專題40 結(jié)合能、質(zhì)量虧損、聚變和裂變

專題40結(jié)合能、質(zhì)量虧損、聚變和裂變一、單項選擇題【2015?上海?5】鈾核可以發(fā)生衰變和裂變，鈾核的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現(xiàn)的，是用中子轟擊鈾核實現(xiàn)的，所以鈾核的裂變，不能自發(fā)發(fā)生，故A、B、D錯誤，C正確?！?014?北京卷】質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m「m2和m3，當(dāng)一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成氘核時，釋放的能量是（c表示真空中的光速）A.（m1+m2-m3）c B.（m1-m2-m3）cC.（m1+m2-m3）c2 D.（m1-m2-m3）c2【答案】C【解析】根據(jù)質(zhì)能方程AE=Nmc2知，核反應(yīng)過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錯誤?！?012?福建卷】關(guān)于近代物理，下列說法正確的是?射線是高速運動的氦原子核聚變反應(yīng)方程：F1'''L：H"l"：：'：：表示質(zhì)子從金屬表面逸出的光電子的最大初動能與照射光的頻率成正比玻爾將量子觀念引入原子領(lǐng)域，其理論能夠解釋氦原子光譜的特征【答案】D【解析】c射線是高速運動的氮檢流』不杲氨原子.故A錯誤§核漿變反應(yīng)方程十廠H-中，扛表示中子，故嚀錯誤；根捉光電效應(yīng)方程耳+-孔,知最大初動能與服射光的頻率成線性關(guān)系,不是成正比，故C錯誤F玻爾將量子觀念引人原子領(lǐng)域，其理論能夠解釋氫嫌子光譜的特征，加DJE確?！?013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)：235U+1nTa+b+21n，則a+b可能是9200A.140Xe+93Kr B.141Ba+92Kr C.i4iBa+93Sr D.140Xe+94Sr54 36 56 36 56 38 54 38【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D符合要求?！?014?上海卷】核反應(yīng)方程式9Be+4Het12C+X中的X表示4 2 6質(zhì)子 B.電子 C.光子 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a，電荷數(shù)為b，則有9+4=12+a，4+2=6+b，可得a=1，b=0，所有對應(yīng)得粒子是中子，選項D對。【2014?上海卷】鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中，重核裂變時放出的可以使裂變不斷進行下去的粒子是A.質(zhì)子 B.中子 C.卩粒子 D.a粒子【答案】B【解析】重核裂變時放出的中子引起其他重核的裂變，可以使裂變不斷進行下去，這就是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，比如鈾核的裂變235U+mfi37Te+97Zr+2m，選項B對。7.【2017?天津卷】我國自主研發(fā)制造的國際熱核聚變核心部件在國際上率先通過權(quán)威機構(gòu)認(rèn)證，這是我國對國際熱核聚變項目的重大貢獻。下列核反應(yīng)方程中屬于聚變反應(yīng)的是7.【2017?天津卷】我國自主研發(fā)制造的國際熱核聚變核心部件在國際上率先通過權(quán)威機構(gòu)認(rèn)證，這是我國對國際熱核聚變項目的重大貢獻。下列核反應(yīng)方程中屬于聚變反應(yīng)的是B.14N+4Het17O+1H7 2 8 1A.2H+3HT4He+in1120C.4He+27AlT30P+m2 13 15 0D.C.4He+27AlT30P+m2 13 15 092 0 56 36 0【答案】A【解析】汩十;HT Jn是一個軌核與一個冠核結(jié)合成一個氨核」同時放出一個中子，屬于聚變反應(yīng),故A正確；號巳T；O+；H是盧瑟福炭現(xiàn)質(zhì)子的樓反應(yīng)，他用：粒子轟擊氮原子杈產(chǎn)生氧的同位素一一氧17和一個質(zhì)子，是人類第一次實現(xiàn)的原子核的人工輕變，屬于人工樓反應(yīng)，故E錯誤;；氐+備A1T普P+話是小居里夫婦用ci粒子轟擊鋁片時發(fā)現(xiàn)了放射?性磷（磷30）,屬于人工核反也故C錯誤；轡17+扣T嘍B齢益Kr+3執(zhí)杲一種典型的鈾複裂變，屬于裂變反應(yīng)，故D錯i冠【2017?新課標(biāo)I卷】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。