第15.3節(jié)核能及其應(yīng)用

第十五章原子核15.3核能及其應(yīng)用??目標(biāo)導(dǎo)航知識(shí)要點(diǎn)難易度1.核力和四種相互作用2.原子核的比結(jié)合能越大，核越穩(wěn)定。比結(jié)合能由小變大，釋放能量3.質(zhì)量虧損和質(zhì)能方程4.裂變和鏈?zhǔn)椒磻?yīng)5.聚變和可控核聚變★★★★

★★★★★★★??知識(shí)精講一、核力1.定義：原子核內(nèi)一定有一種比庫(kù)侖斥力更強(qiáng)的吸引力，使得核子彼此吸引并緊密地結(jié)合在一起的作用力。2.性質(zhì)：(1)質(zhì)子和質(zhì)子、質(zhì)子和中子以及中子和中子之間都存在核力。(2)核力大小是相同的，與核子是否帶電無(wú)關(guān)。(3)短程力：作用范圍大約在1.4×1015m(大約相當(dāng)于質(zhì)子的半徑)以內(nèi)，超出這一范圍，迅速減小為零。所以核力只發(fā)生在鄰近的少數(shù)核子之間，核力比庫(kù)侖力強(qiáng)100倍以上，即強(qiáng)相互作用。3.四種相互作用：引力相互作用，電磁相互作用，強(qiáng)相互作用，弱相互作用。萬(wàn)有引力、重力是引力相互作用；彈力、摩擦力本質(zhì)上是電磁相互作用力；質(zhì)子和中子之間的相互作用就是強(qiáng)相互作用；原子核β衰變是弱相互作用。例1．（多選）關(guān)于原子內(nèi)的相互作用力說(shuō)法正確的是()A．原子核與電子之間的作用力主要是電磁力B．中子和質(zhì)子間的作用力主要是核力C．質(zhì)子與質(zhì)子間的核力，在2.0×10－15m的距離內(nèi)遠(yuǎn)大于它們相互間的庫(kù)侖力D．原子核與電子之間的萬(wàn)有引力大于它們之間的電磁力答案：AC解析：電子在原子核與電子之間庫(kù)侖力的作用下繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A正確，D錯(cuò)誤；中子和質(zhì)子、質(zhì)子與質(zhì)子間的核力，主要是表現(xiàn)在相鄰的核子之間，在2.0×10－15m的距離內(nèi)遠(yuǎn)大于它們相互間的庫(kù)侖力，大于10×10－15m的距離核力幾乎為零，故C正確，B錯(cuò)誤。二、原子核的結(jié)合能和平均結(jié)合能1.原子核分解需要吸收能量，核子結(jié)合成原子核放出能量。要使一個(gè)核子脫離原子核，外界必須克服核力做功。因此，將原子核分解成彼此分離的核子，所有核子的能量之和比未分離的原子核能量大。例如，用能量為2.22MeV的γ粒子照射氘核，會(huì)發(fā)生如下的核反應(yīng)：反之，在中子和質(zhì)子結(jié)合成核的過(guò)程中會(huì)放出一個(gè)能量為2.22MeV的γ粒子。這表明，原子核分解成核子需要吸收一定的能量，核子結(jié)合成原子核時(shí)則放出同樣大的能量。2.原子核的結(jié)合能：原子核各個(gè)核子彼此分離時(shí)的總能量與該原子核能量之差稱為原子核的結(jié)合能。一般來(lái)說(shuō)，原子核的核子數(shù)越多，結(jié)合能越大。3.比結(jié)合能：是指原子核中每個(gè)核子結(jié)合能的平均值，也稱平均結(jié)合能。比結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定。（通俗理解，吸引得越緊）比結(jié)合能原子序數(shù)的圖像如下：如果核反應(yīng)從比結(jié)合能小的原子核變成比結(jié)合能大的原子核，分解所需能量小于結(jié)合釋放能量，總體釋放能量。從上圖可知，中等質(zhì)量數(shù)的核比結(jié)合能較大，所以重核裂變或輕核聚變都會(huì)釋放能量。4.質(zhì)量虧損和質(zhì)能方程①質(zhì)量虧損：原子核的質(zhì)量小于組成原子核的所有核子的總質(zhì)量，兩者之差稱為質(zhì)量虧損。②質(zhì)能方程：物體的能量與它的質(zhì)量的關(guān)系是：E＝mc2。③質(zhì)量虧損?m與原子核的結(jié)合能E之間的關(guān)系符合愛因斯坦提出的質(zhì)能方程：深化理解：(1)所謂質(zhì)量虧損，并不是質(zhì)量消失，而是減少的質(zhì)量在核子結(jié)合成核的過(guò)程中以能量的形式輻射出去了。反之，把原子核分裂成核子，總質(zhì)量要增加，總能量也要增加，增加的能量要由外部供給。(2)根據(jù)質(zhì)能方程，物體的總能量與其質(zhì)量成正比。物體質(zhì)量增加，則總能量隨之增加；質(zhì)量減少，總能量也隨之減少，這時(shí)質(zhì)能方程也寫作ΔE＝Δmc2。(3)運(yùn)用質(zhì)能方程時(shí)單位常用“原子質(zhì)量單位”(u)和“兆電子伏特”(MeV)，即1u=931.5MeV。例2．原子核的比結(jié)合能曲線如圖所示。根據(jù)該曲線，下列判斷正確的有（）A．核的結(jié)合能約為14MeV B．兩個(gè)核結(jié)合成核時(shí)釋放能量C．核比核更穩(wěn)定 D．U核中核子的平均結(jié)合能比Kr核中的大答案：B解析：A．氦核的比結(jié)合能大約為7MeV，氦核的核子數(shù)為4，則氦核的結(jié)合能大約為28MeV，A錯(cuò)誤；B．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，B正確；C．比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，由圖可知，氦核的比結(jié)合能大，則核比i核更穩(wěn)定，C錯(cuò)誤；D．由圖可知，U核中核子的平均結(jié)合能比Kr核中的小，D錯(cuò)誤。例3．21.質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3，真空中光速為c，當(dāng)質(zhì)子和中子結(jié)合成氘核時(shí)，放出的能量是（）A.m3c2B(m1+m2)c2C.(m3m2m1)c2D.(m1+m2m3)c2答案：D解析∶△m=（m1+m2m3），△E=△mc2，故D正確。三、原子核的裂變1.核裂變：重核受到中子轟擊后分裂成中等質(zhì)量的原子核，同時(shí)放出能量的核反應(yīng)。2.典型的裂變方程(1)eq\o\al(235,

