南阳市第一中学高中物理选修三第五章《原子核》检测(有答案解析)

一、选择题
1．(0分)[ID ：130929]下面关于结合能和比结合能的说法中，正确的有（ ） A ．原子核拆解成核子放出的能量称为结合能
B ．比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大
C ．重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和比结合能都大
D ．中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大
2．(0分)[ID ：130918]我国科学家为解决“玉兔号”月球车长时间处于黑夜工作的需要，研制了一种小型核能电池，将核反应释放的核能转变为电能，需要的功率并不大，但要便于防护其产生的核辐射。

请据此猜测“玉兔号”所用核能电池有可能采纳的核反应方程是（ ）
A ．3241
1120H+H He+n → B ．2351141921
92056360U+n Ba+Kr+3n → C ．238
238
94951Pu Am+e -→ D ．27
4
30
1
132150Al+He P+n →
3．(0分)[ID ：130916]关于天然放射性，下列说法正确的是（ ） A ．所有元素都可能发生衰变
B ．α、β和γ三种射线，γ射线的穿透力最强
C ．放射性元素的半衰期与外界的温度有关
D ．放射性元素与别的元素形成化合物时就没有放射性 4．(0分)[ID ：130910]下列说法中正确的是（ ） A ．钍的半衰期为24天。

1g 钍23490
Th 经过 120 天后还剩0.2g 钍
B ．一单色光照到某金属表面时，有光电子从金属表面逸出，延长入射光照射时间，光电子
的最大初动能不会变化 C ．放射性同位素
23490
Th 经α、β衰变会生成22286Rn ，其中经过了2次α衰变和 3 次β衰变
D ．大量处于n =4激发态的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生4种不同频率的光子 5．(0分)[ID ：130900]下列说法正确的是 A ．原子的核式结构模型是汤姆孙最早提出的
B ．铀核（238
92 U ）衰变为铅核（208
82 Pb ）的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变 C ．一个氢原子从量子数n ＝3的激发态跃迁到基态时最多可辐射3种不同频率的光子 D ．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的强度太小 6．(0分)[ID ：130886]下列说法正确的是（ ）
A ．某种频率的光照射金属能发生光电效应，若增加入射光的强度，则单位时间内发射的光电子数增加
B ．在核反应堆中，镉棒的作用是使快中子变为慢中子
C ．结合能越大，原子核越稳定
D ．入射光的频率不同，同一金属的逸出功也会不同
7．(0分)[ID ：130877]恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应．核反应方程为4
4
8
224He He Be γ+→+ .以下说法正确的是( )
A ．该核反应为裂变反应
B ．热核反应中有质量亏损
C ．由于核反应中质量数守恒，所以质量也是守恒的
D ．任意原子核内的质子数和中子数总是相等的
8．(0分)[ID ：130873]下列哪些事实表明原子核具有复杂结构 A ．α粒子的散射实验 B ．天然放射现象 C ．阴极射线的发现 D ．X 射线的发现
9．(0分)[ID ：130872]下列说法正确的是 A ．天然放射现象的发现揭示了原子具有核式结构 B ．温度升高，放射性元素衰变的半衰期减小 C ．原子核发生β衰变后原子序数不变
D ．人工放射性同位素的半衰期比天然放射性物质短的多，因此放射性废料容易处理 10．(0分)[ID ：130859]铀核裂变的产物是多样的，一种典型的铀核裂变的核反应方程是
2351891
92
036r 0U n X K 3n +→++，则下列叙述正确的是
A ．X 原子核中含有144个核子
B ．X 原子核中含有86个中子
C ．因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减少
D ．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和
11．(0分)[ID ：130933]在足够大的匀强磁场中，静止的钠的同位素24
11Na 发生衰变，沿与磁场垂直的方向释放出一个粒子后，变为一个新核，新核与放出的粒子在磁场中运动的轨迹为内切圆，如图所示，下列说法正确的是（ ）
A ．24
11Na 发生的是α衰变 B ．轨迹1是新核的径迹 C ．新核的中子数为13
D ．新核沿逆时针方向旋转
12．(0分)[ID ：130932]“人造太阳”实验中的可控热核反应的聚变方程是
23411120
H H He n +→+，反应原料氘（21H ）富存于海水中，氚（31H ）可以用中子轰击锂核（6
3Li ）得到，则关于中子轰击锂核（6
3Li ）产生一个氚核（31H ）和一个新核，下列说法正确的是（ ）
A ．该核反应方程为6
1
2
304
21Li n He H +→+
B ．核反应生成物中的α粒子具有很强的电离本领，但穿透能力较弱
C ．在中子轰击锂核（63Li ）的核反应生成物中有α粒子，故该核反应属于α衰变
D ．核聚变的条件是要达到高温高压的热核反应状态，故核聚变过程不能释放出核能
二、填空题
13．(0分)[ID ：131042]核电站利用核反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电。

