高考物理一轮复习 章节训练 核反应 核能
高考物理大一轮361度全程复习 核反应与核能课件
【答案】 (1)D (2)11 460
60 210 206 6．(1)放射性物质 210 84 Po和 27 Co的核衰变方程分别为： 84 Po→ 82 Pb＋ 60 X1， 60 27 Co→ 28 Ni＋X2，方程中的X1代表的是________，X2代表的是
______． (2)如图14－2－2所示，铅盒内装有能释放α、β和γ射线的放射 性物质，在靠近铅盒的顶部加上电场E或磁场B，在图(a)、(b)中分 别画出射线运动轨迹的示意图(在所画轨迹上须标明是α、β和γ中的 哪种射线)．
随时
间衰变的关系如图 14－2－1 所示，请估算 4 mg 的32 15P 经多少天的衰变后还剩 0.25 mg?
【答案】 (1)ABD (2)56天
【应用提示】 (1)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方 程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接． (2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守 恒规律杜撰出生成物来写核反应方程． (3)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒．
共经过6衰变2约里奥居里夫妇因发现人工放射性元素而获得了1935年的诺贝尔化学奖他们发现的放射性元素3015衰变成3014si的同时放出另一种粒子这种粒子32153015的同位素被广泛应用于生物示踪技术1mg3215随时间衰变的关系如图1421所示请估算4mg3215经多少天的衰变后还剩025mg
第三节 核反应与核能
【答案】 C
【答案】 B
5．(1)关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的有( A．是原子核质量减少一半所需的时间
)
B．把放射性元素放在温度较高的环境中，可以减小其半衰期 C．把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元素的半衰 期 D．可以用来测定地质年代、生物年代等 (2)某考古队发现一古生物骸骨．考古专家根据骸骨中146C 的含量 推断出了该生物死亡的年代．已知此骸骨中146C 的含量为活着的生物 中146C 的 1/4，146C 的半衰期为 5 730 年．该生物死亡时距今约______ 年．
高考物理一轮复习 第13章 第3讲 核反应和核能固考基教
第3讲核反应和核能关于天然放射现象的理解三种射线的基本特征α衰变和β衰变的规律半衰期的相关计算基本公式应用核反应方程的书写质量数守恒、电荷数守恒核能核能的理解核能的相关计算天然放射现象和衰变1．天然放射现象(1)天然放射现象元素自发地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构．(2)放射性和放射性元素物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性．具有放射性的元素叫放射性元素．(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线．2．原子核的衰变(1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变．(2)分类Z－2Y＋42Heα衰变：A Z X→A4－1eZ＋1Y＋0β衰变：A Z X→A(3)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关．核反应和核能1．核反应在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程．在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒．2．核能核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能．3．质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E＝mc2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝Δmc2.1．(多选)(2014·甘肃省五市联考)关于核电站和核辐射，下列说法中正确的是( )A．核反应堆发生的是轻核聚变反应B．核反应堆发生的是重核裂变反应C ．放射性同位素的半衰期长短是由核内部本身决定，与外部条件无关D ．放射性同位素的半衰期长短与地震、风力等外部环境有关【解析】 核反应堆发生的是重核裂变反应，选项A 错误，B 正确；放射性同位素的半衰期长短是由核内部本身决定，与外部条件无关，选项C 正确，D 错误．【答案】 BC2．(多选)“两弹一星”可以说长了中国人的志气，助了中国人的威风，下列有关原子弹和氢弹的说法正确的是( )A ．原子弹是根据轻核聚变原理，基本核反应方程式 21H ＋31H→42He ＋10nB ．原子弹是根据重核的裂变原理，基本核反应方程式235 92U ＋10n→9038Sr ＋136 54Xe ＋1010nC ．氢弹是根据轻核聚变原理，基本核反应方程式21H ＋31H→42He ＋10nD ．氢弹是根据重核的裂变原理，基本核反应方程式235 92 U ＋10n→9038Sr ＋135 54Xe ＋1010n【解析】 本题考查的是对原子弹和氢弹的原理的认识，原子弹是根据重核的裂变原理，基本核反应方程式235 92U ＋10n→9038Sr ＋136 54Xe ＋1010n ；氢弹是根据轻核聚变原理，基本核反应方程式21H ＋31H→42He ＋10n ；B 、C 正确，A 、D 错误．【答案】 BC3．(2013·江苏四校联考)238 92U 发生衰变有多种可能性．其中的一种可能是238 92U 先衰变成210 83Bi ，再经一次衰变变成210 aX(X 代表某种元素)，或再经一次衰变变成b 81Ti ，210 aX 和b 81Ti 最后都衰变成206 82Pb ，衰变路径如图所示，则由图可知：①②③④四个过程中________是α衰变；________是β衰变．238 92U210 83Bi ――→① 210 aX ――→ ③206 82Pb ――→② b 81Ti ――→ ④【解析】 ②③放出的粒子质量数减少4，是α衰变；①④放出的粒子质量数不变，是β衰变．【答案】 ②③ ①④4．放射性同位素C 被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物体的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖．(1)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成很不稳定的14 6C ，它很容易发生衰变，放出β射线变成一个新核，其半衰期为5 730年．试写出此核反应方程．(2)若测得一古生物遗骸中的14 6C 含量只有活体中的25%，则此遗骸距今约有多少年？【解析】 (1)核反应方程： 14 7N ＋10n→14 6C ＋1H 14 6C→14 7N ＋01e(2)活体中的14 6C 含量不变，生物死亡后，遗骸中的14 6C 按其半衰期变化，设活体中14 6C 的含量为N0，遗骸中的14 6C 含量为N ，由半衰期的定义得：N ＝(12)t τN0即(0.2512)t τ所以t τ＝“2”t＝2T ＝11 460年． 【答案】 (1)见解析 (2)11 460年衰变和半衰期衰变类型α衰变 β衰变 衰变方程A Z X→A 4Z －2Y ＋42He AZX→ A Z ＋1Y ＋ 0－1e 衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体抛射出 中子转化为质子和电子 211H ＋210n→42He 10n→1H ＋ 0－1e 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒(1)根据半衰期的概念，可总结出公式N 余＝N 原(12)t/τ，m 余＝m 原(12)t/τ 式中N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量，N 余、m 余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子核数和质量，t 表示衰变时间，τ表示半衰期．(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关．(2013·上海高考)在一个238 92U 原子核衰变为一个206 82Pb 原子核的过程中，发生β衰变的次数为( )A ．6次B ．10次C ．22次D ．32次【审题指导】 在发生核反应时，质量数守恒，电荷数守恒．【解析】 一个238 92U 原子核衰变为一个206 82Pb 原子核的过程中，发生α衰变的次数为(238－206)÷4＝8次，发生β衰变的次数为2×8－(92－82)＝6次，选项A 正确．【答案】 A【迁移应用】1．(多选)关于天然放射现象，以下叙述正确的是( )A ．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小B. β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的C ．在 α、β、 γ这三种射线中， γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强D ．铀核( 238 92U)衰变为铅核(206 82Pb)的过程中，要经过8次α衰变和10次β衰变【答案】 BC核反应方程的书写类型可控性 核反应方程典例 衰变α衰变 自发 238 92U→234 90Th ＋42He β衰变 自发 234 90Th→234 91Pa ＋ 0－1e人工 控制 14 7N ＋42He→17 8O ＋1H (卢瑟福发现质子)人工转变42He＋94Be→126C＋10n(查德威克发现中子)2713Al＋42He→3015P＋10n 约里奥—居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子3015P→3014Si＋0＋1e重核裂变比较容易进行人工控制23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n轻核聚变23592U＋10n→13654Xe＋9038Sr＋1010n目前无法控制21H＋31H→42He＋10n(2013·新课标全国卷Ⅰ)一质子束入射到静止靶核2713Al上，产生如下核反应：p＋2713Al→X＋n式中p代表质子，n代表中子，X代表核反应产生的新核．由反应式可知，新核X的质子数为__________，中子数为________．【审题指导】根据核反应前后电荷数和质量数守恒确定新核X的质子数和中子数．【解析】p为1H，n为10n，则Z A X中A＝1＋13－0＝14，Z＝27＋1－1＝27，则中子数为Z－A＝27－14＝13.【答案】14 13错误!1核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接.,2核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程.,3核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒.【迁移应用】2．现有四个核反应：A.21H＋31H→42He＋10nB.23592U＋10n→X＋8936Kr＋310nC.2411Na→2412Mg＋0－1eD.42He＋94Be→126C＋10n(1)________是发现中子的核反应方程，________是研究原子弹的基本核反应方程，________是研究氢弹的基本核反应方程．(2)求B中X的质量数和中子数．【解析】 (1)人工转变方程的特点是箭头的左边是氦核与常见元素的原子核．箭头的右边也是常见元素的原子核．D 是查德威克发现中子的核反应方程，B 是裂变反应，是研究原子弹的核反应方程．A 是聚变反应，是研究氢弹的核反应方程．(2)由电荷数守恒和质量数守恒可以判定，X 质量数为144，电荷数为56，所以中子数为144－56＝88.【答案】 (1)D B A(2)质量数为144，中子数为88 核能的产生和计算1.获得核能的途径(1)重核裂变：重核俘获一个中子后分裂成为两个中等质量的核的反应过程．重核裂变的同时放出几个中子，并释放出大量核能．为了使铀235裂变时发生链式反应，铀块的体积应大于它的临界体积．(2)轻核聚变：某些轻核结合成质量较大的核的反应过程，同时释放出大量的核能，要想使氘核和氚核合成氦核，必须达到几百万度以上的高温，因此聚变反应又叫热核反应．2．核能的计算方法(1)应用ΔE＝Δmc2：先计算质量亏损Δm，注意Δm 的单位1 u ＝1.66×10－27 kg,1 u 相当于931.5 MeV 的能量，u 是原子质量单位．(2)核反应遵守动量守恒和能量守恒定律，因此我们可以结合动量守恒和能量守恒定律来计算核能．(2013·济南外国语学校模拟)太阳内部持续不断地发生着4个质子聚变为1个氦核的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源．(1)写出这个核反应方程；(2)这一核反应能释放多少能量？(3)已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026 J，则太阳每秒减少的质量为多少？(4)若太阳质量减少万分之三，热核反应不能继续进行，计算太阳能存在多少年．(太阳质量M ＝2×1030 kg，mp ＝1.007 3 u ，mHe ＝4.001 5 u ，me ＝0.000 55 u)【解析】 (1) 411H→42He ＋201e.(2)Δm＝4×1.007 3 u－(4.001 5＋2×0.000 55) u＝0.026 6 uΔE＝Δmc2＝0.026 6×931.5 MeV＝24.78 MeV ＝4×10－12 J.(3)太阳每秒钟释放的能量为3.8×1026 J，则太阳每秒钟减少的质量为Δm＝ΔE c2＝3.8×10263×1082kg ＝0.4×1010 kg. (4)太阳的质量为2×1030 kg，太阳还能存在的时间为t ＝ΔM Δm ＝2×1030×3×10－40.4×1010s ＝15×1016 s＝5×109(年) 【答案】 (1)见解析 (2)4×10－12 J (3)0.4×1010 kg(4)5×109年【迁移应用】3．为确定爱因斯坦的质能方程ΔE＝Δmc2的正确性，设计了如下实验：用动能为E1＝0.60 MeV 的质子轰击静止的锂核73Li ，生成两个α粒子，测得两个α粒子的动能之和为E2＝19.9MeV，已知质子、α粒子、锂粒子的质量分别取mp＝1.007 3u、mα＝4.001 5u、mLi＝7.016 0u，求：(1)写出该反应方程．(2)通过计算说明ΔE＝Δmc2正确．(1u＝1.660 6×10－27 kg)【解析】(1)核反应方程为：73Li＋1H→242He.(2)核反应的质量亏损：Δm＝mLi＋mp－2mα＝7.016 0u＋1.007 3u－2×4.001 5u＝0.020 3u 由质能方程可得与质量亏损相当的能量：ΔE＝Δmc2＝0.020 3×931 MeV＝18.9 MeV而系统增加的能量：ΔE′＝E2－E1＝19.3 MeV这些能量来自核反应中，在误差允许的范围内可认为相等，所以ΔE＝Δmc2正确．【答案】(1)73Li＋1H→242He (2)见解析。