92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(139,

54)Xe＋eq\o\al(95,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n(2)eq\o\al(235,

92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,

56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n3.鈾235裂變的液滴模型：例4．一個(gè)EQ\S(235,92)U原子核在中子的轟擊下發(fā)生一種可能的裂變反應(yīng)，其裂變方程為EQ\S(235,92)U+EQ\S(1,0)n→X+EQ\S(94,38)Sr+2EQ\S(1,0)n，則下列敘述正確的是（）(A)X原子核中含有86個(gè)中子(B)X原子核中含有141個(gè)核子(C)因?yàn)榱炎儠r(shí)釋放能量，根據(jù)E=mc2，所以生成物的總質(zhì)量數(shù)增加(D)因?yàn)榱炎儠r(shí)釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以生成物的總質(zhì)量數(shù)減少答案：A解析：A、設(shè)X的原子核中含有x個(gè)質(zhì)子，質(zhì)量數(shù)為y，根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒有：92=x+38，235+1=y+94+2，解得：x=54，y=140，故質(zhì)子數(shù)為54個(gè)，核子數(shù)為140個(gè)，中子數(shù)=14054=86個(gè)。故A正確，B錯(cuò)誤；C、裂變時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損，從而釋放出能量，所以裂變后的總質(zhì)量減少，但總的質(zhì)量數(shù)不變，故CD錯(cuò)誤。四、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)1.定義：當(dāng)一個(gè)中子引起一個(gè)重核裂變后，裂變釋放的中子再引起其他重核裂變，且由重核裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過(guò)程，這種反應(yīng)叫核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。2.鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件:①有足夠濃度的鈾235②有足夠數(shù)量的慢中子③發(fā)生裂變物質(zhì)的體積大于臨界體積或裂變物質(zhì)的質(zhì)量大于臨界質(zhì)量。3.原子彈利用重核的裂變反應(yīng)制成的,高純度的鈾或钚超過(guò)臨界體積時(shí)發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng),在極短時(shí)間內(nèi)能夠釋放大量核能，發(fā)生猛裂爆炸。例5．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：重核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生依靠中子不斷地轟擊原子核使得裂變不斷進(jìn)行下去，故B正確。五、核裂變反應(yīng)堆1.核反應(yīng)堆的主要組成：（1）核燃料。用濃縮鈾（能吸收慢中子的鈾235占3%~4%）。核燃料：鈾235和钚239。（2）減速劑。用石墨或重水（使裂變中產(chǎn)生的中子減速，以便被鈾235吸收）。（3）控制棒。用鎘做成（鎘吸收中子的能力很強(qiáng)）。（4）冷卻劑。用水或液態(tài)鈉（把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳輸出去用于發(fā)電，同時(shí)使反應(yīng)堆冷卻，保證安全）。（5）水泥防護(hù)層。用來(lái)屏蔽裂變產(chǎn)物放出的各種射線。2.核電站：利用反應(yīng)堆工作時(shí)釋放的熱能使水汽化以推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電，這就是核電站。大亞灣核電站，秦山核電站。例6．（多選）如圖是核電站工作流程圖，關(guān)于核能，下列說(shuō)法正確的是（）A．核反應(yīng)堆可以把核能直接轉(zhuǎn)化為電能B．核反應(yīng)堆利用的是原子核衰變過(guò)程產(chǎn)生的能量C．核反應(yīng)生成物的比結(jié)合能大于反應(yīng)物的比結(jié)合能D．水泥防護(hù)層的作用是屏蔽裂變產(chǎn)物放出的各種射線答案：CD解析：A．