程”知道了核电池，也称为放射性同位素电池。（钚）是核电池的重要材料，其制取过程的第一阶段为，第二阶段为（镎）发生衰变，放出一个电子，转变为（钚）。关于第二阶段，下列说法正确的是（　　）
A．该核反应方程为
B．该核反应本质为原子核内部质子转变为中子并放出电子
C．该核反应容易受到外界环境的温度、压力、电磁场等因素的影响
D．该核反应衰变过程由于质量数守恒，因此衰变前后没有质量亏损
【答案】A
【知识点】原子核的衰变、半衰期；质量亏损与质能方程；α、β、γ射线及特点
【解析】【解答】本题考查了衰变、半衰期等基础知识点，关键要熟悉教材，牢记这些基础知识点，注意衰变过程中质量数守恒，质量不守恒，有质量亏损。A．（镎）放出一个电子，转变为（钚），其核反应方程为
A项正确：
B．该核反应属于衰变反应，本质为原子核内部中子转变为质子并放出电子，B项错误；
C．衰变反应不会受到外界环境的温度、压力、电磁场等因素的影响，C项错误；
D．该核反应衰变过程质量数守恒但有质量亏损，D项错误。
故选A。
【分析】依据质量数和电荷数守恒即可求解；衰变反应本质为原子核内部中子转变为质子并放出电子；衰变反应不会受到外界环境的温度、压力、电磁场等因素的影响；核反应衰变过程有质量亏损。
2．科学家用质子加速器进行了人工核蜕变实验。在实验中，锂原子核俘获一个质子后成为不稳定的铍原子核，随后又蜕变为两个氦原子核，核反应方程为，已知、、的质量分别为、、，相当于，则该核反应中释放的核能约（　　）
A． B． C． D．
【答案】C
【知识点】质量亏损与质能方程
【解析】【解答】本题考查了对爱因斯坦质能方程的理解。整个核反应过程中的释放的能量为
故选C。
【分析】根据爱因斯坦质能方程计算即可。
3．目前治疗癌症最先进的手段是利用核反应，反应释放出的高杀伤力的α粒子作用在癌细胞上，进而将病人体内的癌细胞杀死。已知X粒子的质量为mX，中子的质量为mn，α粒子的质量为mα，Li核的质量为mLi。下列说法正确的是（　　）
A．核中子数比核中子数多一个
B．α射线比γ射线穿透力强
C．
D．该反应类型属于衰变
【答案】A
【知识点】原子核的人工转变；质量亏损与质能方程；α、β、γ射线及特点
【解析】【解答】核反应过程中，质量数与核电荷数守恒，核反应的过程存在质量亏损。A．根据衰变过程中电荷数和质量数守恒可知
，
中子数等于质量数与电荷数的差，可知核中子数为5个，核中子数为4个，则核中子数比核中子多一个，故A正确；
B．α射线比γ射线穿透力弱，故B错误；
C．发生衰变时会有质量亏损，则
故C错误；
D．该核反应不属于衰变，是原子核的人工转变，故D错误；
故选A。
【分析】核反应过程中质量数与核电荷数守恒，根据质量数与核电荷数守恒求出X的核电荷数以及质量数；求出核反应过程中的质量亏损，结合衰变特点分析，α射线比γ射线穿透力弱。
4．温州三澳核电站是浙江省首个采用“华龙一号”三代核电技术的项目，核电站是利用重核裂变发电的，其中一种裂变方程是，还可以自发进行α衰变，已知、、的相对原子质量分别为235.0439u、231.0363u、4.0026u，1u相当于931.5MeV的能量，下列关于这两个核反应的说法正确的是（　　）
A．衰变中的比结合能大于的比结合能
B．裂变反应中的结合能大于的结合能
C．升高环境温度，可使的半衰期变短
D．1个发生一次α衰变，其释放的能量约4.66MeV
【答案】D
【知识点】原子核的衰变、半衰期；质量亏损与质能方程；结合能与比结合能
【解析】【解答】 比结合能：组成原子核的核子越多，它的结合能越大。原子核的结合能与核子数之比，叫作比结合能，也叫作平均结合能。A．衰变后放出能量，生成的核更加稳定，则衰变中的比结合能小于的比结合能，选项A错误；
B．裂变反应放出能量，则的比结合能大于的比结合能，但是由于核子数远小于的核子数，可知的结合能小于的结合能，选项B错误；
C．外部因素不会影响半衰期，选项C错误；
D.1个发生一次α衰变，其释放的能量约
选项D正确。
故选D。
【分析】在放能的核反应中，生成物的比结合能大于反应前粒子的比结合能；元素的半衰期由原子核自身决定，与外界因素无关；根据质能方程计算。
5．雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子（νe）而获得了2002年度诺贝尔物理学奖，他探测电子中微子所用的探测器的主体是一个贮满615t四氯乙烯（C2Cl4）溶液的巨桶，电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程式为νe＋Cl→Ar＋e，已知Cl 核的质量为36.956 58 u，Ar核的质量为36.956 91 u，e的质量为0.000 55 u，1 u质量对应的能量为931.5 MeV。根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为（　　）