高三物理一轮复习课时作业及详细解析 第59讲核反应核能
基础热身1．[2011·北京卷] 表示放射性元素碘131(13153I)β衰变的方程是( ) A. 131 53I ―→127 51Sb ＋42He B. 131 53I ―→131 54Xe ＋ 0－1e C. 131 53I ―→130 53I ＋10n D. 131 53I ―→130 52Te ＋11H 2．图K59－1为α粒子穿过充满氮气的云室时拍摄的照片，在许多α粒子的径迹中有一条发生了分叉，分叉后有一条细而长的径迹和一条粗而短的径迹，则( )图K59－1A ．细而长的径迹是α粒子B ．细而长的径迹是氧核C ．粗而短的径迹是氧核D ．粗而短的径迹是质子3．[2011·海南卷] 2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站的核泄漏事故．在泄漏的污染物中含有131I 和137Cs 两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射．在下列四个式子中，有两个能分别反映131I 和137Cs 衰变过程，它们分别是________和__________(填入正确选项前的字母).131I 和137Cs 原子核中的中子数分别是________和________．A ．X 1→137 56Ba ＋10nB ．X 2→131 54Xe ＋ 0－1eC ．X 3→137 56Ba ＋ 0－1eD ．X 4→131 54Xe ＋11p4．一置于铅盒中的放射源发射的α、β和γ射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔右侧的空间有一匀强电场．射线进入电场后，变为a 、b 两束，射线a 沿原来方向前进，射线b 发生了偏转，如图K59－2所示，则图中的( )图K59－2A ．射线a 为α射线，射线b 为β射线B ．射线a 为β射线，射线b 为α射线C ．射线a 为γ射线，射线b 为α射线D ．射线a 为γ射线，射线b 为β射线 技能强化5．[2011·东城一模] 一块含238 92U(铀238)的矿石质量为M ，其中238U 的质量为m .已知23892U 的半衰期为T ，则下列说法正确的是( )A ．经过时间2T 后这块矿石中基本不再含有23892U 了B ．经过时间2T 后矿石中的23892U 有m4发生了衰变C ．经过时间2T 后该矿石的质量剩下M ＋m4D ．经过时间3T 后矿石中23892U 的质量还剩m86．[2011·西平联考] 由于放射性元素23793Np 的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现．已知237 93Np 经过一系列α衰变和β衰变后变成20983Bi ，下列论断中正确的是( )A.209 83Bi 的原子核比23793Np 的原子核少28个中子B．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变C．衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变D．衰变后原子核的质量数减小7．氘核、氚核、氦核和中子的质量分别为m1、m2、m3和m4，当氘核与氚核结合为氦核并同时放出中子时，下列说法正确的是(已知c为光在真空中的速度)( ) A．这是轻核聚变，放出的能量为(m1＋m2－m3－m4)c2B．这是重核裂变，放出的能量为m4c2C．这是轻核聚变，吸收的能量为(m1＋m2－m3)c2D．这是重核裂变，吸收的能量为(m3＋m4)c28．[2011·浦东模拟] 法国科学家贝可勒尔(A.H.Becquerel)在1896年发现了天然放射现象．如图K59－3反映的是放射性元素铀核衰变的特性曲线．由图可知，铀的半衰期为________年；请在下式的括号中，填入铀在衰变过程中原子核放出的粒子的符号：238 92U→234 90Th ＋( )．图K59－39．北京时间2011年3月11日在日本海域发生强烈地震，并引发了福岛核电站产生大量的核辐射，经研究，其中核辐射的影响最大的是铯137(137 55Cs)，可广泛散布到几百公里之外，且半衰期大约是30年左右)．请写出铯137发生β衰变的核反应方程：________________.如果在该反应过程中释放的核能为E，则该反应过程中质量亏损为________．[已知碘(I)为53号元素，钡(Ba)为56号元素]．10．一个静止的氮核(14 7 N)俘获一个速度为2.3×107m/s的中子生成一个复核A，复核A 又衰变成B、C两个新核，已知B、C的速度方向与中子的速度方向相同，B的速度是v B＝1×106 m/s，B的质量是中子质量的11倍，B、C所带电荷量之比q B∶q C＝5∶2.求：(1)C核的速度大小；(2)根据计算判断C核是什么核；(3)写出核反应方程．11．[2011·淮安模拟] (1)一个质子以1.0×107 m/s的速度撞入一个静止的铝原子核后被俘获，铝原子核变为硅原子核，已知铝核的质量是质子的27倍，硅核的质量是质子的28倍，则下列判断中正确的是________．A．核反应方程为2713Al＋11H→2814SiB．核反应方程为2713Al＋10n→2814SiC．硅原子核速度的数量级为107m/s，方向跟质子的初速度方向一致D．硅原子核速度的数量级为105m/s，方向跟质子的初速度方向一致(2)目前，日本的“核危机”引起了全世界的瞩目，核辐射放出的三种射线超过了一定的剂量会对人体产生伤害．三种射线穿透物质的本领由弱到强的排列是________．A．α射线，β射线，γ射线B ．β射线，α射线，γ射线C ．γ射线，α射线，β射线D ．γ射线，β射线，α射线(3)太阳能量来源于太阳内部氢核的聚变，设每次聚变反应可以看作是4个氢核(11H)结合成1个氦核(42He)，同时释放出正电子(01e)．已知氢核的质量为m p ，氦核的质量为m α，正电子的质量为m e ，真空中光速为c .计算每次核反应中的质量亏损及氦核的比结合能．挑战自我 12．1905年爱因斯坦提出了著名的质能关系式：E ＝mc 2，其中E 是能量，单位为焦耳(J)；m 是质量，单位是千克(kg)；c 为光速，单位是米/秒(m /s)．质能关系式说明了质量与能量的对应关系，当质量发生变化时，能量也将发生变化，若质量变化为Δm 时，对应的能量变化为ΔE ，则根据质能关系式有：ΔE ＝Δmc 2.太阳等恒星不断向外辐射能量，是以内部质量的减少为代价的，在太阳内部进行着四个氢核11H 转变成一个氦核42He 的核聚变反应，发生核聚变反应时释放出一定的能量，并伴随着一定质量的减少，研究表明，1 kg 氢聚变时发生的质量减少为7×10－3kg ，由于只有太阳核心区的高温才足以使氢核发生聚变反应，所以处于太阳核心区的氢才是可利用的，太阳质量为2.0×1030kg ，太阳核心区氢的质量约占太阳质量的十分之一，太阳每秒钟向太空辐射4.0×1026J 能量，问：(1)太阳每年因向外辐射能量而减少的质量约为多少千克？ (2)太阳已发光了50亿年，估算太阳还能发光多少年？课时作业（五十九）【基础热身】1．B [解析] β衰变放出的为电子，只有B 项正确．2．C [解析] α粒子的径迹发生分叉，说明α粒子击中了氮核发生了核反应，生成氧核和质子，径迹分叉后粗而短的是氧核，细而长的是质子，选项C 正确．3．B C 78 82[解析] 核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒；质量数等于质子数加中子数．4．D [解析] 能穿透铝箔的是β射线和γ射线，在电场中偏转的是β射线，故正确选项为D.【技能强化】 5．D [解析] 经过2T 铀核的质量还剩m 4，经过3T 铀核的质量还剩m8，选项D 正确．6．BD [解析] 209 83Bi 的原子核含有的中子数为：209－83＝126，23793Np 的原子核含有的中子数为：237－93＝144，209 83Bi 的原子核比23795Np 的原子核少的中子数为：144－126＝18，选项A 错误；衰变过程中经历的α衰变的次数为：237－2094＝7，经历的β衰变的次数为：83＋2×7－93＝4，选项C 错误，选项B 正确；衰变后原子核质量数减小，选项D 正确．7．A [解析] 核反应的质量亏损为：Δm ＝(m 1＋m 2－m 3－m 4)，放出的能量为：ΔE ＝Δmc2＝(m 1＋m 2－m 3－m 4)c 2，选项A 正确．8．1620 42He[解析] 从图中可以看出，经过1620年有50%的原子核发生衰变，即铀238的半衰期为1620年；由核反应的电荷数守恒和质量数守恒可得粒子的电荷数为2，质量数为4，粒子的符号为42He.9.13755Cs →13756Ba ＋ 0－1eE c 2[解析] 核反应方程为：13755Cs →13756Ba ＋ 0－1e ；根据质能方程E ＝mc 2可得质量亏损为：Δm＝E c2.10．(1)3×106m/s (2)氦核 (3)147N ＋10n →42He ＋115B [解析] (1)设中子质量为m ，速度为v 0，则氮核的质量为14m ，B 核的质量为11m ，由质量数守恒知C 核的质量为4m .由动量守恒定律得：mv 0＝11mv B ＋4mv C ，代入数据解得v C ＝3×106m/s ；(2)因总电荷数为7，所以B 核的电荷数为5，为硼核(115B)；C 核的电荷数为2，为氦核(42He)．(3)核反应方程为：14 7N ＋10n →42He ＋115B11．(1)AD (2)A (3)Δm ＝4m p －m α－2m e (4m p －m α－2m e )c24[解析] (1)根据核反应方程满足电荷数和质量数守恒可知选项A 正确，根据动量守恒定律可得选项D 正确．(2)由三种射线的穿透本领可知选项D 正确．(3)核反应的质量亏损为：Δm ＝4m p －m α－m e ；核反应释放的能量为：ΔE ＝Δmc 2，氦核的比结合能为：ΔE 4＝(4m p －m α－2m e )c24.【挑战自我】12．(1)1.4×1017kg (2)50亿年[解析] (1)太阳每年向外辐射的能量为：ΔE ＝4.0×1026×3600×24×365 J ≈1.26×1034J太阳每年损失的质量为：Δm ＝ΔE c 2＝1.26×10349×1016 kg ＝1.4×1017kg(2)太阳中可利用的氢质量为：M H ＝M 10＝2.0×103010kg ＝2.0×1029kg上述氢全部发生聚变将减少的质量为：ΔM ＝7×10－3M H ＝7×10－3×2.0×1029kg ＝1.4×1027kg太阳的发光时间为：T ＝ΔM Δm ＝1.4×10271.4×1017＝1010年(100亿年)太阳还能发光 100亿年—50亿年＝50亿年。
高三物理一轮复习资料【爱因斯坦质能方程 核能的计算】