核反應(yīng)堆把核能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，再轉(zhuǎn)化為電能，A錯(cuò)誤；B．核反應(yīng)堆利用的是核裂變過(guò)程產(chǎn)生的能量，B錯(cuò)誤；C．核反應(yīng)堆中發(fā)生核反應(yīng)要放出熱量，則核反應(yīng)生成物的比結(jié)合能大于反應(yīng)物的比結(jié)合能，C正確；D．水泥防護(hù)層的作用是屏蔽裂變產(chǎn)物放出的各種射線，D正確。六、原子核的聚變1.定義：兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，這樣的核反應(yīng)叫做核聚變。2.核聚變方程：13.人工熱核反應(yīng)：氫彈首先由化學(xué)炸藥引爆原子彈，再由原子彈爆炸產(chǎn)生的高溫高壓引發(fā)熱核爆炸。核反應(yīng)方程：1反應(yīng)過(guò)程具有不可控性。4.宇宙中的核聚變：太陽(yáng)能是太陽(yáng)內(nèi)部的氫核聚變成氦核釋放的核能。5．核聚變與核裂變的比較：(1)優(yōu)點(diǎn)：①輕核聚變產(chǎn)能效率高；②地球上核聚變?nèi)剂想碗暗膬?chǔ)量豐富；③輕核聚變更為安全、清潔；(2)缺點(diǎn)：核聚變需要的溫度太高，地球上沒(méi)有任何容器能夠經(jīng)受如此高的溫度。6.核反應(yīng)類型總結(jié)類型：①天然放射現(xiàn)象、衰變、?人工轉(zhuǎn)變、?裂變、?聚變規(guī)律：核反應(yīng)方程遵循電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒。例7．（多選）下列說(shuō)法正確的（）A．是衰變方程B．是核聚變反應(yīng)方程C．是衰變反應(yīng)方程D．是原子核的人工轉(zhuǎn)變方程答案：BCD解析：A．是人工轉(zhuǎn)變方程，A錯(cuò)誤；B．是核聚變反應(yīng)方程，B正確；C．是衰變反應(yīng)方程，C正確；D．是原子核的人工轉(zhuǎn)變方程，D正確。七、可控核聚變?nèi)嗽煨√?yáng)的原理是利用太陽(yáng)內(nèi)部的能量產(chǎn)生機(jī)制在地球上制造和利用能量，叫“可控核聚變”。例8．中國(guó)的“人造太陽(yáng)”，又稱東方超環(huán)，全稱是全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，是中國(guó)新一代先進(jìn)磁約束核聚變實(shí)驗(yàn)研究裝置。2021年5月28日，中國(guó)的“人造太陽(yáng)”實(shí)現(xiàn)了可重復(fù)的1.2億度101秒等離子體運(yùn)行，刷新了世界紀(jì)錄。所謂“人造太陽(yáng)”，就是在地球上模擬太陽(yáng)內(nèi)部發(fā)生的核聚變反應(yīng)，為人類提供源源不斷的清潔能源。其內(nèi)部發(fā)生的一種核聚變反應(yīng)方程為，下列說(shuō)法正確的是（）A.反應(yīng)產(chǎn)物X為B.核聚變后的產(chǎn)物X比結(jié)合能小于的比結(jié)合能C.可控的人工輕核聚變與核裂變相比更為安全、清潔D.要實(shí)現(xiàn)核聚變，需要將輕核加熱到很高的溫度，使它們具有足夠的動(dòng)能克服核力作用而碰撞結(jié)合在一起答案：C解析：A．根據(jù)核聚變反應(yīng)方程滿足質(zhì)子數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，可知反應(yīng)物X為，A錯(cuò)誤；B．比結(jié)合能越大，物質(zhì)越穩(wěn)定，所以核聚變后的產(chǎn)物X比結(jié)合能應(yīng)大于的比結(jié)合能，B錯(cuò)誤；C．可控的人工輕核聚變產(chǎn)物為氦核，沒(méi)有輻射和污染，所以與核裂變相比更為安全、清潔，C正確；D．核聚變反應(yīng)，又稱熱核反應(yīng)，需要超高溫度，D錯(cuò)誤。??考點(diǎn)題型題型01利用比結(jié)合能計(jì)算核反應(yīng)的釋放能量例9．如圖所示，圖甲為原子核的比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)關(guān)系曲線，圖乙為原子核的平均核子質(zhì)量與原子序數(shù)的關(guān)系曲線，根據(jù)兩曲線，下列說(shuō)法正確的是（）A．根據(jù)圖甲可知，核的結(jié)合能約為7MeVB．根據(jù)圖甲可知，核的結(jié)合能比核的結(jié)合能更大C．根據(jù)圖乙可知，核D裂變成核E和F的過(guò)程中，比結(jié)合能減小D．根據(jù)圖乙可知，若A、B能結(jié)合成C，結(jié)合過(guò)程一定要吸收能量答案：B解析：A．圖甲中核的比結(jié)合能約為7MeV，但圖中不能看出核的比結(jié)合能，故A錯(cuò)誤；B．分析圖甲可知，核比核的比結(jié)合能略小，但核子數(shù)遠(yuǎn)大于核，根據(jù)結(jié)合能等于比結(jié)合能與核子數(shù)的乘積可知，核的結(jié)合能比核的結(jié)合能更大，故B正確；C．將D分裂成E、F，由圖可知是重核的裂變，因此核子的比結(jié)合能將增大，故C錯(cuò)誤；D．若A、B能結(jié)合成C，平均核子質(zhì)量減少，會(huì)有質(zhì)量虧損，釋放出核能，故D錯(cuò)誤。題型02利用質(zhì)能公式計(jì)算核反應(yīng)釋放的能量例10．