2024-2025學(xué)年高中物理舉一反三系列專題5.3 核力與結(jié)合能（含答案）

2024-2025學(xué)年高中物理舉一反三系列專題5.3核力與結(jié)合能（含答案）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】 【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)系實際】 【題型1核力特點】【例1】核子結(jié)合成原子核或原子核分解為核子時，都伴隨著巨大的能量變化，這是因為(

)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．核子間存在著強大的核力D．核子間存在著復(fù)雜的磁力【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存在時的質(zhì)量總和大于該原子核的質(zhì)量C．核力是強相互作用的一種表現(xiàn)，任意兩個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【變式1-2】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)合能大的原子核時會釋放核能【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【題型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個钚238經(jīng)過176年還剩下100個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【變式2-1】（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【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)隊首次合成新核素鈾，并在重核區(qū)首次發(fā)現(xiàn)強的質(zhì)子-中子相互作用導(dǎo)致粒子形成的概率顯著增強的現(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，將發(fā)射出射線D．新核（）的結(jié)合能大于鈾核的結(jié)合能【變式2-3】（多選）具有放射性，靜止的發(fā)生α衰變時，產(chǎn)生同時伴有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【題型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，這個現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損【變式3-1】(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eq\o\al(2,1)H核結(jié)合成eq\o\al(4,2)He核時釋放能量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【變式3-2】重核裂變的一個核反應(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【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【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．吸煙時因為發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以的半衰期會減小C．發(fā)生衰變時，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【變式4-1】1932年，考克饒夫和瓦爾頓用質(zhì)子加速器進(jìn)行人工核蛻變實驗，驗證了質(zhì)能關(guān)系的正確性。在實驗中，鋰原子核俘獲一個質(zhì)子后成為不穩(wěn)定的鈹原子核，隨后又蛻變?yōu)閮蓚€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【變式4-2】(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)后放出一個速度為v0、質(zhì)量為m的氦核(eq\o\al(4,2)He)和一個質(zhì)量為M的反沖核釙(eq\o\al(218,84)Po)，若氡核發(fā)生衰變時，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)【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【題型5核能釋放】【例5】2021年12月30日，中科院全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）在7000萬攝氏度的高溫下實現(xiàn)1056秒的長脈沖高參數(shù)等離子體運行。若某次聚變反應(yīng)是4個氫核H結(jié)合成1個氦核He，同時釋放出正電子e。已知氫核的質(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【變式5-1】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【變式5-2】現(xiàn)有钚的同位素原子核靜止在勻強磁場中，該離子沿與磁場垂直的方向放出粒子以后，變成鈾的一個同位素原子核，同時放出一個能量為的光子（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．若不計光子的動量，鈾核的動能約為0.071MeV【變式5-3】(多選)在某些恒星內(nèi)，3個α粒子結(jié)合成1個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【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)磁約束核聚變實驗研究裝置。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【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可以輻射3種頻率的光子D．兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，該原子核的比結(jié)合能增加【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，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【變式6-3】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?！绢}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的親和力，對人類具有很強的危害性。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，分子熱運動劇烈程度增加，鈾235的半衰期會縮短【變式7-1】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【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，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．一個靜止的發(fā)生一次衰變，產(chǎn)生的和的速度之比約為111：2【變式7-3】（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【題型8聯(lián)系實際】【例8】如圖所示，某軋鋼廠的熱軋機(jī)上安裝了一個射線測厚儀，探測器探測到的射線強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，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【變式8-1】考古學(xué)上利用“碳鐘”，也就是利用來推測古文物產(chǎn)生的年代。