2025新课改-高中物理-选修第3册（10讲）09 C人工核反 提升版含答案

2025新课改-高中物理-选修第3册（10讲）09C人工核反提升版人工核反一、人工核反1．核反应⑴原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应。⑵重要的人工核反应第一次实现原子核的人工转变：（发现质子的核反应）第一次人工制造放射性同位素：发现中子的核反应：2．核裂变与核聚变⑴重核的裂变①重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应，称为裂变。②铀核的裂变：（是氪）③在一定条件下，由重核裂变产生的中子，再引起新的裂变，就能使核裂变反应不断地进行下去。这种由重核裂变产生的中子使核裂变一代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应。裂变物质的体积是链式反应能否进行的重要因素。只有当体积足够大时，裂变产生的中子才有足够的概率打中新原子核，使链式反应进行下去。通常把裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量。⑵核聚变①两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫做核聚变。②典型的聚变反应：③要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到以内，核力才能起作用。由于原子核都带正电，要使它们接近这种程度，必须克服巨大的库仑斥力。有一种办法是把它们加热到很高的温度。当物质的温度达到几百万开尔文时，剧烈的热运动使得一部分原子核具有足够的动能，可以克服库仑斥力，碰撞时十分接近，发生聚变。因此，聚变又叫热核反应。④聚变与裂变相比有很多优点。第一，轻核聚变产能效率高；第二，地球上聚变燃料的储量丰富；第三，轻核聚变更为安全清洁。典例精讲【例2.1】（2019•安仁县校级模拟）2017年2月25日消息，内陆核电站的选址基本确定，“十三五”期间有望开工建设。目前商业运转中的核能发电厂都是利用核裂变反应而发电。下列核反应方程式中，表示重核裂变过程的是（）A．238#/DEL/#92#/DEL/#U→234#/DEL/#B．238#/DEL/#92#/DEL/#U+1#/DEL/#0#/DEL/#n→C．27#/DEL/#13#/DEL/#Al+4#/DEL/#2D．2#/DEL/#1#/DEL/#H+3#/DEL/#【分析】重核裂变是指较大的原子核吸收一个慢中子后分裂成两个或两个以上的中等质量的原子核的过程，由此分析即可。【解答】解：A、该反应为α衰变，故A错误。B、1个中子轰击铀238，产生两个中等的核，并且释放3个中子，这是典型的核裂变反应，故B正确。C、该反应是原子核的人工转变，故C错误。D、该反应是核聚变反应，故D错误。故选：B。【例2.2】（2019春•钦州期末）“人造太阳”实验中的可控热核反应的聚变方程是12H+13H→24He+01n，反应原料氘（A．该核反应方程为36Li+01n→24B．核反应生成物中的α粒子具有很强的电离本领，但穿透能力较弱 C．在中子轰击锂核（36Li）的核反应生成物中有α粒子，故该核反应属于α衰变D．核聚变的条件是要达到高温高压的热核反应状态，故核聚变过程不能释放出核能【分析】根据质量数和电荷数守恒可正确判断X；根据射线的性质判断；根据结合能的关系判断。【解答】解：A、根据质量数和电荷数守恒得该核反应为：36Li+01n→2B、α射线的电离本领较强，穿透能力较弱；故B正确；C、该核反应为人工核反应。故C错误；D、在聚变方程是12H+13H→2故选：B。【例2.3】（2019春•红塔区校级月考）参考以下几个示意图，关于这些实验或现象，下列说法不正确的是（）A．核反应堆中控制棒插入，则多吸收中子让反应减弱 B．放射线在磁场中偏转，没有偏转的为γ射线，电离能力最强 C．链式反应属于重核的裂变 D．④图中，原子核D和E聚变成原子核F要放出能量【分析】核反应堆中控制棒插入，则多吸收中子让反应减弱；γ粒子电离能力最弱，而穿透能力最强；③图中重核的裂变反应物中子在生成物中出现，反应可以继续，属于链式反应；④图中原子核D和E聚变成原子核F的过程属于聚变反应，是该反应的过程中要放出能量。