“四翼”检测评价（十六） 核力与核反应方程

PAGE第4页共5页“四翼”检测评价（十六）核力与核反应方程eq\a\vs4\al(A)组—重基础·体现综合1．原子核中能放出α、β、γ射线，关于原子核的组成，以下说法正确的是()A．原子核中有质子、中子，还有α粒子B．原子核中有质子、中子，还有β粒子C．原子核中有质子、中子，还有γ粒子D．原子核中只有质子和中子解析：选D原子核是由质子和中子组成的。所发出的三种射线是由于核内发生核反应所致，并不是原子核内有这三种粒子，D正确。2．太阳内部核反应的主要模式之一是质子—质子循环，循环的结果可表示为4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,1)e＋2ν已知eq\o\al(1,1)H和eq\o\al(4,2)He的质量分别为mp＝1.0078u和mα＝4.0026u,1u＝931MeV/c2，c为光速。在4个eq\o\al(1,1)H转变成1个eq\o\al(4,2)He的过程中，释放的能量约为()A．8MeV B．16MeVC．26MeV D．52MeV解析：选C由核反应方程可知，4个eq\o\al(1,1)H转变成1个eq\o\al(4,2)He的过程中的质量亏损Δm≈4×1.0078u－4.0026u＝0.0286u，释放的核能ΔE＝0.0286×931MeV≈26.6MeV，故选项C正确。3．(2022·浙江6月选考)(多选)秦山核电站生产eq\o\al(14,6)C的核反应方程为eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(14,6)C＋X，其产物eq\o\al(14,6)C的衰变方程为eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)e。下列说法正确的是()A．X是eq\o\al(1,1)HB.eq\o\al(14,6)C可以用作示踪原子C.eq\o\al(0,－1)e来自原子核外D．经过一个半衰期，10个eq\o\al(14,6)C将剩下5个解析：选AB根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X的质子数为1，质量数为1，即为eq\o\al(1,1)H，A正确；常用的示踪原子有：eq\o\al(14,6)C，eq\o\al(16,8)O，eq\o\al(3,1)H，B正确；eq\o\al(0,－1)e由原子核内的一个中子转化为一个质子和一个电子，电子被释放出来，所以eq\o\al(0,－1)e来自原子核内，C错误；半衰期是一个统计规律，对于大量原子核衰变是成立的，个数较少时规律不成立，D错误。4．对于爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2，下列说法中不正确的是()A．E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比B．根据ΔE＝Δmc2可以计算核反应中释放的核能C．若m表示核电站参与反应的铀235的质量，则E表示核反应释放的核能D．已知太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应，则太阳的质量在不断减少解析：选C爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2告诉我们，物体具有的能量与它的质量成正比，故A正确，不符合题意；ΔE＝Δmc2中，如果Δm是亏损质量，则ΔE是释放的核能，故B正确，不符合题意；若m表示核电站参与反应的铀235的质量，则E表示其具有的能量，不表示核反应释放的核能，故C错误，符合题意；太阳辐射的能量来自太阳内部的核聚变反应，则核聚变释放核能，有质量亏损，故D正确，不符合题意。5．(多选)放射性元素氡(eq\o\al(222,86)Rn)的半衰期为T，氡核放出一个Χ粒子后变成钋核(eq\o\al(218,84)Po)。设氡核、钋核和Χ粒子的质量分别为m1、m2和m3，下列说法正确的是()A．该过程的核反应方程是eq\o\al(222,86)Rn→eq\o\al(218,84)Po＋eq\o\al(4,2)HeB．发生一次核反应释放的核能为(m1－m2－m3)c2C．1g氡经2T时间后，剩余氡的质量为0.5gD．