专题40 结合能、质量亏损、聚变和裂变

专题40结合能、质量亏损、聚变和裂变一、单项选择题【2015•上海・5】铀核可以发生衰变和裂变，铀核的衰变和裂变都能自发发生 B.衰变和裂变都不能自发发生C.衰变能自发发生而裂变不能自发发生 D.衰变不能自发发生而裂变能自发发生【答案】C【解析】铀是天然放射性元素，所以铀核的衰变是能自发发生，而铀核的裂变是人工实现的，是用中子轰击铀核实现的，所以铀核的裂变，不能自发发生，故A、B、D错误，C正确。【2014・北京卷】质子、中子和氘核的质量分别为m「m2和m3，当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是（c表示真空中的光速）A.（m1+m2-m3）c B.（m1-m2-m3）cC.（m1+m2-m3）c2 D.（m1-m2-m3）c2【答案】C【解析】根据质能方程AE=Nmc2知，核反应过程中释放的能量等于质量的减少量与光速c平方的乘积，C正确，A、B、D错误。【2012•福建卷】关于近代物理，下列说法正确的是«射线是高速运动的氦原子核聚变反应方程：F1'''L：H"l"：：'：：表示质子从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氦原子光谱的特征【答案】D【解析】c射线是高速运动的氮檢流』不杲氨原子.故A错误§核漿变反应方程十厂H-中，扛表示中子，故咛错误；根捉光电效应方程耳+-孔,知最大初动能与服射光的频率成线性关系,不是成正比，故C错误F玻尔将量子观念引人原子领域，其理论能够解释氢嫌子光谱的特征，加DJE确。【2013重庆卷】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：235U+1nTa+b+21n，则a+b可能是9200A.140Xe+93Kr B.141Ba+92Kr C.i4iBa+93Sr D.140Xe+94Sr54 36 56 36 56 38 54 38【答案】D【解析】重核裂变反应方程的书写应遵循质量数守恒和电荷数守恒，题述核反应方程左边质量数和电荷数分别为236和92,生成物中“a+b”整体的质量数和电荷数应分别为234和92,则只有选项D符合要求。【2014•上海卷】核反应方程式9Be+4Het12C+X中的X表示4 2 6质子 B.电子 C.光子 D.中子

【答案】D【解析】核反应方程式遵循电荷数守恒和质量数守恒，设X的质量数为a，电荷数为b，则有9+4=12+a，4+2=6+b，可得a=1，b=0，所有对应得粒子是中子，选项D对。【2014•上海卷】链式反应中，重核裂变时放出的可以使裂变不断进行下去的粒子是A.质子 B.中子 C.卩粒子 D.a粒子【答案】B【解析】重核裂变时放出的中子引起其他重核的裂变，可以使裂变不断进行下去，这就是链式反应，比如铀核的裂变235U+mfi37Te+97Zr+2m，选项B对。7.【2017•天津卷】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7.【2017•天津卷】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B.14N+4Het17O+1H7 2 8 1A.2H+3HT4He+in1120C.4He+27AlT30P+m2 13 15 0D.C.4He+27AlT30P+m2 13 15 092 0 56 36 0【答案】A【解析】汩十;HT Jn是一个轨核与一个冠核结合成一个氨核」同时放出一个中子，属于聚变反应,故A正确；号巳T；O+；H是卢瑟福炭现质子的樓反应，他用：粒子轰击氮原子杈产生氧的同位素一一氧17和一个质子，是人类第一次实现的原子核的人工轻变，属于人工樓反应，故E错误;；氐+备A1T普P+話是小居里夫妇用ci粒子轰击铝片时发现了放射•性磷（磷30）,属于人工核反也故C错误；辔17+扣T嘍B齢益Kr+3执杲一种典型的铀複裂变，属于裂变反应，故D错i冠【2017•新课标I卷】大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应方程是2H+2Hf3He+1n。已知2H的质量为2.0136u，3He的质量为3.015Ou,5的质量为11201201.0087u，1u=931MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为A.3.7MeV B.3.3MeV C.2.7MeV D.0.93MeV答案】B【解析】根据质能方程，释放的核能AE二Amc2，Am二2m-m-m二0.0035u，贝yHHenAE=0.0035ux931MeV/c2xc2=3.2585MeV«3.3MeV，故b正确，ACD错误。（2018•全国卷III・T14）1934年,约里奥一居里夫妇用a粒子轰击铝核27A1,产生了第一个人工放射性核13素X:a+27Al——n+X。X的原子序数和质量数分别为（ ）13A.15和28 B.15和30 C.16和30 D.17和31【答案】B【解析】因为a粒子是4He、中子是m,所以根据反应方程式前后质量数、质子数相等得出204He+27Altin+3oX。故选B。TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"2 13 0 15（2018•北京高考・T1）在核反应方程4He+14Nt17O+X中，X表示的是（ ）2 7 8A.质子B.中子C.电子D.a粒子【答案】A【解析】设X为zX,根据核反应的质量数守恒:4+14=17+Z,则Z=10电荷数守恒:2+7=8+A,则A=1,即X为1HA1为质子，故选项A正确,B、C、D错误。（2018•天津高考・T1）国家大科学工程——中国散裂中子源（CSNS）于2017年8月28日首次打靶成功,获得中子束流,可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台,下列核反应中放出的粒子为中子的是（ ）A.14N俘获一个a粒子，产生170并放出一个粒子7827A1俘获一个a粒子，产生30P并放出一个粒子13 15俘获一个质子，产生4Be并放出一个粒子D.6Li俘获一个质子，产生3He并放出一个粒子32【答案】B【解析】根据质量数和电荷数守恒可知四个核反应方程分别为14N+4Het170+1H、7 2 8 127Al+4Het30P+1n、11B+1Ht8Be+4He、6Li+1Ht3He+4He,故只有B项正确。13 2 15 0 5 1 4 2 3 1 2 2二、多项选择题【2015・广东・18】科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚核反应获得能量，核反应方程分别为:X+Yf4He+3H+4.9MeV和2H+3H—4He+X+17.6MeV，下列表述正确的有21112A.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【答案】AD【解析】由阳十国血十X十17仪屆V,根据反应前后质量数i电荷数守恒可知，才的质量数为b电荷数为山因此X是中子』故选项A正确$再由疋+F—懑+说根据反应前后质量如电荷数守恒可知』F的质量数为g电荷数为知即苴质子数为矢中子数也为3』故选项E错误$由于两个反应中都軽放了能量，因此根擔爱因斯坦质能方程可知，两个反应中都存在质量亏损，故选项C错误；根据核聚变反应的定冥可知，轨和冠反应生成了一个核;融，故诜项D正确。【2012•广东卷】能源是社会发展的基础，发展核能是发展能源的途径之一。下列释放核能的反应方程，表述正确的有3H+2Ht4He+1n是核聚变反应TOC\o"1-5"\h\z1 1 2 03H+2Ht4He+m是0衰变1 1 2 0235U+1nt144Ba+89Kr+31n是核裂变反应92 0 56 36 0235U+1nt140Xe+94Sr+21n是a衰变92 0 54 38 0【答案】AC【解析】核聚娈的过程与核裂糜相瓦是几个原子核聚合成一个师子核的过程，氢博子核聚变为氮原子核，故A正确；尸衰变放出的是电子，而这里是中子故日错i吴；核裂变杲一个原子核分裂成几个原子垓的变化』质量非常大的原子核才能发生檢裂虬故G正确」a衰娈放出的是檢原子杯it是裂变反应,故D错误,故选：AC /【2016•全国新课标III卷】一静止的铝原子核2；A1俘获一速度为1.0x107m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核28Si*，下列说法正确的是14核反应方程为p+27Alt28Si*13 14核反应方程过程中系统动量守恒核反应过程中系统能量不守恒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硅原子核速度的数量级为105m/s，方向与质子初速度方向一致【答案】ABE【解析】根据质量数和电荷数守恒可得核反应方程P+27AlT28Si*，A正确；过程中释放的核力远远13 14大于外力，故系统动量守恒，B正确；核反应过程中系统能量守恒，C错误；由于反应过程中，要释放大量