【解答】解：A、根据核反应堆控制棒的作用可知，①图中核反应堆示意图控制棒插入深一些，让它多吸收中子，中子数减少，反应速率会慢一些，故A正确；B、②图中中间没有偏转的为γ粒子，电离能力最弱，而穿透能力最强，故B错误；C、③图中重核的裂变反应物中子在生成物中出现，反应可以继续，属于链式反应，故C正确；D、④图中原子核D和E聚变成原子核F的过程属于聚变反应，是该反应的过程中要放出能量，故D正确。本题选错误的，故选：B。【例2.4】（2018秋•浙江期末）如图为普通使用的“慢中子”核反应堆的示意图，铀棒是核燃料，一种典型的铀核裂变方程92235U+01n→56144Ba+16A．钡核的比结合能比铀核的大 B．若碰撞前中子的动能为E，经过一次弹性碰撞中子动能变成19E0C．镉棒插入深一些可增大链式反应的速度 D．水泥防护层可用来屏蔽裂变产物放出的射线【分析】根据爱因斯坦质能方程可知比结合能的大小关系；根据弹性碰撞求解中子的碰后速度，判断末动能与初动能关系；镉棒插的越深反应速度，镉棒吸收中子越多，链式反应越慢；知道水泥防护层的作用；【解答】解：A、该核反应的过程中释放大量的能量，结合爱因斯坦质能方程可知，钡核的比结合能比铀核的比结合能大，故C正确；B、取碰撞前中子的速度方向为正方向，根据动量守恒有：mv0＝mv1+2mv2，依据能量守恒有：12mv02C、要使裂变反应更激烈一些，应使控制棒插入浅一些，让它少吸收一些中子，链式反应的速度就会快一些，故C错误；D、水泥防护层作用是屏蔽裂变产物的射线，故D正确；故选：ABD。随堂练习一．选择题（共3小题）1．（2018秋•翠屏区校级期末）对核反应的下列说法正确的是（）A．核反应方程14#/DEL/#7#/DEL/#N+4#/DEL/#2#/DEL/#He→B．发生核反应2#/DEL/#1#/DEL/#H+3#/DEL/#1C．核反应235#/DEL/#92#/DEL/#U+1#/DEL/#0#/DEL/#n→D．发生β衰变实质是质子向中子转变2．（2015春•定州市期末）为了解决人类能源之需，实现用核能代替煤、石油等不可再生能源，很多国家都在研制全超导核聚变“人造太阳”，它是从海水中提取原料，在上亿度的高温下发生的可控核聚变反应，科学家依据的核反应方程是（）A．92238B．90234C．12D．923．（2010•西安二模）卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变，其核反应方程为：24He+714N→8A．通过该实验发现了质子 B．实验中是α粒子轰击氮核的 C．原子核在人工转变的过程中，电荷数一定守恒 D．原子核的人工转变是指物质自发地放出射线的现象二．多选题（共4小题）4．（2016春•凯里市校级期末）下列说法正确的是（）A．核反应方程612C→712N+−10e属于β衰变；核反应方程92238U→90234B．核反应方程13H+12H→24C．核反应方程92238U+01n→54140Xe+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．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率无关，与入射光的强度有关5．（2017春•宿迁期末）下列说法正确的有（）A．图1可以看出随着温度的升高黑体辐射的强度的极大值向波长较长的方向移动 B．图2电子的干涉图象说明物质波是一种概率波 C．图3链式反应的示意图，铀块的体积足够大反应才能一代一代继续下去 D．图4核电反应堆示意图，控制棒插入深一些，让它吸多中子，反应速率会慢一些6．（2015秋•南岗区校级期末）下列的若干叙述中，正确的是（）A．一个中子和质子发生核反应，生成一个氘核，该反应放出的能量为Q，则比结合能为Q B．一块纯净的放射性元素的矿石，经过一个半衰期以后，它的总质量仅剩下一半 C．对于同种金属产生光电效应时，逸出光电子的最大初动能Ek与照射光的频率成线性关系 D．氢原子的核外电子，在由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道的过程中，放出光子，电子动能增加，原子的电势能减小 E．由不同元素对α粒子散射的实验数据可以确定各种元素原子核的电荷量Q和估算原子核的半径大小7．（2016春•烟台校级月考）雾霾现象的危害正侵害着我们的健康和生活，使人们都意识到了治理雾霾的重要性，这也是在两会上的一个热点议题．而核能基本无二氧化碳排放，环保、高效，是优势较大的新能源．关于核电站以下说法正确的是（）A．现已建成的核电站发电的能量来自于重核裂变放出的能量 B．要使链式反应发生，裂变物质的体积应大于它的临界体积 C．