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1、專題 40 結(jié)合能、質(zhì)量虧損、聚變和裂變
一、單項(xiàng)選擇題
1.【2015· 上海· 5】鈾核可以發(fā)生衰變和裂變,鈾核的
A.衰變和裂變都能自發(fā)發(fā)生 B .衰變和裂變都不能自發(fā)發(fā)生
C.衰變能自發(fā)發(fā)生而裂變不能自發(fā)發(fā)生 D .衰變不能自發(fā)發(fā)生而裂變能自發(fā)
發(fā)生
【答案】 C
【解析】 鈾是天然放射性元素,所以鈾核的衰變是能自發(fā)發(fā)生,而鈾核的裂變是人工
實(shí)現(xiàn)的,是用中子轟擊鈾核實(shí)現(xiàn)的,所以鈾核的裂變,不能自發(fā)發(fā)生,故 A、B、D錯(cuò)誤, C
正確。
【考點(diǎn)定位】 衰變;裂變
2.【2014· 北京卷】質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為 m1、m2 和 m3,當(dāng)一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)
中子結(jié)
2、合成氘核時(shí),釋放的能量是( c 表示真空中的光速)
2 D .(m 2 A.(m1+m2- m3)c B .(m1- m2- m3)c C .(m1+m2- m3)c 1- m2- m3)c
【答案】 C
【解析】根據(jù)質(zhì)能方程 知,核反應(yīng)過(guò)程中釋放的能量等于質(zhì)量的減少量與
光速 c 平方的乘積, C正確, A、B、D錯(cuò)誤。
【考點(diǎn)定位】 主要考查質(zhì)能方程
3.【2012· 福建卷】關(guān)于近代物理,下列說(shuō)法正確的是
A. 射線是高速運(yùn)動(dòng)的氦原子
B.核聚變反應(yīng)方程 表示質(zhì)子
C.從金屬表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能與照射光的頻率成正比
D.玻爾將量子觀念引入原子領(lǐng)域,其理論能夠解
3、釋氦原子光譜的特征
【答案】 D
【考點(diǎn)定位】本題考查了核反應(yīng)相關(guān)知識(shí)
4.【2013 重慶卷】鈾是常用的一種核燃料,若它的原子核發(fā)生了如下的裂變反應(yīng):
,則 a+b 可能是
A. B . C .
D.
【答案】 D
【解析】 重核裂變反應(yīng)方程的書寫應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒,題述核反應(yīng)方程
左邊質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別為 236 和 92,生成物中“a+b”整體的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)應(yīng)分別為 234
和 92,則只有選項(xiàng) D符合要求。
【考點(diǎn)定位】 重核裂變反應(yīng)方程的書寫
5.【2014· 上海卷】核反應(yīng)方程式 Be+ He C+X中的 X表示
A.質(zhì)子 B.電子 C.光子
4、D.中子
【答案】 D
【解析】 核反應(yīng)方程式遵循電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒, 設(shè) X的質(zhì)量數(shù)為 ,電荷數(shù)為 ,
則有 , ,可得 , ,所有對(duì)應(yīng)得粒子是中子,選項(xiàng) D
對(duì)。
【考點(diǎn)定位】電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒
6.【2014· 上海卷】鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中,重核裂變時(shí)放出的可以使裂變不斷進(jìn)行下去的粒子
是
A.質(zhì)子 B.中子 C.β 粒子 D.α 粒子
【答案】 B
【解析】 重核裂變時(shí)放出的中子引起其他重核的裂變, 可以使裂變不斷進(jìn)行下去, 這就
是鏈?zhǔn)椒磻?yīng),比如鈾核的裂變 ,選項(xiàng) B 對(duì)。
【考點(diǎn)定位】鏈?zhǔn)椒磻?yīng)
7.【2017· 天津卷】我國(guó)自主研發(fā)制造的國(guó)際熱核聚變核心部件
5、在國(guó)際上率先通過(guò)權(quán)威機(jī)
構(gòu)認(rèn)證,這是我國(guó)對(duì)國(guó)際熱核聚變項(xiàng)目的重大貢獻(xiàn)。下列核反應(yīng)方程中屬于聚變反應(yīng)的
