人教版高中物理舉一反三-選擇性必修三專題5.3 核力與結(jié)合能（解析版）

專題5.3核力與結(jié)合能【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1核力特點(diǎn)】 【題型2結(jié)合能】 【題型3比結(jié)合能】 【題型4質(zhì)量虧損】 【題型5核能釋放】 【題型6綜合問題】 【題型7對比問題】 【題型8聯(lián)系實(shí)際】 【題型1核力特點(diǎn)】【例1】核子結(jié)合成原子核或原子核分解為核子時(shí)，都伴隨著巨大的能量變化，這是因?yàn)?

)A．原子核帶正電，電子帶負(fù)電，電荷間存在很大的庫侖力B．核子具有質(zhì)量且相距很近，存在很大的萬有引力C．核子間存在著強(qiáng)大的核力D．核子間存在著復(fù)雜的磁力答案：C解析：核子間存在著強(qiáng)大的核力，故核子結(jié)合成原子核或原子核分解為核子時(shí)，都伴隨著巨大的能量變化，答案為C．【變式1-1】下列關(guān)于核力與核能的說法正確的是（）A．核力是引起原子核β衰變的原因B．原子核中所有核子單獨(dú)存在時(shí)的質(zhì)量總和大于該原子核的質(zhì)量C．核力是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn)，任意兩個(gè)核子之間都存在核力作用D．原子核的結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定【答案】B【解析】弱相互作用是引起原子核衰變的原因，故A錯(cuò)誤；核子結(jié)合成原子核時(shí)釋放能量，發(fā)生質(zhì)量虧損，所以原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和，故B正確；核力是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn)，只有相鄰的兩個(gè)核子之間存在核力作用，故C錯(cuò)誤；原子核的平均結(jié)合能越大，原子核中核子的平均質(zhì)量(原子核的質(zhì)量除以核子數(shù))就越小，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定，故D錯(cuò)誤。故選B?！咀兪?-2】下列說法正確的是（）A．原子核的質(zhì)量越大，比結(jié)合能越小B．居里夫人通過粒子轟擊鋁原子核，首次發(fā)現(xiàn)了中子C．核力屬于強(qiáng)相互作用，原子核內(nèi)，核力比庫侖力小D．比結(jié)合能小的原子核變成比結(jié)合能大的原子核時(shí)會釋放核能【答案】D【解析】比結(jié)合能為原子核的結(jié)合能與核子數(shù)的比值，中等大小的核的比結(jié)合能最大，也最穩(wěn)定，A錯(cuò)誤；B．查德威克在粒子轟擊鈹核實(shí)驗(yàn)中首次發(fā)現(xiàn)了中子，B錯(cuò)誤；核力是強(qiáng)相互作用，原子核尺度內(nèi)，核力比庫侖力大得多，C錯(cuò)誤；比結(jié)合能小的原子核變成比結(jié)合能大的原子核時(shí)會有質(zhì)量虧損，放出核能，D正確。故選D。【變式1-3】關(guān)于核力，下列說法正確的是（）A．核力的作用范圍只有約m B．核力本質(zhì)上屬于電磁相互作用C．中子和中子之間不會有核力作用 D．核力減小是發(fā)生衰變的原因答案：A解析：核力是短程力，作用范圍在原子核內(nèi)部，作用范圍只有約m，選項(xiàng)A正確；核力屬于強(qiáng)相互作用，不屬于電磁相互作用，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；核力存在于核子之間，質(zhì)子與質(zhì)子，質(zhì)子與中子，中子與中子之間均存在核力，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；弱相互作用才是引起衰變的原因，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選A?！绢}型2結(jié)合能】【例2】目前人類探索太空需要用核電池對探測器提供電能和熱能，某“核電池”是利用放射性元素钚238（）發(fā)生衰變釋放的能量工作，其衰變方程為，钚238的半衰期為88年，下列說法正確的是（）A．m=92，n=4，比的中子數(shù)多4B．的結(jié)合能小于與的結(jié)合能之和C．