高三物理一轮复习资料【爱因斯坦质能方程核能的计算】 [考点分析]1．命题特点：本考点常考核反应方程的书写、分类及核能的计算问题，多以选择题的形式出现，若与动量守恒定律或能量守恒定律相交汇，也可以以计算题的形式出现，难度中等偏上．2．思想方法：结论法、模型法等．[知能必备]1．核反应方程的书写(1)核反应过程一般不可逆，所以核反应方程中用“→”表示方向而不能用等号代替．(2)核反应方程遵循质量数守恒、电荷数守恒，但核反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)且释放出核能．(3)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能只依据两个守恒规律凭空杜撰出生成物来写核反应方程．2．核能的理解与计算(1)比结合能越大，原子核结合的越牢固．(2)到目前为止，核能发电还只停留在利用裂变核能发电．(3)核能的计算方法：①根据爱因斯坦质能方程，用核反应的质量亏损的千克数乘以真空中光速c的平方，即ΔE＝Δmc2(J)．②根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV，即ΔE＝Δm×931.5(MeV)．③如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能．[真题再练]1． (多选)下列核反应方程中，X1、X2、X3、X4代表α粒子的有()A.21H＋21H→10n＋X1B．21H＋31H→10n＋X2C.235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋3X3D.10n＋63Li→31H＋X4解析：BD A错：21H＋21H→10n＋32He.B对：21H＋31H→10n＋42He.C 错：235 92U ＋10n →144 56Ba ＋8936Kr ＋310n. D 对：10n ＋63Li →31H ＋42He.2．氘核21H 可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式621H →242He ＋211H ＋210n ＋43.15 MeV 表示．海水中富含氘，已知1 kg 海水中含有氘核约为1.0×1022个．若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为M 的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知1 kg 标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107 J,1 MeV ＝1.6×10－13J ，则M 约为( )A ．40 kgB ．100 kgC ．400 kgD ．1 000 kg解析：C 根据核反应方程式，6个氘核聚变反应可释放出43.15 MeV 的能量，1 kg 海水中的氘核反应释放的能量为E ＝1.0×10226×43.15 MeV ≈7.19×1022 MeV ≈1.15×1010 J ，则相当于标准煤的质量为M ＝1.15×10102.9×107kg ≈400 kg.3． (多选)太阳辐射的总功率约为4×1026 W ，其辐射的能量来自于聚变反应．在聚变反应中，一个质量为 1 876.1 MeV/c 2(c 为真空中的光速)的氘核(21H)和一个质量为2 809.5MeV/c 2的氚核(31H)结合为一个质量为3 728.4 MeV/c 2的氦核(42He)，并放出一个X 粒子，同时释放大约17.6 MeV 的能量．下列说法正确的是( )A ．X 粒子是质子B ．X 粒子的质量为939.6 MeV/c 2C ．太阳每秒因为辐射损失的质量约为4.4×109 kgD ．太阳每秒因为辐射损失的质量约为17.6 MeV/c 2解析：BC 该聚变反应方程为21H ＋31H →42He ＋10n ，X 为中子，A 项错误；根据题意可知该反应的质量亏损为Δm ＝ΔEc 2＝17.6 MeV/c 2，则X 粒子的质量为(1 876.1＋2 809.5－3 728.4－17.6)MeV/c 2＝939.6 MeV/c 2，故B 项正确；太阳每秒辐射能量ΔE ＝P Δt ＝4×1026 J ，由质能方程知Δm ＝ΔEc 2，故每秒辐射损失的质量Δm ＝4×1026(3×108)2 Kg ≈4.4×109 kg ，C 项正确；因为ΔE ＝4×1026 J ＝4×10261.6×10－19eV ＝2.5×1045 eV ＝2.5×1039 MeV ，则太阳每秒因为辐射损失的质量为Δm ＝Ec2＝2.5×1039 MeV/c 2，D 项错误．解答有关核反应方程问题的技巧1．熟记常见基本粒子的符号——是正确书写核反应方程的基础．如质子(11H)、中子(10 n)、α粒子(42He)、β粒子(0－1e)、正电子(01e)、氘核(21H)、氚核(31H)等．2．熟悉核反应的四种基本类型——衰变、人工转变、裂变和聚变．3．掌握核反应方程遵守的规律——是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据，所以要理解并应用好质量数守恒和电荷数守恒的规律．4．明白核反应过程是不可逆的——核反应方程只能用箭头连接并表示反应方向，不能用等号连接．[精选模拟]视角1：核反应方程1．我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献．下列核反应方程中属于聚变反应的是()A.21H＋31H→42He＋10nB.14 7N＋42He→17 8O＋11HC.42He＋2713Al→3015P＋10nD.235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n解析：A A项反应是聚变反应；B和C项反应是原子核的人工转变方程；D项反应是重核裂变反应；故选A.2．下列说法正确的是()A．在衰变方程239 94Pu→X＋42He＋γ中，X原子核的质量数是234B．核泄漏事故污染物137Cs能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程为137 55Cs→137 56Ba ＋X，可以判断X为正电子C．放射性物质131I的衰变方程为131 53I→131 54Xe＋X，X为中子D．某人工转变的核反应方程为42He＋2713Al→3015P＋X，其中X为中子解析：D根据质量数守恒可得，X原子核的质量数A＝239－4＝235，A错误；根据质量数守恒和电荷数守恒知，137 55Cs→137 56Ba＋X中的X为电子，B错误；131 53I→131 54Xe＋X中，根据衰变过程中质量数和电荷数守恒可知，X为β粒子，C错误；人工转变的核反应方程为42He＋2713Al→3015P＋X，由质量数和电荷数守恒可知，X为中子，D正确．视角2：比结合能的理解3．(多选)原子核的比结合能随质量数的变化图象如图所示，根据该曲线，下列判断正确的是( )A ．中等质量核的比结合能大，这些核较稳定B.21H 核比63Li 核更稳定C.235 92U 核裂变成两个中等质量的核时释放能量 D.8936Kr 核的比结合能比23592U 核的大解析：ACD 由题图可知，中等质量的原子核的比结合能最大，所以中等质量的原子核最稳定，故A 正确．由题图可知21H 核离中等质量的原子核更远，故21H 核比63Li 核更不稳定，故B 错误；重核裂变成中等质量的核，有质量亏损，释放能量，故C 正确；由题图可知，8936Kr 核的比结合能比235 92U 核的大，故D 正确．视角3：核能的计算4．(多选)核电站中采用反应堆使重核裂变，将释放出的巨大能量转换成电能．反应堆中一种可能的核反应方程式是235 92U ＋10n →143 60Nd ＋9040Zr ＋x ＋y ，设U 核质量为m 1，中子质量为m 2，Nd 核质量为m 3，Zr 核质量为m 4，x 质量为m 5，y 质量为m 6，那么，在所给的核反应中( )A ．x 可能是321H ，y 可能是11－1e B ．x 可能是310n ，y 可能是8 0－1eC ．释放的核能为(m 1＋m 2－m 3－m 4－m 5－m 6)c 2D ．释放的核能为(m 3＋m 4＋m 5＋m 6－m 1－m 2)c 2解析：BC 根据质量数和电荷数守恒，若x 是321H ，y 是11 0－1e ，则质量数不守恒，若x 是310n ，y 是8 0－1e ，则满足质量数和电荷数守恒，故A 错误、B 正确；根据能量转化可知反应前的质量大于反应后的质量，因为反应时一部分质量转化为能量释放出去了，故C 正确、D 错误．5．(多选)太阳能量的来源是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，核聚变反应可以看作是4个氢核(11H)结合成1个氦核同时放出2个正电子．下表中列出了部分粒子的质量⎝⎛⎭⎫取1 u ＝16×10－26 kgA．核反应方程为411H→42He＋201eB．4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为0.026 6 kgC．4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为4.43×10－29 kgD．聚变反应过程中释放的能量约为4.0×10－12 J解析：ACD由核反应的质量数守恒及电荷数守恒得411H→42He＋201e，故A正确．反应中的质量亏损为Δm＝4m p－mα－2m e＝(4×1.007 3－4.001 5－2×0.000 55)u＝0.026 6 u＝4.43×10－29kg，故C正确，B错误．由质能方程得ΔE＝Δmc2＝4.43×10－29×(3×108)2 J≈4.0×10－12 J，故D正确．。
高考物理《核反应、核能》真题练习含答案
高考物理《核反应、核能》真题练习含答案1．[2024·江苏省扬州市开学考试]理论认为，大质量恒星塌缩成黑洞的过程，受核反应C612＋Y→O816的影响．下列说法正确的是()A．Y是β粒子，β射线穿透能力比γ射线强B．Y是β粒子，β射线电离能力比γ射线强C．Y是β粒子，β射线穿透能力比γ射线强D．Y是β粒子，β射线电离能力比γ射线强答案：D解析：根据质量数和电荷数守恒可知核反应为C612＋42He→O816，可知Y是α粒子，α射线穿透能力比γ射线弱，电离能力比γ射线强，D正确．2.质量为m0的某放射性元素原子核发生衰变，经过时间t，该元素原子核剩余的质量为m，其mm0－t关系如图所示．该元素的半衰期约为()A．41.5d B．100dC．141.5d D．183d答案：B解析：半衰期代表元素衰变一半所用的时间，由题可知从mm0＝34到mm0＝38，即衰变一半所用时间为100d，所以半衰期约为100d，B项正确．3．原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中不正确的是()A.16 8O核的结合能约为128 MeVB．42He核比63Li核更稳定C ．两个21 H 核结合成42 He 核时释放能量D ．235 92 U 核中核子的平均结合能比8936 Kr 核中的大答案：D解析：由题图可知，16 8 O 的比结合能约为8 MeV ，故16 8 O 核的结合能约为128 MeV ，A项正确；42 He 核比63 Li 核的比结合能更大，故42 He 核比63 Li 核更稳定，B 项正确；从比结合能小的元素生成比结合能大的元素，有核能释放，故两个21 H 核结合成42 He 核时释放能量，C 项正确；由题图可知，235 92 U 核的平均结合能比8936 Kr 核的平均结合能小，D 项错误．4．[2024·河北省沧州市联考]2023年6月7日，国家核安全局给予中国科学院上海应用物理研究所一张核反应堆运行许可证，甘肃省钍基反应堆正式开始运行，再生层钍232(Th 90232)吸收一个中子后会变成钍233.钍233不稳定，会变成易裂变铀233(U 90233)，成为新增殖铀燃料，下列说法正确的是( )A ．钍基反应堆是通过衰变把核能转化为电能B ．钍233的比结合能大于铀233的比结合能C ．钍232变成铀233的核反应方程式是Th 90232＋10 n →U 92233＋2 0－1 eD ．铀233的裂变方程可能为U 92231＋10 n →Ba 36141＋Kr 3689＋310 n答案：C解析：钍基反应堆是通过裂变把核能转化为电能，A 错误；钍233通过衰变转化为铀233，该过程放出能量，故钍233的比结合能小于铀233的比结合能，B 错误；根据题意可知钍232变成铀233的核反应方程式是Th 90232＋10 n →U 92233＋2 0－1 e ，C 正确；铀233的裂变方程质量数不守恒，D 错误．5．[2024·湖北鄂东南教学改革联盟联考]现代核电站主要是通过可控链式裂变反应来实现核能的和平利用，U 92235是核裂变的主要燃料之一、铀核裂变的产物是多样的，一种典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出3个中子，核反应方程是U 92235＋X →Ba 56144＋8936 Kr ＋310 n.关于该核反应，下列说法正确的是( )A ．X 是质子，质子是卢瑟福通过实验最先发现的B ．U 92235与Ba 56144、8936 K 相比，U 92235核子数最多，结合能最大，最稳定C ．U 92235有放射性，经过一个半衰期，1 000个U 92235只剩下500个未衰变D ．该核反应中，X 的速度不能太快，否则铀核不能“捉”住它，不能发生核裂变答案：D解析：据质量数和电荷数守恒可知，X 的质量数为1，电荷数为0，故X 是中子，中子是查德威克通过实验最先发现的，A 错误；U 92235核子数最多，结合能最大，但Ba 56144、8936 K 比结合能较大，较稳定，B 错误；半衰期针对的是大量原子核的统计规律，对于1 000个U 92235不适用，C 错误；核裂变中，中子的速度不能太快，否则铀核不能“捉”住它，不能发生核裂变，D 正确．6．[2024·湖南省先知高考第二次联考]在核反应中B 510具有较强的防辐射和吸收中子的功能，其原理为硼核(B 510)吸收一个慢中子后释放出一个α粒子，转变成新核，并释放出一定的能量．已知硼核B 510的比结合能为E 1，生成新核的比结合能为E 2，α粒子的比结合能为E 3，真空中光速为c .下列判断正确的是( )A ．核反应方程为B 510＋10 n →73 Li ＋42 HeB ．该反应类型为α衰变C ．硼核的比结合能E 1大于新核的比结合能E 2D ．该核反应质量亏损为Δm ＝E 3＋E 2－E 1c 2答案：A解析：根据反应过程，质量数和电荷数守恒可知，核反应方程为B 510＋10 n →73 Li ＋42 He ，A 正确；该反应需要吸收一个慢中子，不是α衰变，B 错误；反应过程存在质量亏损，反应后的原子核比反应前的原子核更稳定，所以硼核的比结合能E 1小于新核的比结合能E 2，C错误；该核反应质量亏损为Δm ＝4E 3＋7E 2－10E 1c 2，D 错误．。