是
A. B .
C. D .
2
【答案】 A
【考點(diǎn)定位】核反應(yīng)的種類
【名師點(diǎn)睛】本題的關(guān)鍵是知道核反應(yīng)的分類,區(qū)別衰變和核反應(yīng)。
8.【2017· 新課標(biāo)Ⅰ卷】大科學(xué)工程“人造太陽(yáng)”主要是將氘核聚變反應(yīng)釋放的能量用來(lái)
發(fā)電。氘核聚變反應(yīng)方程是 。已知 的質(zhì)量為 2.013 6 u,
2 的質(zhì)量為 3.015 0 u , 的質(zhì)量為 1.008 7 u ,1 u=931 MeV/ c
。氘核聚變反應(yīng)中釋
放的核能約為
A.3.7 MeV B .3.3 MeV C
6、 .2.7 MeV D .0.93 MeV
【答案】 B
【解析】根據(jù)質(zhì)能方程,釋放的核能 , ,則
,故 B 正確, ACD錯(cuò)誤。
【考點(diǎn)定位】質(zhì)能方程
【名師點(diǎn)睛】本題考查質(zhì)能方程,注意原子核的質(zhì)量單位不是 kg,由質(zhì)能方程求核能時(shí)要
細(xì)心。
二、多項(xiàng)選擇題
1.【2015· 廣東· 18】科學(xué)家使用核反應(yīng)獲取氚,再利用氘和氚核反應(yīng)獲得能量,核
反應(yīng)方程分別為: X+Y→ + +4.9MeV和 + → +X+17.6MeV,下列表述正確
的有
A.X是中子 B .Y的質(zhì)子數(shù)是 3,中子數(shù)是 6
C.兩個(gè)核反應(yīng)都沒(méi)有質(zhì)量虧損 D .氘和氚的核反應(yīng)是核聚變反應(yīng)
【答案
7、】 AD
3
【考點(diǎn)定位】對(duì)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程、核聚變反應(yīng)概念的理解,及核反應(yīng)方程中質(zhì)量數(shù)、
電荷數(shù)守恒的應(yīng)用。
2.【2012· 廣東卷】能源是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ),發(fā)展核能是發(fā)展能源的途徑之一。下列
釋放核能的反應(yīng)方程,表述正確的有
A. 是核聚變反應(yīng)
B. 是 衰變
C. 是核裂變反應(yīng)
D. 是 衰變
【答案】 AC
【考點(diǎn)定位】本題考查核反應(yīng)相關(guān)知識(shí)
3.【2016· 全國(guó)新課標(biāo)Ⅲ卷】一靜止的鋁原子核 俘獲一速度為 m/s 的質(zhì)子
p 后,變?yōu)樘幱诩ぐl(fā)態(tài)的硅原子核 ,下列說(shuō)法正確的是
A.核反應(yīng)方程為
B.核反應(yīng)方程過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒
C.核反應(yīng)過(guò)程中系統(tǒng)能量不
8、守恒
D.核反應(yīng)前后核子數(shù)相等,所以生成物的質(zhì)量等于反應(yīng)物的質(zhì)量之和
E.硅原子核速度的數(shù)量級(jí)為 m/s,方向與質(zhì)子初速度方向一致
【答案】 ABE
【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得核反應(yīng)方程 ,A正確;過(guò)程中
4
釋放的核力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力,故系統(tǒng)動(dòng)量守恒, B 正確;核反應(yīng)過(guò)程中系統(tǒng)能量守恒, C錯(cuò)誤;
由于反應(yīng)過(guò)程中, 要釋放大量的能量, 即伴隨著質(zhì)量虧損, 所以生成物的質(zhì)量小于反應(yīng)物的
質(zhì)量之和, D錯(cuò)誤;由動(dòng)量守恒可知, ,解得 ,故數(shù)量級(jí)約
為 10 5 m/s ,故 E 正確。
【考點(diǎn)定位】考查了動(dòng)量守恒、能量守恒、核反應(yīng)方程
【方法技巧】 由質(zhì)量數(shù)、 電荷數(shù)
9、守恒可知核反應(yīng)方程; 由動(dòng)量守恒可知硅原子核速度的
數(shù)量級(jí)及速度方向, 本大題包含了 3-5 原子物理的內(nèi)容, 難度不大, 但從題目來(lái)看考查范圍
很廣,要求能全面掌握。
4.【2017· 江蘇卷】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) 核的結(jié)合能約為 14 MeV
(B) 核比 核更穩(wěn)定
(C)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
【答案】 BC
【考點(diǎn)定位】比結(jié)合能 結(jié)合能
【名師點(diǎn)睛】 本題主要是要理解比結(jié)合能的含義, 知道結(jié)合能與比結(jié)合能的區(qū)分與關(guān)系. 以
及在核反應(yīng)過(guò)程中由比結(jié)合能小的反應(yīng)生成
10、比結(jié)合能大的要釋放能量.