请解答以下问题，计算结果保留两位有效数字。

(1)核反应堆中的“燃料”是235
92U ，请完成核反应方程式：
()()2351901
92
0540U n Sr Xe 10n +→++；（_______）（________）
(2)铀核的质量U m 为235.0439u ，中子的质量n m 为1.0087u ，锶（Sr ）核的质量Sr m 为
89.9077u ，氙（Xe ）核的质量Xe m 为135.9072u ，1u 为271.6610kg -⨯，浓缩铀中铀
235的含量占2%。

求一座100万千瓦的核电站每年（73.1510s t =⨯）大约需要多少吨浓缩铀？（________）
14．(0分)[ID ：131038]在核反应1
3
4
012n X H He E +→++∆E 过程中，X 是未知核。

由核反
应知识可以确定X 核为______ 。

若1
0n 、X 核、31H 和4
2He 的静止质量分别为1m 、
x m 、3m 和4m ，则E ∆的值为______。

15．(0分)[ID ：131037]苏联的切尔诺贝利核电站曾发生核泄漏，使居住在附近的人都遭受到了不同程度的影响，在核泄漏后，该地区存在着各种不同的放射性射线。

假设其中有一种是由铀核
238
92
U 衰变成引234
90Th ，并释放一种粒子产生的。

有一男一女受到核辐射而分别
患上了血友病和白化病，女方的一个儿子（正常）和男方的一个女儿（患白化病）成了夫妻。

(1)写出铀
23892
U 衰变为钍234
90Th 的方程式。

（________）
(2)已知铀核质量为253.8531310k 1g -⨯，钍核质量为253.78656710kg -⨯，α粒子质量为
6.64672710kg -⨯，求衰变释放的能量。

（________）
16．(0分)[ID ：130999]如图所示在垂直纸面向外的匀强磁场中，一个静止的镭(22688
Ra )发生
一次α衰变，生成氡(Rn)时可能的径迹图，其中α粒子的径迹是________，新核的径迹为
________，核反应方程为________．
17．(0分)[ID ：130985]在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出．中微子的性质十
分特别，因此在实验中很难探测.1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中1
1H 的核反应，间接地证实了中微子的存在．
(1)中微子与水中的1
1H 发生核反应，产生中子(1
0n )和正电子(0
1e +)，即中微子
100111H n e ++→+，可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是________．(填写选项前
的字母)
A ．0和0
B ．0和1
C ．1和0
D ．1和1
(2)上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子(γ)，即00
112e e γ+-+→ . 已知正电子和电子的质量都为9.1×10
－31
kg ，反应中产生的每个光子的能量约为________J
正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，原因是________________________． (3)试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小______．
18．(0分)[ID ：130982]钍232经过6次α衰变和4次β衰变后变成一种稳定的元素，这种元素的原子量为_________，核电荷数为__________．
19．(0分)[ID ：130972]1932年查德威克用α粒子去轰击铍核9
4Be ，发现了中子，并产生一
个碳核12
6C ， 已知α粒子质量为m α，铍核的质量为p m ，中子的质量为n m ，碳核的质量
为C m 。

该核反应方程为_________，核反应过程的质量亏损为________________。

20．(0分)[ID ：130955]在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出。

中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测。

1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中11H 的核反应，间接地证实了中微子的存在。

(1)中微子与水中的11H 发生核反应，产生中子（10n ）和正电子（0
1e ），即：中微子＋
11
H →10n ＋0
1e ，可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是___________。