高考物理一轮复习课时分层集训核反应和核能新人教
课时分层集训(三十四) 核反应和核能(限时：40分钟)[基础对点练]原子核的衰变及半衰期1．下列说法中正确的是( )A．质子与中子结合成氘核的过程中需要吸收能量B.22688Ra(镭)衰变为22286Rn(氡)要经过1次α衰变和1次β衰变C．β射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚后而形成的电子流D．放射性元素的半衰期是指大量该元素的原子核中有半数发生衰变所需要的时间D [质子与中子结合成氘核，需放出能量，A错误．根据质量数、电荷数守恒判断，只发生一次α衰变，B错误；β射线是原子核发生β衰变形成的，是原子核中放出的电子，C错误；根据半衰期的概念，D正确．]2．(2020·吉林模拟)下列说法正确的是( )A．原子核的结合能是组成原子核的所有核子的能量总和B．在所有核反应中，都遵从“质量数守恒，电荷数守恒”的规律C．在天然放射现象中放出的β射线就是电子流，该电子是原子的内层电子受激发后辐射出来的D．镭226衰变为氡222的半衰期为1 620年，也就是说，100个镭226核经过1 620年后一定还剩下50个镭226没有发生衰变B [原子核的结合能是组成原子核的所有核子结合成原子核时释放出来的能量，选项A错误；在所有核反应中，都遵从“质量数守恒，电荷数守恒”的规律，选项B正确；在天然放射现象中放出的β射线就是电子流，该电子是原子核内的中子转化成质子和电子，从原子核中辐射出来的，选项C错误；半衰期是对大量原子核衰变的统计规律，少量原子核衰变不能运用半衰期的统计规律，所以选项D错误．]3. (2020·济南模拟)自然界存在的放射性元素的原子核并非只发生一次衰变就达到稳定状态，而是要发生一系列连续的衰变，最终达到稳定状态．某些原子核的衰变情况如图1224所示(N表示中子数，Z表示质子数)，则下列说法正确的是( )图1224A．由228 88Ra到228 89Ac的衰变是α衰变B．已知228 88Ra的半衰期是T，则8个228 88Ra原子核经过2T时间后还剩2个C ．从228 90Th 到20882Pb 共发生5次α衰变和2次β衰变 D ．图中发生的α衰变和β衰变分别只能产生α和β射线C [由题图可知，22888Ra 衰变后的新原子核为22889Ac ，新原子核的质子数比Ra 的多1个，所以是β衰变，选项A 错误；原子核的半衰期是对大量原子核的行为做出的统计预测，对于单个的微观事件是不可预测的，选项B 错误；由质量数和电荷数守恒知，从22890Th 到20882Pb 共发生5次α衰变和2次β衰变，选项C 正确；γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的，选项D 错误．]4.研究放射性元素射线性质的实验装置如图1225所示．两块平行放置的金属板A 、B 分别与电源的两极a 、b 连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出．则( )图1225A ．a 为电源正极，到达A 板的为α射线B ．a 为电源正极，到达A 板的为β射线C ．a 为电源负极，到达A 板的为α射线D ．a 为电源负极，到达A 板的为β射线B [从题图可以看出，到达两极板的粒子做类平抛运动，到达A 极板的粒子在初速度方向的位移小于到达B 极板的粒子在初速度方向的位移，粒子在初速度方向做匀速直线运动，则根据公式x ＝v 0t ＝v 0md 2qU ，两个粒子初速度v 0相差不大，两极板间电压U 相同，放射源与两极板的距离d2也相同，而电子的mq 小得多，所以电子在初速度方向的位移小，故达到A 极板的是β射线，A 极板带正电，a 为电源的正极，故选项B 正确．](多选)(2020·南通模拟)钍23490Th 具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为镤23491Pa ，同时伴随有γ射线产生，其方程为23490Th →234 91Pa ＋X ，钍的半衰期为24天．则下列说法中正确的是( ) A ．X 为质子B ．X 是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的C ．γ射线是镤原子核放出的D ．1 g 钍23490Th 经过120天后还剩0.312 5 gBC [根据电荷数和质量数守恒知，钍核衰变过程中放出了一个电子，即X 为电子，故A 错误；发生β衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子同时产生的，故B 正确；γ射线是镤原子核放出的，故C 正确；钍的半衰期为24天，1 g 钍23490Th 经过120天即经过5个半衰期，故经过120天后还剩0.031 25 g ，故D 错误．] 核反应方程5．如图1226所示为查德威克发现中子的实验示意图，利用钋(21084Po)衰变放出的α粒子轰击铍(94Be)，产生的粒子P能将石蜡中的质子打出来．下列说法正确的是( )图1226A．α粒子是氦原子B．粒子Q的穿透能力比粒子P的强C．钋的α衰变方程为210 84Po→208 82Pb＋42HeD．α粒子轰击铍的核反应方程为42He＋94Be→12 6C＋10nD [α粒子是氦原子核，选项A错误；粒子P是中子，粒子Q是质子，由于质子带正电，当质子射入物体时，受到的库仑力作用会阻碍质子的运动，而中子不带电，不受库仑力作用，所以选项B 错误；在钋衰变中，根据质量数守恒知产生的是206 82Pb，并非208 82Pb，选项C错误；42He＋94Be→126C＋10n 是查德威克发现中子的核反应方程，选项D正确．]6．(2020·淮北模拟)铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应：23592U＋10n→a＋b＋210n，则a＋b可能是( )A.14156Ba＋9236KrB.14054Xe＋9438SrC.14156Ba＋9338SrD.14054Xe＋9336KrB [核反应过程中遵循质量数守恒和电荷数都守恒，A质量数不守恒，B质量数和电荷数都守恒，C电荷数不守恒，D质量数和电荷数都不守恒，故B正确．]7．原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源．当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，放出能量．这几种反应的总效果可以表示为621H―→k42He＋d11H＋210n＋43.15 MeV由平衡条件可知( )【导学号：84370497】A．k＝1，d＝4 B．k＝2，d＝2C．k＝1，d＝6 D．k＝2，d＝3B [核反应的基本规律是质量数和电荷数守恒，所以6×2＝4k＋d＋2,6×1＝2k＋d，解得k＝2，d＝2，因此B选项正确．]8．(2020·江苏高考)贝可勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用．下列属于放射性衰变的是( )A.146C→147N＋0－1eB.235 92U＋10n→139 53I＋9539Y＋210nC.21H＋31H→42He＋10nD.42He＋2713Al→3015P＋10nA [放射性元素自发地放出射线的现象叫天然放射现象．A选项为β衰变方程，B选项为重核裂变方程，C选项为轻核聚变方程，D选项为原子核的人工转变方程，故选A.]核能的理解和计算9．(2020·太原模拟)下列说法正确的是( )A．组成原子核的核子越多，它的结合能越高，比结合能越大B．核子结合成原子核时核力做正功，将放出能量，这部分能量就是原子核的结合能C．原子核的比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定D．原子核的质量大于组成它的核子的质量之和C [组成原子核的核子越多，它的结合能越高，但是结合能与核子数的比值即原子核的比结合能不一定越大，但比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，A错误，C正确；自由核子结合成原子核时核力做正功，将放出能量，而原子核的结合能是指把核子分开所需要的能量，故B错误；发生核反应时，存在质量亏损，原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，D错误．]10．“超导托卡马克”(英名称：EAST，俗称“人造太阳”)是我国自行研制的可控热核反应实验装置．设该实验反应前氘核(21H)的质量为m1，氚核(31H)的质量为m2，反应后氦核(42He)的质量为m3，中子(10n)的质量为m4，光速为c.下列说法中不正确的是( )A．这种装置中发生的核反应方程式是21H＋31H→42He＋10nB．由核反应过程质量守恒可知m1＋m2＝m3＋m4C．核反应放出的能量等于(m1＋m2－m3－m4)c2D．这种装置与我国大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理不相同B [可控热核反应装置中发生的核反应方程式是21H＋31H→42He＋10n，故A 正确；核反应过程中质量数守恒，但质量不守恒，核反应过程中存在质量亏损，因此m1＋m2≠m3＋m4，故B错误；核反应过程中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3－m4，释放的核能ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3－m4)c2，故C正确；这种装置的核反应是核聚变，我国大亚湾核电站所使用核装置是核裂变，它们的核反应原理不相同，故D正确．]11．已知氦原子的质量为M He u，电子的质量为m e u，质子的质量为m p u，中子的质量为m n u，u为原子质量单位，且由爱因斯坦质能方程E＝mc2可知：1 u对应于931.5 MeV的能量，若取光速c＝3×108 m/s，则两个质子和两个中子聚变成一个氦核，释放的能量为( )A．[2×(m p＋m n)－M He]×931.5 MeVB．[2×(m p＋m n＋m e)－M He]×931.5 MeVC．[2×(m p＋m n＋m e)－M He]×c2 JD．[2×(m p＋m n)－M He]×c2 JB [核反应方程为211H＋210n→42He，质量亏损Δm＝2×(m p＋m n)－(M He－2m e)＝2×(m p＋m n＋m e)－M He，所以释放的能量为ΔE＝Δm×931.5 MeV＝[2×(m p＋m n＋m e)－M He]×931.5 MeV，选项B正确．] [考点综合练]12．现代科学的发展极大地促进了人们对原子、原子核的认识，下列有关原子、原子核的叙述正确的是( )【导学号：84370498】A ．卢瑟福α粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构B ．天然放射现象表明原子核内部有电子C ．轻核聚变反应方程有：21H ＋31H→42He ＋10nD ．氢原子从n ＝3能级跃迁到n ＝1能级和从n ＝2能级跃迁到n ＝1能级，前者跃迁辐射出的光子波长比后者的长C [卢瑟福通过α粒子散射实验提出原子的核式结构模型，天然放射现象说明原子核内部具有复杂的结构，A 、B 错误；轻核聚变方程电荷数守恒、质量数守恒，C 正确；氢原子从n ＝3能级跃迁到n ＝1能级放出的光子能量比从n ＝2能级跃迁到n ＝1能级的大，由公式E ＝hcλ，可知前者跃迁辐射出的光子波长比后者的短，D 错误．]13．(多选)(2020·扬州模拟)科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量．核反应方程分别为：X ＋Y→42He ＋31H ＋4.9 MeV 和21H ＋31H→42He ＋X ＋17.6 MeV.下列表述正确的有( )A ．X 是中子B ．Y 的质子数是3，中子数是6C ．两个核反应都没有质量亏损D ．氘和氚的核反应是核聚变反应AD [在该核反应中，21H ＋31H→42He ＋X ＋17.6 MeV ，根据电荷数守恒、质量数守恒，则X 的电荷数为0，质量数为1，可知X 是中子，故A 正确．在X ＋Y→42He ＋31H ＋4.9 MeV 中，根据电荷数守恒、质量数守恒，Y 的电荷数为3，质量数为6，则Y 的质子数为3，中子数为3，故B 错误．两个核反应都释放能量，都有质量亏损，故C 错误．两核反应均为核聚变反应，故D 正确．]14．钚的放射性同位素23994Pu 静止时衰变为铀核激发态235 92U *和α粒子，而铀核激发态235 92U *立即衰变为铀核23592U ，并放出能量为0.097 MeV 的γ光子．已知：23994Pu 、23592U 和α粒子的质量分别为m Pu ＝239.052 1 u 、m U ＝235.043 9 u 和m α＝4.002 6 u,1 uc 2＝931.5 MeV .(1)写出衰变方程；(2)已知衰变放出的光子的动量可忽略，求α粒子的动能. 【导学号：84370499】 [解析](1)衰变方程为23994Pu ―→235 92U *＋42He ，235 92U *―→23592U ＋γ.或两式合并为239 94Pu ―→235 92U ＋42He ＋γ.(2)上述衰变过程的质量亏损为Δm＝m Pu －m U －m α， 由质能方程得ΔE＝Δmc 2由能量守恒得ΔE＝E kU ＋E kα＋E γ设衰变后的铀核和α粒子的速度分别为v U 和v α，则由动量守恒定律得m U v U ＝m αv α 又E kU ＝12m U v 2U ，E kα＝12m αv 2α联立解得E kα＝m U m U ＋m α[(m Pu －m U －m α)c 2－E γ]，代入题给数据得E kα＝5.034 MeV. [答案](1)23994Pu ―→23592U ＋42He ＋γ (2)5.034 MeV15．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片，如图1227所示，今测得两个相切圆半径之比r 1∶r 2＝44∶1，求：图1227(1)这个原子核原来所含的质子数是多少？ (2)图中哪一个是α粒子的径迹？[解析](1)设衰变后新核的带电荷量为q x ，α粒子的带电荷量为q α＝2e ，它们的质量分别为m x 和m α，衰变后的速度分别为v x 和v α，所以原来原子核的带电荷量(即质子数)q ＝q x ＋q α(或Z ＝Z x ＋Z α)①根据轨道半径公式r ＝mv qB 可知，在同一磁场中γ∝mv q ，所以q x ∶q α＝(m x v x r x )∶(m αv αr α)②又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，即 m x v x ＝m αv α③解②和③式，得：q x ∶q α＝r α∶r xq x ＝(r α∶r x )×q α＝88e ，(只能是r α∶r x ＝44∶1，否则q x ＝e22无意义)．代入①式得：q ＝90e ，Z ＝90.(2)由于轨道半径与粒子带电量(在本题中)成反比，所以圆轨道1是α粒子的径迹，圆轨道2是新核的径迹，两者电性相同，运动方向相反． [答案](1)90 (2)1高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