A．1.33 MeV B．0.82 MeV C．0.51 MeV D．0.31 MeV
【答案】B
【知识点】质量亏损与质能方程
【解析】【解答】本题考查了质能方程在原子物理知识中的应用，要解答这类问题关键是在计算上不要出错。
根据1原子质量单位（u）相当于931.5 MeV的能量，则
ΔE=Δm×931.5 MeV=（36.956 91＋0.000 55－36.956 58）×931.5 MeV≈0.82 MeV
故选B。
【分析】根据题意可知该核反应过程中质量增加，因此需要提供能量，根据质能方程求出反应所需能量，然后根据能量的守恒即可求出中微子的最小能量。
6．碳（14）具有放射性，能够自发地进行β衰变，核反应方程为，该反应释放的能量为E。则 （　　）
A．的质量比的大
B．的结合能为E
C．的结合能与的相等
D．β衰变产生的电子来自于的核外电子
【答案】A
【知识点】质量亏损与质能方程；α、β、γ射线及特点；结合能与比结合能
【解析】【解答】A． 该核反应释放能量，根据爱因斯坦质能方程E=mc2可知，反应后粒子的总质量小于反应前粒子的质量，故的质量比的大，故A正确；
B．原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它 们分开，需要能量，这就是原子核的结合能，这个能量也是核子结合成原子核而释放的能量，而能量E是在进行β衰变时释放的能量，故B错误；
C．衰变过程中，质量亏损，释放能量，因此与的结合能不会相等，故C错误；
D．β衰变产生的电子来自于核内一个中子转化成一个质子的同时释放出来的，D错误。
故选A。
【分析】根据比结合能和结合能的知识，结合质量亏损情况进行分析解答。
7．2024年9月，世界第一台能够实时动态监测药物在人体全身代谢分布的医疗设备—“探索者”全身PET-CT在我国诞生。PET成像的原理是将放射性同位素注入人体，参与人体的代谢过程，发生衰变，放出正电子并生成新原子核（这样的衰变称为衰变），正电子与人体内负电子相遇而湮灭转化为光子被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像。结合衰变的实质为核内的中子转化成了一个质子和一个电子，下列说法正确的是（　　）
A．注入人体后半衰期增大
B．发生衰变时原子核内的质量数减少1
C．衰变放出的正电子是原子核内的一个质子转化成一个中子的过程中产生的
D．若正负电子的质量均为m，则正负电子湮灭过程中释放出的核能为
【答案】C
【知识点】原子核的衰变、半衰期；质量亏损与质能方程；α、β、γ射线及特点
【解析】【解析】A.放射性元素的半衰期是由原子核内部结构决定的，不受外部物理或化学条件的影响，故A错误；
BC.根据核反应中的质量数守恒和电荷数守恒原则，可得的衰变方程为。由此可知，新生成的原子核质子数减少1变为7，中子数增加1，但质量数保持不变，故C正确，B错误；
D.根据爱因斯坦质能方程，正负电子对湮灭时释放的能量应为两者静止质量对应的能量之和，即故D错误。
故选C。
【分析】半衰期由核内部自身的因素决定的，根据质量数守恒和电荷数守恒分析，根据质能方程分析。
8．小物通过微信公众号“胜哥课程”知道了核能是通过核反应从原子核释放的能量，如氦3与氘核的核反应方程是，方程中为释放的核能。已知氘核的比结合能为，氦核的比结合能为，则下列说法中正确的是（　　）
A．该反应为核裂变反应，生成的新核x是
B．氦4核中有4个质子2个中子，氦4核与氦3核不是互为同位素
C．该反应中氦3的比结合能为
D．该反应生成物的质量数将小于反应物的质量数
【答案】C
【知识点】质量亏损与质能方程；结合能与比结合能
【解析】【解答】A．该反应为核聚变反应，根据质量数和电荷数守恒可得核反应方程为，可知生成的新核是，A错误；
B．氦4核中有2个质子2个中子，质子数相同的称为同位素，氦4核与氦3核是互为同位素，B错误；
C．根据，可得氦3的比结合能为，C正确；
D．核反应过程的前后，反应体系的质量数守恒，D错误。
故答案为：C。
【分析】结合核反应的类型（聚变 / 裂变）、同位素的定义、结合能与比结合能的关系，以及核反应中的质量数守恒，逐一分析选项。
9．如图为我国研制的一种全新微型核能电池，可以实现五十年稳定安全自发电。它利用镍核（）同位素衰变成铜核（）同位素，释放的能量被半导体转换器吸收并转化为电能。下列说法正确的是（　　）
A．镍核衰变产生的射线是粒子流
B．温度越高，衰变成新核的速度变快
C．核的结合能比核的结合能小
D．衰变中伴随产生的射线是由镍核跃迁发出的
【答案】C
【知识点】原子核的衰变、半衰期；α、β、γ射线及特点；结合能与比结合能
【解析】【解答】A．根据衰变方程 ，可知镍核衰变产生的是粒子流（电子流），并非粒子流，故A错误；