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电子 D．反应后的核废料需要进一步处理 E．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律三．计算题（共2小题）8．（2017春•沙坡头区校级月考）静止在匀强磁场中的一个510B核俘获了一个速度为v＝7.3×104m/s的中子而发生核反应，生成α粒子与一个新核．测得α粒子的速度为2×104（1）写出核反应方程．（2）新核的速度．（3）求α粒子与新核轨道半径之比．（4）求α粒子与新核旋转周期之比．9．（2016•三亚校级模拟）已知氘核质量为2.0136u，中子质量为1.0087u，氦核的质量为3.0150u．（1）写出两个氘核聚变成氦核的核反应方程；（2）计算上述核反应中释放的核能；（3）若两氘核以相等的动能E做对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能（设为△Ε）全部转化为机械能，中子的质量设为m．求：反应中生成的氦核和中子的动能各是多少？（用本小题中的物理符号表示结果）四．解答题（共3小题）10．（2019春•和平区校级期末）一个静止的氮核（714N）俘获一个中子生成复核A，中子的入射速度为2.3×107m/s，此后A又衰变成两个新核C、B，设B、C的速度方向与中子的速度方向相同，B的质量数为11，速度为1.0×106m/s，B、C在同一匀强磁场中做匀速圆周运动的半径比为rB：r（1）C核的速度大小．（2）写出核反应方程式．11．（2014春•鞍山期末）太阳向空间辐射太阳能的功率大约为3.8×1026W，太阳的质量为2.0×1030Kg．太阳内部不断发生着四个质子聚变为一个氦核的反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳能源，试求：（mp＝1.0073u，mHe＝4.0015u，me＝0.00055u，1u的质量对应的能量为931.5MeV）（1）写出这个核反应的核反应方程。（2）这一核反应释放出多少能量？（3）太阳每秒钟减少的质量为多少？12．（2010秋•平凉校级月考）一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子．已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c．写出核反应方程并求该光子的波长．

随堂练习参考答案与试题解析一．选择题（共3小题）1．（2018秋•翠屏区校级期末）对核反应的下列说法正确的是（）A．核反应方程14#/DEL/#7#/DEL/#N+4#/DEL/#2#/DEL/#He→B．发生核反应2#/DEL/#1#/DEL/#H+3#/DEL/#1C．核反应235#/DEL/#92#/DEL/#U+1#/DEL/#0#/DEL/#n→D．发生β衰变实质是质子向中子转变【分析】要分清核反应的四种类型：即衰变、人工转变、重核裂变和轻核聚变；同时要掌握发生β衰变的实质。【解答】解：A、核反应方程14#/DEL/#7#/DEL/#N+4#/DEL/#2#/DEL/#B、发生核反应2#/DEL/#1#/DEL/#H+3#/DEL/#C、核反应235#/DEL/#92#/DEL/#U+1#/DEL/#0#/DEL/#D、发生β衰变实质是原子核内的一个中子转变为一个质子和一个电子，故D错误。故选：C。2．（2015春•定州市期末）为了解决人类能源之需，实现用核能代替煤、石油等不可再生能源，很多国家都在研制全超导核聚变“人造太阳”，它是从海水中提取原料，在上亿度的高温下发生的可控核聚变反应，科学家依据的核反应方程是（）A．92238B．90234C．12D．92【分析】聚变是轻核聚变为质量大的核，裂变为重核分裂为中等质量的核，CD为天然衰变。【解答】解：因四个核反应方程中，A为α衰变方程，B为β衰变方程，C为聚变方程，D为核裂变方程，故可控核聚变反应为C。故选：C。3．（2010•西安二模）卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变，其核反应方程为：24He+714N→8A．通过该实验发现了质子 B．实验中是α粒子轰击氮核的 C．原子核在人工转变的过程中，电荷数一定守恒 D．原子核的人工转变是指物质自发地放出射线的现象【分析】卢瑟福用α粒子轰击氮核首次实现了原子核的人工转变，并发现了质子，注意核反应方程质量数和电荷数是守恒的。