一個(gè)鈾235吸收一個(gè)中子后發(fā)生的一種核反應(yīng)方程是eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(136,54)Xe＋eq\o\al(90,38)Sr＋10eq\o\al(1,0)n，放出的能量為E，鈾235核的質(zhì)量為M，中子的質(zhì)量為m，氙136核的質(zhì)量為m1，鍶90核的質(zhì)量為m2，真空中光速為c，則釋放的能量E等于()A．(M－m1－m2)c2 B．(M＋m－m1－m2)c2C．(M－m1－m2－9m)c2 D．(m1＋m2＋9m－M)c2答案：C解析：鈾235裂變時(shí)的質(zhì)量虧損：Δm＝M＋m－m1－m2－10m＝M－m1－m2－9m，由質(zhì)能方程可得E＝Δmc2＝(M－9m－m1－m2)c2題型03核裂變和核聚變的理解例11．（多選）下列關(guān)于聚變的說(shuō)法中正確的是()A．要使聚變產(chǎn)生，必須克服庫(kù)侖斥力做功B．輕核聚變需要幾百萬(wàn)攝氏度的高溫，因此聚變又叫做熱核反應(yīng)C．原子彈爆炸能產(chǎn)生幾百萬(wàn)攝氏度的高溫，所以氫彈利用原子彈引發(fā)熱核反應(yīng)D．自然界中不存在天然的熱核反應(yīng)答案：ABC解析：輕核聚變時(shí)，必須使輕核之間距離達(dá)到10－15m，所以必須克服庫(kù)侖斥力做功，A正確；原子核必須有足夠的動(dòng)能，才能使它們接近到核力能發(fā)生作用的范圍，實(shí)驗(yàn)證實(shí)，原子核必須處在幾百萬(wàn)攝氏度下才有這樣的能量，這樣高的溫度通常利用原子彈爆炸獲得，故B、C正確；在太陽(yáng)內(nèi)部或其他恒星內(nèi)部都進(jìn)行著熱核反應(yīng)，D錯(cuò)誤。例12．關(guān)于重核的裂變，以下說(shuō)法正確的是()A．核裂變釋放的能量等于它俘獲中子時(shí)得到的能量B．中子從鈾塊中通過(guò)時(shí)，一定發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)C．重核裂變釋放出大量能量，產(chǎn)生明顯的質(zhì)量虧損，所以核子數(shù)要減少D．由于重核的核子平均質(zhì)量大于中等質(zhì)量核的核子平均質(zhì)量，所以重核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的核時(shí)，要發(fā)生質(zhì)量虧損，放出核能答案：D解析：根據(jù)重核發(fā)生裂變的條件和裂變放能的原理分析可知，裂變時(shí)因鈾核俘獲中子即發(fā)生核反應(yīng)，是核能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過(guò)程，其釋放的能量遠(yuǎn)大于其俘獲中子時(shí)吸收的能量，A錯(cuò)誤；鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是有條件的，即鈾塊的體積必須大于其臨界體積．如果體積小，中子從鈾塊中穿過(guò)，碰不到原子核，則鏈?zhǔn)椒磻?yīng)不會(huì)發(fā)生，B錯(cuò)誤；重核裂變質(zhì)量虧損，放出能量，但核子數(shù)是不會(huì)減少的，因此C錯(cuò)誤，D正確。題型04核反應(yīng)生成粒子的能量計(jì)算例13．用速度幾乎是零的慢中子轟擊靜止的硼核（），產(chǎn)生鋰核（）和粒子。已知中子質(zhì)量，硼核質(zhì)量，鋰核質(zhì)量，粒子質(zhì)量。（計(jì)算結(jié)果均保留小數(shù)點(diǎn)后兩位數(shù)字）（1）寫出該反應(yīng)的核反應(yīng)方程。（2）求出該反應(yīng)放出的能量。（3）若核反應(yīng)中放出的能量全部變成生成核的動(dòng)能，則鋰核和粒子的動(dòng)能各是多少？（相當(dāng)于）答案：（1）；（2）；（3），解析：（1）根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知核反應(yīng)方程（2）根據(jù)質(zhì)能方程可知放出的能量（3）由動(dòng)量守恒可知由能量守恒可知而代入數(shù)據(jù)可得，（1u相當(dāng)于931.5Mev）??鞏固練習(xí)~A組~1.通過(guò)百余年核物理的發(fā)展和進(jìn)步，人們已經(jīng)對(duì)原子核有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）A．兩個(gè)質(zhì)子之間，不管距離如何，核力總是大于庫(kù)侖力B．原子核的結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子所需要的能量C．比結(jié)合能越小，原子核越穩(wěn)定D．由愛因斯坦質(zhì)能方程可知，質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)化答案：B解析：A．核力屬于短程力，當(dāng)兩個(gè)質(zhì)子相距很近時(shí)，核力大于庫(kù)侖力；間距大于一定距離時(shí)，核力小于庫(kù)侖力，A錯(cuò)誤；B．原子核的結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子所需要的能量，B正確；C．比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，C錯(cuò)誤；D．