B．原子核的衰变半衰期由核内部自身因素决定，与温度无关，因此温度升高不会改变的衰变速度，故B错误；
C．核反应释放核能，说明反应后比结合能增大。结合能与核子数和比结合能有关，和核子数相同，由于比结合能更大，所以的结合能比的结合能小，故C正确；
D．衰变中伴随产生的射线是由新生成的铜核跃迁发出的，而非镍核，故D错误。
故答案为：C。
【分析】通过衰变方程判断射线类型；半衰期的决定因素是核本身，与外界条件无关；核反应释放核能时，比结合能增大，结合能与核子数、比结合能的关系需清晰；射线由衰变后的新核跃迁产生。据此逐一分析选项即可得出正确结论。
10．下列说法正确的是（　　）
A．热量不能从低温物体传到高温物体
B．弱相互作用使多个核子形成稳定的原子核
C．泊淞亮斑是光的衍射现象，支持了光的粒子说
D．黑体辐射的强度按波长的分布只与黑体的温度有关
【答案】D
【知识点】波的衍射现象；热力学第二定律；黑体、黑体辐射及其实验规律；核力与四种基本相互作用
【解析】【解答】A．热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但通过外界做功，热量能从低温物体传到高温物体，故A错误；
B．核子间的强相互作用使核子聚集到一起形成原子核，故B错误；
C．泊松亮斑支持了光的波动说，故C错误；
D．黑体辐射随着波长越短、温度越高则辐射越强，所以黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，故D正确；
故选D。
【分析】1、 热量可以从低温传到高温，只是不能自发进行 。
2、强相互作用（核力）是使核子（质子和中子）结合形成原子核的主要作用力
弱相互作用主要与β衰变等过程有关，不是维持核稳定的主要因素。
3、泊松亮斑是光遇到障碍物时产生的衍射现象，这一现象支持光的波动性，而非粒子性。
4、黑体辐射的波长分布确实只取决于温度，这是普朗克研究黑体辐射的重要结论，与黑体的材料、形状等其他因素无关。
11．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10 10 m
C．图丙中，磁电式仪表中的铝框可使指针较快停止摆动，是利用了电磁驱动的原理
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】A
【知识点】涡流、电磁阻尼、电磁驱动；交变电流的产生及规律；霍尔元件；核力与四种基本相互作用
【解析】【解答】霍尔效应的的本质是导体中的载流子在磁场中发生偏转，在导体中垂直于粒子运动方向的两端聚集，产生电势差，当电势差稳定时电场力等于洛伦兹力。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，A、B发光二极管不会交替发光，A正确；
B．强相互作用的作用范围约为10 15 m（原子核尺度），并非10 10 m，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，而非“电磁驱动”，C错误。
D．根据左手定则可知，自由电荷向N侧偏转，由于自由电荷为负电荷，N侧的电势较低，D错误。
故选A。
【分析】根据电磁阻尼和电磁驱动，霍尔效应原理，强相互作用范围，二极管的单向导电性进行分析解答。
12．关于原子核，下列说法正确的是（　　）
A．核子间的弱相互作用和电磁相互作用使核子聚集到一起形成原子核
B．结合能是指核子结合在一起所具有的能量
C．核子在结合成原子核时，核子平均质量亏损越大，原子核越稳定
D．组成原子核的核子平均质量越大，原子核的比结合能越大
【答案】C
【知识点】核力与四种基本相互作用；结合能与比结合能
【解析】【解答】 结合能和比结合能反映了原子核的能量特点。比结合能等于结合能除以核子数。比结合能越大，表明原子核越稳定。结合能是杷一个原子核中的核子分开成一个个孤立核子所需的最小能量，这个能量也是核子结合成原子核而释放的能。A．核子间的强相互作用使核子聚集到一起形成原子核，故A错误；
B．结合能不是由于核子结合在一起所具有的能量，而是把核子分开而需要的能量，故B错误；
C．核子在结合成原子核时，核子平均质量亏损越大，则原子核的比结合能越大，原子核越稳定，故C正确；
D．组成原子核的核子平均质量越小，原子核的比结合能越大，故D错误。
故选C。
【分析】核子间的强相互作用使核子聚集到一起形成原子核，根据比结合能的特点解答。
13．氮原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是（　　）
A．核力、库仑力、万有引力 B．万有引力、库仑力、核力
C．库仑力、核力、万有引力 D．核力、万有引力、库仑力
【答案】A
【知识点】库仑定律；万有引力定律；核力与四种基本相互作用