高考物理一轮复习(要点+命题导向+策略)1652核反应 核能的利用课件
答案：D
答案：CD
答案：BD
答案：B
5．(2008·全国卷Ⅱ)中子和质子结合成氘核时，质量亏损为Δ m，相应的能量ΔE＝Δmc2＝2.2 MeV是氘核的结合能．下列说法正确的是 ( ) A．用能量小于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子 B．用能量等于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零
[答案] D
题后反思：核能的计算方法 (1)根据爱因斯坦质能方程，ΔE＝Δmc2(Δm的单位：kg)． (2)1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏能量，则ΔE＝Δm×931.5 MeV(Δm的单位：u,1u＝1.660 566×10－27kg)
为确定爱因斯坦的质能方程ΔE＝Δmc2的正确性，设计了如下实验：用动能为E1＝0.6 MeV的质子轰击静止的锂核Li，生成两个α粒子，测得两个α粒子的动能之和为E2＝19.9 MeV，已知质子、α粒子、锂粒子的质量分别取mp＝1.0073 u、mα＝4.0015 u、mLi＝7.0160 u，求： (1)写出该反应方程． (2)通过计算说明ΔE＝Δmc2正确．
考点二 核力 核能 ►基础梳理◄ 1．核力：核子之间的相互作用力叫核力．它是短程力． 2．结合能：由于原子核之间存在着强大的核力，要把原子核拆散成核子，需要克服核力做功，即要提供一定的能量；反过来，根据能量转化与守恒定律可知，核子在结合成原子核时要放出一定的能量，这个能量称为结合能． 3．质量亏损：核子在结合成原子核的过程中质量减少了称为质量亏损．
2．热核反应和裂变反应相比，具有许多优越性．首先，热核反应释放的能量，就相同质量的核燃料来讲，比裂变反应大．再有，裂变时产生放射性物质，处理起来比较困难．热核反应在这方面的问题要简单得多．第三，热核反应所用的燃料——氘，在地球上的储量非常丰富.1 L海水中大约有0.038 g氘，如果用来进行热核反应，放出的能量和燃烧300 L汽油相当．因此，海水中的氘就是异常丰富的能源．
高考物理一轮总复习课后习题课时规范练45 原子核及核反应
课时规范练45 原子核及核反应基础对点练1.(质能方程应用)用经过粒子加速器加速后的质子轰击静止的锂原子核,生成两个动能均为8.919 MeV 的α粒子(24He),其核反应方程式为11H+37Li24He +24He 。
已知质子质量为1.007 825 u, 锂原子核的质量为7.016 004 u,α粒子的质量为4.002 60 u,1 u 相当于931 MeV 。
若核反应释放的能量全部转化为α粒子的动能,则入射质子的动能约为( ) A.0.5 MeVB.8.4 MeVC.8.9 MeVD.17.3 MeV2.(衰变、核反应方程)(江苏南京模拟)科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26,铝26的半衰期为72万年,其衰变方程为 1326AlMg+Y,下列说法正确的是( ) A.Y 是氮核 B.Y 是质子 C.Y 是中子D.再经过72万年,现有的 1326Al 衰变一半3.(半衰期、三种射线)(四川南充期末)某校学生在进行社会实践活动时,收集并列出了一些放射性同位素的半衰期和可供利用的射线,见下表,下列结论正确的是( )A.放射性疗法(放疗)是临床治疗肿瘤的一种方法,其利用的是β射线B.若取100个钴60原子核,经10年后还剩25个钴60原子核C.将放射性元素钋210制成化合物后,放射性元素钋210的半衰期发生变化D.临床上让患者口服碳13作为示踪原子制成的尿素片,检测是否感染幽门螺旋杆菌4.(多选)(聚变反应)“东方超环”是我国自主设计建造的世界上第一个非圆截面全超导托卡马克核聚变实验装置。
11月,有“人造太阳”之称的东方超环实现1亿摄氏度等离子体运行等多项重大突破,获得的实验参数接近未来聚变堆稳态运行模式所需要的物理条件,朝着未来聚变堆实验运行迈出了关键一步,已知“人造太阳”核聚变的反应方程为12H+13HHe+Z M eV,关于此核聚变,以下说法正确的是( )A.要使轻核发生聚变,就要利用粒子加速器,使轻核拥有很大的动能B.Z=0,M=1C.1 mol氘核和1 mol氚核发生核聚变,可以放出17.6 MeV的能量D.聚变比裂变更安全、清洁5.(衰变)94238Pu衰变为92234U释放能量。
2020版新一线高考物理(新课标)一轮复习课后限时集训33 核反应和核能 含解析
课后限时集训(三十三)(建议用时：40分钟)[基础对点练]题组一：原子核的组成放射性同位素1．在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度，其检测装置由放射源、探测器等构成，如图所示。
该装置中探测器接收到的是()A．X射线B．α射线C．β射线D．γ射线D[放射源发出的只有α、β、γ三种射线，故选项A错误。
在α、β、γ三种射线中，只有γ射线能穿透钢板，故选项B、C错误，D正确。
]2．(多选)(2019·常州检测)放射性同位素被广泛应用，下列说法正确的是()A．放射性同位素的半衰期都比较短，对环境的危害较小B．放射性同位素能够消除静电是因为其发出的γ射线C．用放射性同位素参与化学反应可以起到示踪的作用D．放射性同位素可以作为核燃料进行发电AC[放射性同位素的半衰期都比较短，衰变得快，对环境的危害较小，A正确。
α射线能使空气分子电离成导体，所以能够消除静电。
γ射线的电离本领较小，B错误。
根据放射性同位素的应用可知，用放射性同位素参与化学反应可以起到示踪的作用，C正确。
放射性同位素大多是人工合成的同位素，成本高，存在量较少，不能作为核燃料进行发电，D错误。
]题组二：原子核的衰变、半衰期3．放射性元素A经过2次α衰变和1次β衰变后生成一新元素B，则元素B在元素周期表中的位置较元素A的位置向前移动了()A．1位B．2位C．3位D．4位C[原子核经过一次α衰变，电荷数减小2，质量数减小4；经过一次β衰变，电荷数增加1，质量数不变。
所以经过2次α衰变和1次β衰变，A元素电荷数减少2×2－1×1＝3，则生成的新元素B在元素周期表中的位置向前移3位，C正确。
]4．(多选)(2019·莆田检测)14C 发生放射性衰变成为14N ，半衰期约5 700年。
已知植物存活期间，其体内14C 与12C 的比例不变；生命活动结束后，14C 的比例持续减少。
现通过测量得知，某古木样品中14C 的比例正好是现代植物所制样品的12。
高三物理一轮复习选考部分第13章动量光电效应核能第3节核反应和核能教师用书
第3节核反应和核能知识点1原子核的组成放射性及放射性同位素1.原子核的组成(1)原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子.质子带正电,中子不带电.(2)基本关系①核电荷数=质子数(力=元素的原子序数=核外电子数.②质量数U)=核子数=质子数+中子数.(3)X元素的原子核的符号为臥，苴中月表示质量数,Z表示核电荷数.2.天然放射现象(1)天然放射现象：元素自发地放岀射线的现象，首先由贝可勒尔发现.天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构.(2)放射性和放射性元素：物质发射某种看不见的肘线的性质叫放射性.具有放射性的元素叫放射性元素.(3)三种射线：放射性元素放射岀的射线共有三种，分别是射线、0射线、丫射线.3.放射性同位素的应用与防护(1)R位素：具有相同质子数和不同中子数的原子核.(2)放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放対性同位素两类,放射性同位素的化学性质相同.(3)应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等.(4)防护：防止放射性对人体组织的伤害.知识点2原子核的衰变、半衰期1.原子核的衰变(1)泄义：原子核放出«粒子或3粒子，变成另一种原子核的变化.(2)分类：a 衰变：K；Y+lHeB 衰变：lX-*rAY+AeY辐射：当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生«衰变，有的发生B衰变，同时伴随着丫辐射.(3)两个典型的衰变方程：① a 衰变：MU-^Th+iHe；②B衰变：MTh-孝Pa+Ne.2.半衰期(1)左义：放射性元素的原子核有理发生衰变所需的时间.(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核血自身的因素决左的，跟原子所处的化文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑•欢迎下载支持. 学状态和外部条件没有关系.知识点3核反应和核能1.核反应在核物理学中，原子核在英他粒子的轰击下产生新厘逑的过程.在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒.2.重核裂变(1)定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程.(2)特点：①裂变过程中能够放出巨大的能量；②裂变的同时能够放出2〜3(或更多)个中子；③裂变的产物不是唯一的.对于铀核裂变有二分裂、三分裂和四分裂形式，但三分裂和四分裂概率比较小.(3)典型的裂变反应方程：：9：U + Jn —•- ssKr+：5sBa + 3；n.(4)链式反应：由重核裂变产生的蛀使裂变反应一代接一代继续下去的过程.(5)临界体积和临界质量：裂变物质能够发生链式反应的最小体积及其相应的质量.(6)裂变的应用：原子弹、核反应堆.(7)反应堆构造：核燃料、减速剂、鯉、防护层.3.轻核聚变(1)左义：两轻核结合成质量较大的核的反应过程.轻核聚变反应必须在高温下进行，因此又叫热核反应.(2)特点：①聚变过程放出大量的能量，平均每个核子放出的能量，比裂变反应中每个核子放出的能量大3至4倍.②聚变反应比裂变反应更剧烈.③对环境污染较少.④自然界中聚变反应原料丰富.(3)典型的聚变反应方程：:H+泊一爼e+：n+17.6 MeV4.核能核子结合为原子核时鲤的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能.5.质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E=是、原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小5这就是质量亏损.由质量亏损可求出释放的核能"=皿・［核心精讲］1.a衰变、B衰变的比较2.衰变次数的确泄方法方法一：确左衰变次数的方法是依据两个守恒规律，设放射性元素啜经过m次u衰变和巾次B衰变后，变成稳左的新元素f Y,则表示该核反应的方程为2X-4Y+於He+必一】匸根据质量数守恒和电荷数守恒可列方程A=A f +4刀Z= Z' 4"2n~znJ—A r A—屮由以上两式联立解得力=亠血=七一+7 -Z4 2由此可见确定衰变次数可归结为求解一个二元一次方程组.方法二：因为P衰变对质量数无影响，可先由质量数的改变确左a衰变的次数，然后根据衰变规律确定B衰变的次数.3.对半衰期的理解（1）半衰期是大量原子核衰变时的统汁规律，对个别或少数原子核，无半衰期可言.⑵根据半衰期的概率，可总结出公式再（+片，恥式中丹、加廉表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，A/、加倉表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，上表示衰变时间，r表示半衰期.