400個(gè)钚238經(jīng)過176年還剩下100個(gè)D．若改變238钚的溫度、濃度及其所受的壓力，它的半衰期將會改變【答案】B【解析】與的中子數(shù)之差為A錯(cuò)誤；衰變釋放能量，的結(jié)合能小于與的結(jié)合能之和，B正確；半衰期是統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對少量不適用，C錯(cuò)誤；半衰期與溫度、濃度及其所受的壓力無關(guān)，它的半衰期不會改變，D錯(cuò)誤。故選B?！咀兪?-1】（多選）原子比結(jié)合能曲線如圖所示。根據(jù)該曲線，下列說法正確的有（）A．比結(jié)合能大于，所以可以裂變成而放出核能B．比結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定C．比更穩(wěn)定，結(jié)合能更大D．平均核子質(zhì)量小于【答案】BD【解析】比結(jié)合能大于，所以可以通過聚變成釋放能量，故A錯(cuò)誤；比結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定，故B正確；比比結(jié)合能更大，更穩(wěn)定，但結(jié)合能小于結(jié)合能，故C錯(cuò)誤；比結(jié)合能大，所以平均核子質(zhì)量小，故D正確。故選BD。【變式2-2】2021年4月，中國科學(xué)院近代物理研究所研究團(tuán)隊(duì)首次合成新核素鈾，并在重核區(qū)首次發(fā)現(xiàn)強(qiáng)的質(zhì)子-中子相互作用導(dǎo)致粒子形成的概率顯著增強(qiáng)的現(xiàn)象。以下說法正確的是（）A．鈾核發(fā)生核反應(yīng)方程為，是核裂變反應(yīng)B．若靜止的鈾核發(fā)生衰變，產(chǎn)生的新核速度方向與粒子速度方向可能相同C．產(chǎn)生的新核從高能級向低能級躍遷時(shí)，將發(fā)射出射線D．新核（）的結(jié)合能大于鈾核的結(jié)合能【答案】C【解析】鈾核發(fā)生核反應(yīng)的方程為此反應(yīng)為衰變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；若靜止的軸核發(fā)生衰變，根據(jù)動量守恒定律可知產(chǎn)生的新核速度方向與粒子速度方向相反，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；產(chǎn)生的新核從高能級向低能級躍遷時(shí)，將發(fā)射出射線，選項(xiàng)C正確；新核（）的比結(jié)合能大于鈾核的比結(jié)合能，新核（）的結(jié)合能小于鈾核的結(jié)合能。D錯(cuò)誤。故選C?！咀兪?-3】（多選）具有放射性，靜止的發(fā)生α衰變時(shí)，產(chǎn)生同時(shí)伴有γ光子射出。若核、核和α粒子的質(zhì)量分別為m1、m2和m3，下列說法正確的是（）A．的結(jié)合能為(m1-m2-m3)c2B．高溫高壓可加快的衰變C．用威爾遜云室探測放出的射線，α射線的徑跡直而清晰，γ射線的徑跡幾乎看不到D．射出的γ光子是的能級躍遷所產(chǎn)生的【答案】CD【解析】(m1-m2-m3)c2是核反應(yīng)過程中釋放的能量，或者是結(jié)合能的增量，并不是的結(jié)合能，A錯(cuò)誤；高溫高壓無法改變半衰期，所以無法加快的衰變，B錯(cuò)誤；威爾遜云室利用過飽和蒸汽探測射線，α射線電離能力強(qiáng)，易使蒸汽凝結(jié)而形成徑跡，故徑跡直而清晰，γ射線電離能力很弱，幾乎看不到徑跡，C正確；反應(yīng)后新原子核處于較高能級，向低能級躍遷而射出γ光子，D正確。故選CD?！绢}型3比結(jié)合能】【例3】下列說法正確的是()A．光子像其他粒子一樣，不但具有能量，也具有動量B．比結(jié)合能越大，原子核越不穩(wěn)定C．將由放射性元素組成的化合物進(jìn)行高溫分解，會改變放射性元素的半衰期D．原子核的質(zhì)量大于組成它的核子的質(zhì)量之和，這個(gè)現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損解析：選A光子像其他粒子一樣，不但具有粒子性，而且也有波動性，則不但具有能量，也具有動量，故A正確；比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，B錯(cuò)誤；放射性元素的半衰期與外界因素沒有任何關(guān)系，只和本身性質(zhì)有關(guān)，C錯(cuò)誤；原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和，這個(gè)現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損，故D錯(cuò)誤?！