高中物理选修3核力与结合能选择题专项训练
姓名：__________班级：__________考号：__________
一、选择题（共23题）
1、有关原子核方面的知识，下列说法正确的是（）
A．比结合能越大，原子核越稳定
B．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小
C．射线为原子的核外电子电离后形成的电子流
D．所有的核反应都存在质量亏损
2、在科学技术研究中，关于原子定态、原子核变化的过程中，下列说法正确的是
A．采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期
B．由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子
C．从高空对地面进行遥感摄影是利用紫外线良好的穿透能力
D．原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量
3、下列关于原子和原子核的说法正确的是(???)
A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B．玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化
C．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短
D．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
4、下列关于原子物理知识的叙述错误的是（???）
A．β衰变的实质是核内的中子转化为一个质子和一个电子
B．结合能越大，原子核内核子结合得越牢固，原子核越稳定
C．两个轻核结合成一个中等质量的核，存在质量亏损
D．对于一个特定的氡原子，即使知道了半衰期，也不能准确的预言它在何时衰变
5、下列说法正确的是
A．诊断甲状腺疾病时，给病人注射放射性同位素的目的是将其作为示踪原子
B．U的半衰期约为7亿年，随着地球温度的升高，其半衰期将变短
C．核反应过程中如果核子的平均质量减小，则要吸收能量
D．结合能越大，原子中核子结合得越牢固，原子核越稳定
6、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正确的是(??)
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，要吸收能量
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，若增加γ射线强度，则逸出光电子的最大初动能增大
D．卢瑟福提出的原子核式结构模型，可以解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征
7、下列四幅图的有关说法中正确的是（?）
A．图（1）中的人用大锤连续敲打，小车能在光滑的水平面上持续向右运动
B．图（2）中若改用绿光照射，验电器金属箔可能不张开
C．图（3）为氢原子能级示意图，一群氢原子处于n=4的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，能使逸出功为2.21eV的金属钾发生光电效应的光谱线有4条
D．图（4）可以得知原子核F的比结合能小于原子核E的比结合能，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要释放能量
8、下列关于原子结构和原子核的说法中正确的是
A．卢瑟福在粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型
B．天然放射性元素在衰变过程中电荷数和质量数守恒，其放射线在磁场中不偏转的是射线
C．据图可知，原子核A裂变成原子核B和C要放出核能
D．据图可知，原子核D和E聚变成原子核F要吸收能量
9、钚的一种同位素衰变时释放巨大能量，如图所示，其衰变方程为，并伴随γ光子辐射，则下列说法中正确的是（）
A．核燃料总是利用比结合能小的核
B．核反应中γ光子的能量就是的结合能
C．核比核更稳定，说明的结合能大
D．由于衰变时释放巨大能量，所以比的比结合能小
10、关于近代物理知识，下列说法正确的是(?)
A．光电效应现象中，增大入射光的频率，金属的遏止电压不变
B．德布罗意用晶体做了电子束衍射的实验，证实了电子的波动性
C．比结合能小的原子核结合成或分裂成比结合能大的原子核时一定吸收能量
D．根据波尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子的动能增大
11、下列说法正确的是
A．黑体辐射中，随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
B．光电效应中，遏出电压与入射光的频率有关，与产生光电效应的金属材料无关
C．有些原子的发射光是连续谱，有些的发射光谱是线状谱
D．氘核由一个质子和一个中子组成，但氘核的质量小于单个的质子和中子的质量之和
12、下列说法正确的是（）
A．较小比结合能的原子核不稳定，容易发生裂变
B．放射性元素的半衰期跟原子所处的化学状态无关，但与外部条件有关
C．某种频率的紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，若增大该种紫外线照射的强度，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能并不改变
D．根据玻尔的原子理论，氢原子的核外电子由能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会辐射一定频率的光子，同时核外电子的动能变小
13、下列说法中正确的是（）
A．自然界所有的相互作用力都可归纳为四种基本相互作用
B．在四种基本相互作用中，万有引力是最强的
C．四种基本相互作用的规律是完全独立的，不可能再统一了
D．万有引力和电磁力是长程力，强相互作用和弱相互作用是短程力
14、以下有关近代物理内容的若干叙述，正确的是(?)
