2022-2024年北京市重點(diǎn)校高二下學(xué)期期末物理試題匯編：核力與結(jié)合能（含解析）

2022-2024北京重點(diǎn)校高二（下）期末物理匯編核力與結(jié)合能一、單選題1．（2024北京海淀高二下期末）原子核的比結(jié)合能（平均結(jié)合能）曲線如圖所示，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．核的比結(jié)合能約為5MeVB．核的結(jié)合能約為15MeVC．核比核更穩(wěn)定D．裂變?yōu)楹偷倪^程中會(huì)釋放核能2．（2024北京第十二中學(xué)高二下期末）根據(jù)近代物理知識(shí)，下列說(shuō)法中正確的是（）A．鈾核裂變的核反應(yīng)方程為B．在原子核中，結(jié)合能越大表示原子核中的核子結(jié)合得越牢固C．一定質(zhì)量的理想氣體，在壓強(qiáng)不變時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)分子與單位面積器壁碰撞次數(shù)隨溫度降低而減少D．生產(chǎn)半導(dǎo)體器件時(shí)需要在純凈的半導(dǎo)體材料中摻入其他元素，這可以在高溫條件下利用分子的擴(kuò)散來(lái)完成3．（2023北京西城高二下期末）原子核的比結(jié)合能曲線如圖所示，根據(jù)該曲線，下列判斷中正確的是（）

A．核結(jié)合能約為7MeVB．核結(jié)合能比核結(jié)合能更大C．兩個(gè)結(jié)合成時(shí)釋放能量D．中核子的平均質(zhì)量比中核子的平均質(zhì)量小4．（2023北京海淀高二下期末）原子核的比結(jié)合能（平均結(jié)合能）曲線如圖所示，下列說(shuō)法正確的是（）

A．核的結(jié)合能約為 B．核比的結(jié)合能更大C．核比核更穩(wěn)定 D．兩個(gè)核結(jié)合成核時(shí)吸收能量5．（2023北京海淀高二下期末）核能的發(fā)現(xiàn)是人們探索微觀物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一個(gè)重大成果，核能的利用可以有效緩解常規(guī)能源的短缺。原子核的比結(jié)合能（平均結(jié)合能）曲線如圖所示，下列說(shuō)法正確的有（）

A．核比核更穩(wěn)定 B．核比的結(jié)合能更大C．核的結(jié)合能約為 D．兩個(gè)核結(jié)合成核時(shí)吸收能量6．（2023北京豐臺(tái)高二下期末）原子核的比結(jié)合能曲線如圖所示，根據(jù)該曲線，下列判斷中正確的有（）