(2)上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子（γ），即0
1e ＋0
1e -→2γ，已知正电子和电子的质量都为9.1×10-31kg ，反应中产生的每个光子的能量约为___________J 。

正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，原因是什么__________________？
三、解答题
21．(0分)[ID ：131107]静止的氡核222
86
Rn 发生α衰变而转变成钋核21884Po ，若这个反应是
在匀强磁场中发生的，且反应过程中释放的能量转化为α粒子和钋核的动能，α粒子的速
度方向与磁场方向垂直，求：
(1)α粒子和钋核在磁场中运动的轨道半径之比。

(2)若氡核的质量是222.08663u ，钋核的质量是218.07676u ，α粒子的质量是4.00387u ，则
α粒子和钋核各获得多少电子伏特动能？（1u 931.5MeV =）
22．(0分)[ID ：131092]静止在匀强磁场中的锂核6
3Li 俘获一个速度为7.7×104m/s 的中子而发生核反应，反应中放出的α粒子的速度为2×104m/s ，其方向与反应前的中子的速度方向
相同。

(1)写出核反应方程； (2)求反冲核的速度；
(3)求α粒子与反冲核运动周期之比。

23．(0分)[ID ：131087]托卡马克（Tokamak ）是依据等离子体约束位形而建立的磁约束聚变装置，由加热场线圈，极向线圈和纵场线圈组成。

极向线圈可提供如图1装置中竖直方向的匀强磁场，纵场线圈起加速离子作用。

图2为装置简化后俯视图，内径R 1=2m ，外径R 2=5m ，S 为一截面，S 1为其同一直径另一端截面。

已知元电荷为191.610e -=⨯C ，质子中子质量均为271.610-⨯kg 。

(1)写出氘核和氚核结合成氦核42He 的核反应式。

已知氘核的质量为2.0136u ，氚核的质量3.0161u ，中子的质量为1.0087u ，He 核的质量为4.0026u ，计算释放出多少核能；（质量亏损为1u 时，释放的能量为931.5MeV 。

）
(2)若从S 垂直截面方向射入氘核21H ，求到达S 1的最大速度与垂直磁感应强度B 的关系
式；
(3)关闭加热场线圈和纵场线圈电流，保留极向线圈的电流，已知极向线圈产生的总磁感应强度B =kI ，k 为比例系数，I 为线圈中的电流大小，所有粒子均被约束在纵场区内，粒子一旦接触环形真空壁即被吸收导走。

若垂直于截面S ，速度均为7210m /s v =⨯的氘核和氚核在截面S 1处有重叠，求极向线圈中电流大小范围。

24．(0分)[ID ：131084]熟识物理情景、摄取有效科普信息是学习物理的方法这一，请阅读下面的信息：
根据以上信息，运用已学过的物理知识，回答下列问题：
（1）将三座电站的发电能力（一定时间内的发电量）E 水、E 核和E 火按由强到弱的顺序排列；
（2大亚湾核电站4是102利用原子核1裂536变反应释放出能量发电的，核反应方程为
235190136192
03854U+n Sr+Xe+n o k →，解出方程中的k 值；
（3）目前我国平均发电耗煤为标准煤370g/（kw·h ），试计算比较，娄山关火电厂的发电耗煤较全国高还是低？（计算结果保留为整数）
25．(0分)[ID ：131060]某些建筑材料可产生放射性气体一一氡，氡可以发生α或β衰变，如果人长期生活在氢浓度过高的环境中，氢经过人的呼吸道沉积在肺部，并放出大量的射线，从而危害人体健康。

原来静止的氡核（333
86Rn ）发生一次α衰变生成新核钋（O P ），
并放出一个能量为00.05MeV E =的γ光子。

已知放出的α粒子动能为0.05MeV E α=；忽略放出光子的动量，但考虑其能量2lu=931.5MeV/c 。

(1)写出衰变的核反应方程； (2)求新核钋（0P ）的动能；
(3)衰变过程中总的质量亏损为多少？（保留三位有效数字）
26．(0分)[ID ：131058]一个氢原子的质量为1.6736×10-27kg ，一个锂（7
3Li ）原子的质量为11.6505×10-27kg ，一个氦原子的质量为6.6467×10-27kg 。