咀兪?-1】(多選)原子核的比結(jié)合能曲線如圖所示。根據(jù)該曲線，下列判斷正確的有()A.eq\o\al(4,2)He核的結(jié)合能約為14MeVB.eq\o\al(4,2)He核比eq\o\al(6,3)Li核更穩(wěn)定C．兩個(gè)eq\o\al(2,1)H核結(jié)合成eq\o\al(4,2)He核時(shí)釋放能量D.eq\o\al(235,92)U核中核子的平均結(jié)合能比eq\o\al(89,36)Kr核中的大解析：選BC由題圖可知，eq\o\al(4,2)He的比結(jié)合能為7MeV，因此它的結(jié)合能為7MeV×4＝28MeV，A錯(cuò)誤；比結(jié)合能越大，表明原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定，結(jié)合題圖可知B正確；兩個(gè)比結(jié)合能小的eq\o\al(2,1)H核結(jié)合成比結(jié)合能大的eq\o\al(4,2)He時(shí)，會釋放能量，C正確；由題圖可知，eq\o\al(235,92)U的比結(jié)合能(即平均結(jié)合能)比eq\o\al(89,36)Kr的小，D錯(cuò)誤?！咀兪?-2】重核裂變的一個(gè)核反應(yīng)方程為eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(136,54)Xe＋eq\o\al(90,38)Sr＋xeq\o\al(1,0)n，已知eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(136,54)Xe、eq\o\al(90,38)Sr的比結(jié)合能分別為7.6MeV、8.4MeV、8.7MeV，則()A.該核反應(yīng)方程中x＝3B.eq\o\al(235,92)U的中子數(shù)為143C.該核反應(yīng)中質(zhì)量增加D.eq\o\al(235,92)U的比結(jié)合能比eq\o\al(136,54)Xe小，eq\o\al(235,92)U比eq\o\al(136,54)Xe更穩(wěn)定答案B【變式3-3】(多選)鈾核裂變的一種方程為eq\o\al(235,92)U＋X→eq\o\al(94,38)Sr＋eq\o\al(139,54)Xe＋3eq\o\al(1,0)n，已知原子核的比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)的關(guān)系如圖所示，下列說法中正確的有()A.X粒子是中子B.X粒子是質(zhì)子C.eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(94,38)Sr、eq\o\al(139,54)Xe相比，eq\o\al(94,38)Sr的比結(jié)合能最大，最穩(wěn)定D.eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(94,38)Sr、eq\o\al(139,54)Xe相比，eq\o\al(235,92)U的質(zhì)量數(shù)最多，結(jié)合能最大，最穩(wěn)定答案AC解析根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量數(shù)為1，電荷數(shù)為0，為中子，A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)題圖可知eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(94,38)Sr、eq\o\al(139,54)Xe相比，eq\o\al(94,38)Sr的比結(jié)合能最大，最穩(wěn)定，eq\o\al(235,92)U的質(zhì)量數(shù)最大，結(jié)合能最大，比結(jié)合能最小，最不穩(wěn)定，C正確，D錯(cuò)誤.【題型4質(zhì)量虧損】【例4】科學(xué)研究表明，香煙會釋放一種危險(xiǎn)的放射性元素釙（），如果每天抽2包香煙，一年后累積的輻射量相當(dāng)于400次胸透的輻射量。