A．核比核更穩(wěn)定B．核的結(jié)合能約為14MeVC．兩個(gè)核結(jié)合成核時(shí)釋放能量D．核中核子的平均結(jié)合能比核中的大7．（2023北京匯文中學(xué)高二下期末）將中子、質(zhì)子緊緊束縛在核內(nèi)，形成穩(wěn)定原子核的力是（）A．萬(wàn)有引力 B．庫(kù)侖力 C．核力 D．分子力8．（2022北京西城高二下期末）下列說(shuō)法中正確的是（）A．晶體與非晶體的區(qū)別在于是否具有各向異性B．在太空實(shí)驗(yàn)室里，水滴的形狀是一個(gè)完美的球形，這是表面張力作用使其表面具有擴(kuò)張趨勢(shì)而引起的結(jié)果C．分子之間存在相互作用的引力和斥力，分子力實(shí)質(zhì)上是屬于電磁相互作用D．結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定9．（2022北京海淀高二下期末）關(guān)于原子核的結(jié)合能，下列說(shuō)法正確的是（）A．原子核的比結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子所需要的能量B．一重原子核衰變成粒子和另一原子核，衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來(lái)重核的結(jié)合能C．原子核的核子越多，則比結(jié)合能越大D．比結(jié)合能越大，原子核越不穩(wěn)定二、解答題10．（2023北京海淀高二下期末）太陽(yáng)能照射到地球上時(shí)，由于大氣層的反射和吸收等作用，只有約到達(dá)地面?，F(xiàn)測(cè)得在地球表面垂直太陽(yáng)光方向每平方米面積上接收到太陽(yáng)能的平均功率為。已知地球到太陽(yáng)的距離，真空的光速。（1）求太陽(yáng)輻射能量的總功率；（2）為簡(jiǎn)單計(jì)算，認(rèn)為太陽(yáng)輻射頻率相同的電磁波，照射到地面時(shí)，全部被反射。求太陽(yáng)光垂直照射地面時(shí)產(chǎn)生的光壓（壓強(qiáng)）大??；太陽(yáng)內(nèi)部進(jìn)行著多種核聚變反應(yīng)過程，反應(yīng)過程可簡(jiǎn)化為：四個(gè)質(zhì)子聚變?yōu)橐粋€(gè)氦核，放出2個(gè)正電子和2個(gè)中微子（符號(hào)），同時(shí)放出的能量?？烧J(rèn)為太陽(yáng)輻射的能量完全來(lái)源于上述核反應(yīng)。太陽(yáng)的質(zhì)量為，質(zhì)子的質(zhì)量。（3）寫出這個(gè)核聚變的反應(yīng)方程，并計(jì)算每次核聚變的質(zhì)量虧損；（4）教材寫道“太陽(yáng)的核反應(yīng)還能維持幾十億年”。若認(rèn)為上述核反應(yīng)還能持續(xù)億年秒，在此過程中，太陽(yáng)的輻射功率不變。求這段時(shí)間內(nèi)，太陽(yáng)消耗的質(zhì)子數(shù)占太陽(yáng)目前質(zhì)子數(shù)的比例，并求出具體數(shù)值（結(jié)果保留一位有效數(shù)字）。假設(shè)目前太陽(yáng)全部由質(zhì)子組成。11．（2022北京西城高二下期末）一個(gè)靜止的放射性原子核發(fā)生了一次衰變，放射出的粒子的質(zhì)量為m。速度的大小為v。分析并計(jì)算以下三個(gè)問題：（1）放射性原子核用表示，新核的元素符號(hào)用Y表示，寫出該衰變的核反應(yīng)方程；（2）若該原子核發(fā)生衰變后的新核質(zhì)量為M，求衰變后新核的速度大?。唬?）設(shè)該衰變過程釋放的核能都轉(zhuǎn)化為粒子和新核的動(dòng)能，求衰變過程的質(zhì)量虧損。12．（2022北京海淀高二下期末）核子半徑是一個(gè)重要參數(shù)，科學(xué)家利用鏡像核的結(jié)合能之差進(jìn)行推斷。質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)互換的原子核互為鏡像核，例如與。已知和原子核的質(zhì)量分別是和，中子和質(zhì)子質(zhì)量分別是和，，式中c為光速。兩個(gè)點(diǎn)電荷Q、q的電勢(shì)能公式為，式中r是它們之間的距離。（1）試計(jì)算與的結(jié)合能之差為多少M(fèi)eV。（2）已知核子間相互作用的“核力”與電荷幾乎沒有關(guān)系，又知質(zhì)子和中子的半徑近似相等。試說(shuō)明上面所求的結(jié)合能之差主要是由什么原因造成的，并由此結(jié)合能之差來(lái)估計(jì)核子半徑r的字母表達(dá)式（不必代入數(shù)值，靜電力常量k、元電荷e、結(jié)合能之差、光速c作為已知量。）（3）除了上述方法，還可以利用不同原子核的半徑R與核子數(shù)A的關(guān)系式來(lái)推斷核子半徑。通過測(cè)量不同的原子核，證實(shí)：，對(duì)不同原子核可視為已知常數(shù)。為了解釋這個(gè)現(xiàn)象，科學(xué)家建立如下模型：核子可以近似地看成是半徑r恒定的球體，原子核可以近似地看成半徑為R的大球體，核子緊密地包裹在原子核中；為了計(jì)算方便，將每個(gè)核子所占據(jù)的空間視為一個(gè)立方體。據(jù)此，試用這個(gè)簡(jiǎn)單模型分析核子半徑r的表達(dá)式。