【解答】解：卢瑟福用α粒子轰击氮核首次实现了原子核的人工转变，并发现了质子，故AB正确；核反应方程质量数和电荷数是守恒的，故C正确；原子核的人工转变是指人利用高能粒子使原子核发生转变，故D错误；故选：D。二．多选题（共4小题）4．（2016春•凯里市校级期末）下列说法正确的是（）A．核反应方程612C→712N+−10e属于β衰变；核反应方程92238U→90234B．核反应方程13H+12H→24C．核反应方程92238U+01n→54140Xe+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．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率无关，与入射光的强度有关【分析】重核裂变是质量数较大的核裂变为质量中等的核，聚变是质量数较小的和转化为质量较大的核，在转化过程中质量数和电荷数都守恒。太阳能的产生是由于太阳内部高温高压条件下的热核聚变反应形成的。【解答】解：A、核反应方程612C→712N+−10e，放射出的是电子，这是β衰变的方程式；核反应方程92238U→90234ThB、质量数较小的和转化为质量较大的核，属于轻核聚变，核反应方程13H+12H→2C、质量数较大的核裂变为质量中等的核，属于重核裂变，核反应方程92238U+01n→54140XeD、核反应前后核子数相等，核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，故D错误；E、光电效应实验中，与入射光的强度无关，光电子的最大初动能只随入射光的频率的增大而增大，故E错误；故选：AB。5．（2017春•宿迁期末）下列说法正确的有（）A．图1可以看出随着温度的升高黑体辐射的强度的极大值向波长较长的方向移动 B．图2电子的干涉图象说明物质波是一种概率波 C．图3链式反应的示意图，铀块的体积足够大反应才能一代一代继续下去 D．图4核电反应堆示意图，控制棒插入深一些，让它吸多中子，反应速率会慢一些【分析】A、根据黑体辐射的规律进行判断；B、物质波是一种概率，电子的干涉图象说明物质波也是一种概率；C、核反应中能够发生链式反应的铀块的最小体积叫做它的临界体积；D、控制棒插入深一些，让它吸多中子，参加核反应的中子数减少，反应速率会慢一些；【解答】解：A、图1可以看出随着温度的升高黑体辐射的强度的极大值向波长较短的方向移动，故A错误；B、物质波也就是德布罗意波，指粒子在空间中某点某时刻可能出现的几率符合一定的概率函数规律，图2电子的干涉图象说明物质波是一种概率波，故B正确；C、重核裂变时用中子轰击重核，产生多个中子，中子又会撞击重核，产生更多的中子，使裂变不断进行下去，这就是链式反应。能够发生链式反应的铀块的最小体积叫做它的临界体积。图3链式反应的示意图，铀块的体积足够大反应才能一代一代继续下去，故C正确；D、根据核反应堆，控制棒的作用可知，图4核电反应堆示意图，控制棒插入深一些，让它吸多中子，中子数减少，反应速率会慢一些，故D正确；故选：BCD。6．（2015秋•南岗区校级期末）下列的若干叙述中，正确的是（）A．一个中子和质子发生核反应，生成一个氘核，该反应放出的能量为Q，则比结合能为Q B．一块纯净的放射性元素的矿石，经过一个半衰期以后，它的总质量仅剩下一半 C．对于同种金属产生光电效应时，逸出光电子的最大初动能Ek与照射光的频率成线性关系 D．氢原子的核外电子，在由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道的过程中，放出光子，电子动能增加，原子的电势能减小 E．由不同元素对α粒子散射的实验数据可以确定各种元素原子核的电荷量Q和估算原子核的半径大小【分析】A、核反应过程中，质量数与核电荷数守恒，据此写出核反应方程式；核反应释放出的能量与核子数之比是结合能；B、经过一个半衰期以后，有一半质量发生衰变；C、根据光电效应方程，Ek＝hγ﹣W，可知，最大初动能Ek与照射光的频率的关系；D、氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，原子能量减小，减小的能量以电子的形式辐射出来；E、原子核的半径无法直接测量，α粒子散射是估计核半径的最简单方法．