的半衰期是138天，可以連續(xù)發(fā)生一次α衰變和一次β衰變后產(chǎn)生新核X。下列說法正確的是（）A．制做香煙時(shí)可以通過升高溫度減小的半衰期，從而減小輻射對人體的傷害B．吸煙時(shí)因?yàn)榘l(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以的半衰期會減小C．發(fā)生衰變時(shí)，會發(fā)生質(zhì)量虧損D．新核X的中子數(shù)是206，電荷數(shù)是83【答案】C【解析】半衰期是由原子核內(nèi)部自身的因素決定的，與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒有關(guān)系，AB錯(cuò)誤；發(fā)生衰變時(shí)，會放出能量，根據(jù)質(zhì)能方程可知有質(zhì)量虧損，C正確；連續(xù)發(fā)生一次α衰變和一次β衰變后產(chǎn)生新核X的質(zhì)量數(shù)為206，電荷數(shù)為83，則新核X的中子數(shù)為123，D錯(cuò)誤。故選C?！咀兪?-1】1932年，考克饒夫和瓦爾頓用質(zhì)子加速器進(jìn)行人工核蛻變實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了質(zhì)能關(guān)系的正確性。在實(shí)驗(yàn)中，鋰原子核俘獲一個(gè)質(zhì)子后成為不穩(wěn)定的鈹原子核，隨后又蛻變?yōu)閮蓚€(gè)原子核，核反應(yīng)方程為eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(A,Z)Be→2X。已知eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(7,3)Li、X的質(zhì)量分別為m1＝1.00728u、m2＝7.01601u、m3＝4.00151u，光在真空中的傳播速度為c，則在該核反應(yīng)中()A．質(zhì)量虧損Δm＝4.02178uB．釋放的核能ΔE＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(m1＋m2－2m3))c2C．鈹原子核內(nèi)的中子數(shù)是5D．X表示的是氚原子核解析：選B根據(jù)核反應(yīng)方程滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可知方程為eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(8,4)Be→2eq\o\al(4,2)He，則Z＝4，A＝8，鈹原子核內(nèi)的中子數(shù)是4，X表示的是氦核，故C、D錯(cuò)誤；核反應(yīng)質(zhì)量虧損為Δm＝m1＋m2－2m3＝0.02027u，則釋放的核能為ΔE＝(m1＋m2－2m3)c2，故A錯(cuò)誤，B正確?！咀兪?-2】(多選)一靜止的氡核(eq\o\al(222,86)Rn)發(fā)生了如下的核反應(yīng)eq\o\al(222,86)Rn→eq\o\al(218,84)Po＋eq\o\al(4,2)He，在反應(yīng)后放出一個(gè)速度為v0、質(zhì)量為m的氦核(eq\o\al(4,2)He)和一個(gè)質(zhì)量為M的反沖核釙(eq\o\al(218,84)Po)，若氡核發(fā)生衰變時(shí)，釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為氦核和釙的動能，則下列說法正確的是()A.該反應(yīng)中氡核eq\o\al(222,86)Rn發(fā)生的是α衰變B.反應(yīng)后產(chǎn)生的新核釙eq\o\al(218,84)Po的比結(jié)合能小于反應(yīng)前氡核eq\o\al(222,86)Rn的比結(jié)合能C.氡的同位素eq\o\al(220,86)Rn和反應(yīng)物氡eq\o\al(222,86)Rn相比少了兩個(gè)中子，因此它們的化學(xué)性質(zhì)不同D.