（3）影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决左的，跟原子所处的物理状态（如温度、压强）或化学状态（如单质、化合物）无关.［题组通关］1.（多选）（2014 •全国卷I）关于天然放射性，下列说法正确的是（）【导学号：96622228］A.所有元素都可能发生衰变B.放射性元素的半衰期与外界的温度无关C.放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D.a、B和丫三种射线中，Y射线的穿透能力最强E.一个原子核在一次衰变中可同时放出a、B和丫三种射线BCD自然界中绝大部分元素没有放射现象，选项A错误；放射性元素的半衰期只与原子核结构有关，与其他因素无关，选项B、C正确：（」、0和丫三种射线电离能力依次减弱，穿透能力依次增强，选项D正确：原子核发生衰变时，不能同时发生«和B衰变，丫射线伴随这两种衰变产生，故选项E错误.2.（2015 •北京髙考）实验观察到，静止在匀强磁场中於点的原子核发生P衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸而内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意图如图13-3-1所示，则（）图13-3-1A.轨迹1是电子的，磁场方向垂直纸而向外B.轨迹2是电子的，磁场方向垂直纸而向外C.轨迹1是新核的，磁场方向垂直纸而向里D.轨迹2是新核的，磁场方向垂直纸而向里D根据动量守恒泄律，原子核发生P衰变后产生的新核与电子的动疑大小相等，设为Q根据qvB=—.得轨道半径『=先=± 故电子的轨迹半径较大，即轨迹1是电子的，轨r QD QD 迹2是新核的.根据左手左则，可知磁场方向垂直纸而向里.选项D正确.3.（1）（多选尺Th（锂）经过一系列a衰变和B衰变,变成MPb（铅）.以下说法中正确的是（）A.铅核比锂核少8个质子B.铅核比牡核少16个中子C.共经过4次a衰变和6次P衰变D.共经过6次a衰变和4次B衰变（2）约里奥•居里夫妇因发现人工放射性元素而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素組衰变成：：Si的同时放出另一种粒子，这种粒子是____________ .沖是沖的同位素，被广泛应用于生物示踪技术，1 mg :沖随时间衰变的关系如图13-3-2所示，请估算4 mg的沖经多少天的衰变后还剩0. 25 mg?图13-3-2【解析】（1）设“衰变次数为x, B衰变次数为y,由质量数守恒和电荷数守恒得232=208+4.Y90=82+2xp解得x=6, y=4, C错、D对.铅核、社核的质子数分别为82、90,故A对.铅核、社核的中子数分别为126、142,故B对.（2）写出衰变方程»：Si+ 0+心故这种粒子为0+1e（正电子）,由炉r图知訝的半衰期为14天，由也金=zz? . 得0. 25 mg=4 ,故t=56天.【答案】（l）ABD （2）正电子56天［名师微博］1.一个区别：静I上的原子核在磁场中发生«衰变和P衰变时的轨迹不同，分別为相外切圆和相内切圆.2.两个结论：（1）原子核发生衰变时遵循电荷数守恒和质量数守恒.（2）每发生一次a衰变，原子核的质量数减小“4”，每发生一次B衰变，原子核的质子数增大“1” .［核心精讲］1.核反应的四种类型2.核反应方程式的书写（1）熟记常见基本粒子的符号，是正确书写核反应方程的基础.如质子CH）、中子Gn）, a粒子（址）、P粒子（_：e）、正电子（0+址）、笊核（泊）、氟核CH）等.（2）掌握核反应方程遵守的规律，是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据，由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“一”表示反应方向.［题组通关］4.（2015 •北京高考）下列核反应方程中，属于a衰变的是（）【导学号:96622229］A.泾+俎e-；0+；HB.塔U-%Th+爼eB a衰变是放射性元素的原子核放出o粒子（爼e）的核反应，选项B正确.5・（2016 •全国丙卷）一静止的铝原子核浪1俘获一速度为1.0X107 m/s的质子p后, 变为处于激发态的硅原子核話i〔下列说法正确的是（）A.核反应方程为p+；jAl-*riSi*B・核反应过程中系统动量守恒C.核反应过程中系统能量不守恒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E.硅原子核速度的数量级为1（/ m/s,方向与质子初速度的方向一致ABE核反应过程中遵循质量数守恒和电荷数守恒，核反应方程为p+詡1一話门说法A正确.核反应过程中遵从动量守恒和能量守恒，说法B正确，说法C错误•核反应中发生质量亏损，生成物的质量小于反应物的质量之和，说法D错误•根据动量守恒泄律有处％ =抵仏，碰撞后硅原子核速度的数量级为105 nv^,方向与质子初速度方向一致，说法E正确.6.（1）（多选）关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有（）A •魁U-%Th+爼eB・：N+田e-：0+：HC. ；H+!H-：He+on 是轻核聚变D.::Se-；；Kr+2^e 是重核裂变（2）现有四个核反应:A.B・；；U+；n~*X+；：Kr + 3；nC.^a-*I^Mg+AeD.:He 4- ^BeiC+on①.是发现中子的核反应方程. 是研究原子禅的基本核反应方程,是研究氢弹的基本核反应方程.②求B中X的质量数和中子数.【解析】（1）A为a衰变，B为原子核的人工转变，C为轻核聚变，D为B衰变，故A> C正确.(2)®D为查徳威克发现中子的核反应方程：B是研究原子弹的基本核反应方程：A是研究氢弹的基本核反应方程.②X 的质量数为：(235 + 1) —(89+3) =144X的质子数为：92—36=56X的中子数为：144-56=88.【答案】⑴AC⑵①D B A②144 88［名师微博］两点提醒：1.核反应方程一定满足质量数守恒和核电荷数守恒.2.在确泄生成物是哪种元素时应先由核电荷数守恒确定生成物的核电荷数.［核心精讲］1.对质能方程的理解⑴一泄的能量和一泄的质量相联系，物体的总能疑和它的质量成正比，即E=m& 方程的含义：物体具有的能量与它的质量之间存在简单的正比关系，物体的能疑增大，质量也增大：物体的能量减少，质量也减少.(2)核子在结合成原子核时岀现质量亏损 5 英能量也要相应减少，即二(3)原子核分解成核子时要吸收一泄的能量，相应的质量增加△皿吸收的能量为" —△ W.2.核能的计算方法⑴根据"=皿计算，计算时△亦勺单位是“kg”，c的单位是“m/s” , AE的单位是“J” .(2)根据A£= A 20X931. 5 MeV计算.因1原子质量单位(u)相当于931. 5 MeV的能量,所以计算时△山的单位是“u” , 的单位是“MeV” .(3)根据核子比结合能来il•算核能：原子核的结合能=核子比结合能X核子数.［师生共研］•考向1对原子核的结合能的理解卜例E!(多选)关于原子核的结合能，下列说法正确的是()A.原子核的结合能等于使貝完全分解成自由核子所需的最小能量B.一重原子核衰变成a粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一泄大于原来重核的结合能C.钠原子核(^Cs)的结合能小于铅原子核隹Pb)的结合能D.比结合能越大，原子核越不稳定E.自由核子组成原子核时，苴质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能ABC原子核分解成自由核子时，需要的最小能量就是原子核的结合能，选项A正确；重核衰变时释放能量，衰变产物更稳立，即衰变产物的比结合能更大，衰变前后核子数不变, 所以衰变产物的结合能之和一立大于原来重核的结合能，选项B正确；艳核的核子数比铅核的核子数少，英结合能也小，选项C正确：比结合能越大，原子核越稳泄，选项D错误；自由核子组成原子核时，需放出能量，因此质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，选项E错误.•考向2核能的计算卜例13 环的放射性同位素常Pu静止时衰变为铀核激发态谆U•和«粒子，而铀核激发态聲U•立即衰变为铀核VU,并放出能量为0. 097 MeV的丫光子.已知：當Pu、至U和a粒子的质量分别为皿=239. 052 1 u、处=235. 043 9 u 和皿=4. 002 6 u, 1 uc2=931. 5 MeV .(1)写出衰变方程：(2)已知衰变放出的光子的动量可忽略，求a粒子的动能.【规范解答】(1)衰变方程为注u—甌・+：He, MU•—啦+丫.或两式合并为许u― £U+：He+丫 .(2)上述衰变过程的质量亏损为氐m=呱—毗―,由质能方程得卜E= ' mf由能量守恒得+耳设衰变后的铀核和«粒子的速度分别为内和几，则由动量守恒左律得僦内=血几又民=£皿伉联立解得E"='—[(址一/zt+亦)c — E-t ],处十皿代入题给数据得啟=5. 034 MeV.【答案】⑴気Pu—迪J+爼e+Y(2) 5. 034 MeV核能求解的思路方法1.应用质能方程解题的流程图：书写核反应方程一计算质量U损A 2ZT-* 利用△ E= A me计算释放的核能2.在动量守恒方程中，各质量都可用质疑数表示.3.核反应遵守动量守恒和能量守恒龙律，因此我们可以结合动量守恒和能量守恒泄律来计算核能.［题组通关］7.恒星向外辐射的能量来自于英内部发生的各种热核反应，核反应方程为爼e+：He-爼e + Y.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，会放出巨大能量C.由于核反应中质量数守恒，所以质虽也是守恒的D.任意原子核内的质子数和中子数总是相等的B该核反应为聚变反应，故A错误：核反应中的裂变和聚变，都会有质量亏损，都会放出巨大的能量，故B正确：核反应中质量数守恒，质量不守恒，故C错误；原子中原子核内的质子数和中子数不一左相等，有的原子中相等，有的原子中不相等，有的原子没有中子, 例如氢原子核内有一个质子，没有中子，故D错误.8.（2014 •北京高考）质子、中子和址核的质量分别为加、处和处，当一个质子和一个中子结合成嵐核时，释放的能量是（c表示真空中的光速）（）A.（加+皿―za）cB. （za—/zt—/a）cC. （zoi + zzh —2Zb）CD.（血—ZZfc —ZZb） c~C由质能方程A E— A me ,其中、m= 处一ok可得△片（血+处一庞）选项C正确.。
高考物理一轮复习 第13章 第3讲 核反应和核能固考基教材梳理
高考物理一轮复习第13章第3讲核反应和核能固考基教材梳理关于天然放射现象的理解三种射线的基本特征α衰变和β衰变的规律半衰期的相关计算基本公式应用核反应方程的书写质量数守恒、电荷数守恒核能核能的理解核能的相关计算天然放射现象和衰变1．天然放射现象(1)天然放射现象元素自发地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构．(2)放射性和放射性元素物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性．具有放射性的元素叫放射性元素．(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线．2．原子核的衰变(1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变．(2)分类Z－2Y＋42Heα衰变：A Z X→A4Z＋1Y＋0－1eβ衰变：A Z X→A(3)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关．核反应和核能1．核反应在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程．在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒．2．核能核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能．3．质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E＝mc2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝Δmc2.1．(多选)(2014·甘肃省五市联考)关于核电站和核辐射，下列说法中正确的是( )A．核反应堆发生的是轻核聚变反应B．核反应堆发生的是重核裂变反应C ．放射性同位素的半衰期长短是由核内部本身决定，与外部条件无关D ．放射性同位素的半衰期长短与地震、风力等外部环境有关【解析】 核反应堆发生的是重核裂变反应，选项A 错误，B 正确；放射性同位素的半衰期长短是由核内部本身决定，与外部条件无关，选项C 正确，D 错误．【答案】 BC2．(多选)“两弹一星”可以说长了中国人的志气，助了中国人的威风，下列有关原子弹和氢弹的说法正确的是( )A ．原子弹是根据轻核聚变原理，基本核反应方程式 21H ＋31H→42He ＋10nB ．原子弹是根据重核的裂变原理，基本核反应方程式235 92U ＋10n→9038Sr ＋136 54Xe ＋1010nC ．氢弹是根据轻核聚变原理，基本核反应方程式21H ＋31H→42He ＋10nD ．氢弹是根据重核的裂变原理，基本核反应方程式235 92 U ＋10n→9038Sr ＋135 54Xe ＋1010n【解析】 本题考查的是对原子弹和氢弹的原理的认识，原子弹是根据重核的裂变原理，基本核反应方程式235 92U ＋10n→9038Sr ＋136 54Xe ＋1010n ；氢弹是根据轻核聚变原理，基本核反应方程式21H ＋31H→42He ＋10n ；B 、C 正确，A 、D 错误．