一个锂核受到一个质子轰击变为2个α粒子，已知阿伏加德罗常数23
1
A 6.010mol N -=⨯。

（1）写出核反应方程，并计算该反应释放的核能是多少；
（2）1mg 锂原子发生这样的反应共释放多少核能。

(结果保留3位有效数字)
【参考答案】
2016-2017年度第*次考试试卷 参考答案
**科目模拟测试
一、选择题 1．D 2．C 3．B 4．B
5．B
6．A
7．B
8．B
9．D
10．A
11．D
12．B
二、填空题
13．13627吨
14．
15．
16．cd
17．A；反应过程中动量守恒且总动量为零若只放出一个光子说明反应后总动量不为零这与动量守恒定律相违背【解析】
18．208；82；【解析】设衰变后的元素为M质量数为y核电荷数为x衰变方程为：质量数：232=y+6×4得y=208；核电荷数：90=x+2×6-4得x=82
19．
20．0和082×10-14产生一个光子违反动量守恒定律
三、解答题
21．
22．
23．
24．
25．
26．
2016-2017年度第*次考试试卷参考解析
【参考解析】
**科目模拟测试
一、选择题
1．D
解析：D
A．原子核拆解成核子吸收的能量称为结合能，A错误；
B．比结合能越大的原子核越稳定，结合能就是比结合能乘以核子数，因此比结合能大的结合能不一定大，B错误；
C．重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能大但比结合能小，C错误；
D．中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大，因此轻核聚变成中等质量的原子核会放出核能，D正确。

故选D。

2．C
解析：C
A．是聚变反应，反应剧烈，至今可控聚变反应还处于实验研究阶段，所以不宜采用，故A 错误；
B．是重核裂变反应，虽然实现了人工控制，但因反应剧烈，防护要求高，还不能小型化，目前只是一些大型的核电站采用，故B错误；
C．是人工放射性同位素的衰变反应，是小型核能电池主要采用的反应方式，故C正确；D．是人工核反应，需要高能α粒子，在月球上不宜实现，故D错误。

故选C。

3．B
解析：B
A．有些原子核不稳定，可以自发地衰变，但不是所有元素都可能发生衰变，A错误；B．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的穿透能力最弱，B正确；CD．放射性元素的半衰期由原子本身的性质决定的，与所处的物理、化学状态无关，因此无论是单质还是化合物，无论是高温还是低温，半衰期都不会发生变化，CD错误。

故选B。

4．B
解析：B
A ．钍的半衰期为24天，1g 钍23490
Th 经过120天后，发生5个半衰期，1g 钍经过120天后
还剩
5
10.031252
m m g ==（） 故A 错误。

B ．光电效应中，依据光电效应方程E km =hγ-W ，可知，光电子的最大初动能由入射光的频率和逸出功决定，与入射光照射时间长短无关，故B 正确。

C ．钍
23490
Th 衰变为22286Rn 可知质量数少12，电荷数少4，因为经过一次α衰变，电荷数少
2，质量数少4，经过一次β衰变，电荷数多1，质量数不变，可知经过3次α衰变，2次β衰变，故C 错误。

D ．大量处于n =4激发态的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生2
4
6C =种不同频率的光子，故D 错误。

故选B 。

5．B
解析：B
A.原子的核式结构模型是卢瑟福最早提出的，故A 错误；
B.铀核（238
92 U ）衰变为铅核（208
82 Pb ）的过程中，设要经过x 次
α衰变和y 次β衰变，则有：
2384206x -=,92282x y -+=
解得：
8x =，6y =
故B 正确；
C.一个氢原子从量子数3n =的激发态跃迁到基态时，最多可产生2条不同频率的谱线，而不是3条，因为只有一个氢原子，故C 错误；
D.一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，根据光电效应发生的条件可知，是因为这束光的光频率小于极限频率，而与光的强度大小无关，故D 错误。

