2020高考物理单元卷 放射性元素的衰变__核能

1、第七模块 第16章 第2单元一、选择题1(2020年重庆卷)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HCNQ1，HNCXQ2方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：原子核HHeHeCNN质量/u1.00783.01604.002612.000013.005715.0001以下推断正确的是()AX是He，Q2Q1 BX是He，Q2Q1CX是He，Q2Q1 DX是He，Q2Q1解析：由核反应中质量数、电荷数守恒可确定X是粒子两个核反应中的质量亏损分别为m1(1.007812.000013.0057)u0.0021 u，m2(1.007815.000112.0

2、0004.0026)u0.0053 u，结合爱因斯坦质能方程Qmc2知Q1E1，故可知反应中发生了质量亏损答案：(1)8.1106 m/s，与反应前中子的速度方向相反(2)E2E1发生了质量亏损8假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应生成氦的同位素和中子，已知氘核的质量是2.0136 u，中子的质量是1.0087 u，氦核同位素的质量是3.0150 u.(1)聚变的核反应方程式是_，在聚变核反应中释放出的能量为_MeV(保留两位有效数字)(2)若氚核和氦核发生聚变生成锂核，反应方程式为HHeLi，已知各核子比结合能分别为EH1.112 MeV、EHe7.075 MeV、ELi5.603 MeV

3、，试求此核反应过程中释放的核能解析：(1)根据题中条件，可知核反应方程式为HHHen.核反应过程中的质量亏损：m2mH(mHemn)22.0136 u(3.01501.0087) u3.5103u.由于1 u的质量与931.5 MeV的能量相对应，所以氘核聚变时放出的能量：E3.5103931.5 MeV3.3 MeV.(2)H和He分解成7个核子所需的能量为E131.112 MeV47.075 MeV31.636 MeV7个核子结合成Li，释放的能量为E275.603 MeV39.221 MeV所以此核反应过程中释放的核能为EE2E139.221 MeV31.636 MeV7.585 MeV

4、.答案：(1)HHHen3.3(2)7.585 MeV9(2020年青岛模拟)为了捍卫我国的领海主权，随着我国综合国力的不断增强，相信在不远的将来，我国会拥有自己的航空母舰，假设航空母舰的动力来自核反应堆，其中主要的核反应方程式是UnBaKr()n(1)在括号内填出n前的系数；(2)用m1、m2、m3分别表示U、Ba、Kr核的质量，m表示中子的质量，则上述核反应过程中一个铀235核发生裂变产生的核能E是多少？(3)假设核反应堆的功率P6.0105 kW，若一个铀235核裂变产生的能量为2.81011 J，则该航空母舰在海上航行一个月需要消耗多少kg铀235？(铀235的摩尔质量M0.235 k

5、g/mol，一个月约为t2.6106 s，阿伏加德罗常数NA6.01023 mol1，计算结果保留两位有效数字)解析：(1)由电荷数守恒和质量数守恒可知系数为3.(2)Emc2(m1m2m32m)c2(3)一个月内核反应产生的总能量为EPt，同时ENAE，所以PtNAE，解得m22 kg.答案：(1)3(2)(m1m2m32m)c2(3)22 kg10三个粒子结合成一个碳C，已知碳原子的质量为12.0000 u，氦原子质量为4.0026 u.(1)写出核反应方程；(2)这个核反应放出的能量是多少？(3)这个能量相当多少兆电子伏特？解析：3HeCEm34.0026 u12.0000 u0.007

6、8 um0.00781.661027kg12.951027kgEmc21.161012JE1.161012(1.61019)MeV7.25 MeVE0.0078931.5 MeV7.25 MeV答案：(1)3HeCE(2)1.161012J(3)7.25 MeV11目前我国已启动第三代核电自主化依托工程，确定三门核电站一号机组于2020年3月份开工，2020年3月浇筑第一罐混凝土，2020年8月首次并网发电，届时它将成为世界上第一台使用AP1000核电技术的核电站.U受中子轰击时会发生裂变，产生Ba和Kr，同时放出200 MeV的能量现要建设发电能力是50万kW的核电站，用铀235作为原子锅炉

7、的燃料，假设核裂变释放的能量全部被用来发电，那么一天需要纯铀235的质量为多大？(阿伏加德罗常数取6.021023mol1)解析：铀235释放的能量等于一天发电的电能计算出50万kW的电站一天发出的电能，也就是一天所需的铀235释放的核能，进而求得铀235的质量根据发电功率计算出每天应发电能的总量为：E243.6103P4.321013J要得到这么多能量需要裂变的铀原子数目为：n1.351024则对应的质量为：mM235103 kg0.527 kg答案：0.527 kg12已知氘核(H)质量为2.0136 u，中子(n)质量为1.0087 u，氦核(He)质量为3.0150 u,1 u相当于931.5 MeV.(1)写出两个氘核聚变成He的核反应方程；(2)计算上述核反应中释放的核能(保留三位有效数字)；(3)若两个氘核以相同的动能0.35 MeV做对心碰撞即可发生上述反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应后生成的氦核(He)和中子(n)的速度大小之比是多少？解析：(1)根据题中条件，可知核反应方程为：HHHen(2)质量亏损m2mH(mHemn)2.0136 u2(3.0150 u1.0087 u)0.0035