A．紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大
B．质子和中子结合成新原子核一定有质量亏损，释放出能量
C．有10个放射性元素的原子核，当有5个原子核发生衰变所需的时间就是该放射性元素的半衰期
D．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，同时氢原子的电势能减小，电子的动能增大
15、在匀强磁场中，一个原来静止的原子核衰变成一个原子核并释放一个动能为Ek的粒子，Th核和该粒子在垂直于纸面的磁场中运动径迹如图所示，图中箭头表示Th核或粒子的运动方向（大圆为逆时针方向转动）．若衰变时释放的核能全部转化为动能，真空中的光速为c，则（???）
A．发生的是β衰变
B．磁场方向垂直纸面向里
C．Th核与粒子做圆周运动半径之比为1：45
D．衰变过程中质量亏损为
16、核电站中采用反应堆使重核裂变，将释放出的巨大能量转换成电能。反应堆中一种可能的核反应方程式是，设U核质量为m1，中子质量为m2，Nd核质量为m3，Zr核质量为m4，x质量为m5，y质量为m6，那么，在所给的核反应中（）
A．x可能是，y可能是
B．x可能是3，y可能是
C．释放的核能为（m1＋m2－m3－m4－m5－m6）c2
D．释放的核能为（m3＋m4＋m5＋m6－m1－m2）c2
17、钍具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为镤，同时伴随有γ射线产生，其方程为，钍的半衰期为24天。则下列说法正确的是（）
A．X为电子
B．X是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的
C．的比结合能比的比结合能大
D．1g钍经过120天后还剩0.2g钍
18、某静止的原子核发生核反应且帮放出能量Q.其方程为，并假设释放的能量全都转化为新核Y和Z的动能，测其中Z的速度为v，以下结论正确的是(???)
A．Y原子核的速度大小为
B．Y原子核的动能是Z原子核的动能的倍
C．Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量大（c1为光速）
D．Y和Z的结合能之和一定大于X的结合能
19、质子和中于是由更基本的粒子即所谓“夸克”组成的．两个强作用电荷相反（类似于正负电荷）的夸克在距离很近时几乎没有相互作用（称为“渐近自由”）；在距离较远时，它们之间就会出现很强的引力（导致所谓“夸克禁闭”）．作为一个简单的模型，设这样的两夸克之间的相互作用力F与它们之间的距离r的关系为：
式中F0为大于零的常量，负号表示引力．用U表示夸克间的势能，令U0＝F0(r2—r1)，取无穷远为势能零点．下列U－r图示中正确的是（?）
A．????????B．
C．?????????D．
20、在磁感应强度为B的匀强磁场，一个静止的放射性原子核()发生了一次α衰变．放射出的α粒子()在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R．以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量，生成的新核用Y表示，真空中光速为c，下列说法正确的是
A．新核Y在磁场中做圆周运动的轨道半径为
B．α粒子做圆周运动可等效成一个环形电流，且电流大小为
C．若衰变过程中释放的核能都转化为α粒子和新核Y的动能，则衰变过程中的质量亏损约为
D．发生衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中旋转方向相同，且轨迹为相内切的圆
21、在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于发生了一次衰变放射出某种粒子，放射出的粒子与生成的新核在与磁场垂直的平面内做圆周运动，得到一张两个相切圆的径迹照片如图所示。以m、q分别表示放出的粒子的质量和电荷量，放出的粒子运动的轨迹圆半径为R。则（）
A．放出的是α粒子且其轨迹对应着大圆，绕行方向为顺时针
B．放出的是β粒子且其轨迹对应着大圆，绕行方向为逆时针
C．若测得新核与放出的粒子的半径之比为1：60，则Z=122
D．若衰变过程中释放的核能全都转化为粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损为
22、在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变，放射出的α粒子在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R.以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量，M表示新核的质量，放射性原子核用表示，新核的元素符号用Y表示，该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核Y的动能，则（）
A．新核Y和α粒子的半径之比
B．α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，环形电流大小