6．A
解析：A 【解析】
A.某种频率的光照射某金属能发生光电效应，若增加入射光的强度，就增加了单位时间内射到金属上的光子数，则单位时间内发射的光电子数将增加，故A 正确；
B.镉棒的作用是吸收中子，而不是转变为慢中子，故B 错误；
C.比结合能越大，原子核越稳定，故C 错误；
D.金属的逸出功由金属材料决定，与入射光无关，因此同一金属的逸出功是相同，故D 错误．
故选A
7．B
解析：B
A、该反应中，是质量数较小的原子核发生反应生成质量数较大的原子核的过程，所以是核聚变反应，故A错误；
B、热核反应中有质量亏损，会放出巨大能量，故B正确，C错误；
D、根据原子核结构的特点可知，并不是任意原子核内的质子数和中子数总是相等的，故D 错误．
【点睛】
本题考查核聚变与核裂变的定义，核聚变的核反应方程等，多读课本，掌握聚变反应与裂变反应的特点以及它们的区别是解答的关键．
8．B
解析：B
A． 粒子的散射实验的发现得出了原子的核式结构的结论，A错误；
B．贝克勒尔发现天然放射性现象，揭示了原子核可以再分，B正确；
C．汤姆孙发现电子，揭示了原子具有复杂结构，C错误；
D．伦琴射线的发现导致了天然放射性现象的发现，D错误；
故选B。

9．D
解析：D
【解析】
A、天然放射现象的发现揭示了原子核具有复杂结构，故A错误；
B、半衰期是由放射性元素本身决定的，不随着地球环境的变化而变化，故B错误；
C、根据质量数与质子数守恒，则有放射性元素发生一次β衰变，原子序数增加1，故C错误；
D、人工放射性同位素的半衰期比天然放射性物质短得多，因此废料容易处理，故D正确；故选D．
【点睛】考查天然放射现象的作用，理解β衰变的电子是从原子核中子衰变而来的，掌握半衰期不受环境的影响．
10．A
解析：A
【解析】
试题分析：根据质量数守恒与电荷数守恒即可判断出X中的质子数与中子数；根据质量亏损，结合爱因斯坦质能方程求出释放的能量．铀核裂变放出的能量很高，反应前后质量数守恒，有质量亏损．
根据质量数守恒，则X的质量数：m=235+1-89-3=144，可知X原子核中含有144个核子；根据核电荷数守恒，得：z=92-36=56，所以X中的中子数：n=m-z=144-56=88，可知X原子核中含有88个中子，故A正确B错误；在核反应的过程中，质量数是守恒的．总质量数既不减小，也不增加，由于存在质量亏损，所以生成物的质量小于反应物的质量之和，CD 错误．
11．D
解析：D
AC ．根据动量守恒得知，放出的粒子与新核的速度方向相反，由左手定则判断得知，放出的粒子应带负电，是β粒子，所以发生的是β衰变，根据质量数守恒和电荷数守恒，配平核反应方程式，可知衰变方程为
2424
011
12-1Na Mg+e →
故新核是24
12Mg ，所以新核中子数为12，AC 错误；
B ．由题意，静止的Na 发生衰变时动量守恒，释放出的粒子与新核的动量大小相等，两个粒子在匀强磁场中都做匀速圆周运动，因为是β衰变，所以新核的电荷量大于所释放出的粒子电荷量，由半径公式mv
r qB
=
可知半径与电荷量q 成反比，新核的电荷量q 大，所以新核的半径小，所以轨迹2是新核的轨迹，B 错误；
D ．根据洛伦兹力提供向心力，由左手定则判断得知：新核要沿逆时针方向旋转，D 正确。

故选D 。

12．B
解析：B
A ．根据题意可知该反应的核反应方程式
6143
3
021Li n He H +→+
故A 错误；
B ．核反应生成物中的α粒子具有很强的电离本领，但穿透能力较弱，故B 正确；
C ．在中子轰击锂核（6
3Li ）的核反应生成物中有α粒子，故该核反应属于人工核转变，故C 错误；
D ．核聚变的条件是要达到高温高压的热核反应状态，但是核聚变过程能释放出核能，故D 错误。