參考答案1．B【詳解】AB．由圖可知，核的比結(jié)合能約為5MeV，核的結(jié)合能約為5MeV×6=30MeV故A正確，與題意不符；B錯(cuò)誤，與題意相符；C．比結(jié)合能越大越穩(wěn)定，如圖所示，核比結(jié)合能比核比結(jié)合能大，所以核比核更穩(wěn)定。故C正確，與題意不符；D．裂變?yōu)楹偷倪^程中會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量虧損，釋放核能。故D正確，與題意不符。故選B。2．D【詳解】A．鈾核裂變的核反應(yīng)的反應(yīng)物中應(yīng)該有慢中子參加，然后生成多個(gè)中子，反應(yīng)方程為選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．在原子核中，比結(jié)合能越大表示原子核中的核子結(jié)合得越牢固，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．一定質(zhì)量的理想氣體，在壓強(qiáng)不變時(shí)，溫度降低時(shí)體積減小，氣體分子數(shù)密度增加，分子平均速率減小，氣體分子對(duì)器壁的平均作用力減小，則單位時(shí)間內(nèi)分子與單位面積器壁碰撞次數(shù)增加，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．生產(chǎn)半導(dǎo)體器件時(shí)需要在純凈的半導(dǎo)體材料中摻入其他元素，這可以在高溫條件下利用分子的擴(kuò)散來(lái)完成，選項(xiàng)D正確。故選D。3．C【詳解】A．由題圖可知，核的比結(jié)合能約為7MeV，氦核的核子數(shù)為4，因此結(jié)合能約為4×7MeV=28MeV，故A錯(cuò)誤；B．由題圖可知，核比結(jié)合能約為5MeV，則有核結(jié)合能約為6×5MeV=30MeV，可知核結(jié)合能比核結(jié)合能小，故B錯(cuò)誤；C．兩個(gè)結(jié)合成時(shí)，產(chǎn)生聚變反應(yīng)，有質(zhì)量虧損，由質(zhì)能方程可知，因此釋放能量，故C正確；D．由題圖可知，中核子的比結(jié)合能比中核子的比結(jié)合能小，由于平均質(zhì)量越小的原子核，其比結(jié)合能越大，因此中核子的平均質(zhì)量比中核子的平均質(zhì)量大，故D錯(cuò)誤。故選C。4．C【詳解】A．核的比結(jié)合能約為，核的結(jié)合能約為故A錯(cuò)誤；B．由圖像可知，核比的比結(jié)合能略大，但與核子數(shù)之比為，核比的結(jié)合能小，故B錯(cuò)誤；C．比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，由圖像可知，核比核比結(jié)合能大，所以核比核更穩(wěn)定。故C正確；D．兩個(gè)比結(jié)合能小的核結(jié)合成比結(jié)合能大的核時(shí)，會(huì)釋放能量，故D錯(cuò)誤。故選C。5．A【詳解】A．由圖可知核的比結(jié)合能大于核的比結(jié)合能，則核比核更穩(wěn)定，故A正確；B．原子核的質(zhì)量數(shù)越大，原子核的結(jié)合能越大，則核比的結(jié)合能更小，故B錯(cuò)誤；C．由圖可知核的比結(jié)合能約為，則核的結(jié)合能約為，故C錯(cuò)誤；D．兩個(gè)核結(jié)合成核時(shí)釋放能量，故D錯(cuò)誤。故選A。6．C【詳解】A．比結(jié)合能越大，核越穩(wěn)定，He核比Li核比結(jié)合能大，則更穩(wěn)定，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)圖像知He核的比結(jié)合能約為7MeV，所以結(jié)合能為故B錯(cuò)誤；C．由題圖可知，H的比結(jié)合能約為1MeV，則H核結(jié)合能為2MeV；He核的比結(jié)合能為7MeV，結(jié)合能為28MeV，則兩個(gè)H核結(jié)合成He核時(shí)放出能量，故C正確；D．由題圖圖像可知，U核中核子的平均結(jié)合能比Kr核中的小，故D錯(cuò)誤。故選C。7．C【詳解】將中子、質(zhì)子緊緊束縛在核內(nèi)，形成穩(wěn)定原子核的力是核力。故選C。8．C【詳解】A．表現(xiàn)出各向同性的是多晶體與非晶體，表現(xiàn)出各向異性的是單晶體，晶體與非晶體的區(qū)別在于是否具有固定熔點(diǎn)，A錯(cuò)誤；B．在太空實(shí)驗(yàn)室里，水滴的形狀是一個(gè)完美的球形，這是表面張力作用使其表面具有收縮趨勢(shì)而引起的結(jié)果，B錯(cuò)誤；C．分子之間同時(shí)存在相互作用的引力和斥力，分子力本質(zhì)上是屬于電磁相互作用，C正確；D．結(jié)合能越大的原子核不一定越穩(wěn)定，比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，D錯(cuò)誤。故選C。9．B【詳解】A．根據(jù)結(jié)合能的定義可知，分散的核子組成原子核時(shí)放出的能量叫做原子核結(jié)合能，所以原子核的結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，原子核的比結(jié)合能等于結(jié)合能除以核子數(shù)，指平均分解出一個(gè)自由核子所需要提供的能量，故A錯(cuò)誤；B．重核衰變時(shí)釋放能量，衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和大于原來(lái)重核的結(jié)合能，故B正確；C．原子核的核子越多，則結(jié)合能越大，但比結(jié)合能不一定越大，質(zhì)量數(shù)為40左右的原子核的比結(jié)合能最大，故C錯(cuò)誤；D．比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，故D錯(cuò)誤。故選B。10．（1）；（2）；（3），；（4）【詳解】（1）根據(jù)題意可知地球表面垂直太陽(yáng)光方向每平方米面積上太陽(yáng)能輻射的平均功率為以地球到太陽(yáng)的距離為一個(gè)球面，太陽(yáng)輻射到該球面上的總功率即為所求太陽(yáng)輻射能量的總功率，故可得（2）設(shè)單位時(shí)間內(nèi)射到地面單位面積上的光子數(shù)為N，頻率為，總能量為，可得可得每個(gè)光子的動(dòng)量為在時(shí)間內(nèi)，面積為地面上的光子全部被反射，根據(jù)動(dòng)量定理可得解得光壓為（3）核聚變的反應(yīng)方程為根據(jù)質(zhì)能方程，可知每次核聚變的質(zhì)量虧損為（4）經(jīng)過億年后消耗的質(zhì)子質(zhì)量為故可得11．（1）；（2）；（3）【詳解】（1）該衰變的核反應(yīng)方程（2）由動(dòng)量守恒定律可知解得衰變后新核的速度大?。?）該衰變過程釋放的核能根據(jù)質(zhì)能方程可得12．（1）0.763MeV；（2）與的結(jié)合能差主要來(lái)自它們的