【解析】【解答】解：核力是强力，它能将核子束缚在原子核内．万有引力最弱，研究核子间相互作用时万有引力可以忽略，A符合题意，BCD不符合题意．
故答案为：A．
【分析】核力是强力，万有引力是若力。
14．中国科学院近代物理研究所科研团队与合作单位研究人员首次成功合成新原子核。该原子核存在一种衰变链，其中第1次由衰变成原子核，第2次由衰变成原子核。下列说法正确的是（　　）
A．两次均为β衰变
B．10个原子核经过一个半衰期后一定还剩余5个
C．原子核发生衰变时需要吸收能量
D．原子核的比结合能比原子核的比结合能小
【答案】D
【知识点】原子核的衰变、半衰期；α、β、γ射线及特点；结合能与比结合能
【解析】【解答】A．根据电荷数与质量数守恒：第一次：质量数 222 不变，质子数由 88 变成 86，减少 2，说明是 α 衰变（放出 24 He）。第二次：质量数 222 变成 218，减少 4，质子数由 86 变成 84，减少 2，也是 α 衰变，故A错误；
B． 半衰期是针对大量原子核的统计规律，少量原子核的衰变具有随机性，无法准确预测 ，故B错误；
C． 原子核衰变时，总质量减少（质量亏损），减少的质量转化为能量释放出来，所以衰变是放出能量，不是吸收能量，故C错误；
D．衰变的过程中是释放能量的，比结合能增大，的比结合能比的比结合能小，故D正确。
故选D。
【分析】1、α 衰变与 β 衰变的判断：依据质量数和电荷数变化（α：质量数减 4，电荷数减 2；β-：质量数不变，电荷数加 1 等）。
2、半衰期的统计意义：不适用于少量原子核。
3、衰变能量来源：质量亏损，释放能量。
4、比结合能与稳定性：比结合能越大，原子核越稳定；衰变释放能量意味着生成物的总结合能大于母核的总结合能，通常生成物的比结合能更大。
15．用作为放射源可以产生β射线，β射线可以用来测量板材的厚度，其工作原理是β射线透过被测物体产生的衰减与被测物体的厚度成正比，的衰变方程为，已知的半衰期为30年，下列说法正确的是（　　）
A．X为电子，由于原子核内没有电子，X由Cs的核外电子电离而来
B．β射线的穿透能力比α射线穿透能力强
C．若以化合物Cs2O的形式存在，Cs的半衰期会变长
D．的比结合能比的比结合能大
【答案】B
【知识点】原子核的衰变、半衰期；α、β、γ射线及特点；结合能与比结合能
【解析】【解答】A．衰变方程为，由电荷数守恒和质量数守恒可知为，故为电子，它由原子核内一个中子变成一个质子而来，方程式为，故A错误；
B．射线的穿透能力比射线穿透能力强，故B正确；
C．半衰期是由放射性原子核自身内部结构决定，与其他因素无关，故C错误；
D．，自发衰变产生，因此比更稳定，比结合能更大，故D错误。
故答案为：B。
【分析】结合β衰变的本质、射线的穿透能力、半衰期的特性、比结合能与稳定性的关系，逐一分析选项。
16．在医学中，常用伽马刀对肿瘤进行治疗，其原理为钴发生衰变，释放射线，用伽玛射线对病变组织进行照射，从而破坏病变组织，达到治疗目的。已知钴的半衰期约为5年，其衰变后生成镍，下列说法正确的是（　　）
A．钴发生的衰变为衰变
B．射线本质上是高速电子流
C．与钴相比，镍的比结合能更大
D．经过10年，钴可以全部发生衰变
【答案】C
【知识点】原子核的衰变、半衰期；α、β、γ射线及特点；结合能与比结合能
【解析】【解答】A．根据质量数与核电荷数守恒可知，其衰变方程为，则发生的是β衰变（释放电子），故A错误；
B．γ射线是光子流，属于电磁波，而高速电子流是β射线的本质，故B错误；
C．衰变过程释放能量，生成物镍比钴更稳定，比结合能更大，故C正确；
D．半衰期为5年，经过10年（两个半衰期）后剩余钴-60为原来的，不会全部衰变，故D错误。
故答案为：C。
【分析】结合衰变类型、射线本质、比结合能与稳定性的关系、半衰期的含义，逐一分析选项。
17．2019年1月3日，嫦娥四号着陆器成功着陆在月球背面，并释放“玉兔二号”月球车。“玉兔二号”月球车携带有基于钚238（）的同位素温差发电机，将放射性同位素的衰变热转换成电能。已知钚238发生α衰变的半衰期为88.4年。下列说法正确的是（　　）
A．钚238衰变过程中释放的α粒子带负电
B．衰变的本质是钚238核中一个中子转变为质子
C．钚238的衰变产物含有92个中子
D．衰变产物的比结合能大于钚238的比结合能
【答案】D
【知识点】α、β、γ射线及特点；结合能与比结合能
【解析】【解答】A．α粒子为氦核，带正电，故A错误；
B．α衰变的本质是2个质子和2个中子一起逃逸，衰变的本质是核中一个中子转变为质子，故B错误；
C．根据质量数守恒与电荷数守恒，该衰变反应的衰变方程为，所以衰变产物含有92个质子，142个中子，故C错误；
D．原子核的比结合能越大，原子核越稳定，在衰变过程中，原子核释放核能，衰变产物更稳定，所以衰变产物的比结合能大于钚238的比结合能，故D正确。