【解答】解：A、一个中子和质子发生核反应，生成一个氘核，由质量数与核电荷数守恒可知，核反应方程式为：01n+11B、经过一个半衰期以后，有一半的质量发生衰变，产生新核，经过一个半衰期以后它的总质量大于原来的一半，B错误；C、根据光电效应方程，Ek＝hγ﹣W，可知，逸出光电子的最大初动能Ek与照射光的频率成线性关系，C正确；D、从距核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道过程中，能级减小，总能量减小，根据keE、α粒子散射类似于碰撞，根据动量守恒定律和库仑定律等规律可以用来确定原子核电荷量和估算原子核半径。故根据α粒子散射实验数据可以用来确定原子核电荷量和估算原子核半径，E正确；故选：CDE。7．（2016春•烟台校级月考）雾霾现象的危害正侵害着我们的健康和生活，使人们都意识到了治理雾霾的重要性，这也是在两会上的一个热点议题．而核能基本无二氧化碳排放，环保、高效，是优势较大的新能源．关于核电站以下说法正确的是（）A．现已建成的核电站发电的能量来自于重核裂变放出的能量 B．要使链式反应发生，裂变物质的体积应大于它的临界体积 C．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电子 D．反应后的核废料需要进一步处理 E．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律【分析】原子弹及核电站都是利用了原子核的裂变释放能量，只不过原子弹对于裂变的速度不加控制，而核电站是控制裂变的速度让能量得以缓慢释放．【解答】解：A、现已建成的核电站发电的能量来自于重核裂变放出的能量，选项A正确；B、铀核裂变过程中能够发生链式反应的条件之一，是它的体积不能小于其临界体积，不是体积应大于它的临界体积，选项B错误；C、重核的裂变中，铀235需要吸收一个慢中子后才可以发生裂变，所以重核裂变时放出的可使裂变不断进行下去的粒子是中子，选项C错误；D、反应后的核废料还具有放射性，还需要进一步处理，选项D正确；E、原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量数守恒的规律，选项E错误；故选：AD。三．计算题（共2小题）8．（2017春•沙坡头区校级月考）静止在匀强磁场中的一个510B核俘获了一个速度为v＝7.3×104m/s的中子而发生核反应，生成α粒子与一个新核．测得α粒子的速度为2×104（1）写出核反应方程．（2）新核的速度．（3）求α粒子与新核轨道半径之比．（4）求α粒子与新核旋转周期之比．【分析】（1）根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程．（2）根据动量守恒，得出新核的速度．（3）根据粒子在磁场中的半径公式，结合质量、电量、速度之比求出轨道半径之比．（3）根据粒子在磁场中的周期公式，结合质量、电量之比求出周期之比．【解答】解：（1）根据电荷数守恒、质量数守恒知，核反应方程为：01n+（2）核反应过程中，动量守恒，规定中子速度方向为正方向，根据动量守恒得，mnv＝mαvα+mLivLi，代入数据有：1×7.3×104＝4×2×104+7×vLi，则新核的速度vLi＝﹣1×103m/s，负号表示方向与中子方向相反．（3）根据qvB=mv2rα粒子和新核的质量之比为4：7，速度之比为20：1，电量之比为2：3，则半径之比为120：7．（4）根据T=2πrv得，周期Tα粒子和新核的质量之比为4：7，电量之比为2：3，则周期之比为6：7．答：（1）核反应方程为：01n+（2）新核的速度为1×103m/s，方向与中子速度方向相反．（3）α粒子与新核轨道半径之比为120：7．（4）求α粒子与新核旋转周期之比为6：7．9．（2016•三亚校级模拟）已知氘核质量为2.0136u，中子质量为1.0087u，氦核的质量为3.0150u．（1）写出两个氘核聚变成氦核的核反应方程；（2）计算上述核反应中释放的核能；（3）若两氘核以相等的动能E做对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能（设为△Ε）全部转化为机械能，中子的质量设为m．求：反应中生成的氦核和中子的动能各是多少？（用本小题中的物理符号表示结果）【分析】根据核反应过程遵循质量数守恒和核电荷数守恒求出新核的质量数、核电荷数从而确定新核，并最终写出核反应方程式．