已知的衰變產(chǎn)物中有穩(wěn)定的，的半衰期為年，下列說法正確的是（）A．的衰變方程為B．該衰變過程中原子核內(nèi)減少一個中子C．一個核發(fā)生衰變釋放的核能為為原子的質(zhì)量，為光速D．已經(jīng)死亡年的古樹中不會含有原子【變式8-2】中國實驗快堆是第四代核能系統(tǒng)的優(yōu)選堆型，采用钚（）作燃料，在堆心燃料钚的外圍再生區(qū)里放置不易發(fā)生裂變的軸（），钚-239裂變釋放出的快中子被再生區(qū)內(nèi)的鈾-238吸收，轉(zhuǎn)變?yōu)殁?239，鈾-239極不穩(wěn)定，經(jīng)過衰變，進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)橐琢炎兊念?239，從而實現(xiàn)核燃料的“增殖”。下列說法正確的是（）A．鈾-239轉(zhuǎn)變?yōu)轭?239，經(jīng)過了3次衰變B．鈾-239發(fā)生衰變過程中，電荷數(shù)守恒，質(zhì)量也守恒C．鈾-239發(fā)生衰變的實質(zhì)是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為一個質(zhì)子和一個電子D．钚（）裂變生成兩個中等質(zhì)量的核，钚核的比結(jié)合能大于生成的兩個核的比結(jié)合能【變式8-3】核電池是各種深空探測器中最理想的能量源，它不受極冷極熱的溫度影響，也不被宇宙射線干擾。钚-238同位素溫差電池的原理是其發(fā)生衰變時將釋放的熱能轉(zhuǎn)化為電能。已知钚-238的半衰期為88年，其衰變方程為。下列說法正確的是（）A．衰變放出的射線是高速氦核流，它的貫穿能力很強B．的比結(jié)合能小于的比結(jié)合能C．的核子平均質(zhì)量小于的核子平均質(zhì)量D．钚-238在極高壓下可加速衰變，其半衰期可小于88年

參考答案【題型1核力特點】【例1】核子結(jié)合成原子核或原子核分解為核子時，都伴隨著巨大的能量變化，這是因為(

)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：核子間存在著強大的核力，故核子結(jié)合成原子核或原子核分解為核子時，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存在時的質(zhì)量總和大于該原子核的質(zhì)量C．核力是強相互作用的一種表現(xiàn)，任意兩個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錯誤；核子結(jié)合成原子核時釋放能量，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；核力是強相互作用的一種表現(xiàn)，只有相鄰的兩個核子之間存在核力作用，故C錯誤；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錯誤。故選B。【變式1-2】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錯誤；B．查德威克在粒子轟擊鈹核實驗中首次發(fā)現(xiàn)了中子，B錯誤；核力是強相互作用，原子核尺度內(nèi)，核力比庫侖力大得多，C錯誤；比結(jié)合能小的原子核變成比結(jié)合能大的原子核時會有質(zhì)量虧損，放出核能，D正確。故選D?！咀兪?-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A正確；核力屬于強相互作用，不屬于電磁相互作用，選項B錯誤；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C錯誤；弱相互作用才是引起衰變的原因，選項D錯誤。故選A。【題型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個钚238經(jīng)過176年還剩下100個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)計規(guī)律，對少量不適用，C錯誤；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錯誤。故選B。【變式2-1】（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錯誤；比結(jié)合能大，所以平均核子質(zhì)量小，故D正確。故選BD?！咀兪?-2】2021年4月，中國科學(xué)院近代物理研究所研究團(tuán)隊首次合成新核素鈾，并在重核區(qū)首次發(fā)現(xiàn)強的質(zhì)子-中子相互作用導(dǎo)致粒子形成的概率顯著增強的現(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，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A錯誤；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B錯誤；產(chǎn)生的新核從高能級向低能級躍遷時，將發(fā)射出射線，選項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錯誤。故選C?！咀兪?-3】（多選）具有放射性，靜止的發(fā)生α衰變時，產(chǎn)生同時伴有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錯誤；高溫高壓無法改變半衰期，所以無法加快的衰變，B錯誤；威爾遜云室利用過飽和蒸汽探測射線，α射線電離能力強，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錯誤；原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和，這個現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損，故D錯誤?！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eq\o\al(2,1)H核結(jié)合成eq\o\al(4,2)He核時釋放能量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，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錯誤。【變式3-2】重核裂變的一個核反應(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．吸煙時因為發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以的半衰期會減小C．發(fā)生衰變時，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錯誤；發(fā)生衰變時，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)行人工核蛻變實驗，驗證了質(zhì)能關(guān)系的正確性。在實驗中，鋰原子核俘獲一個質(zhì)子后成為不穩(wěn)定的鈹原子核，隨后又蛻變?yōu)閮蓚€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)后放出一個速度為v0、質(zhì)量為m的氦核(eq\o\al(4,2)He)和一個質(zhì)量為M的反沖核釙(eq\o\al(218,84)Po)，若氡核發(fā)生衰變時，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；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．【題型5核能釋放】【例5】2021年12月30日，中科院全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）在7000萬攝氏度的高溫下實現(xiàn)1056秒的長脈沖高參數(shù)等離子體運行。