故选D。
【分析】α粒子为氦核，带正电，根据质量数守恒与电荷数守恒写出核反应方程，原子核的比结合能越大，原子核越稳定。
18．“洪荒70”是利用磁约束实现受控核聚变的装置，内部核反应方程为，已知的比结合能为。则的结合能是（　　）
A． B． C． D．
【答案】C
【知识点】原子核的人工转变；结合能与比结合能
【解析】【解答】根据质量数守恒和电荷数守恒：质量数：2+3=4+A，解得 ，电荷数：，解得 ，因此，未知粒子X为中子。结合能（ ）＝ 比结合能（） × 核子数（质量数A）。已知的比结合能为，则的结合能。故ABD错误，C正确。
故选C。
【分析】1、核反应守恒律：必须同时满足质量数守恒和电荷数守恒，才能正确推断未知粒子。中子电荷数Z=0，质量数A=1，不要误认为是质子（Z=1）。
2、结合能与比结合能的区别：结合能：将原子核完全分解为自由核子所需的最小能量（单位：MeV）。比结合能：平均每个核子的结合能，关系：结合能 = 比结合能 × 核子数。
3、单位一致性：比结合能单位通常为MeV，计算结合能时直接相乘（核子数为1时数值相同）。
4、 学习建议：熟练掌握核反应方程的守恒律（质量数、电荷数守恒）。区分结合能和比结合能的概念及计算。注意常见粒子（质子、中子、α粒子等）的电荷数和质量数。
19．钚元素是高度放射性物质，可用于制作同位素电池，广泛应用于宇宙飞船、人造卫星等的能源供给。已知钚（即）发生α衰变的方程为，已知的半衰期约为88年。则下列说法正确的是（　　）
A．衰变方程中，是
B．该衰变过程中一定吸收能量
C．8个原子核经过88年后还剩4个
D．的比结合能小于的比结合能
【答案】D
【知识点】原子核的衰变、半衰期；结合能与比结合能
【解析】【解答】A．α衰变需满足质量数守恒（减少4）和电荷数守恒（减少2），可知衰变方程中，是，故A错误；
B．所有核衰变均存在质量亏损（），根据 ，必定释放能量，故B错误；
C．半衰期是统计规律，仅适用于大量原子核（~1023量级），不适用于少数原子核发生衰变，所以8个原子核经过88年后不一定还剩4个，故C错误；
D．比结合能（平均每个核子的结合能）越大，核越稳定，衰变趋向更稳定的核，故衰变产物的比结合能大于母核，衰变后的比衰变前的更稳定，所以的比结合能小于的比结合能，故D正确。
故选D。
【分析】1、α衰变过程满足质量数（A）和电荷数（Z）守恒。
2、 质量亏损转化为衰变能，一定释放能量。
3、 半衰期仅对大量原子核有意义，少数核的衰变是随机事件。
4、自发衰变趋向于生成更稳定的核（比结合能更高的核）。若母核 衰变为子核 ，则 。
20．香烟中含有多种放射性物质，其中以钋（）最为危险，是吸烟者罹患肺癌的原因之一。钋（）可以放出射线，衰变成稳定的铅，半衰期为138天。下列说法正确的是（　　）
A．香烟燃烧时，由于高温的衰变将变快
B．1000个原子核经过276天，将有750个原子核发生衰变
C．衰变生成的铅原子核内的中子数为124
D．衰变产物的结合能之和比的结合能小
【答案】C
【知识点】原子核的衰变、半衰期；α、β、γ射线及特点；结合能与比结合能
【解析】【解答】A．半衰期是放射性元素的固有属性，不受温度等外界因素影响，故A错误。
B．半衰期是大量原子核统计规律的体现，对于少量原子核不适用，不能确定恰好有750个原子核发生衰变，故B是错误。
C．发生α衰变的核反应方程为：衰变后生成的铅原子核()的中子数为206-82=124，故C正确。
D．在自发核反应过程中，由于释放能量，产物的总结合能比反应物的结合能更大，两者之差即为释放的核能，故D错误。
故答案为：C。【分析】根据半衰期的决定因素、半衰期的概念和核子数的计算以及结合能知识进行分析解答。
21．核泄漏中的钚（Pu）是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高患癌症的风险，已知钚的一种同位素的半衰期为24100年，其衰变方程为，下列有关说法正确的是（　　）
A．射线和射线一样都是电磁波，但射线穿透本领比射线弱
B．的半衰期为24100年，随着地球温度的升高，其半衰期将变短
C．X原子核中含有92个质子
D．由于衰变时释放巨大能量，根据，衰变过程总质量增加
【答案】C
【知识点】原子核的衰变、半衰期；原子核的人工转变；质量亏损与质能方程；α、β、γ射线及特点
【解析】【解答】本题主要考查了三种射线、质能方程、半衰期等知识，注意理解衰变反应的特点，理解半衰期的概念。A．射线和射线一样都是电磁波，但射线穿透本领比射线强。故A错误；
B．半衰期由原子核的内部结构决定，与外界的物理、化学环境无关。故B错误；
C．根据电荷数守恒可得，X原子核中含有的质子数为
故C正确；
D．由于衰变时释放巨大能量，根据
衰变过程总质量减少。故D错误。