愛因斯坦質(zhì)能方程只是反映了質(zhì)量與能量之間的關(guān)系，質(zhì)量和能量不可以相互轉(zhuǎn)化，D錯(cuò)誤。2.（多選）關(guān)于原子核的結(jié)合能，下列說(shuō)法正確的是()A．原子核的結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B．一重原子核衰變成α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．銫原子核(eq\o\al(133,55)Cs)的結(jié)合能小于鉛原子核(eq\o\al(208,82)Pb)的結(jié)合能D．比結(jié)合能越大，原子核越不穩(wěn)定答案：ABC解析：結(jié)合能是把核子分開所需的最小能量，A正確；一重原子核衰變成α粒子和另一原子核，存在質(zhì)量虧損，核子比結(jié)合能增大，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，B正確；核子數(shù)越多，結(jié)合能越大，C正確；比結(jié)合能也叫平均結(jié)合能，比結(jié)合能越大，分開核子所需的能量越大，原子核越穩(wěn)定，D錯(cuò)誤。3.下列說(shuō)法正確的是（）A. 愛因斯坦質(zhì)能方程反映了物體的質(zhì)量就是能量，它們之間可以相互轉(zhuǎn)化B. 由E=mc2可知，能量與質(zhì)量之間存在著正比關(guān)系，可以用物體的質(zhì)量作為它所蘊(yùn)藏的能量的量度C. 核反應(yīng)中發(fā)現(xiàn)的"質(zhì)量虧損"是消失的質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰緿. 因?yàn)樵诤朔磻?yīng)中能產(chǎn)生能量，有質(zhì)量的轉(zhuǎn)化，所以系統(tǒng)中只有質(zhì)量數(shù)守恒，總能量和總質(zhì)量并不守恒答案：B解析：E=mc2說(shuō)明能量和質(zhì)量之間存在著聯(lián)系，即能量與質(zhì)量之間存在著正比關(guān)系，但并不說(shuō)明能量和質(zhì)量之間存在相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系，故A錯(cuò)誤，B正確。核反應(yīng)中的"質(zhì)量虧損"并不是質(zhì)量消失，而是由靜止質(zhì)量變成運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，并不是質(zhì)量轉(zhuǎn)變成能量，C錯(cuò)誤。在核反應(yīng)中，質(zhì)量守恒，能量也守恒，在核反應(yīng)前后只是能量的存在方式不同，總能量不變，在核反應(yīng)前后只是物質(zhì)由靜質(zhì)量變成動(dòng)質(zhì)量，故D錯(cuò)誤。4.（多選）下列說(shuō)法正確的是()A．聚變反應(yīng)中有質(zhì)量虧損，所以必向外界放出能量B．要使核發(fā)生聚變反應(yīng)，必須使核之間的距離接近到1×10－15m，即接近到核力能夠發(fā)生作用的范圍內(nèi)C．要使核發(fā)生聚變反應(yīng)，必須克服核力做功D．熱核反應(yīng)只有在人工控制下才能發(fā)生答案：AB解析：由質(zhì)能方程可知，選項(xiàng)A正確；輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，必須使輕核間的距離達(dá)到核力能發(fā)生作用的范圍，才能使它們緊密地結(jié)合起來(lái)，選項(xiàng)B正確、C錯(cuò)誤；熱核反應(yīng)必須在很高的溫度下才能發(fā)生，不一定要人工控制，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。5.（多選）關(guān)于原子核的變化、核能及核力，下列說(shuō)法正確的是（）A．核力是一種弱相互作用，只能發(fā)生在原子核內(nèi)相鄰核子之間B．某原子經(jīng)過(guò)一次衰變和兩次衰變后，核內(nèi)質(zhì)子數(shù)不變C．放射性原子核X發(fā)生衰變，衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來(lái)X的結(jié)合能D．原子核發(fā)生衰變時(shí)，不遵循能量守恒定律，但遵循動(dòng)量守恒定律答案：BC解析：A．核力是一種強(qiáng)相互作用，是一種短距作用，只能發(fā)生在原子核內(nèi)相鄰核子之間，A錯(cuò)誤；B．經(jīng)過(guò)一次衰變，原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)少2個(gè)，經(jīng)過(guò)一次衰變，原子核內(nèi)一個(gè)中子轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，即質(zhì)子數(shù)多1個(gè)，可知經(jīng)過(guò)一次衰變和兩次衰變后，核內(nèi)質(zhì)子數(shù)不變，B正確；C．放射性原子核發(fā)生衰變，要釋放能量，故衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來(lái)的結(jié)合能，C正確；D．原子核發(fā)生衰變時(shí)，遵循能量守恒定律和動(dòng)量守恒定律，D錯(cuò)誤。6．太陽(yáng)輻射能量主要來(lái)自太陽(yáng)內(nèi)部的（）A．化學(xué)反應(yīng) B．放射性衰變 C．裂變反應(yīng) D．