若某次聚變反應(yīng)是4個氫核H結(jié)合成1個氦核He，同時釋放出正電子e。已知氫核的質(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，變成鈾的一個同位素原子核，同時放出一個能量為的光子（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α粒子結(jié)合成1個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．因為質(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)磁約束核聚變實驗研究裝置。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錯誤；由愛因斯坦質(zhì)能方程得到解得C錯誤；根據(jù)解得D正確。故選D?！咀兪?-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可以輻射3種頻率的光子D．兩個輕核結(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)，如果增加光照的強度，則也不能發(fā)生光電效應(yīng)，選項A錯誤；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)子時放出的電子，選項B錯誤；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可以輻射Ceq\o\al(2,3)＝3種頻率的光子，選項C正確；兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核時，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，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；射線具有很強的穿透能力，可以用來工業(yè)探傷，而不是中子，所以C錯誤；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粒子的速度方向為正方向,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的親和力，對人類具有很強的危害性。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錯誤；β衰變的實質(zhì)為核內(nèi)的一個中子轉(zhuǎn)化成了一個質(zhì)子和一個電子，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選項錯誤；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選項錯誤；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，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，因為核子組合成原子核時強力做正功釋放能量，故A錯誤；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)系實際】【例8】如圖所示，某軋鋼廠的熱軋機(jī)上安裝了一個射線測厚儀，探測器探測到的射線強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，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，說明鋼板的厚度減小，A錯誤；192g放射性同位素經(jīng)過，148天（2個半衰期），剩余的質(zhì)量為原來的，B錯誤；衰變的實質(zhì)是核里的一個中子放出一個電子變?yōu)橐粋€質(zhì)子，反應(yīng)過程中遵循質(zhì)量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒，衰變方程為，C正確；核反應(yīng)方程式中生成物比反應(yīng)物穩(wěn)定，與之對應(yīng)的是衰變后的產(chǎn)物X的比結(jié)合能比寫的比結(jié)合能大，D錯誤。故選C。【變式8-1】考古學(xué)上利用“碳鐘”，也就是利用來推測古文物產(chǎn)生的年代。已知的衰變產(chǎn)物中有穩(wěn)定的，的半衰期為年，下列說法正確的是（）A．的衰變方程為B．該衰變過程中原子核內(nèi)減少一個中子C．一個核發(fā)生衰變釋放的核能為為原子的質(zhì)量，為光速D．已經(jīng)死亡年的古樹中不會含有原子【答案】B【解析】的衰變屬于衰變，其衰變方程為A錯誤；衰變的本質(zhì)是該衰變過程中原子核內(nèi)減少一個中子，新生成一個質(zhì)子和一個電子，B正確；一個核發(fā)生衰變釋放的核能為，C錯誤；半衰期是放射性元素的特征參量，對于而言，年為兩個半衰期，已經(jīng)死亡年的古樹遺骸中的含量為原來的，D錯誤。故選B?！咀兪?-2】中國實驗快堆是第四代核能系統(tǒng)的優(yōu)選堆型，采用钚（）作燃料，在堆心燃料钚的外圍再生區(qū)里放置不易發(fā)生裂變的軸（），钚-239裂變釋放出的快中子被再生區(qū)內(nèi)的鈾-238吸收，轉(zhuǎn)變?yōu)殁?239，鈾-239極不穩(wěn)定，經(jīng)過衰變，進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)橐琢炎兊念?239，從而實現(xiàn)核燃料的“增殖”。下列說法正確的是（）A．鈾-239轉(zhuǎn)變?yōu)轭?239，經(jīng)過了3次衰變B．鈾-239發(fā)生衰變過程中，電荷數(shù)守恒，質(zhì)量也守恒C．鈾-239發(fā)生衰變的實質(zhì)是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為一個質(zhì)子和一個電子D．钚（）裂變生成兩個中等質(zhì)量的核，钚核的比結(jié)合能大于生成的兩個核的比結(jié)合能【答案】C【解析】鈾-239轉(zhuǎn)變?yōu)轭?239，質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)增加，電荷增加2，則經(jīng)過了2次衰變，選項A錯誤；鈾-239發(fā)生衰變過程中，電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)也守恒，由于反應(yīng)放出能量，則由質(zhì)量虧算，選項B錯誤；鈾-239發(fā)生衰變，實質(zhì)是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為一個質(zhì)子和一個電子，選項C正確；钚（）裂變生成兩個中等質(zhì)量的核，反應(yīng)放出核能，生成的新核更加穩(wěn)定，則钚核的比結(jié)合能小于生成的兩個核的比結(jié)合能，選項D錯誤。故選C?！咀兪?-3】核電池是各種深空探測器中最理想的能量源，它不受極冷極熱的溫度影響，也不被宇宙射線干擾。钚-238同位素溫差電池的原理是其發(fā)生衰變時將釋放的熱能轉(zhuǎn)化為電能。已知钚-238的半衰期為88年，其衰變方程為。下列說法正確的是（）A．衰變放出的射線是高速氦核流，它的貫穿能力很強B．的比結(jié)合能小于的比結(jié)合能C．的核子平均質(zhì)量小于的核子平均質(zhì)量D．钚-238在極高壓下可加速衰變，其半衰期可小于88年【答案】B【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，可判斷X是He，氦核流的貫穿能力很弱，電離能力很強，故A錯誤；比更穩(wěn)定，則比結(jié)合能更大，故B正確；因為釋放能量，存在質(zhì)量虧損，所以的核子平均質(zhì)量小于，故C錯誤；原子核半衰期與外界環(huán)境無關(guān)，故D錯誤。故選B。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】 【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)系實際】 【題型1核力特點】【例1】核子結(jié)合成原子核或原子核分解為核子時，都伴隨著巨大的能量變化，這是因為(