C．新核的运动周期
D．衰变过程的质量亏损为
23、以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的是________
A．原子核发生一次衰变，该原子外层就失去一个电子
B．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，但原子的能量增大
C．核衰变中，γ光子是衰变后转变的新核辐射的
D．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的光强太小
E.比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定吸收核能
============参考答案============
一、选择题
1、A
A．比结合能越大原子核越稳定，故A正确；
B．半衰期是由放射性元素本身决定的，压力、温度对放射性元素的半衰期没有影响，故B错误；
C．β射线的本质是原子核内部一个中子变成一个质子和电子产生的，故C错误；
D．放出能量的核反应存在质量亏损，吸收能量的核反应存在质量增加，故D错误。
故选A。
2、B
【详解】
A．放射性元素的半衰期是由原子核决定的，温度、压强、是否与其他元素化合都不能改变原子核，因此采用物理或化学方法不能改变半衰期，故A错误；
B．由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时，能量减少，会放出光子，故B正确；
C．从高空对地面进行遥感摄影是利用红外线良好的穿透能力，故C错误；
D．核子结合成原子核时，质量亏损，因此原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量，故D错误。
故选B。
3、B
【详解】
试题分析：
A．β衰变现象中放出的电子是核内中子转变为质子时放出的，不能说明电子是原子核的组成部分，A错误；
B．玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化，即原子处在一系列不连续的能量状态中，B正确；
C．放射性元素的半衰期与外界因素无关，温度升高半衰期不变，C错误；
D．比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固，D错误；
故选B。
【名师点睛】
此题考查了原子物理知识的几个知识点；要知道β衰变中放出的电子是核内中子转变为质子时放出的；原子总是处在一系列不连续的能量状态中，即能量量子化；放射性元素的半衰期与外界因素以及所处的化合状态无关；理解比结合能的概念.
4、B
【解析】
β衰变所释放的电子，是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的，，A正确；比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，B错误；两个轻核结合成一个中等质量的核，要释放能量，根据质能方程可知存在质量亏损，C正确；对于一个特定的衰变原子，我们只知道它发生衰变的概率，并不知道它将何时发生衰变，发生多少衰变，，D正确．
5、A
【详解】
A．放射性同位素可以作为示踪原子，诊断甲状腺疾病时，给病人注射放射性同位素的目的是将其作为示踪原子，故A正确；
B．半衰期由原子核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理或化学状态无关，故B错误；
C．核反应过程中如果核子的平均质量减小，根据爱因斯坦质能方程可知要释放核能，故C错误；
D．比结合能的大小反映原子核的稳定程度，比结合能越大，原子中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故D错误。
故选A。
6、B
【详解】
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，存在质量亏损，根据爱因斯坦质能方程：
可知要释放出核能，故A错误；
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．根据光电效应方程：
则知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γ射线强度，逸出的光电子的最大初动能不变，故C错误；
D．玻尔提出的原子模型，可以解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征，故D错误。
7、BC
【详解】
A：用锤打车，是人(包括铁锤)和车系统的内力，系统在水平方向所受的外力之和为零，所以系统的总动量守恒，人和车的初动量为零．根据动量守恒定律，如果据锤头打下去时锤头向右运动，车就向左运动；举起锤头时锤头向左运动，车就向右运动．用锤头连续敲击时，车只是左右运动，一但锤头不动，车就停下来．故A错误．
B：紫光灯照射时，金属板产生光电效应；换用频率更小的绿光照射，可能不产生光电效应，验电器金属箔可能不张开．故B正确．