氘核聚變反應(yīng)方程是2H+2Hf3He+1n。已知2H的質(zhì)量為2.0136u，3He的質(zhì)量為3.015Ou,5的質(zhì)量為11201201.0087u，1u=931MeV/c2。氘核聚變反應(yīng)中釋放的核能約為A.3.7MeV B.3.3MeV C.2.7MeV D.0.93MeV答案】B【解析】根據(jù)質(zhì)能方程，釋放的核能AE二Amc2，Am二2m-m-m二0.0035u，貝yHHenAE=0.0035ux931MeV/c2xc2=3.2585MeV?3.3MeV，故b正確，ACD錯誤。（2018?全國卷III?T14）1934年,約里奧一居里夫婦用a粒子轟擊鋁核27A1,產(chǎn)生了第一個人工放射性核13素X:a+27Al——n+X。X的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別為（ ）13A.15和28 B.15和30 C.16和30 D.17和31【答案】B【解析】因為a粒子是4He、中子是m,所以根據(jù)反應(yīng)方程式前后質(zhì)量數(shù)、質(zhì)子數(shù)相等得出204He+27Altin+3oX。故選B。TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"2 13 0 15（2018?北京高考?T1）在核反應(yīng)方程4He+14Nt17O+X中，X表示的是（ ）2 7 8A.質(zhì)子B.中子C.電子D.a粒子【答案】A【解析】設(shè)X為zX,根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)守恒:4+14=17+Z,則Z=10電荷數(shù)守恒:2+7=8+A,則A=1,即X為1HA1為質(zhì)子，故選項A正確,B、C、D錯誤。（2018?天津高考?T1）國家大科學(xué)工程——中國散裂中子源（CSNS）于2017年8月28日首次打靶成功,獲得中子束流,可以為諸多領(lǐng)域的研究和工業(yè)應(yīng)用提供先進的研究平臺,下列核反應(yīng)中放出的粒子為中子的是（ ）A.14N俘獲一個a粒子，產(chǎn)生170并放出一個粒子7827A1俘獲一個a粒子，產(chǎn)生30P并放出一個粒子13 15俘獲一個質(zhì)子，產(chǎn)生4Be并放出一個粒子D.6Li俘獲一個質(zhì)子，產(chǎn)生3He并放出一個粒子32【答案】B【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知四個核反應(yīng)方程分別為14N+4Het170+1H、7 2 8 127Al+4Het30P+1n、11B+1Ht8Be+4He、6Li+1Ht3He+4He,故只有B項正確。13 2 15 0 5 1 4 2 3 1 2 2二、多項選擇題【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+Yf4He+3H+4.9MeV和2H+3H—4He+X+17.6MeV，下列表述正確的有21112A.X是中子 B.Y的質(zhì)子數(shù)是3,中子數(shù)是6C.兩個核反應(yīng)都沒有質(zhì)量虧損 D.氘和氚的核反應(yīng)是核聚變反應(yīng)【答案】AD【解析】由陽十國血十X十17儀屆V,根據(jù)反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)i電荷數(shù)守恒可知，才的質(zhì)量數(shù)為b電荷數(shù)為山因此X是中子』故選項A正確$再由疋+F—懣+說根據(jù)反應(yīng)前后質(zhì)量如電荷數(shù)守恒可知』F的質(zhì)量數(shù)為g電荷數(shù)為知即苴質(zhì)子數(shù)為矢中子數(shù)也為3』故選項E錯誤$由于兩個反應(yīng)中都軽放了能量，因此根擔(dān)愛因斯坦質(zhì)能方程可知，兩個反應(yīng)中都存在質(zhì)量虧損，故選項C錯誤；根據(jù)核聚變反應(yīng)的定冥可知，軌和冠反應(yīng)生成了一個核;融，故詵項D正確。【2012?廣東卷】能源是社會發(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3H+2Ht4He+1n是核聚變反應(yīng)TOC\o"1-5"\h\z1 1 2 03H+2Ht4He+m是0衰變1 1 2 0235U+1nt144Ba+89Kr+31n是核裂變反應(yīng)92 0 56 36 0235U+1nt140Xe+94Sr+21n是a衰變92 0 54 38 0【答案】AC【解析】核聚孌的過程與核裂糜相瓦是幾個原子核聚合成一個師子核的過程，氫博子核聚變?yōu)榈雍耍蔄正確；尸衰變放出的是電子，而這里是中子故日錯i吳；核裂變杲一個原子核分裂成幾個原子垓的變化』質(zhì)量非常大的原子核才能發(fā)生檢裂虬故G正確」a衰孌放出的是檢原子杯it是裂變反應(yīng),故D錯誤,故選：AC /【2016?