要计算释放的核能，就必须知道核反应亏损的质量，根据爱因斯坦质能方程△E＝△mC2即可求出核反应释放的能量【解答】解：（1）核反应方程：21H+21H→（2）由题给条件可求出质量亏损为：△m＝2.0136u×2﹣（3.0150+1.0087）u＝0.0035u所以释放的核能为△E＝△mc2＝931.5×0.0035MeV＝3.26MeV（3）由动量守恒及能的转化和守恒定律，得0＝0＝3mvα﹣mvH2E+△E＝EKα+EKH得EKα=3联立方程解得组，可得：Ekα=14(2E+△E)E答：1）两个氘核聚变成氦核的核反应方程为：21H+21H→（2）核反应中释放的核能为3.26MeV；（3）中生成的氦核和中子的动能各是14(2E+△E)四．解答题（共3小题）10．（2019春•和平区校级期末）一个静止的氮核（714N）俘获一个中子生成复核A，中子的入射速度为2.3×107m/s，此后A又衰变成两个新核C、B，设B、C的速度方向与中子的速度方向相同，B的质量数为11，速度为1.0×106m/s，B、C在同一匀强磁场中做匀速圆周运动的半径比为rB：r（1）C核的速度大小．（2）写出核反应方程式．【分析】根据电荷数守恒、质量数守恒确定C为何种粒子，根据动量守恒定律求出C核的速度大小，根据质量数守恒和电荷数守恒写核反应方程．【解答】解：（1）根据电荷数守恒、质量数守恒得，B、C电荷数之和为，7，因为B的质量是中子的11倍，则B的质量数为11，则C的质量数为4，所以C为α粒子．根据动量守恒得：mnvn＝mBvB+mcvc代入数据：1×2.3×107＝11×106+4vc解得：vc＝3×106m/s．（2）根据质量数守恒和电荷数守恒知：7715答：（1）C核的速度大小3×106m/s（2）714N11．（2014春•鞍山期末）太阳向空间辐射太阳能的功率大约为3.8×1026W，太阳的质量为2.0×1030Kg．太阳内部不断发生着四个质子聚变为一个氦核的反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳能源，试求：（mp＝1.0073u，mHe＝4.0015u，me＝0.00055u，1u的质量对应的能量为931.5MeV）（1）写出这个核反应的核反应方程。（2）这一核反应释放出多少能量？（3）太阳每秒钟减少的质量为多少？【分析】（1）根据核反应方程的质量数与质子数守恒，即可求解；（2）根据质能方程求出释放能量，即可求解；（3）根据功率能量之间关系，求解即可。【解答】解：（1）核反应方程式为：411H（2）该核反应中放出的结合能为：△E＝（4mp﹣mHe﹣2me）c2代入数据解得：△E≈24.8MeV≈3.97×10﹣12J（3）太阳每秒减少的质量为：△m=代入数据解得：△m≈4.2×109kg答：（1）写出这个核反应方程：411H→（2）这一核反应释放出的能量有3.97×10﹣12J；（3）太阳质量每秒将减少4.2×109kg。12．（2010秋•平凉校级月考）一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子．已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c．写出核反应方程并求该光子的波长．【分析】解答本题需要掌握：核反应方程要遵循质量数和电荷数守恒；聚变反应后质量减小，放出能量；正确利用质能方程求释放的能量；掌握光子能量、频率、波长、光速之间关系．【解答】解：根据核反应方程质量数与质子数守恒，则有：11H+01聚变反应中的质量亏损：△m＝（m1+m2）﹣m3；聚变反应中亏损的质量转化为能量以光子的形式放出，故光子能量为：E＝（m1+m2﹣m3）c2；根据E=ℎcλ=（m1+m2﹣m3λ=ℎ答：核反应方程为：11H+01n→1质量亏损一、质量亏损1．结合能上述过程是用宏观物体做的例子。原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子的结合能。显然，组成原子核的核子越多，它的结合能越高。因此，有意义的是它的结合能与核子数之比，称为比结合能，也叫平均结合能。比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。中等质量的核比结合能较大，原子核较稳定，因此，重核的裂变、轻核的聚变都是放能反应。典例精讲【例1.1】（2019春•河南月考）自然界中稳定原子核的质子数与中子数的关系如图所示，下列说法错误的是（）A．自然界中较轻的原子核，质子数和中子数大致相等 B．图象中横坐标Z表示质子数 C．较重的原子核，中子数大于质子数 D．核子数越多，结合能越高，原子核越稳定【分析】如图所示，自然界中较轻的原子核，质子数和中子数大致相等；图象中横坐标Z表示质子数，N表示中子数；较重的原子核，中子数大于质子数；平均结合能越大的核子越大越稳定。