該反應(yīng)產(chǎn)生的質(zhì)量虧損Δm＝eq\f(M＋mmv02,2Mc2)答案AD解析由核反應(yīng)方程eq\o\al(222,86)Rn→eq\o\al(218,84)Po＋eq\o\al(4,2)He可知，該反應(yīng)中氡核eq\o\al(222,86)Rn發(fā)生的是α衰變，故A正確；由于氡核衰變的過程中釋放能量，根據(jù)比結(jié)合能與能量的關(guān)系可知，釙核的比結(jié)合能大于氡核的比結(jié)合能，故B錯(cuò)誤；核子數(shù)等于質(zhì)子數(shù)加中子數(shù)，則氡的同位素eq\o\al(220,86)Rn和反應(yīng)物氡eq\o\al(222,86)Rn相比少了兩個(gè)中子，由于是同種元素，所以它們的化學(xué)性質(zhì)相同，故C錯(cuò)誤；由題意可知，釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為氦核和釙核的動能，由動量守恒可知，氦核和釙核的動量相同，根據(jù)Ek＝eq\f(p2,2m)，則釋放的核能ΔE＝eq\f(m2v02,2m)＋eq\f(m2v02,2M)＝eq\f(mv02m＋M,2M)，由愛因斯坦質(zhì)能方程可得Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝eq\f(mv02m＋M,2Mc2)，故D正確.【變式4-3】如圖所示是原子核的平均核子質(zhì)量A與原子序數(shù)Z的關(guān)系圖象，下列說法正確的是()A．若D、E能結(jié)合成F，結(jié)合過程一定要釋放能量B．若D、E能結(jié)合成F，結(jié)合過程一定要吸收能量C．若C、B能結(jié)合成A，結(jié)合過程一定要釋放能量D．若F、C能結(jié)合成B，結(jié)合過程一定要釋放能量答案：A解析：D、E平均核子質(zhì)量大于F平均核子質(zhì)量，D、E結(jié)合成F，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，要釋放能量，A對，B錯(cuò)；C、B結(jié)合成A，F(xiàn)、C結(jié)合成B都是質(zhì)量增加，結(jié)合過程要吸收能量，C、D錯(cuò)．【題型5核能釋放】【例5】2021年12月30日，中科院全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）在7000萬攝氏度的高溫下實(shí)現(xiàn)1056秒的長脈沖高參數(shù)等離子體運(yùn)行。若某次聚變反應(yīng)是4個(gè)氫核H結(jié)合成1個(gè)氦核He，同時(shí)釋放出正電子e。已知?dú)浜说馁|(zhì)量為mp，氦核的質(zhì)量為mα，正電子的質(zhì)量為me，真空中光速為c，則此次核反應(yīng)釋放的能量為（）A．（4mp-mα-me）c2 B．（4mp-mα-2me）c2C．（4mp+mα-me）c2 D．（4mp+mα-2me）c2【答案】B【解析】核聚變方程為根據(jù)質(zhì)能方程，可知核反應(yīng)釋放的能量故選B?！咀兪?-1】用粒子加速器加速后的質(zhì)子轟擊靜止的鋰原子核，生成兩個(gè)動能均為8.919MeV的α粒子(eq\o\al(4,2)He)，其核反應(yīng)方程式為：eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(7,3)Li→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(4,2)He。已知質(zhì)子質(zhì)量為1.007825u，鋰原子核的質(zhì)量為7.016004u，α粒子的質(zhì)量為4.002603u,1u相當(dāng)于931MeV。若核反應(yīng)釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為α粒子的動能，則入射質(zhì)子的動能約為()A．0.5MeV B．8.4MeVC．8.9MeV D．17.3MeV解析：選A該反應(yīng)放出能量ΔE＝(1.007825u＋7.016004u－2×4.002603u)×931MeV/u≈17.34MeV，入射質(zhì)子的動能EkH＝2Ekα－ΔE≈0.5MeV，故A正確?！咀兪?-2】現(xiàn)有钚的同位素原子核靜止在勻強(qiáng)磁場中，該離子沿與磁場垂直的方向放出粒子以后，變成鈾的一個(gè)同位素原子核，同時(shí)放出一個(gè)能量為的光子（已知钚核質(zhì)量，鈾核質(zhì)量，粒子的質(zhì)量為，，下列說法正確的是（）A．該核反應(yīng)屬于裂變反應(yīng)B．此過程的核反應(yīng)方程為C．若不計(jì)光子的動量，則粒子與鈾核在該磁場中的回轉(zhuǎn)半徑之比D．