【答案】 BC3．(2013·江苏四校联考)238 92U 发生衰变有多种可能性．其中的一种可能是238 92U 先衰变成210 83Bi ，再经一次衰变变成210 aX(X 代表某种元素)，或再经一次衰变变成b 81Ti ，210 aX 和b 81Ti 最后都衰变成206 82Pb ，衰变路径如图所示，则由图可知：①②③④四个过程中________是α衰变；________是β衰变．238 92U210 83Bi ――→① 210 aX ――→ ③206 82Pb ――→② b 81Ti ――→ ④【解析】 ②③放出的粒子质量数减少4，是α衰变；①④放出的粒子质量数不变，是β衰变．【答案】 ②③ ①④4．放射性同位素C 被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物体的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖．(1)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成很不稳定的14 6C ，它很容易发生衰变，放出β射线变成一个新核，其半衰期为5 730年．试写出此核反应方程．(2)若测得一古生物遗骸中的14 6C 含量只有活体中的25%，则此遗骸距今约有多少年？【解析】 (1)核反应方程： 14 7N ＋10n→14 6C ＋1H 14 6C→14 7N ＋01e(2)活体中的14 6C 含量不变，生物死亡后，遗骸中的14 6C 按其半衰期变化，设活体中14 6C 的含量为N0，遗骸中的14 6C 含量为N ，由半衰期的定义得：N ＝(12)t τN0即(0.2512)t τ所以t τ＝“2”t＝2T ＝11 460年． 【答案】 (1)见解析 (2)11 460年衰变和半衰期1.原子核衰变规律衰变类型α衰变 β衰变 衰变方程A Z X→A 4Z －2Y ＋42He AZX→ A Z ＋1Y ＋ 0－1e 衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体抛射出 中子转化为质子和电子 211H ＋210n→42He 10n→1H ＋ 0－1e 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒2.对半衰期的理解(1)根据半衰期的概念，可总结出公式N 余＝N 原(12)t/τ，m 余＝m 原(12)t/τ 式中N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量，N 余、m 余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子核数和质量，t 表示衰变时间，τ表示半衰期．(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关．(2013·上海高考)在一个238 92U 原子核衰变为一个206 82Pb 原子核的过程中，发生β衰变的次数为( )A ．6次B ．10次C ．22次D ．32次【审题指导】 在发生核反应时，质量数守恒，电荷数守恒．【解析】 一个238 92U 原子核衰变为一个206 82Pb 原子核的过程中，发生α衰变的次数为(238－206)÷4＝8次，发生β衰变的次数为2×8－(92－82)＝6次，选项A 正确．【答案】 A【迁移应用】1．(多选)关于天然放射现象，以下叙述正确的是( )A ．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小B. β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的C ．在 α、β、 γ这三种射线中， γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强D ．铀核( 238 92U)衰变为铅核(206 82Pb)的过程中，要经过8次α衰变和10次β衰变【答案】 BC核反应方程的书写类型可控性 核反应方程典例 衰变α衰变 自发 238 92U→234 90Th ＋42He β衰变 自发 234 90Th→234 91Pa ＋ 0－1e人工 控制 14 7N ＋42He→17 8O ＋1H (卢瑟福发现质子)人工转变42He＋94Be→126C＋10n(查德威克发现中子)2713Al＋42He→3015P＋10n 约里奥—居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子3015P→3014Si＋0＋1e重核裂变比较容易进行人工控制23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n轻核聚变23592U＋10n→13654Xe＋9038Sr＋1010n目前无法控制21H＋31H→42He＋10n(2013·新课标全国卷Ⅰ)一质子束入射到静止靶核2713Al上，产生如下核反应：p＋2713Al→X＋n式中p代表质子，n代表中子，X代表核反应产生的新核．由反应式可知，新核X的质子数为__________，中子数为________．【审题指导】根据核反应前后电荷数和质量数守恒确定新核X的质子数和中子数．【解析】p为1H，n为10n，则Z A X中A＝1＋13－0＝14，Z＝27＋1－1＝27，则中子数为Z－A＝27－14＝13.【答案】14 13错误!1核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接.,2核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程.,3核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒.【迁移应用】2．现有四个核反应：A.21H＋31H→42He＋10nB.23592U＋10n→X＋8936Kr＋310nC.2411Na→2412Mg＋0－1eD.42He＋94Be→126C＋10n(1)________是发现中子的核反应方程，________是研究原子弹的基本核反应方程，________是研究氢弹的基本核反应方程．(2)求B中X的质量数和中子数．【解析】 (1)人工转变方程的特点是箭头的左边是氦核与常见元素的原子核．箭头的右边也是常见元素的原子核．D 是查德威克发现中子的核反应方程，B 是裂变反应，是研究原子弹的核反应方程．A 是聚变反应，是研究氢弹的核反应方程．(2)由电荷数守恒和质量数守恒可以判定，X 质量数为144，电荷数为56，所以中子数为144－56＝88.【答案】 (1)D B A(2)质量数为144，中子数为88 核能的产生和计算1.获得核能的途径(1)重核裂变：重核俘获一个中子后分裂成为两个中等质量的核的反应过程．重核裂变的同时放出几个中子，并释放出大量核能．为了使铀235裂变时发生链式反应，铀块的体积应大于它的临界体积．(2)轻核聚变：某些轻核结合成质量较大的核的反应过程，同时释放出大量的核能，要想使氘核和氚核合成氦核，必须达到几百万度以上的高温，因此聚变反应又叫热核反应．2．核能的计算方法(1)应用ΔE＝Δmc2：先计算质量亏损Δm，注意Δm 的单位1 u ＝1.66×10－27 kg,1 u 相当于931.5 MeV 的能量，u 是原子质量单位．(2)核反应遵守动量守恒和能量守恒定律，因此我们可以结合动量守恒和能量守恒定律来计算核能．(2013·济南外国语学校模拟)太阳内部持续不断地发生着4个质子聚变为1个氦核的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源．(1)写出这个核反应方程；(2)这一核反应能释放多少能量？(3)已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026 J，则太阳每秒减少的质量为多少？(4)若太阳质量减少万分之三，热核反应不能继续进行，计算太阳能存在多少年．(太阳质量M ＝2×1030 kg，mp ＝1.007 3 u ，mHe ＝4.001 5 u ，me ＝0.000 55 u)【解析】 (1) 411H→42He ＋201e.(2)Δm＝4×1.007 3 u－(4.001 5＋2×0.000 55) u＝0.026 6 uΔE＝Δmc2＝0.026 6×931.5 MeV＝24.78 MeV ＝4×10－12 J.(3)太阳每秒钟释放的能量为3.8×1026 J，则太阳每秒钟减少的质量为Δm＝ΔE c2＝3.8×10263×1082kg ＝0.4×1010 kg. (4)太阳的质量为2×1030 kg，太阳还能存在的时间为t ＝ΔM Δm ＝2×1030×3×10－40.4×1010s ＝15×1016 s＝5×109(年) 【答案】 (1)见解析 (2)4×10－12 J (3)0.4×1010 kg(4)5×109年【迁移应用】3．为确定爱因斯坦的质能方程ΔE＝Δmc2的正确性，设计了如下实验：用动能为E1＝0.60 MeV 的质子轰击静止的锂核73Li ，生成两个α粒子，测得两个α粒子的动能之和为E2＝19.9MeV，已知质子、α粒子、锂粒子的质量分别取mp＝1.007 3u、mα＝4.001 5u、mLi＝7.016 0u，求：(1)写出该反应方程．(2)通过计算说明ΔE＝Δmc2正确．(1u＝1.660 6×10－27 kg)【解析】(1)核反应方程为：73Li＋1H→242He.(2)核反应的质量亏损：Δm＝mLi＋mp－2mα＝7.016 0u＋1.007 3u－2×4.001 5u＝0.020 3u 由质能方程可得与质量亏损相当的能量：ΔE＝Δmc2＝0.020 3×931 MeV＝18.9 MeV而系统增加的能量：ΔE′＝E2－E1＝19.3 MeV这些能量来自核反应中，在误差允许的范围内可认为相等，所以ΔE＝Δmc2正确．【答案】(1)73Li＋1H→242He (2)见解析。
2024版高考物理一轮复习教材基础练第十六章原子物理素养聚焦10核反应中的守恒思维教学课件
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磁场中做匀速圆周运动由洛伦兹力提供向心力,有qvB=m ,解得r=
= ,由于p、B都相同,则粒子电荷量q越大,
234
4
其轨道半径r越小,所以运动径迹为径迹1 的粒子的带电荷量较大,若衰变方程为 238
素养聚焦10
核反应中的守恒思维
素养演练
1. 上世纪四十年代初,我国科学家王淦昌先生首先提出证明中微子存在的实验方案:如果静止原子核 74 Be俘获核
外K层电子e,可生成一个新原子核X,并放出中微子νe,即 74 Be+0−1 e→X +00 νe。根据核反应后原子核X的动能和动量,
可以间接测量中微子的能量和动量,进而确定中微子的存在。下列说法正确的是
A.E1>E2
B.E1+E2=2E0
C.释放的核能ΔE=E1+E2-2E0
D.质量亏损为Δm=0.003 0 u
答案
2.CD 由于A与B质量、动能都相等,所以A与B的动量大小相等,方向相反,由动量守恒定律可知,新核C和粒子D的
1
2
2
动量大小相等,由题可知,C核的质量大于D粒子的质量,由Ek=2mv =2,可知C的动能小,即E1<E2,A项错误;由能量守
A.原子核X是 73 Li
B.核反应前后的总质子数不变
C.核反应前后总质量数不同
D.中微子νe的电荷量与电子的相同
答案
1.A 根据电荷数守恒和质量数守恒可知,原子核X是 73 Li,选项A正确;反应前总质子数为4,反应后总质子数为3,核
反应前后的总质子数变化,选项B错误;核反应前后总质量数均为7,所以选项C错误;中微子νe的电荷量为零,与电子
高三物理一轮复习 选考部分 第13章 动量 光电效应 核能 第3节 核反应和核能练考题 随堂自测