【解答】解：A、自然界中较轻的原子核，质子数和中子数大致相等，故A正确。B、图象中横坐标Z表示质子数，N表示中子数，故B正确。C、较重的原子核，中子数大于质子数，故C正确。D、核子数越多，结合能越高，原子核不一定越稳定，平均结合能越大的核子越大越稳定。故D错误。本题选错误的，故选：D。【例1.2】（2019春•市中区校级期末）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其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α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定等于原来重核的结合能 C．结合能越大，原子核越稳定 D．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能【分析】原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量；一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和小于原来重核的结合能；平均结合能越大，原子核越稳定。。【解答】解：A、原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量。故A正确；B、一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和小于原来重核的结合能。故B错误；C、平均结合能越大，原子核越稳定。故C错误；D、根据质能方程可知，自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能。故D错误；故选：A。【例1.3】（2019•洛阳三模）精确的研究表明，不同的原子核，其核子的平均质量（原子核的质量除以核子数）与原子序数Z有如图所示的关系。根据该图所提供的信息及原子核的聚变、裂变有关知识，下列说法正确的是（）A．从图中可以看出，铁Fe原子核中核子的平均质量最大 B．原子序数较大的重核A分裂成原子序数小一些的核B和C，质量会增加 C．原子序数很小的轻核D和E结合成一个原子序数大些的F核，能释放核能 D．原子序数较大的重核裂成原子序数小一些的核B和C，需要吸收能量【分析】根据图象判断出各原子核质量关系，然后判断发生核反应时质量变化情况，最后根据质能方程分析答题。【解答】解：A、分析图可知，铁Fe原子核中核子的平均质量最小，故A错误。B、原子序数较大的重核A分裂成原子序数小一些的核B和C，由于后者的核子平均质量小，故发生质量亏损，故B错误。C、同理，原子序数很小的轻核D和E结合成原子序数大些的F核，则发生质量亏损，释放核能，故C正确。D、原子序数较大的重核裂成原子序数小一些的核B和C，质量亏损，释放核能，故D错误。故选：C。【例1.4】（2019春•颍州区校级月考）原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断正确的是（）A．重核92235U裂变成3689Kr和56B．12H核的结合能约为2MeVC．中等质量的原子核最不稳定 D．两个12H核结合成2【分析】由图得出氘核的比结合能，抓住比结合能等于结合能与核子数的比值得氘氦核的结合能；比结合能越大，原子核越稳定，通过图示得出比结合能的大小。【解答】解：A、由图可知重核92235B、根据图象可知12H的比结合能约为1MeV，所以C、中等质量的原子核比结合能最大，最稳定，故C错误。D、根据图象可知24He的比结合能大于故选：BD。2．质量亏损原子核的结合能很难直接测量，爱因斯坦已经给我们指出了物体的能量和它的质量之间的关系，即。实验表明，原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损。我们可以通过来计算质量亏损过程中释放出的能量。典例精讲【例2.1】（2019春•天心区校级期末）下列关于原子结构和原子核的说法中不正确的是（）A．卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型 B．天然放射性元素在衰变过程中核电荷数和质量数守恒，其放射线在磁场中不偏转的是γ射线 C．由图可知，原子核D和E聚变成原子核F要吸收能量 D．