)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：核子間存在著強大的核力，故核子結(jié)合成原子核或原子核分解為核子時，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存在時的質(zhì)量總和大于該原子核的質(zhì)量C．核力是強相互作用的一種表現(xiàn)，任意兩個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錯誤；核子結(jié)合成原子核時釋放能量，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；核力是強相互作用的一種表現(xiàn)，只有相鄰的兩個核子之間存在核力作用，故C錯誤；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錯誤。故選B。【變式1-2】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錯誤；B．查德威克在粒子轟擊鈹核實驗中首次發(fā)現(xiàn)了中子，B錯誤；核力是強相互作用，原子核尺度內(nèi)，核力比庫侖力大得多，C錯誤；比結(jié)合能小的原子核變成比結(jié)合能大的原子核時會有質(zhì)量虧損，放出核能，D正確。故選D?！咀兪?-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A正確；核力屬于強相互作用，不屬于電磁相互作用，選項B錯誤；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C錯誤；弱相互作用才是引起衰變的原因，選項D錯誤。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個钚238經(jīng)過176年還剩下100個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)計規(guī)律，對少量不適用，C錯誤；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)隊首次合成新核素鈾，并在重核區(qū)首次發(fā)現(xiàn)強的質(zhì)子-中子相互作用導(dǎo)致粒子形成的概率顯著增強的現(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，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A錯誤；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B錯誤；產(chǎn)生的新核從高能級向低能級躍遷時，將發(fā)射出射線，選項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錯誤。故選C。【變式2-3】（多選）具有放射性，靜止的發(fā)生α衰變時，產(chǎn)生同時伴有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錯誤；高溫高壓無法改變半衰期，所以無法加快的衰變，B錯誤；威爾遜云室利用過飽和蒸汽探測射線，α射線電離能力強，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錯誤；原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和，這個現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損，故D錯誤。【變式3-1】(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eq\o\al(2,1)H核結(jié)合成eq\o\al(4,2)He核時釋放能量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，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錯誤?！咀兪?-2】重核裂變的一個核反應(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．吸煙時因為發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以的半衰期會減小C．發(fā)生衰變時，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錯誤；發(fā)生衰變時，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)行人工核蛻變實驗，驗證了質(zhì)能關(guān)系的正確性。在實驗中，鋰原子核俘獲一個質(zhì)子后成為不穩(wěn)定的鈹原子核，隨后又蛻變?yōu)閮蓚€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)后放出一個速度為v0、質(zhì)量為m的氦核(eq\o\al(4,2)He)和一個質(zhì)量為M的反沖核釙(eq\o\al(218,84)Po)，若氡核發(fā)生衰變時，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；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．【題型5核能釋放】【例5】2021年12月30日，中科院全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）在7000萬攝氏度的高溫下實現(xiàn)1056秒的長脈沖高參數(shù)等離子體運行。若某次聚變反應(yīng)是4個氫核H結(jié)合成1個氦核He，同時釋放出正電子e。已知氫核的質(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，變成鈾的一個同位素原子核，同時放出一個能量為的光子（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。【變式5-3】(多選)在某些恒星內(nèi)，3個α粒子結(jié)合成1個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．因為質(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)磁約束核聚變實驗研究裝置。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錯誤；由愛因斯坦質(zhì)能方程得到解得C錯誤；根據(jù)解得D正確。故選D?！咀兪?-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可以輻射3種頻率的光子D．兩個輕核結(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)，如果增加光照的強度，則也不能發(fā)生光電效應(yīng)，選項A錯誤；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)子時放出的電子，選項B錯誤；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可以輻射Ceq\o\al(2,3)＝3種頻率的光子，選項C正確；兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核時，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，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