C：一群氢原子处于n=4的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，一共能产生6条光谱线，其中n=4到n=3的光子能量不能使钾发生光电效应，还有n=3到n=2的光子能量不能使钾发生光电效应，其余4种光子能量都大于2．21eV能使钾发生光电效应．故C正确．
D：原子核F的平均核子质量小于原子核E的平均核子质量，原子核F的比结合能大于原子核E的比结合能；原子核D和E聚变成原子核F时核子平均质量减小，会有质量亏损，要释放能量．故D错误．
故选BC。
8、ABC
【详解】
A．卢瑟福在粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型，故A正确；
B．天然放射性元素在衰变过程中电荷数和质量数守恒，其放射线在磁场中不偏转的是射线，B正确；
CD．裂变和聚变都要有质量亏损，根据质能方程都放出能量，C正确，D错误。
故选ABC。
【点睛】
核反应过程中质量数和电荷数都守恒，在裂变和聚变时有质量亏损，要释放能量。
9、AD
【分析】
【详解】
A．根据比结合越大，越稳定，则核燃料总是利用比结合能小的核．故A正确；
B．核反应中γ的能量就是的结合能。故B错误；
CD．比核更稳定，说明的比结合能大，所以衰变时，会释放巨大能量．故C错D正确。
故选AD。
10、D
【详解】
A、同一种金属的逸出功由金属的性质决定，入射光的频率增大，入射光的能量增大，由
Uce=hv?W逸?,知遏止电压增大，选项A错误；B、1927年戴维孙和汤姆孙做了电子束的衍射实验，取得了成功，说明电子的波动性，选项B错误；C、比结合能小的原子核结合成或分裂成比结合能大的原子核时有质量亏损，释放核能，选项C错误；D、氢原子辐射出一个光子后，从高能级向低能级跃迁，轨道半径减小，动能增大，氢原子能量减小，氢原子的电势能减小，选项D正确．故选D．
【点睛】
原子物理的重点考点：光电效应、波粒二象性、波尔模型、核反应的核能，需要识记和理解．
11、D
【详解】
A．随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加，另一方面辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故A错误；
B．根据光电效应方程：
光电子在光电管中由反向电压而减速到零，由动能定理：
联立可得：
可知遏出电压与入射光的频率有关，也与产生光电效应的金属材料(逸出功)有关，故B错误；
C．各种原子的发射光谱都是线状谱，线状谱是原子的特征谱线，故C错误；
D．当一个中子和一个质子结合成一个氘核时，会向外放出一定的能量，根据爱因斯坦的质能方程可知核反应有质量亏损，则氘核的质量小于中子与质子的质量之和，故D正确。
故选D。
12、C
【详解】
A．比结合能越大，原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定；而比结合能越小，原子核越不稳定，但不是发生裂变的，故A错误；
B．放射性元素的半衰期跟原子所处的化学状态无关，与外部条件也无关，故B错误；C．紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，根据光电效应方程
可知当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能不变，故C正确；
D．能级跃迁时，由于高能级轨道半径较大，速度较小，电势能较大，故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，故D错误；
故C正确。
【点睛】
光电效应中最大初动能与入射频率有关，掌握氢原子跃迁能量是不连续的，轨道是不连续的，辐射光子后，动能增大，电势能减小，相反吸收光子后，动能减小，电势能增加，知道半衰期由原子核自身性质决定。
13、AD
【详解】
A．在当前的研究水平上，可以认为自然界所有的相互作用归纳为四种，选项A正确；
B．在四种基本相互作用中，万有引力是最弱的，选项B错误；
C．随着研究的深入，已经发现了几种基本相互作用之间的统一关系，如“弱电统一”，四种基本相互作用最终有可能统一为一种最基本的相互作用，C错误；
D．万有引力和电磁力是长程力，强相互作用和弱相互作用是短程力，D正确。
故选AD。
14、BD
【详解】
A．发生光电效应时，逸出光电子的最大初动能，最大初动能与入射光的频率有关，与强度无关，选项A错误．
B．根据爱因斯坦质能方程，质子和中子结合成新原子核一定有质量亏损，释放出能量，选项B正确．
C．半衰期是统计学规律，10个放射性元素的原子核数量太少，无法判断5个发生衰变所需要的时间，选项C错误．
D．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，多余的能量以光子的形式释放出来，同时核外电子靠近原子核，静电力做正功，电势能减少，根据，电子绕核做圆周运动的半径变小，速度变大，动能变大，选项D正确．
故选BD．
15、BC
【详解】
A．衰变后反冲核的速度方向与粒子的速度方向相反，根据图示知，在切点所受的洛伦兹力方向相反，可知发生的衰变是α衰变，故A错误．
BC．粒子在磁场中做圆周运动的半径：
衰变后反冲核的动量大小和粒子的动量大小相等，电荷量之比为：