钋核的比结合能比氡核的比结合能小解析：选AB根据质量数守恒可知，Χ的质量数是222－218＝4，电荷数是：86－84＝2，所以该过程的核反应方程是：eq\o\al(222,\a\vs4\al(86))Rn→eq\o\al(218,84)Po＋eq\o\al(4,2)He，故A正确；该核反应的过程中释放能量，有质量亏损，所以发生一次核反应释放的核能为E＝(m1－m2－m3)c2，故B正确；1g氡经2T时间后，剩余氡原子的质量为：m＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))2＝eq\f(m0,4)＝0.25g，故C错误；该核反应的过程中释放能量，且钋核比氡核更加稳定，所以钋核的比结合能比氡核的比结合能大，故D错误。6．一个中子与一个质子发生核反应，生成一个氘核，该反应放出的能量为Q1。两个氘核发生核反应生成一个氦核，核反应方程是eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n，该反应放出的能量为Q2。则核反应中生成氦核的比结合能为()A.eq\f(Q1＋Q2,3) B.eq\f(Q1－Q2,3)C.eq\f(2Q1＋Q2,3) D.eq\f(Q1＋2Q2,3)解析：选C两个中子和两个质子结合成两个氘核放出的能量为2Q1，两个氘核结合成一个氦核放出的能量为Q2，则生成一个氦核释放的能量为2Q1＋Q2，氦核的核子数等于3，则氦核的比结合能为eq\f(2Q1＋Q2,3)，故C正确，A、B、D错误。7．某静止的原子核发生核反应且释放出能量Q。其核反应方程为eq\o\al(B,A)X→eq\o\al(D,C)Y＋eq\o\al(F,E)Z，并假设释放出的能量全都转化为新核Y和Z的动能，测得其中Z的速度为v，以下结论正确的是()A．Y原子核的速度大小为eq\f(E,C)vB．Y原子核的动能是Z原子核的动能的eq\f(D,F)倍C．Y原子核和Z原子核的质量之和比Χ原子核的质量大eq\f(Q,c)(c为光速)D．Y和Z的结合能之和一定大于X的结合能解析：选D由动量守恒有0＝Dv′－Fv，所以v′＝eq\f(F,D)v，故A错误；Y原子的动能EkY＝eq\f(1,2)eq\f(F2,D)v2，Z原子的动能为EkZ＝eq\f(1,2)Fv2，它们之比为eq\f(F,D)，故B错误；因为放出能量，有质量亏损，所以Y原子核和Z原子核的质量之和比Χ原子核的质量小eq\f(Q,c2)，结合能之和比Χ的结合能大，故C错误，D正确。8．关于结合能、平均结合能，下列说法正确的是()A．原子核的结合能越大表示该原子核越稳定B．质子和中子结合成新原子核一定有质量亏损，释放出能量C．平均结合能小的原子核结合成平均结合能大的原子核时一定吸收核能D.eq\o\al(235,92)U在中子轰击下生成eq\o\al(90,38)Sr和eq\o\al(136,54)Xe的过程可以释放大量能量，该反应后原子核核子的平均质量变大解析：选B原子核的平均结合能越大表示该原子核越稳定，故A错误；质子和中子结合成新原子核一定有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程知，一定会释放能量，故B正确；平均结合能小的原子核结合成平均结合能大的原子核时会出现质量亏损，故一定会释放能量，C错误；eq\o\al(235,92)U在中子轰击下生成eq\o\al(90,38)Sr和eq\o\al(136,54)Xe的过程中，伴随有能量的释放，所以存在质量亏损，则核子的平均质量变小，故D错误。9．一静止的eq\o\al(238,92)U核发生衰变后放出一个粒子变成eq\o\al(234,90)Th核。已知eq\o\al(238,92)U核质量为m1，放出的粒子质量为m2，eq\o\al(234,90)Th核质量为m3，光在真空中的传播速度为c。(1)写出衰变方程；(2)如果放出的粒子的速度大小为v，求eq\o\al(234,90)Th核的速度大小v′；(3)求此衰变过程中释放的总能量。解析：(1)根据衰变过程质量数守恒、电荷数守恒，可知衰变方程为eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He；(2)eq\o\al(238,92)U核发生衰变后放出一个α粒子的过程中，系统动量守恒，以eq\o\al(234,90)Th核的速度方向为正方向，根据动量守恒定律有m3v′－m2v＝0，解得v′＝eq\f(m2,m3)v；(3)该核反应的质量亏损为Δm＝m1－m2－m3，根据爱因斯坦质能方程得释放的总能量为ΔE＝Δmc2＝(m1－m2－m3)c2。