熱核反應(yīng)答案：D解析：太陽(yáng)的能量來(lái)自于內(nèi)部的核聚變，產(chǎn)生很高的能量，又稱為熱核反應(yīng)，故D正確。7．當(dāng)兩個(gè)中子和兩個(gè)質(zhì)子結(jié)合成一個(gè)α粒子時(shí)，放出28.3MeV的能量，當(dāng)三個(gè)α粒子結(jié)合成一個(gè)碳(C)核時(shí)，放出7.26MeV的能量，則當(dāng)6個(gè)中子和6個(gè)質(zhì)子結(jié)合成一個(gè)碳(C)核時(shí)，釋放的能量約為()A．21.04MeVB．35.56MeVC．77.64MeVD．92.16MeV答案：D解析：6個(gè)中子和6個(gè)質(zhì)子可結(jié)合成3個(gè)α粒子，放出能量3×28.3MeV＝84.9MeV,3個(gè)α粒子再結(jié)合成一個(gè)碳核，放出7.26MeV能量，故6個(gè)中子和6個(gè)質(zhì)子結(jié)合成一個(gè)碳核時(shí)，釋放能量為84.9MeV＋7.26MeV＝92.16MeV8．關(guān)于下列核反應(yīng)說(shuō)法正確的是（）A．，此反應(yīng)放出能量，所以結(jié)合能降低B．，此反應(yīng)是核聚變，X是質(zhì)子C．，此反應(yīng)是核裂變，質(zhì)量虧損，放出能量D．，此反應(yīng)是α衰變，4個(gè)原子核經(jīng)過(guò)兩個(gè)半衰期后還剩一個(gè)原子核答案：C解析：A．是核聚變，此反應(yīng)放出能量，所以結(jié)合能變大，故A錯(cuò)誤；B．此反應(yīng)是原子核的人工轉(zhuǎn)化，X是質(zhì)子，故B錯(cuò)誤；C．此反應(yīng)是核裂變，質(zhì)量虧損，放出能量，故C正確；D．是α衰變，半衰期是統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)個(gè)別的放射性原子沒(méi)有意義，故D錯(cuò)誤。9.一個(gè)eq\o\al(235,92)U原子核在中子的轟擊下發(fā)生一種可能的裂變反應(yīng)的裂變方程為eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→X＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n，則下列敘述正確的是()A．X原子核中含有86個(gè)中子B．X原子核中含有141個(gè)核子C．因?yàn)榱炎儠r(shí)釋放能量，根據(jù)E＝mc2，所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)增加D．因?yàn)榱炎儠r(shí)釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以生成物的總質(zhì)量數(shù)減少答案：A解析：X原子核中的核子數(shù)為(235＋1)－(94＋2)＝140個(gè)，B錯(cuò)誤；中子數(shù)為140－(92－38)＝86個(gè)，A正確；裂變時(shí)釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，但是其總質(zhì)量數(shù)是不變的，C、D錯(cuò)誤。10．“軌道電子俘獲”是放射性同位素衰變的一種形式，它是指原子核（稱為母核）俘獲一個(gè)核外電子，使其內(nèi)部的一個(gè)質(zhì)子變?yōu)橹凶?，并放出一個(gè)中微子，從而變成一個(gè)新核（稱為子核）的過(guò)程。中微子的質(zhì)量遠(yuǎn)小于質(zhì)子的質(zhì)量，且不帶電，很難被探測(cè)到，人們最早就是通過(guò)核的反沖而間接證明中微子的存在的，一個(gè)靜止的原子核發(fā)生“軌道電子俘獲”，衰變?yōu)樽雍瞬⒎懦鲋形⒆樱旅嬲f(shuō)法正確的是（）A．母核的質(zhì)量數(shù)小于子核的質(zhì)量數(shù)B．子核的動(dòng)量與中微子的動(dòng)量大小相同C．母核的電荷數(shù)小于子核的電荷數(shù)D．子核的動(dòng)能大于中微子的動(dòng)能答案：B解析：A．質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和，母核的質(zhì)子數(shù)減少1個(gè)但中子數(shù)增加1個(gè)，說(shuō)明母核質(zhì)量數(shù)等于子核的質(zhì)量數(shù)，故A錯(cuò)誤；B．一個(gè)靜止的原子核，動(dòng)量為零，發(fā)生“軌道電子俘獲”，系統(tǒng)動(dòng)量守恒仍為零，所以子核的動(dòng)量與中微子的動(dòng)量大小相同，方向相反，故B正確；C．母核失去了一個(gè)質(zhì)子變成子核，因此電荷數(shù)大于子核的電荷數(shù)，故C錯(cuò)誤；D．子核和中微子動(dòng)量大小相等，動(dòng)量和動(dòng)能關(guān)系為因子核質(zhì)量大，所以子核的動(dòng)能小于中微子的動(dòng)能，故D錯(cuò)誤。故選B。11．科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在月球上含有豐富的eq\o\al(3,2)He(氦3)．它是一種高效、清潔、安全的核聚變?nèi)剂?，其參與的一種核聚變反應(yīng)的方程式為eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(3,2)He→2eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(4,2)He.