的能量，即伴随着质量亏损，所以生成物的质量小于反应物的质量之和，D错误；由动量守恒可知,mv=28mv1.0mv=28mv解得v'= x107m/s，故数量级约为105m/s,故E正确。284.【2017•江苏卷】原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的 比站台舱1比站台舱1AhQ1 i\illiiii*1ft2050WO1502002504He核的结合能约为14MeV24He核比6Li核更稳定23两个2H核结合成4He核时释放能量12235U核中核子的平均结合能比89Kr核中的大92 36【答案】BC【解析】由團知;氐核的比结合能约为7MeV,所以结合能约対4x7=28MeV,故A错误；：皿核比口核的比结合能応所以.割已核比口核更稳定，£正确‘两个;H核结合成;氐核时，即由比结合能彳啲反应生成比结合能大的釋放能量』C正蹴由團知嗥匕檢中檢子的平均结合能比器Kr核中的卜所以D错溟.三、非选择题【2016•全国新课标II卷】在下列描述的核过程的方程中，属于a衰变的是 ，属于卩衰变的是 ，属于裂变的是 ，属于聚变的是 。(填正确答案标号)A.A.14CT14N+0e6 7 -1B.32Pt32S+0e15 16 -1C.C.238UT234Th+4He92 90 2D.14N+4HeT17O+1H7 2 8 1F.3H+2Ht4He+m1120E.235U+mF.3H+2Ht4He+m112092 0 54 38 0【答案】CABEF【解析】衰变的反应物只有一个，生成物有；H“-0e；重核裂变的反应物一般是重核和中子，生成较轻的核；氢核聚变是轻核合成为较重的核。【2013新课标全国卷I】一质子束入射到静止靶核27ai上，产生如下核反应：p+27Aj+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 。【答案】1413【解析】由1H+27AlT27X+m，由质量数守恒定律和电荷数守恒可得，新核的质子数为14,中113140子数为13。23 4【2012噺课标卷】氘核和氚核可发生热核聚变而释放巨大的能量，该反应方程为：；H+；H一;He+x，234式中x是某种粒子。已知：］H、］H、2He和粒子x的质量分别为2.0141U、3.0161u、4.0026u和1.0087u；1u=931.5MeV/c2,c是真空中的光速。由上述反应方程和数据可知，粒子x是 ，该反应释放出的能量为 MeV（结果保留3位有效数字）【答案】中子；17.6；【解析】由核电荷数守恒可规乳粒子的核电荷数为；1十由质量数守恒可规乳粒子的质量数対：2+1八则兀粒子杲卜或中子,核反应过程中释放的能量为H少宀皿血门【2015・江苏・12C（2）】核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，235U是常用的核92燃料。235U受一个中子轰击后裂变成144Ba和89K两部分，并产生 个中子。要使链式反应发生，裂变92 56 36物质的体积要 （选填“大于”或者“小于”）它的临界体积。【答案】3大于【解析】 由质量数和电荷数守可知：235U