故选C。
【分析】γ放射线是波长很短的光子，穿透能力很强，β射线是高速电子流；根据核反应的电荷数得出X原子核中的质子数；理解半衰期的概念并完成分析；根据质能方程可知衰变过程中总质量减少。
22．我国自主研发的“华龙一号”反应堆技术利用铀235发生核裂变释放的能量发电，典型的核反应方程为。光速取，若核反应的质量亏损为1g，释放的核能为，则k和的值分别为（　　）
A．2， B．3，
C．2， D．3，
【答案】B
【知识点】质量亏损与质能方程
【解析】【解答】本题考查了质量亏损、核反应方程等基础知识点，熟悉基础方程并学会质能方程相关计算，难度不大。根据核反应前后质量数守恒有
解得
根据爱因斯坦质能方程可知核反应过程中质量亏损1g，释放的能量为
故ACD错误，B正确；
故选B。
【分析】利用核反应的质量数和电荷数守恒求得质量数和电荷数，再根据质能方程求解释放的能量。
23．俄乌战争爆发后，英国最先同意向乌克兰支援贫铀弹．所谓贫铀弹是以含有铀238的硬质合金为主要原料制成的炮弹和枪弹，具有一定的放射性．其衰变方程为：，该过程除放出能量为E的光子外，其余能量全部转化为和X的动能．已知一个、、的质量分别为，则下列说法正确的是（　　）
A．上述核反应为衰变
B．核反应前后不满足能量守恒定律
C．一个衰变时放出的能量为
D．一个衰变时放出的能量为
【答案】C
【知识点】原子核的衰变、半衰期；质量亏损与质能方程
【解析】【解答】A．X粒子质量数为4，电荷数为2，是粒子，该反应为衰变，故A错误；
B．核反应前后满足能量守恒定律，故B错误；
CD．根据爱因斯坦质能方程可知，一个衰变时放出的能量为，故C正确，D错误。
故选C。
【分析】1、根据质量数和电荷数守恒推导出X粒子是，确定是衰变。
2、核反应前后满足能量守恒定律。
3、根据爱因斯坦质能方程得出放出的能量为。
24．2020年12月17日，我国嫦娥五号月面采样归来。研究发现月壤中含有大量氦3，可实现全人类数千年甚至上万年的能源供应。氦3聚变的核反应方程为，设、、的质量分别为、、，真空中光速为c，则该核反应释放的能量为（　　）
A． B．
C． D．
【答案】C
【知识点】质量亏损与质能方程
【解析】【解答】根据爱因斯坦质能方程，可得核反应过程中质量亏损该反应放出的能量为
故选C。
【分析】质能方程式E=mc2 ，E表示能量，m代表质量，c表示光速常量。质能方程表述了质量和能量之间的关系，所以不违背质量守恒定律。
二、多项选择题
25．铀238核的衰变方程为，已知核的质量为，核的质量为，X的质量为，真空中的光速为c。下列说法正确的是（　　）
A．的比结合能小于的比结合能
B．的结合能为
C．衰变后核处于高能级，向低能级跃迁发出γ射线
D．X为α粒子，铀238核的衰变会随环境温度降低逐渐变慢
【答案】A,C
【知识点】原子核的衰变、半衰期；结合能与比结合能
【解析】【解答】A．比结合能（每个核子的平均结合能）越大，原子核越稳定。衰变后生成的核（234Th）比母核（238U）更稳定，因此 的比结合能大于 ，故A正确；
B． E是衰变过程中的质量亏损（）转化的能量，即 ，而非子核的结合能所以为衰变过程释放出的核能，不是的结合能，故B错误；
C．若衰变后的子核（）处于激发态，退激时会释放γ射线，故C正确；
D．铀238（）的α衰变方程为：，半衰期由核内部结构决定，与温度、压强等外部条件无关，故D错误。
故选AC。
【分析】1、比结合能（每个核子的平均结合能）越大，原子核越稳定。衰变后原子核的比结合能 大于 衰变前的比结合能。
2、衰变过程中释放的能量（如α衰变或β衰变）来自核子的质量亏损（ΔE=Δmc2），这部分能量是核反应能，而非原子核的结合能本身。
3、衰变后的子核可能处于激发态，当它跃迁到基态时会释放γ光子（γ射线）。
4、半衰期是放射性核素的固有属性，与外界条件（温度、压强等）无关。
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物理选择性必修三5.3 核力与结合能同步练习（基础巩固）
一、选择题
1．小物通过微信公众号“胜哥课程”知道了核电池，也称为放射性同位素电池。（钚）是核电池的重要材料，其制取过程的第一阶段为，第二阶段为（镎）发生衰变，放出一个电子，转变为（钚）。关于第二阶段，下列说法正确的是（　　）
A．该核反应方程为
B．该核反应本质为原子核内部质子转变为中子并放出电子
C．该核反应容易受到外界环境的温度、压力、电磁场等因素的影响
D．该核反应衰变过程由于质量数守恒，因此衰变前后没有质量亏损
2．科学家用质子加速器进行了人工核蜕变实验。在实验中，锂原子核俘获一个质子后成为不稳定的铍原子核，随后又蜕变为两个氦原子核，核反应方程为，已知、、的质量分别为、、，相当于，则该核反应中释放的核能约（　　）
A． B． C． D．