關(guān)于eq\o\al(3,2)He聚變，下列表述正確的是()A．聚變反應(yīng)不會(huì)釋放能量B．聚變反應(yīng)產(chǎn)生了新的原子核C．聚變反應(yīng)沒(méi)有質(zhì)量虧損D．目前核電站都采用eq\o\al(3,2)He聚變反應(yīng)發(fā)電答案：B解析：聚變反應(yīng)時(shí)將質(zhì)量較小的輕核聚變成質(zhì)量較大的核，聚變過(guò)程會(huì)有質(zhì)量虧損，要放出大量的能量．但目前核電站都采用鈾核的裂變反應(yīng)，可控的輕核聚變尚在實(shí)驗(yàn)階段。12．1個(gè)鈾235吸收1個(gè)中子發(fā)生核反應(yīng)時(shí)，大約放出196MeV的能量，則1g純鈾235完全發(fā)生核反應(yīng)放出的能量為(NA為阿伏加德羅常數(shù))()A．NA×196MeV B．235NA×196MeVC．235×196MeV D.eq\f(NA,235)×196MeV答案：D解析：由于1mol的鈾核質(zhì)量為235g，1g鈾235的物質(zhì)的量為eq\f(1,235)mol，因此1g鈾235釋放的核能E＝eq\f(NA,235)×196MeV，D正確。13．2020年12月4日14時(shí)02分，新一代“人造太陽(yáng)”裝置——中國(guó)環(huán)流器二號(hào)M裝置（HL2M）在成都建成并實(shí)現(xiàn)首次放電，標(biāo)志著中國(guó)自主掌握了大型先進(jìn)托卡馬克裝置的設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行技術(shù)，其發(fā)生的可控核聚變方程為：+→+X（X表示某種粒子），則下列說(shuō)法正確的是（）A．X為質(zhì)子B．核能不屬于清潔能源C．該核反應(yīng)是我國(guó)秦山核電站利用核能的方式D．原子核比原子核穩(wěn)定答案：D解析：A．根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知的質(zhì)量數(shù)為1，電荷數(shù)為0，所以為中子，A錯(cuò)誤；B．清潔能源是指在使用過(guò)程中不會(huì)對(duì)大氣和環(huán)境造成污染，核能在使用過(guò)程中不產(chǎn)生氣體，雖然有輻射對(duì)人體有害，但不等于不清潔，核廢料一般用鉛封或沉入大海，核能屬于清潔能源，B錯(cuò)誤；C．該核反應(yīng)不是目前利用核能的主要方式，因?yàn)楹司圩儾豢煽?，目前利用核能發(fā)電的是重核裂變，C錯(cuò)誤；D．反應(yīng)過(guò)程放出能量，說(shuō)明生成物比反應(yīng)物更穩(wěn)定，而比結(jié)合能越大，所以的原子核比的原子核更穩(wěn)定，D正確。14．2019年8月我國(guó)已經(jīng)建成了新托卡馬克(EAST)裝置——中國(guó)環(huán)流器二號(hào)M裝置(HL-2M)，為“人造太陽(yáng)”創(chuàng)造了條件，其等離子溫度有望超過(guò)2億攝氏度，將中國(guó)的聚變堆技術(shù)提升到了新的高度。設(shè)該熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng)前氘核(H)的質(zhì)量為m1，氚核(H)的質(zhì)量為m2，反應(yīng)后氦核(He)的質(zhì)量為m3，中子(n)的質(zhì)量為m4。關(guān)于聚變的說(shuō)法正確的是（）A．核裂變比核聚變更為安全、清潔B．由核反應(yīng)過(guò)程質(zhì)量守恒可知m1＋m2＝m3＋m4C．兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，比結(jié)合能較聚變前減小D．HL-2M中發(fā)生的核反應(yīng)方程式是H＋H→He＋n答案：D解析：A．核裂變?cè)?、產(chǎn)物對(duì)環(huán)境污染較核聚變嚴(yán)重，A錯(cuò)誤；B．氘核和氚核的核聚變過(guò)程中要釋放出核能，存在著質(zhì)量虧損，即m1＋m2>m3＋m4,B錯(cuò)誤；C．比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，比結(jié)合能較聚變前增大，C錯(cuò)誤；D．核聚變方程為H＋H→He＋n，D正確。15．中國(guó)“嫦娥五號(hào)”在月球采集的約2公斤月壤中含有地球上鮮有的，是地球上很難得到的清潔、安全和高效的核聚變發(fā)電燃料，被科學(xué)家們稱為“完美能源”。有關(guān)聚變的核反應(yīng)方程如下：①，②；下列說(shuō)法正確的是（）A．X為質(zhì)子，Y為中子B．的比結(jié)合能比的比結(jié)合能大C．方程①中：質(zhì)量虧損約為5.9×1031kgD．方程②中：核子平均釋放的能量約為2.14MeV答案：D解析：A．由電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒守恒可知，X為中子，Y為中子，A錯(cuò)誤；B．聚變的核反應(yīng)過(guò)程放出熱量，則比更穩(wěn)定，所以的比結(jié)合能比的比結(jié)合能小，B錯(cuò)誤；C．由愛因斯坦質(zhì)能方程方程可得則質(zhì)量虧損為代入數(shù)據(jù)得，C錯(cuò)誤；D．核子平均釋放的能量約為，D正確。16．