第3节 核反应和核能1．(多选)(2015·广东高考)科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X ＋Y→42He ＋31H ＋4.9 MeV 和21H ＋31H→42He ＋X ＋17.6 MeV ，下列表述正确的有( )A ．X 是中子B ．Y 的质子数是3，中子数是6C ．两个核反应都没有质量亏损D ．氘和氚的核反应是核聚变反应AD 核反应方程遵守核电荷数守恒和质量数守恒，则由21H ＋31H→42He ＋X ＋17.6 MeV 知X 为10n ，由X ＋Y→42He ＋31H ＋4.9 MeV 知Y 为63Li ，其中Y 的质子数是3，中子数也是3，选项A 正确、选项B 错误；两个核反应都释放出核能，故都有质量亏损，选项C 错误；X ＋Y→42He ＋31H ＋4.9 MeV 是原子核的人工转变，21H ＋31H→42He ＋10n ＋17.6 MeV 为轻核聚变，选项D 正确．2．(多选)(2017·襄阳模拟)下列说法正确的是( )【导学号：96622230】A ．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应B ．用加热、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期C ．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为该束光的波长太短D ．铀核(235 92U)衰变为铅核(207 82Pb)的过程中，要经过7次α衰变和4次β衰变BD 太阳辐射的能量主要来自于太阳内部的核聚变，选项A 错误；加热、加压或改变化学状态均不影响元素的半衰期，选项B 正确；一束光照射到金属上，不能发生光电效应，是由于该光的频率小，即光的波长太长，选项C 错误；根据质量数和电荷数守恒可知235 92U→207 82Pb ＋742He ＋4 0－1e ，选项D 正确．3．(2015·福建高考)下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是( )A ．γ射线是高速运动的电子流B ．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大C ．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变D.210 83Bi 的半衰期是5天，100克210 83Bi 经过10天后还剩下50克B β射线是高速电子流，而γ射线是一种电磁波，选项A 错误；氢原子辐射光子后，绕核运动的电子距核更近，动能增大，选项B 正确；太阳辐射能量的主要来源是太阳内部轻核的聚变，选项C 错误；10天为两个半衰期，剩余的210 83Bi 为100×⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τg ＝100×⎝ ⎛⎭⎪⎫122g ＝25 g ，选项D 错误．4．(2016·全国甲卷)在下列描述核过程的方程中，属于α衰变的是________，属于β衰变的是________，属于裂变的是________，属于聚变的是________．(填正确答案标号)A.146C→147N＋0－1eB.3215P→3216S＋0－1eC.238 92U→234 90Th＋42HeD.147N＋42He→178O＋11HE.235 92U＋10n→140 54Xe＋9438Sr＋210nF.31H＋21H→42He＋10n【解析】α衰变是一种元素衰变成另一种元素过程中释放出α粒子的现象，选项C 为α衰变；β衰变为衰变过程中释放出β粒子的现象，选项A、B均为β衰变；重核裂变是质量较大的核变成质量较小的核的过程，选项E是常见的一种裂变；聚变是两个较轻的核聚合成质量较大的核的过程，选项F是典型的核聚变过程．【答案】 C AB E F5．某些建筑材料可产生放射性气体——氡，氡可以发生α或β衰变，如果人长期生活在氡浓度过高的环境中，那么，氡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(222 86Rn)发生一次α衰变生成新核钋(Po)，并放出一个能量为E0＝0.09 MeV的光子．已知放出的α粒子动能为Eα＝5.55 MeV；忽略放出光子的动量，但考虑其能量；1 u＝931.5 MeV/c2.(1)写出衰变的核反应方程；(2)衰变过程中总的质量亏损为多少？(保留三位有效数字)【解析】(1)衰变方程为：222 86Rn→218 84Po＋42He＋γ.(2)忽略放出光子的动量，根据动量守恒定律，0＝pα＋p Po即新核钋(Po)的动量与α粒子的动量大小相等，又E k＝p22m ，可求出新核钋(Po)的动能为E Po＝4218Eα，由题意，质量亏损对应的能量以光子的能量和新核、α粒子动能形式出现，衰变时释放出的总能量为ΔE＝Eα＋E Po＋E0＝Δmc2故衰变过程中总的质量亏损是Δm＝0.006 16 u.【答案】(1)222 86Rn→218 84Po＋42He＋γ(2)0.006 16 u。
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2014年高考一轮复习章节训练之核反应核能时间：45分钟满分：100分一、选择题(8×8′＝64′)1．(2012·天津理综)下列说法正确的是( )A．采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期B．由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子C．从高空对地面进行遥感摄影是利用紫外线良好的穿透能力D．原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量解析：半衰期由原子核内部因素决定，不受原子所处物理、化学条件的影响，选项A错误；氢原子从高能级跃迁到低能级时，要放出光子，选项B正确；从高空对地面进行遥感摄影是利用的红外线的穿透能力，选项C错误；由于轻核聚变要释放能量，根据质能方程可知选项D说法错误．答案：B2．激光中子是由一重原子核吸收一光子后发射一中子而产生的，光子的极限能量大约是10 MeV.假定中子从原子核上向外移开距离10－13 cm所受的力保持不变，则中子与原子核间的作用力的数量级是( )A．10－3N B．10 NC．103N D．无法计算解析：10 MeV＝1.6×10－12J，而根据功的知识，f＝1.6×10－1210－15N＝1.6×103N，比较接近C项．答案：C3.2013·广东模拟“轨道电子俘获”也是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核(称为母核)俘获一个核外电子，其内部一个质子变为中子，从而变成一个新核(称为子核)，并且放出一个中微子的过程．中微子的质量极小，不带电，很难被探测到，人们最早是通过子核的反冲而间接证明中微子的存在的．关于一个静止的母核发生“轨道电子俘获”，衰变为子核并放出中微子，下面的说法中不正确的是( )A．子核的动量与中微子的动量相同B．母核的电荷数大于子核的电荷数C．母核的质量数等于子核的质量数D．子核的动能大于中微子的动能解析：子核的动量与中微子的动量大小相等，方向相反，由p＝2mE k可知，子核的动能小于中微子的动能，母核的电荷数等于子核的电荷数，中微子的质量极小，质量数为零．答案：ABD4．静止在匀强磁场中的23892U 核，发生α衰变后生成Th 核，衰变后的α粒子速度方向垂直于磁场方向，则以下结论中正确的是( )①衰变方程可表示为：23892U ＝23490Th ＋42He②衰变后的Th 核和α粒子的轨迹是两个内切圆，轨道半径之比为1:45 ③Th 核和α粒子的动能之比为2:117 ④若α粒子转了117圈，则Th 核转了90圈 A ．①③ B ．②④ C ．①②D ．③④解析：衰变过程不可逆，不能用等号；衰变后的Th 核和α粒子的轨迹是两个外切圆，由于Th 核和α粒子的动量大小相等，因此动能之比等于质量比的倒数为2117，周期之比等于比荷比的倒数为11790，故α粒子转了117圈，则Th 核转了90圈．答案：D5．原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源．当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，放出能量．这几种反应的总效果可以表示为6 21H ―→k 42He ＋d 11H ＋2 10n ＋43.15 MeV由平衡条件可知( ) A ．k ＝1，d ＝4 B ．k ＝2，d ＝2 C ．k ＝1，d ＝6D ．k ＝2，d ＝3解析：本题考查的是原子核反应方程的有关知识，意在考查考生对核反应过程中质量数和电荷数守恒这一知识点的理解和应用能力；根据质量数和电荷数守恒可知：⎩⎪⎨⎪⎧4k ＋d ＝102k ＋d ＝6.解得k ＝2，d ＝2；故选B.答案：B6．某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为11H ＋12 6C→13 7N ＋Q 1，11H ＋15 7N→126C ＋X ＋Q 2方程中Q 1、Q 2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表： 原子核11H32He42He12 6C13 7N15 7N质量/u 1.0078 3.0160 4.0026 12.0000 13.0057 15.0001A ．X 是32He ，Q 2>Q 1 B ．X 是42He ，Q 2>Q 1 C ．X 是32He ，Q 2<Q 1D ．X 是42He ，Q 2<Q 1解析：本题考查核反应方程的书写和计算核反应能量，意在考查考生推理判断和运算能力．由核反应过程中必须遵守的质量数守恒和核电荷数守恒知X 是42He.放出热量分别为Q 1和Q 2的两个核反应中质量亏损分别为0.0021 u 和0.0053 u ，故Q 2>Q 1.答案：B7．一个23592U 原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为23592U ＋10n→X＋9438Sr ＋210n ，则下列说法正确的是( ) A ．X 原子核中含有86个中子 B ．X 原子核中含有141个核子C ．因为裂变释放能量，根据E ＝mc 2，所以裂变后的总质量数增加 D ．因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减少解析：由质量数守恒和电荷数守恒知：235＋1＝a ＋94＋2×1,92＝b ＋38，解得a ＝140，b ＝54，其中a 是X 的质量数，b 为X 的电荷数，X 核中的中子数为a －b ＝140－54＝86，由此可知A 选项对，B 选项错；裂变释放能量，由质能关系可知，其总质量减小，但质量数守恒，故C 、D 均错．答案：A 8.2011·重庆高考核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137.碘131的半衰期约为8天，会释放β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射γ射线．下列说法正确的是( )A ．碘131释放的β射线由氦核组成B ．铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量C ．与铯137相比，碘131衰变更慢D ．铯133和铯137含有相同的质子数解析：β射线的本质是电子，并非氦核，A 项错；γ光子的频率大于可见光光子的频率，由E ＝hν可知γ光子的能量大于可见光光子的能量，B 项错误；半衰期越小表示元素衰变越快，C 项错；同位素含有相同的质子数但中子数不同，故D 项正确．答案：D二、计算题(3×12′＝36′)9．某些建筑材料可产生放射性气体——氡，氡可以发生α和β衰变，如果人长期生活在氡浓度过高的环境中，氡经过人的呼吸道沉积在肺部，并放出大量射线，从而危害人体健康．原来静止的氡核(22286Rn)发生一次α衰变生成新核钋(Po)．已知放出的α粒子速度为v .(1)写出衰变方程；(2)求衰变生成的钋核的速度． 解析：(1)衰变方程为：22286Rn→21884Po ＋42He(2)放出的α粒子速度方向为正方向，设钋核和α粒子的质量分别为M 、m 由动量守恒定律得Mv 1＋mv ＝0M m ＝2184，v 1＝－2v 109方向与α粒子速度方向相反．10．云室处在磁感应强度为B 的匀强磁场中，一静止的质量为M 的原子核在云室中发生一次α衰变，α粒子的质量为m ，电量为q ，其运动轨迹在与磁场垂直的平面内．现测得α粒子运动的轨道半径R ，试求在衰变过程中的质量亏损．(注：涉及能量问题时，亏损的质量可忽略不计)解析：令v 表示α粒子的速度，由洛仑兹力和牛顿定律可得qvB ＝m v 2R①令v ′表示衰变后剩余核的速度，在考虑衰变过程中系统的动量守恒时，因为亏损质量小，可不予考虑，由动量守恒可知(M －m )v ′＝mv ②在衰变过程中，α粒子和剩余核的动能来自于亏损质量 即Δm ·c 2＝12(M －m )v ′2＋12mv 2③联立①②③式解得Δm ＝M qBR 22c 2m M －m.解析：要求亏损质量，由ΔE ＝Δmc 2，可知应先求核反应中释放的能量ΔE ，此问题中ΔE 是以新核和α粒子动能形式释放的．要求新核和α粒子动能，应求出两者速度，由题意可知利用动量守恒和向心力公式即可求得．答案：M qBR 22c 2m M －m11．利用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，这就是核电站．核电站消耗的“燃料”很少，但功率却很大，目前，核能发电技术已经成熟，我国已具备了发展核电的基本条件．(1)核反应堆中的“燃料”是23592U ，完成下面的核反应方程式23592U ＋10n→ 90Sr ＋ 54Xe ＋101n ；(2)一座100万千瓦的核电站，每年需要多少吨浓缩铀？已知铀核的质量为235.0439 u ，中子质量为1.0087 u ，锶(Sr)核的质量为89.9077 u ，氙(Xe)核的质量为135.9072 u ．1 u ＝1.66×10－27kg ，浓缩铀中铀235的含量占2%.(3)同样功率(100万千瓦)的火力发电站，每年要消耗多少吨标准煤？(已知标准煤的热值为2.93×104kJ/kg)(4)为了防止铀核裂变产物放出的各种射线对人体的危害和对环境的污染，需采取哪些措施？(举两种)解析：(1)根据电荷数守恒和质量数守恒可得：质量数为136，电荷数为38. (2)该反应的质量亏损是Δm ＝235.0439 u ＋1.0087 u －89.9077 u －135.9072 u －10×1.0087 u＝0.1507 u 根据爱因斯坦质能方程 ΔE ＝Δmc 2＝0.1507×1.66×10－27×(3×108)2J ＝2．3×10－11 J核电站每年放出的热量Q ＝P ·t ＝1.0×109×3.6×103×24×365 J＝3.2×1016J 则由题意知：Q ＝m ·2%0.235·ΔE ·N Am ＝Q ·0.235ΔE ·N A ·2%＝ 3.2×1016×0.2352.3×10－11×6.02×1023×0.02kg ＝2.6×104kg. (3)根据煤的燃烧值计算可得：消耗煤的质量为 109×365×24×3600/2.93×107kg ＝1.1×106t.(4)核反应堆外面需要修建很厚的水泥保护层，用来屏蔽射线；对放射性废料，要装入特制的容器，埋入地层深处进行处理．答案：见解析。