若不計(jì)光子的動量，鈾核的動能約為0.071MeV【答案】D【解析】該核反應(yīng)屬于衰變，故A錯(cuò)誤；根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，知該過程核反應(yīng)方程為故B錯(cuò)誤；設(shè)衰變后，鈾核速度為，粒子的速度為，根據(jù)動量守恒有由可得故C錯(cuò)誤；由能量守恒定律知，鈾核與粒子的總動能結(jié)合有解得故D正確。故選D?！咀兪?-3】(多選)在某些恒星內(nèi)，3個(gè)α粒子結(jié)合成1個(gè)eq\o\al(12,6)C核，eq\o\al(12,6)C原子的質(zhì)量是12.0000u，eq\o\al(4,2)He原子的質(zhì)量是4.0026u，已知1u＝1.66×10－27kg.則下列說法正確的是(1u相當(dāng)于931MeV)()A．反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損是0.078uB．反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損是1.29×10－29kgC．反應(yīng)過程中釋放的能量是7.26MeVD．反應(yīng)過程中釋放的能量是1.16×10－19J答案：BC解析：由題意可得核反應(yīng)方程為3eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C.則核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為Δm＝(3×4.0026－12.0000)u＝0.0078u≈1.29×10－29kg，由質(zhì)能方程得ΔE＝Δmc2＝1.29×10－29×(3×108)2J＝1.161×10－12J．因?yàn)橘|(zhì)量虧損1u相當(dāng)于931MeV，所以ΔE＝0.0078×931MeV＝7.26MeV.故B、C正確．【題型6綜合問題】【例6】2020年12月4日，新一代“人造太陽”裝置——中國環(huán)流器二號M裝置（HL-2M）在成都建成并實(shí)現(xiàn)首次放電，該裝置是中國目前規(guī)模最大、參數(shù)最高的先進(jìn)托卡馬克裝置，是中國新一代先進(jìn)磁約束核聚變實(shí)驗(yàn)研究裝置。我國重大科學(xué)工程“人造太陽”主要是將氘核聚變反應(yīng)釋放的能量用來發(fā)電。核聚變反應(yīng)的方程為；。已知氘核的質(zhì)量為，比結(jié)合能為E，中子的質(zhì)量為，反應(yīng)中釋放的核能為，光速為c，下列說法正確的是（）A．要使該聚變反應(yīng)發(fā)生，必須克服兩氘核間巨大的核力 B．反應(yīng)產(chǎn)物x為C．x核的質(zhì)量為 D．x的比結(jié)合能為答案：D解析：要發(fā)生聚變反應(yīng)，兩個(gè)原子核要足夠近，故需要克服兩氘核間巨大的庫侖斥力，A錯(cuò)誤；.根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可知x的質(zhì)量數(shù)為3，電荷數(shù)為2，所以反應(yīng)產(chǎn)物x應(yīng)為，B錯(cuò)誤；由愛因斯坦質(zhì)能方程得到解得C錯(cuò)誤；根據(jù)解得D正確。故選D。【變式6-1】(多選)下列說法正確的是()A．一束光照射到某種金屬表面上不能發(fā)生光電效應(yīng)，如果增加光照的強(qiáng)度，則有可能發(fā)生光電效應(yīng)B．β射線的本質(zhì)是電子流，所以β衰變是核外的一個(gè)電子脫離原子而形成的C．由玻爾理論可知一群處于n＝3能級的氫原子向較低能級躍遷時(shí)可以輻射3種頻率的光子D．兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，該原子核的比結(jié)合能增加答案CD解析能否發(fā)生光電效應(yīng)與光的強(qiáng)度無關(guān)，則一束光照射到某種金屬表面上不能發(fā)生光電效應(yīng)，如果增加光照的強(qiáng)度，則也不能發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；β射線的本質(zhì)是電子流，β衰變是核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)放出的電子，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由玻爾理論可知一群處于n＝3能級的氫原子向較低能級躍遷時(shí)可以輻射Ceq\o\al(2,3)＝3種頻率的光子，選項(xiàng)C正確；兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核時(shí)，放出核能，比結(jié)合能增加，故D正確．