3．目前治疗癌症最先进的手段是利用核反应，反应释放出的高杀伤力的α粒子作用在癌细胞上，进而将病人体内的癌细胞杀死。已知X粒子的质量为mX，中子的质量为mn，α粒子的质量为mα，Li核的质量为mLi。下列说法正确的是（　　）
A．核中子数比核中子数多一个
B．α射线比γ射线穿透力强
C．
D．该反应类型属于衰变
4．温州三澳核电站是浙江省首个采用“华龙一号”三代核电技术的项目，核电站是利用重核裂变发电的，其中一种裂变方程是，还可以自发进行α衰变，已知、、的相对原子质量分别为235.0439u、231.0363u、4.0026u，1u相当于931.5MeV的能量，下列关于这两个核反应的说法正确的是（　　）
A．衰变中的比结合能大于的比结合能
B．裂变反应中的结合能大于的结合能
C．升高环境温度，可使的半衰期变短
D．1个发生一次α衰变，其释放的能量约4.66MeV
5．雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子（νe）而获得了2002年度诺贝尔物理学奖，他探测电子中微子所用的探测器的主体是一个贮满615t四氯乙烯（C2Cl4）溶液的巨桶，电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程式为νe＋Cl→Ar＋e，已知Cl 核的质量为36.956 58 u，Ar核的质量为36.956 91 u，e的质量为0.000 55 u，1 u质量对应的能量为931.5 MeV。根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为（　　）
A．1.33 MeV B．0.82 MeV C．0.51 MeV D．0.31 MeV
6．碳（14）具有放射性，能够自发地进行β衰变，核反应方程为，该反应释放的能量为E。则 （　　）
A．的质量比的大
B．的结合能为E
C．的结合能与的相等
D．β衰变产生的电子来自于的核外电子
7．2024年9月，世界第一台能够实时动态监测药物在人体全身代谢分布的医疗设备—“探索者”全身PET-CT在我国诞生。PET成像的原理是将放射性同位素注入人体，参与人体的代谢过程，发生衰变，放出正电子并生成新原子核（这样的衰变称为衰变），正电子与人体内负电子相遇而湮灭转化为光子被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像。结合衰变的实质为核内的中子转化成了一个质子和一个电子，下列说法正确的是（　　）
A．注入人体后半衰期增大
B．发生衰变时原子核内的质量数减少1
C．衰变放出的正电子是原子核内的一个质子转化成一个中子的过程中产生的
D．若正负电子的质量均为m，则正负电子湮灭过程中释放出的核能为
8．小物通过微信公众号“胜哥课程”知道了核能是通过核反应从原子核释放的能量，如氦3与氘核的核反应方程是，方程中为释放的核能。已知氘核的比结合能为，氦核的比结合能为，则下列说法中正确的是（　　）
A．该反应为核裂变反应，生成的新核x是
B．氦4核中有4个质子2个中子，氦4核与氦3核不是互为同位素
C．该反应中氦3的比结合能为
D．该反应生成物的质量数将小于反应物的质量数
9．如图为我国研制的一种全新微型核能电池，可以实现五十年稳定安全自发电。它利用镍核（）同位素衰变成铜核（）同位素，释放的能量被半导体转换器吸收并转化为电能。下列说法正确的是（　　）
A．镍核衰变产生的射线是粒子流
B．温度越高，衰变成新核的速度变快
C．核的结合能比核的结合能小
D．衰变中伴随产生的射线是由镍核跃迁发出的
10．下列说法正确的是（　　）
A．热量不能从低温物体传到高温物体
B．弱相互作用使多个核子形成稳定的原子核
C．泊淞亮斑是光的衍射现象，支持了光的粒子说
D．黑体辐射的强度按波长的分布只与黑体的温度有关
11．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10 10 m
C．图丙中，磁电式仪表中的铝框可使指针较快停止摆动，是利用了电磁驱动的原理
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
12．关于原子核，下列说法正确的是（　　）
A．核子间的弱相互作用和电磁相互作用使核子聚集到一起形成原子核
B．结合能是指核子结合在一起所具有的能量
C．核子在结合成原子核时，核子平均质量亏损越大，原子核越稳定
D．组成原子核的核子平均质量越大，原子核的比结合能越大
13．氮原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是（　　）
A．核力、库仑力、万有引力 B．万有引力、库仑力、核力
C．库仑力、核力、万有引力 D．核力、万有引力、库仑力