答案：(1)eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He(2)eq\f(m2,m3)v(3)(m1－m2－m3)c2eq\a\vs4\al(B)组—重应用·体现创新10．1932年，考克饶夫和瓦尔顿用质子加速器进行人工核蜕变实验，验证了质能关系的正确性。在实验中，锂原子核俘获一个质子后成为不稳定的铍原子核，随后又蜕变为两个原子核，核反应方程为eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(A,Z)Be→2X。已知eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(7,3)Li、X的质量分别为m1＝1.00728u、m2＝7.01601u、m3＝4.00151u，光在真空中的传播速度为c，则在该核反应中()A．质量亏损Δm＝4.02178uB．释放的核能ΔE＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(m1＋m2－2m3))c2C．铍原子核内的中子数是5D．X表示的是氚原子核解析：选B根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，可知方程为eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(8,4)Be→2eq\o\al(4,2)He，则Z＝4，A＝8，铍原子核内的中子数是4，X表示的是氦核，故C、D错误；核反应质量亏损为Δm＝m1＋m2－2m3＝0.02027u，则释放的核能为ΔE＝(m1＋m2－2m3)c2，故A错误，B正确。11．(2023·全国乙卷)2022年10月，全球众多天文设施观测到迄今最亮伽马射线暴，其中我国的“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中作出重要贡献。由观测结果推断，该伽马射线暴在1分钟内释放的能量量级为1048J。假设释放的能量来自于物质质量的减少，则每秒钟平均减少的质量量级为(光速为3×108m/s)()A．1019kgB．1024kgC．1029kgD．1034kg解析：选C根据质能方程E＝mc2可知，每秒钟平均减少的质量为Δm＝eq\f(E0,60c2)＝eq\f(1048,60×3×1082)kg＝eq\f(1030,5.4)kg，则每秒钟平均减少的质量量级为1029kg。12．原子核A、B结合成放射性原子核C时会释放能量，核反应方程是A＋B→C，已知原子核A、B、C的质量分别为mA、mB、mC，结合能分别为EA、EB、EC，以下说法正确的是()A．原子核A、B、C中比结合能最小的是原子核CB．原子核A、B结合成原子核C，释放的能量ΔE＝(mA＋mB－mC)c2C．原子核A、B结合成原子核C，释放的能量ΔE＝EA＋EB－ECD．大量原子核C经历两个半衰期时，已发生衰变的原子核占原来的eq\f(1,4)解析：选B某原子核的结合能是独立核子结合成该核时释放的能量。原子核A、B结合成放射性原子核C时会释放能量，原子核C的比结合能最大，释放的能量为ΔE＝EC－(EA＋EB)，根据爱因斯坦质能方程得ΔE＝(mA＋mB－mC)c2，故A、C错误，B正确；原子核的半衰期是原子核有半数发生衰变所需要的时间，大量原子核C经历两个半衰期时，已发生衰变的原子核占原来的eq\f(3,4)，故D错误。13．假设钚的同位素离子eq\o\al(239,94)Pu静止在某一匀强磁场中，该离子沿着与磁场垂直的方向放出一个α粒子后，变成了铀的一个同位素离子，同时放出能量为E＝0.09MeV的光子。若已知钚核的质量为m1＝238.999655u，铀核的质量为m2＝234.993470u，α粒子的质量为m3＝4.001509u。(普朗克常量是h＝6.63×10－34J·s，光在真空中的速度为c＝3×108m/s,1u的质量对应于931.5MeV的能量)。求：(1)这一过程的核反应方程式；(2)放出的光子的波长；(3)α粒子和新核获得的总动能。解析：铀核相对α粒子做反向运动(反冲)，在磁场中形成相切的圆轨迹，衰变中系统的动量及总能量均是守恒的，释放出的能量，一部分转变成两个生成核的动能，另一部分以光子的形式辐射出去。(1)eq\o\al(239,94)Pu→eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(4,2)He(2)因E＝hν＝heq\f(c