5
三、非選擇題
1.【2016· 全國(guó)新課標(biāo)Ⅱ卷】 在下列描述的核過(guò)程的方程中, 屬于 α 衰變的是 _______,
屬于 β 衰變的是 _______,屬于裂變的是 _______,屬于聚變的是 _______。(填正確答案標(biāo)
號(hào))
A .
B.
C .
D.
E. F .
【答案】 C AB E F
【解析】衰變的反應(yīng)物只有一個(gè),生成物有 或 ;重核裂變的反應(yīng)物一般是重核
和中子,生成較輕的核;氫核聚變是輕核合成為較重的核。
【考點(diǎn)定位】核反應(yīng)方程、核反應(yīng)類型
【名師點(diǎn)睛】此題考查核反應(yīng)的基本類型;要知道核反應(yīng)分為四種:衰變、重核
11、裂變、
輕核聚變和人工核轉(zhuǎn)變;記住各種類型方程的特點(diǎn)即可解決此題。
2.【2013 新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ】 一質(zhì)子束入射到靜止靶核 上, 產(chǎn)生如下核反應(yīng):
p+ →x+n 式中 p 代表質(zhì)子,n 代表中子,x 代表核反應(yīng)產(chǎn)生的新核。 由反應(yīng)式可知,
新核 x 的質(zhì)子數(shù)為 ,中子數(shù)為 。
【答案】 14 13
【解析】 由 ,由質(zhì)量數(shù)守恒定律和電荷數(shù)守恒可得,新核的質(zhì)
6
子數(shù)為 14,中子數(shù)為 13。
【考點(diǎn)定位】核反應(yīng)方程。
3.【2012· 新課標(biāo)卷】氘核和氚核可發(fā)生熱核聚變而釋放巨大的能量,該反應(yīng)方程為:
EQ \* jc0 \* "Font:Calibri" \* h
12、ps21 \o(\s\up 9(4
2,EQ \* jc0 \* "Font:Calibri" \* hps21 \o(\s\up 9(4,2
,式中 x 是某種粒子。已知:
EQ \* jc0 \* "Font:Calibri" \* hps21 \o(\s\up 9(2
1,EQ \* jc0 \* "Font:Calibri" \* hps21 \o(\s\up 9(2,1
、
EQ \* jc0 \* "Font:Calibri" \* hps21 \o(\s\up 9(3
1,EQ \* jc0 \* "Font:Calibri" \* hps21 \o(\
13、s\up 9(3,1
、
EQ \* jc0 \* "Font:Calibri" \* hps21 \o(\s\up 9(4
2,EQ \* jc0 \* "Font:Calibri" \* hps21 \o(\s\up 9(4,2
和粒子 x 的質(zhì)量分別為
2.0141u 、3.0161u 、4.0026u 和 1.0087u ;1u=931.5MeV/c
2,c 是真空中的光速。由上述反應(yīng)
方程和數(shù)據(jù)可知,粒子 x 是__________,該反應(yīng)釋放出的能量為 _________ MeV(結(jié)果保留
3 位有效數(shù)字)
【答案】中子; 17.6 ;
【考點(diǎn)定位
14、】本題考查核反應(yīng)方程,質(zhì)能方程
4.【2015· 江蘇· 12C(2)】核電站利用原子核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)放出的巨大能量進(jìn)行發(fā)電,
是常用的核燃料。 受一個(gè)中子轟擊后裂變成 和 兩部分,并產(chǎn)生 _____
個(gè)中子。要使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生,裂變物質(zhì)的體積要 _________(選填“大于”或者“小于”)
它的臨界體積。
【答案】 3 大于
【解析】 由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守可知: ,可見(jiàn)產(chǎn)生了 3
個(gè)中子,鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的一個(gè)條件是鈾燃料的體積必須大于或等于臨界體積。
【考點(diǎn)定位】核反應(yīng)、重核裂變
5.【2015· 江蘇· 12C(3)】取質(zhì)子的質(zhì)量 mp=1.6726× 10
-27 kg,中子的質(zhì)量
mn=1.6749× 10
-27 kg, α 粒子的質(zhì) m α=6.6 467× 10
α=6.6 467× 10
-27 kg,光速c=3× 108m/s,請(qǐng)計(jì)算 α 粒子的結(jié)
合能。(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
【答案】
【解析】 根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程 ,可求:
7
【考點(diǎn)】 核能的計(jì)算。
8