【變式6-2】（多選）太陽內(nèi)部不斷發(fā)生著核聚變反應(yīng)并釋放出大量的能量，若聚變核反應(yīng)為，同時(shí)，核反應(yīng)中放出波長為的光子，該光子射到逸出功為的金屬板上，打出的光電子最大初動能為，已知光速為c，普朗克常量為h，則（）A．波長為的光子能量為B．的比結(jié)合能小于的比結(jié)合能C．核反應(yīng)產(chǎn)生的中子具有很強(qiáng)的穿透能力，可以用來工業(yè)探傷D．波長為的光子的頻率為【答案】AB【解析】根據(jù)，而，則入射光子的能量為，故A正確；反應(yīng)過程放出能量，說明產(chǎn)物的能量低，更穩(wěn)定，而比結(jié)合能越大，越穩(wěn)定，說明的核子比結(jié)合能小于的比結(jié)合能，故B正確；射線具有很強(qiáng)的穿透能力，可以用來工業(yè)探傷，而不是中子，所以C錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程可知，光電子的最大初動能為：。所以光子的頻率故D錯(cuò)誤。故選AB?！咀兪?-3】1919年,盧瑟福用α粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)質(zhì)子。若某次碰撞可看作對心正碰,α粒子初速度v0,碰后釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為動能,新核與質(zhì)子同方向運(yùn)動,且垂直磁場方向,通過分析偏轉(zhuǎn)半徑可得出新核與質(zhì)子的速度大小之比為1∶17。(1)寫出核反應(yīng)方程;(2)求出質(zhì)子的速度大小(質(zhì)子、中子的質(zhì)量均為m);(3)求出新核與質(zhì)子的質(zhì)量和比α粒子與氮核的質(zhì)量和小多少。解析:(1)由質(zhì)量數(shù)守恒及電荷數(shù)守恒可得核反應(yīng)方程為714N+24He(2)α粒子、新核的質(zhì)量分別為4m、17m,質(zhì)子的速度為v,選取α粒子的速度方向?yàn)檎较?由動量守恒定律得4mv0=17m×v17+mv,解得v=2v0(3)核反應(yīng)中放出的核能為ΔE=12×17m×(v17)2+12mv2-12由愛因斯坦質(zhì)能方程有ΔE=Δmc2聯(lián)立解得Δm=2m答案:(1)714N+24He→817【題型7對比問題】【例7】截止到2022年9月份，用來儲存福島核廢水的儲存罐將會全部用完，日本已經(jīng)確定將福島第一核電站核污水排入大海。核廢水中包含氘、鈷60、鍶90、碘129、鈾235等60多種高污染核素，這些放射性物質(zhì)直接排入大海，會對太平洋周邊海域造成極大的危害。氚經(jīng)過β衰變放出的電子被人體吸入是有害的，其他核素的半衰期更長，危害更大，例如鍶90的半衰期約為28年，碘129的半衰期約為1570萬年，這些核素與海洋生物具有很強(qiáng)的親和力，對人類具有很強(qiáng)的危害性。下列判斷正確的是（）A．氚的β衰變方程為 B．β衰變的實(shí)質(zhì)為C．鈷60的比結(jié)合能小于碘129的比結(jié)合能 D．溫度升高，分子熱運(yùn)動劇烈程度增加，鈾235的半衰期會縮短答案：B解析：由原子核衰變時(shí)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒可知，氚的β衰變方程為A錯(cuò)誤；β衰變的實(shí)質(zhì)為核內(nèi)的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成了一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，轉(zhuǎn)化方程是B正確；中等大小的核的比結(jié)合能較大，因此鈷60的比結(jié)合能大于碘129的比結(jié)合能，C錯(cuò)誤；放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身的因素決定的，與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān)，所以鈾235的半衰期不會改變，D錯(cuò)誤。