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(xiàng)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(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?！?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(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核時(shí)，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(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?！?012?福建卷】關(guān)于近代物理，下列說(shuō)法正確的是?射線是高速運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(yùn)動(dòng)的氮檢流』不杲氨原子.故A錯(cuò)誤§核漿變反應(yīng)方程十廠H-中，扛表示中子，故嚀錯(cuò)誤；根捉光電效應(yīng)方程耳+-孔,知最大初動(dòng)能與服射光的頻率成線性關(guān)系,不是成正比，故C錯(cuò)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(shū)寫(xiě)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。【2014?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(duì)應(yīng)得粒子是中子，選項(xiàng)D對(duì)?！?014?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.卩粒子 D.a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235U+mfi37Te+97Zr+2m，選項(xiàng)B對(duì)。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(gè)軌核與一個(gè)冠核結(jié)合成一個(gè)氨核」同時(shí)放出一個(gè)中子，屬于聚變反應(yīng),故A正確；號(hào)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(gè)質(zhì)子，是人類第一次實(shí)現(xiàn)的原子核的人工輕變，屬于人工樓反應(yīng)，故E錯(cuò)誤;；氐+備A1T普P+話是小居里夫婦用ci粒子轟擊鋁片時(shí)發(fā)現(xiàn)了放射?性磷（磷30）,屬于人工核反也故C錯(cuò)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(cuò)i冠【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(cuò)誤。（2018?全國(guó)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(gè)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?yàn)閍粒子是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(xiàng)A正確,B、C、D錯(cuò)誤。（2018?天津高考?T1）國(guó)家大科學(xué)工程——中國(guó)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(jìn)的研究平臺(tái),下列核反應(yīng)中放出的粒子為中子的是（ ）A.14N俘獲一個(gè)a粒子，產(chǎn)生170并放出一個(gè)粒子7827A1俘獲一個(gè)a粒子，產(chǎn)生30P并放出一個(gè)粒子13 15俘獲一個(gè)質(zhì)子，產(chǎn)生4Be并放出一個(gè)粒子D.6Li俘獲一個(gè)質(zhì)子，產(chǎn)生3He并放出一個(gè)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(gè)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(xiàng)正確。13 2 15 0 5 1 4 2 3 1 2 2二、多項(xiàng)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(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】AD【解析】由陽(yáng)十國(guó)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(xiàng)A正確$再由疋+F—懣+說(shuō)根據(jù)反應(yīng)前后質(zhì)量如電荷數(shù)守恒可知』F的質(zhì)量數(shù)為g電荷數(shù)為知即苴質(zhì)子數(shù)為矢中子數(shù)也為3』故選項(xiàng)E錯(cuò)誤$由于兩個(gè)反應(yīng)中都軽放了能量，因此根擔(dān)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程可知，兩個(gè)反應(yīng)中都存在質(zhì)量虧損，故選項(xiàng)C錯(cuò)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(gè)核;融，故詵項(xiàng)D正確。【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(guò)程與核裂糜相瓦是幾個(gè)原子核聚合成一個(gè)師子核的過(guò)程，氫博子核聚變?yōu)榈雍?，故A正確；尸衰變放出的是電子，而這里是中子故日錯(cuò)i吳；核裂變杲一個(gè)原子核分裂成幾個(gè)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(cuò)誤,故選：AC /【2016?全國(guó)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(shuō)法正確的是14核反應(yīng)方程為p+27Alt28Si*13 14核反應(yīng)方程過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒核反應(yīng)過(guò)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(jí)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(guò)程中釋放的核力遠(yuǎn)遠(yuǎn)13 14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,mv=28mv1.0mv=28mv解得v'= x107m/s，故數(shù)量級(jí)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(tái)艙1比站臺(tái)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(gè)2H核結(jié)合成4He核時(shí)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(tuán)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(cuò)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(gè);H核結(jié)合成;氐核時(shí)，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(tuán)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(cuò)溟.三、非選擇題【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(hào))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(gè)，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(guó)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(guò)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(jìn)行發(fā)電，235U是常用的核92燃料。235U受一個(gè)中子轟擊后裂變成144Ba和89K兩部分，并產(chǎn)生 個(gè)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。【答案】3大于【解析】 由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守可知：235U