故选B 。

二、填空题 13．13627吨 解析：136 27吨
(1)[1][2]根据电荷数守恒和质量数守恒可得，核反应方程式为
235
1901361
92
038540U n Sr Xe 10n +→++
(2)[3]核反应的质量亏损是
235.0439u 1.0087u 89.9077u 135.9072u 10 1.0087u 0.1507u m ∆=+---⨯=
根据爱因斯坦质能方程，每个235
92U 发生裂变释放的能量为
()2278110.1507 1.6610310J 2.2510J E mc --∆=∆=⨯⨯⨯⨯≈⨯
一座100万千瓦的核电站每年产生的电能为
971610 3.1510J 3.1510J Q Pt ==⨯⨯=⨯
设需要浓缩铀中铀235的质量为m ，总个数为N
27
235.0439 1.66102%
m N -⨯=
⨯⨯
由能量守恒得
Q N E =⨯∆
代入数据解得
42.710kg m ≈⨯
所以大约需要27吨浓缩铀。

14．
63
Li ()2134x m m m m c +-- [1]由核反应过程中电荷数，质量数守恒可知X 核子的质量数为6和电荷数为3则X 核为
63
Li 。

[2]根据爱因斯坦的质能方程求释放的能量
()221x 34E mc m m m m c ∆=∆=+--。

15．
238234492
902U Th He →+ 13
8.710
J -⨯ (1)[1]核反应方程为
238
2344
92
902U Th He →+
(2)[2]根据质能方程得
()22U Th a E mc m m m c ∆=∆=--
代入数据解得
138.710J E -∆=⨯16．cd
解析：c d
226
2224
88
862Ra Rn+He →
由动量守恒定律可知
222
88
Rn 与42He 的运动方向相反，故轨迹为外切圆，由mv p r qB qB
=
=可知，电荷量小的42He 轨道半径大．则α粒子的径迹是c ，新核的径迹为d ，核反应方程为
2262224
88
862Ra Rn He →+．
【点睛】
本题中原子核衰变过程类似于爆炸反冲问题，遵守动量守恒和能量守恒，原子核在磁场中做圆柱运动，应用半径和周期公式解决．
17．A ；反应过程中动量守恒且总动量为零若只放出一个光子说明反应后总动量不为零这与动量守恒定律相违背【解析】
解析：A ； 148.210J -⨯ 反应过程中动量守恒且总动量为零，若只放出一个光子，说明反应后总动量不为零，这与动量守恒定律相违背 n e λλ<
【解析】
（1）发生核反应前后，粒子的质量数和核电荷数均不变，据此可知中微子的质量数和电荷数分都是0，A 项正确；
（2）由于质量亏损．两个电子转变为两个光子之后，质量变为零，由E=△mc 2，故一个光子的能量为
2E ，代入数据得2
E =8.2×10﹣
14J ；正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体，故系统总动量为零，故如果只产生一个光子是不可能的，因为此过程遵循动量守恒．
（3）物质波的波长为h
p
λ=，要比较波长，需要将中子和电子的动量用动能表示出来，
即p =
n e m m <，所以n e p p >，故n e λλ<．
18．208；82；【解析】设衰变后的元素为M 质量数为y 核电荷数为x 衰变方程为：质量数：232=y+6×4得y=208；核电荷数：90=x+2×6-4得x=82
解析：208； 82； 【解析】
设衰变后的元素为M ，质量数为y ，核电荷数为x ，衰变方程为：
23290
64y
x Th M αβ→++．质量数：232=y+6×4，得y=208；核电荷数：90=x+2×6-4，得
x=82
19．
49121
2
460He+Be C+n → ()()p C n m m m m α
+-+ [1]根据核反应的过程中质量数与电荷数守恒，故产生碳核的同时会产生一个中子。

核反应方程如下所示
4
9121
2
460He Be C n →＋＋
[2]核反应过程的质量亏损为
()
()p C n m m m m m α∆=+-+20．0和082×10-14产生一个光子违反动量守恒定律
解析：0和0 8.2×10-14 产生一个光子违反动量守恒定律。