14．中国科学院近代物理研究所科研团队与合作单位研究人员首次成功合成新原子核。该原子核存在一种衰变链，其中第1次由衰变成原子核，第2次由衰变成原子核。下列说法正确的是（　　）
A．两次均为β衰变
B．10个原子核经过一个半衰期后一定还剩余5个
C．原子核发生衰变时需要吸收能量
D．原子核的比结合能比原子核的比结合能小
15．用作为放射源可以产生β射线，β射线可以用来测量板材的厚度，其工作原理是β射线透过被测物体产生的衰减与被测物体的厚度成正比，的衰变方程为，已知的半衰期为30年，下列说法正确的是（　　）
A．X为电子，由于原子核内没有电子，X由Cs的核外电子电离而来
B．β射线的穿透能力比α射线穿透能力强
C．若以化合物Cs2O的形式存在，Cs的半衰期会变长
D．的比结合能比的比结合能大
16．在医学中，常用伽马刀对肿瘤进行治疗，其原理为钴发生衰变，释放射线，用伽玛射线对病变组织进行照射，从而破坏病变组织，达到治疗目的。已知钴的半衰期约为5年，其衰变后生成镍，下列说法正确的是（　　）
A．钴发生的衰变为衰变
B．射线本质上是高速电子流
C．与钴相比，镍的比结合能更大
D．经过10年，钴可以全部发生衰变
17．2019年1月3日，嫦娥四号着陆器成功着陆在月球背面，并释放“玉兔二号”月球车。“玉兔二号”月球车携带有基于钚238（）的同位素温差发电机，将放射性同位素的衰变热转换成电能。已知钚238发生α衰变的半衰期为88.4年。下列说法正确的是（　　）
A．钚238衰变过程中释放的α粒子带负电
B．衰变的本质是钚238核中一个中子转变为质子
C．钚238的衰变产物含有92个中子
D．衰变产物的比结合能大于钚238的比结合能
18．“洪荒70”是利用磁约束实现受控核聚变的装置，内部核反应方程为，已知的比结合能为。则的结合能是（　　）
A． B． C． D．
19．钚元素是高度放射性物质，可用于制作同位素电池，广泛应用于宇宙飞船、人造卫星等的能源供给。已知钚（即）发生α衰变的方程为，已知的半衰期约为88年。则下列说法正确的是（　　）
A．衰变方程中，是
B．该衰变过程中一定吸收能量
C．8个原子核经过88年后还剩4个
D．的比结合能小于的比结合能
20．香烟中含有多种放射性物质，其中以钋（）最为危险，是吸烟者罹患肺癌的原因之一。钋（）可以放出射线，衰变成稳定的铅，半衰期为138天。下列说法正确的是（　　）
A．香烟燃烧时，由于高温的衰变将变快
B．1000个原子核经过276天，将有750个原子核发生衰变
C．衰变生成的铅原子核内的中子数为124
D．衰变产物的结合能之和比的结合能小
21．核泄漏中的钚（Pu）是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高患癌症的风险，已知钚的一种同位素的半衰期为24100年，其衰变方程为，下列有关说法正确的是（　　）
A．射线和射线一样都是电磁波，但射线穿透本领比射线弱
B．的半衰期为24100年，随着地球温度的升高，其半衰期将变短
C．X原子核中含有92个质子
D．由于衰变时释放巨大能量，根据，衰变过程总质量增加
22．我国自主研发的“华龙一号”反应堆技术利用铀235发生核裂变释放的能量发电，典型的核反应方程为。光速取，若核反应的质量亏损为1g，释放的核能为，则k和的值分别为（　　）
A．2， B．3，
C．2， D．3，
23．俄乌战争爆发后，英国最先同意向乌克兰支援贫铀弹．所谓贫铀弹是以含有铀238的硬质合金为主要原料制成的炮弹和枪弹，具有一定的放射性．其衰变方程为：，该过程除放出能量为E的光子外，其余能量全部转化为和X的动能．已知一个、、的质量分别为，则下列说法正确的是（　　）
A．上述核反应为衰变
B．核反应前后不满足能量守恒定律
C．一个衰变时放出的能量为
D．一个衰变时放出的能量为
24．2020年12月17日，我国嫦娥五号月面采样归来。研究发现月壤中含有大量氦3，可实现全人类数千年甚至上万年的能源供应。氦3聚变的核反应方程为，设、、的质量分别为、、，真空中光速为c，则该核反应释放的能量为（　　）
A． B．
C． D．
二、多项选择题
25．铀238核的衰变方程为，已知核的质量为，核的质量为，X的质量为，真空中的光速为c。下列说法正确的是（　　）
A．的比结合能小于的比结合能
B．的结合能为
C．衰变后核处于高能级，向低能级跃迁发出γ射线
D．X为α粒子，铀238核的衰变会随环境温度降低逐渐变慢
答案
1．A
2．C
3．A
4．D
5．B
6．A
7．C
8．C
9．C
10．D
11．A
12．C
13．A
14．D
15．B
16．C
17．D
18．C
19．D
20．C
21．C
22．B
23．C
24．C
25．A,C
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