高中物理选修3-5：《核反应方程及核能》含解析

第六单元 核反应方程及核能

(时间：90分钟，满分：100分)

一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分．在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项正确．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分．)

1．一个氘核(21H)与一个氚核(31

H)发生聚变，产生一个中子和一个新核，并出现质量亏损．该聚变过程中( )

A ．吸收能量，生成的新核是42He

B ．放出能量，生成的新核是42

He C ．吸收能量，生成的新核是32

He D ．放出能量，生成的新核是32He

2．为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”．对于爱因斯坦提出的质能方程E ＝mc 2，下列说法中不正确的是( )

A ．E ＝mc 2表明物体具有的能量与其质量成正比

B ．根据ΔE ＝Δmc 2可以计算核反应中释放的核能

C ．一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损

D ．

E ＝mc 2中的E 是核反应中释放的核能

3.如图所示是原子核的平均核子质量A 与原子序数Z 的关系图象，下列说法正确的是( )

A ．若D 、E 能结合成F ，结合过程一定要释放能量

B ．若D 、E 能结合成F ，结合过程一定要吸收能量

C ．若C 、B 能结合成G ，结合过程一定要释放能量

D ．若F 、C 能结合成B ，结合过程一定要释放能量

4．中子n 、质子p 、氘核D 的质量分别为m n 、m p 、m D .现用能量为E 的γ射线照射静止的氘核使之分解，反应方程为γ＋D →p ＋n ，若分解后中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是( )

A.1

2

[(m D －m p －m n )c 2－E ] B.1

2

[(m p ＋m n －m D )c 2－E ] C.1

2

[(m D －m p －m n )c 2＋E ] D.1

2

[(m p ＋m n －m D )c 2＋E ] 5．中子和质子结合成氘核时，质量亏损为Δm ，相应的能量ΔE ＝Δmc 2＝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

C ．用能量大于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

D．用能量大于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，它们的动能之和不为零

6．关于核反应或核衰变方程，下列说法正确的是()

A.94Be＋42He→12 6C＋X，符号“X”表示中子

B.14 7N＋42He→17 8O＋X，符号“X”表示中子

C.2411Na→2412Mg＋0－1e是裂变

D.235 92U＋10n→140 54Xe＋9438Sr＋210n是聚变

7．一个235 92U在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为235 92U＋10n→X＋9438Sr ＋210n，则下列说法正确的是()

A．X的原子核中含有86个中子

B．X的原子核中含有141个核子

C．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

D.235 92U是天然放射性元素，它的半衰期约为7亿年，随着地球环境的不断变化，半衰期可能变短也可能变长

8．我国秦山核电站第三期工程中有两组60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于235 92 U的裂变，现有四种说法：

①235 92U原子核中有92个质子，143个中子；

②235 92U的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程为235 92U＋10n→139 54Xe＋9538 Sr＋210n；

③235 92U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短；

④一个235 92U裂变能放出200 MeV的能量，合3.2×10－11J.

以上说法中完全正确的是()

A．①②③B．②③④

C．①③④D．①②④

9．关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有()

A.238 92U→234 90Th＋42He是α衰变

B.14 7N＋42He→17 8O＋11H是β衰变

C.21H＋31H→42He＋10n是轻核聚变

D.8234Se→8236Kr＋20－1e是重核裂变

10．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()

A．k＝1，d＝4 B．k＝2，d＝2

C．k＝1，d＝6 D．k＝2，d＝3

11．由我国自行设计、研制的世界上第一个全超导托卡马克EAST核聚变实验装置被称为“人造太阳”．下列关于“人造太阳”的说法中正确的是()

A．“人造太阳”的核反应方程式是21H＋31H→42He＋10n

B．“人造太阳”的核反应方程式是235 92U＋10n→141 56Ba＋9236Kr＋310n

C．根据公式ΔE＝Δmc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量比裂变反应大得多

D．根据公式ΔE＝Δmc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量与裂变反应释放的能量相同

12．利用氦3(32He)和氘进行的聚变安全无污染，容易控制．月球上有大量的氦3，每个航天大国都将获取氦3作为开发月球的重要目标之一．嫦娥一号探月卫星执行的一项重要任务就是评估月壤中氦3的分布和储量．已知两个氘核聚变生成一个氦3和一个中子的核反应方程是：221H→32He＋10n＋3.26 MeV

若有2 g氘全部发生聚变，则释放的能量是(N A为阿伏加德罗常数)()

A．0.5×3.26 MeV B．3.26 MeV

C．0.5N A×3.26 MeV D．N A×3.26 MeV

的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．)

13．(8分)(1)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________．

(2)恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，当温度达到108 K时，可以发生“氦燃烧”．

①完成“氦燃烧”的核反应方程：42He＋________→84Be＋γ.

②84Be是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.6×10－16 s．一定质量的84Be，经7.8×10－16 s 后，所剩84Be占开始时的________．

14．(10分)一个静止的铀核232 92U(原子质量为232.037 2 u)放出一个α粒子(原子质量为4.002 6 u)后衰变成钍核228 90Th(原子质量为228.028 7 u)．(已知原子质量单位1 u＝1.67×10－27kg，1 u相当于931.5 MeV的能量)

(1)写出铀核的衰变反应方程；

(2)算出该衰变反应中释放出的核能；

(3)若释放的核能全部转化为新核的动能，则α粒子的动能为多少？