全國新課標(biāo)III卷】一靜止的鋁原子核2；A1俘獲一速度為1.0x107m/s的質(zhì)子p后，變?yōu)樘幱诩ぐl(fā)態(tài)的硅原子核28Si*，下列說法正確的是14核反應(yīng)方程為p+27Alt28Si*13 14核反應(yīng)方程過程中系統(tǒng)動量守恒核反應(yīng)過程中系統(tǒng)能量不守恒核反應(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)量之和硅原子核速度的數(shù)量級為105m/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P+27AlT28Si*，A正確；過程中釋放的核力遠遠13 14大于外力，故系統(tǒng)動量守恒，B正確；核反應(yīng)過程中系統(tǒng)能量守恒，C錯誤；由于反應(yīng)過程中，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錯誤；由動量守恒可知,mv=28mv1.0mv=28mv解得v'= x107m/s，故數(shù)量級約為105m/s,故E正確。284.【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 比站臺艙1比站臺艙1AhQ1 i\illiiii*1ft2050WO1502002504He核的結(jié)合能約為14MeV24He核比6Li核更穩(wěn)定23兩個2H核結(jié)合成4He核時釋放能量12235U核中核子的平均結(jié)合能比89Kr核中的大92 36【答案】BC【解析】由團知;氐核的比結(jié)合能約為7MeV,所以結(jié)合能約対4x7=28MeV,故A錯誤；：皿核比口核的比結(jié)合能応所以.割已核比口核更穩(wěn)定，￡正確‘兩個;H核結(jié)合成;氐核時，即由比結(jié)合能彳啲反應(yīng)生成比結(jié)合能大的釋放能量』C正蹴由團知嗥匕檢中檢子的平均結(jié)合能比器Kr核中的卜所以D錯溟.三、非選擇題【2016?全國新課標(biāo)II卷】在下列描述的核過程的方程中，屬于a衰變的是 ，屬于卩衰變的是 ，屬于裂變的是 ，屬于聚變的是 。(填正確答案標(biāo)號)A.A.14CT14N+0e6 7 -1B.32Pt32S+0e15 16 -1C.C.238UT234Th+4He92 90 2D.14N+4HeT17O+1H7 2 8 1F.3H+2Ht4He+m1120E.235U+mF.3H+2Ht4He+m112092 0 54 38 0【答案】CABEF【解析】衰變的反應(yīng)物只有一個，生成物有；H“-0e；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?！?013新課標(biāo)全國卷I】一質(zhì)子束入射到靜止靶核27ai上，產(chǎn)生如下核反應(yīng)：p+27Aj+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 ?！敬鸢浮?413【解析】由1H+27AlT27X+m，由質(zhì)量數(shù)守恒定律和電荷數(shù)守恒可得，新核的質(zhì)子數(shù)為14,中113140子數(shù)為13。23 4【2012噺課標(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：；H+；H一;He+x，234式中x是某種粒子。已知：］H、］H、2He和粒子x的質(zhì)量分別為2.0141U、3.0161u、4.0026u和1.0087u；1u=931.5MeV/c2,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；【解析】由核電荷數(shù)守恒可規(guī)乳粒子的核電荷數(shù)為；1十由質(zhì)量數(shù)守恒可規(guī)乳粒子的質(zhì)量數(shù)対：2+1八則兀粒子杲卜或中子,核反應(yīng)過程中釋放的能量為H少宀皿血門【2015?江蘇?12C（2）】核電站利用原子核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)放出的巨大能量進行發(fā)電，235U是常用的核92燃料。235U受一個中子轟擊后裂變成144Ba和89K兩部分，并產(chǎn)生 個中子。要使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生，裂變92 56 36物質(zhì)的體積要 （選填“大于”或者“小于”）它的臨界體積?！敬鸢浮?大于【解析】 由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守可知：235U