2020年12月4日14時(shí)02分，新一代“人造太陽(yáng)”裝置——中國(guó)環(huán)流器二號(hào)M裝置（HL2M）在成都建成并實(shí)現(xiàn)首次放電，一個(gè)D（氘）核和T（氚）核發(fā)生聚變反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中子，下列說(shuō)法正確的是（）A．該核反應(yīng)方程式為B．該核反應(yīng)能夠吸收大量能量C．該反應(yīng)能夠在常溫下進(jìn)行D．反應(yīng)前平均核子質(zhì)量比反應(yīng)后大答案：D解析：A．根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒可知，新核的電荷數(shù)為：1+10=2，質(zhì)量數(shù)為：2+31=4，新核為，此反應(yīng)屬于輕核的聚變，故A錯(cuò)誤；B．此反應(yīng)屬于輕核的聚變，該核反應(yīng)能夠放出大量能量，故B錯(cuò)誤；C．此核聚變發(fā)生反應(yīng)時(shí)，壓力需要非常大，溫度需要高達(dá)5000萬(wàn)度以上，因此該反應(yīng)不能在常溫下進(jìn)行，故C錯(cuò)誤；D．因反應(yīng)放出核能，反應(yīng)后核子的平均質(zhì)量減小，故D正確。17.（多選）《流浪地球》中描述的行星發(fā)動(dòng)機(jī)為“重元素核聚變發(fā)動(dòng)機(jī)”，通過(guò)燃燒石頭獲得能量，所謂“重元素核聚變”指的是兩個(gè)比較重（相對(duì)氘，氚）的核，產(chǎn)生聚變形成一個(gè)更重的核并放出能量的過(guò)程。影片中發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒石頭指的是石頭里的硅（）聚變生成鐵（），結(jié)合下比結(jié)合能圖，下列說(shuō)法正確的是（）A．比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定B．的比結(jié)合能比的比結(jié)合能大C．比結(jié)合能越大，原子核總的結(jié)合能也越大D．從圖中可以看出，輕核聚變會(huì)釋放能量，重核裂變不會(huì)釋放能量答案：AB解析：A．比結(jié)合能越大，表示原子核中的核子結(jié)合的越牢固，原子核越穩(wěn)定，A正確；B．比穩(wěn)定，的比結(jié)合能比的比結(jié)合能大，B正確；C．比結(jié)合能是原子核總結(jié)合能與核子數(shù)的比值，所以比結(jié)合能大，原子核總的結(jié)合能不一定大，C錯(cuò)誤；D．輕核聚變會(huì)釋放能量，重核裂變也會(huì)釋放能量，核電站就是重核裂變釋放的能量產(chǎn)生的電，D錯(cuò)誤。18.（多選）鈾核裂變的一種方程為，已知原子核的比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)的關(guān)系如圖所示，下列說(shuō)法中正確的有（）A．X粒子是中子B．X粒子是質(zhì)子C．相比，的比結(jié)合能最大，最穩(wěn)定D．相比，的質(zhì)量數(shù)最多，結(jié)合能最大答案：ACD解析：AB．根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，X的質(zhì)量數(shù)為1，電荷數(shù)為0，X為中子，故A正確，B錯(cuò)誤；CD．根據(jù)圖像可知，的比結(jié)合能最大，最穩(wěn)定。的質(zhì)量數(shù)最多，結(jié)合能最大。故CD正確。19.（多選）如圖是慢中子反應(yīng)堆的示意圖，對(duì)核反應(yīng)堆的下列說(shuō)法中正確的是()A．鈾235容易吸收快中子發(fā)生裂變反應(yīng)B．快中子跟減速劑的原子核碰撞后能量減少，變成慢中子，慢中子容易被鈾235俘獲而引起裂變反應(yīng)C．當(dāng)反應(yīng)過(guò)于激烈時(shí)，使控制棒插入深一些，讓它多吸收一些中子，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度就會(huì)慢一些D．控制棒插入深一些，使大量快中子和控制棒碰撞，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度就會(huì)快一些答案：BC解析：根據(jù)鈾235的特點(diǎn)，它更容易吸收慢中子而發(fā)生裂變，A錯(cuò)誤；在反應(yīng)堆中減速劑的作用就是減少快中子能量從而更易讓鈾235吸收裂變，B正確；鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的劇烈程度取決于裂變釋放出的中子總數(shù)，鎘控制棒可以吸收中子，因而可以控制核反應(yīng)的快慢，即插入得深，吸收得多，反應(yīng)將變慢，反之將加快，C正確，D錯(cuò)誤。20.（多選）我國(guó)秦山核電站第三期工程中有兩組60萬(wàn)千瓦的發(fā)電機(jī)組，發(fā)電站的核能來(lái)源于eq\o\al(235,)92U的裂變，現(xiàn)有四種說(shuō)法正確的是()A.eq\o\al(235,92)U原子核中有92個(gè)質(zhì)子，143個(gè)中子B.eq\o\al(235,92)U的一種可能裂變是變成兩個(gè)中等質(zhì)量的原子核，反應(yīng)方程為eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(139,54)Xe＋eq\o\al(95,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n