(1)[1]发生核反应前后，粒子的质量数和电荷数均不变，据此可知中微子的质量数和电荷数都是0。

(2)[2]产生能量是由于质量亏损。

两个电子转变为两个光子之后，质量变为零，则ΔE=Δmc 2，故一个光子的能量为
2E
∆，代入数据得
148.210J 2
E -∆=⨯。

[3]正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体，故系统总动量为零，故只有产生2个光子，此过程才遵循动量守恒定律，即产生一个光子违反动量守恒定律。

三、解答题 21．
(1)42:1；(2)6k1
5.48810eV E =⨯，5k2 1.0110eV E =⨯
(1)α粒子和钋核在磁场中运动组成的系统动量守恒即
120p p -=
在磁场中做匀速圆周运动，由
2
mv Bqv R
= 得
mv p R Bq Bq
=
= 则
12
1212
::42:1p p R R Bq Bq =
= (2)在核反应过程中有质量亏损，有能量产生，并完全转化为动能
21k112p E m =，2
2
k22
2p E m =
又知
222.08663u 218.07676u 4.00387u 0.006u m ∆=--=
则
931.5MeV 0.006931.5MeV 5.589MeV E m ∆=∆⨯=⨯=
k1k2E E E +=∆
得
65k1k25.48810eV, 1.0110eV E E =⨯=⨯22．
(1) 61
3
4301
2Li+n
H+He ；(2)1.0×103m/s ，方向与原速度方向相反；(3)3:2
(1)核反应方程
6
13
43
01
2Li+n
H+He
(2)63Li 核俘获1
0n 的过程，系统动量守恒，则
n 0H 1He 2m v m v m v =+
即
n 0He 2
1H
m v m v v m -=
=-1.0×103m/s
跟0v 的方向相反。

(3)31H 和4
2He 的周期之比为
He
H H He 12
22::3:2m m T T Bq Bq ππ=
=23． (1)23411
1
2
H+H He+n →，17.14MeV ；(2)8
2.510v B =⨯；(3)21,155I k k ⎡⎤
∈⎢⎥⎣⎦
A
(1) 氘核和氚核结合成氦核42He 的核反应式
2
3411
120H+H He+n →
Δm =2.0136＋3.0161-1.0087-4.0026u =0.0184u
反应释放核能
ΔE=0.0184×931.5M eV=17.14MeV
(2)粒子在磁场中运动时
2
v Bqv m r
=
2mv r R Bq
==
可得
82.510v B =⨯
(3)记氘核半径为r 1，氚核半径为r 2
2132
r r =
()21212r r R R -<-
2222r R <
可得
12m<3m r <
1122r R >
可得
21155B ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦
，T
由于
B=kI
可得
21155I k k ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦
，A 24．
（1）E E E >>水核火；（2）10；（3）高于全国水平 （1）根据信息中年平均发电量
E E E >>水核火
（2）核反应方程质量数、电荷数守恒
()23519013610k =+--=
（3）根据信息③，娄山关火电厂的发电耗煤
468
3091010g 468g/(kw h)370g/(kw h)6610kW h
x ⨯⨯=≈⋅>⋅⨯⋅ 即高于全国水平
25．
(1)2222184
8684O 2Rn P +He+γ→；(2)00.0835MeV P E =；(3)0.00011 m u ∆=
（1）衰变的核反应方程
2222184
86
84O 2Rn P +He+γ→
（2）忽略放出光子动量，根据动量守恒定律得：
0P αP P =
即新核动量大小与α粒子动量大小相等，又根据
2
k 2p E m
= 可求出新核0P 动能为
0P α4
218
E E =
得
0P 0.00092MeV E =
（3）由题意
0P 0a E E E E ∆=++
根据
2E mc ∆=∆
得
0.00011 m u ∆=26．
（1）7
1
4
312Li H 2He +→；17.3MeV ；（2）2.38×108J. （1）根据题意可知该反应的核反应方程式
714
3
12Li H 2He +→
根据质能方程得
△E =（m Li +m p -2m α） c 2
代入数据得释放能量
△E =（1.6736×10-27+11.6505×10-27-2×6.6467×10-27）×（3×108）2J=17.3MeV
（2）1mg 锂原子的个数
619
27
1108.5831011.650510
Li m n m --⨯==⨯⨯＝个 释放的总核能
E =n △E =8.583×1019×17.3MeV=2.38×108J。