故選B?！咀兪?-1】下列關(guān)于結(jié)合能和比結(jié)合能的說法中，正確的是()A．核子結(jié)合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量稱為結(jié)合能B．比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，因此它的結(jié)合能也一定越大C．重核與中等質(zhì)量原子核相比較，重核的結(jié)合能和比結(jié)合能都大D．中等質(zhì)量原子核的結(jié)合能和比結(jié)合能均比輕核的要大解析:選D核子結(jié)合成原子核是放出能量，原子核拆解成核子是吸收能量，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，但比結(jié)合能越大的原子核，其結(jié)合能不一定大，例如中等質(zhì)量原子核的比結(jié)合能比重核大，但由于核子數(shù)比重核少，其結(jié)合能比重核小，B、C選項(xiàng)錯(cuò)誤；中等質(zhì)量原子核的比結(jié)合能比輕核的大，它的原子核內(nèi)核子數(shù)又比輕核多，因此它的結(jié)合能也比輕核大，D選項(xiàng)正確．【變式7-2】（多選）已知、、的靜止質(zhì)量分別是226.0254u、222.0175u、4.0026u，u為原子質(zhì)量單位，且1u相當(dāng)于931.5MeV。當(dāng)發(fā)生α衰變時(shí)，下列說法正確的是（）A．的質(zhì)量等于組成它的核子的質(zhì)量之和B．發(fā)生一次衰變釋放的核能為4.93695MeVC．因的比結(jié)合能比小，所以比更穩(wěn)定D．一個(gè)靜止的發(fā)生一次衰變，產(chǎn)生的和的速度之比約為111：2答案：BC解析：原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和，因?yàn)楹俗咏M合成原子核時(shí)強(qiáng)力做正功釋放能量，故A錯(cuò)誤；發(fā)生α衰變釋放出核能，一次衰變釋放的核能E=(226.0254－222.0175－4.0026)×931.5MeV＝4.93695MeV故B正確；原子核的比結(jié)合能越大，說明把它分成單個(gè)的核子需要賦予更多的能量，因此原子核更穩(wěn)定，的比結(jié)合能比小，所以更穩(wěn)定，故C正確；由衰變時(shí)動量守恒可知，和的速度之比為兩者質(zhì)量的反比，質(zhì)量之比約為質(zhì)量數(shù)之比，故和的速度之比約為2∶111，故D錯(cuò)誤。故選BC?！咀兪?-3】（多選）鈾核裂變的一種方程為，已知原子核的比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)的關(guān)系如圖所示，下列說法中正確的有（）A．X粒子是中子B．X粒子是質(zhì)子C．相比，的比結(jié)合能最大，最穩(wěn)定D．相比，的質(zhì)量數(shù)最多，結(jié)合能最大【答案】ACD【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，X的質(zhì)量數(shù)為1，電荷數(shù)為0，X為中子，故A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)圖像可知，的比結(jié)合能最大，最穩(wěn)定。的質(zhì)量數(shù)最多，結(jié)合能最大。故CD正確。故選ACD?！绢}型8聯(lián)系實(shí)際】【例8】如圖所示，某軋鋼廠的熱軋機(jī)上安裝了一個(gè)射線測厚儀，探測器探測到的射線強(qiáng)度與鋼板的厚度有關(guān)。已知測厚儀采用放射性同位素作為放射源，發(fā)生衰變時(shí)放出射線和射線，半衰期為74天，適合透照厚度在之間的鋼板，下列說法正確的是（）A．探測器探測到的射線增強(qiáng)，說明鋼板的厚度增加B．192g放射性同位素經(jīng)過148天全部完成衰變C．若衰變產(chǎn)生的新核用X表示，則的衰變方程為D．的比結(jié)合能比衰變后的產(chǎn)物X的比結(jié)合能大【答案】C【解析】探測器探測到的射線增強(qiáng)，說明鋼板的厚度減小，A錯(cuò)誤；192g放射性同位素經(jīng)過，148天（2個(gè)半衰期），剩余的質(zhì)量為原來的，B錯(cuò)誤；衰變的實(shí)質(zhì)是核里的一