90:2=45:1
则Th核与粒子做圆周运动半径之比为:
1:45
，故半径大的是α粒子的轨迹，根据左手定则知，磁场方向垂直纸面向里，故BC正确．D．钍核和α粒子的质量之比为：
234:4=117:2
α粒子动能为Ek，根据知，则钍核的动能为:
，
根据能量守恒和质能方程得:
则质量亏损:
故D错误．
16、ABC
【详解】
A．如果x是，y是，则核反应过程质量数守恒、核电荷数守恒，故A正确；
B.如果x是3，根据核反应过程质量数守恒、核电荷数守恒可知，y可能是，故B正确；
CD．质量亏损：△m=m1+m2?m3?m4?m5?m6，由质能方程可知，释放的能量为：E=△mc2=(m1+m2?m3?m4?m5?m6)c2，故C正确，D错误；
故选ABC。
17、AB
【详解】
A．根据电荷数和质量数守恒知X的质量数为0，电荷数为-1，则钍核衰变过程中放出了一个电子，即X为电子，故A正确；B．β衰变的实质是β衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子同时产生的，故B正确；C．该反应因为放出能量，则的比结合能比的比结合能小，选项C错误；
D．钍的半衰期为24天，1g钍经过120天后，发生5个半衰期，1g钍经过120天后还剩，故D错误；故选AB。
18、D
【解析】
A、由动量守恒有：，所以，所以A错；B、Y原子的动能，Z原子的动能；，他们之比为，所以B错；C、D、因为放出能量，有质量亏损，所以Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量小，结合能之和比X的大，故C错误，D正确．故选D.
【点睛】核反应遵守的基本规律有动量守恒和能量守恒，书写核反应方程式要遵循电荷数守恒和质量数守恒.
19、B
【详解】
从无穷远处电势为零开始到r=r2位置，势能恒定为零，在r=r2到r=r1过程中，恒定引力做正功，势能逐渐均匀减小，即势能为负值且越来越小，此部分图像为A、B选项中所示；r＜r1之后势能不变，恒定为－U0，由引力做功等于势能将少量，故U0=F0(r2－r1)，故B正确，ACD错误。
故选B．
20、C
【详解】
A．粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有：
解得，粒子的轨道半径：
根据半径公式则有：
解得：
故A错误；
B．粒子做圆周运动的周期：
则环形电流：
故B错误；
C．对粒子，由洛伦兹力提供向心力，则有：
解得：
由质量关系可知，衰变后新核Y质量为：
②
衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律得：
解得：
③
系统增加的能量为：
④
由质能方程得：
⑤
由①②③④⑤解得：
故C正确；
D．由动量守恒可知，衰变后粒子与新核Y运动方向相反，所以轨迹圆应外切，故D错误。
21、CD
【详解】
AB．原来静止的原子核带正电荷，衰变后，由于两个运动轨迹相外切，根据左手定则可知，放出的粒子也一定带正电荷，因此放出的是粒子，而且都做逆时针方向旋转，AB错误；
C．由于粒子在磁场中运动的轨道半径
粒子带两个单位正电荷，根据动量守恒，可知新核与粒子动量大小相等，因此
可得
C正确；
D．放出的粒子的轨道光径
可得粒子动能
由于动量守恒，剩余新核动能
总动能
根据
质量亏损为
D正确。
故选CD。
22、AD
【详解】
A．衰变过程中满足动量守恒，即
又由于粒子在磁场中的轨道半径
而粒子带两个单位正电荷，因此新核Y和α粒子的半径之比
A正确；
B．α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，环形电流大小
B错误；
C．新核的运动周期
C错误
D．由于
根据质能方程
整理得
D正确。
故选AD。
23、BC
【解析】
试题分析：衰变的实质是原子核内的一个中子转为一个质子和一个电子，电子释放出来，不是来自核外电子，故A错误；按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，但原子的能量增大，选项B正确；核衰变中，衰变后转变的新核不稳定，放出能量才能变得稳定，能量以γ光子的形式放出，C正确；光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为入射光频率小于金属的极限频率，D错误；比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时会出现质量亏损，根据爱因斯坦质能方程得知，一定释放核能．故E错误．故选BC．
考点：衰变;玻尔理论；光电效应；比结合能；
【名师点睛】解答本题需要掌握：原子核发生β衰变的实质；比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时，根据爱因斯坦质能方程判断是释放核能还是吸收能量．发生光电效应的条件是入射光频率大于金属的极限频率．
※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
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