由图可知，原子核A裂变成原子核B和C要放出核能【分析】α粒子散射实验的现象说明原子内部存在原子核；天然放射现象的射线有α、β、γ三种射线，其中不带电的是γ射线；核反应中，有质量亏损时会释放核能，反之会吸收核能。【解答】解：A、α粒子散射实验中，绝大多数α粒子能够穿过原子，只有极少数发生大角度偏转，故卢瑟福在此基础上提出了原子的核式结构模型，故A说法正确；B、天然放射性元素在衰变过程中电荷数和质量数守恒，其放射线有α、β、γ三种射线，其中不带电的是γ射线，放射线在磁场中不偏转的是γ射线，故B说法正确；C、据图可知，原子核D和E聚变成原子核F过程中有质量亏损，故会放出核能，故C说法不正确；D、据图可知，原子核A裂变成原子核B和C过程中有质量亏损，故会放出核能，故D说法正确；本题选不正确的，故选：C。随堂练习一、单项选择题（共12小题）1.下列关于核力的说法正确的是

A.核力同万有引力没有区别，都是物体间的相互作用 B.核力就是电磁力 C.核力是短程力，作用范围在1.5×10 D.核力与电荷有关2.核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化，这是因为

A.原子核带正电，电子带负电，电荷间存在很大的库仑力 B.核子具有质量且相距很近，存在很大的万有引力 C.核子间存在着强大的核力 D.核子间存在着复杂的磁力3.关于核力的下列说法正确的是

A.核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用 B.核力就是电磁力 C.核力是短程力 D.核力与电荷有关4.下列说法正确的是

A.爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化 B.由E=Δmc C.核反应中发现的“质重亏损”是消失的质量转变成为能量 D.因在核反应中能产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒，系统的总能量和总质量并不守恒5.【2014北京高考14】质子、中子和氖核的质量分别为m1、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（ A.m1+m C.m1+m6.下列关于核力的说法正确的是

A.核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用 B.核力就是电磁力 C.核力是短程力，作用范围在1.5×10 D.核力与电荷有关7.核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化，这是因为

。 A.核子间存在着复杂磁力 B.核子间存在着强大的核力 C.核子具有质量且相距很近，存在很大的万有引力 D.原子核带正电，电子带负电，电荷间存在很大的库仑力8.下面关于结合能和平均结合能的说法中，正确的有

A.核子结合成原子核吸收的能量或原子核分解成核子放出的能量称为结合能 B.平均结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大 C.重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和平均结合能都大 D.中等质量原子核的结合能和平均结合能均比轻核的要大9.下列关于原子核中质子和中子的说法正确的是

A.原子核中质子数和中子数一定相等 B.稳定的重原子核里，质子数比中子数多 C.原子核都是非常稳定的 D.由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，原子核不可能无节制地增大而仍稳定存在10.质子、中子和氘核的质量分别为加m1、m2和m3。当一个质子和—个中子结合成氘核时，释放的能量是（ A.（m1+m2− C.（m1+m2−11.已知氦原子的质量为MHe u，电子的质量为me u，质子的质量为mp u，中子的质量为mn u A.[2(m B.[2(m C.[2(m D.[2(m12.一个锂核受到一个质子轰击变为2个α粒子，核反应方程为11H+37Li→22 A.11H+ B.11 C.根据题中信息，可以计算核反应释放的核能 D.因为题中给出的是三种原子的质量，没有给出核的质量，故无法计算核反应释放的核能二、填空题（共3小题）13.在某恒星内，3个α粒子结合成一个612C，已知612C的质量为12.0000 u，He的质量为4.0026 u14.一个正电子和一个负电子相遇会发生湮灭而转化为一对光子，设正、负电子的质量均为m，普朗克常量为ℎ，则这一对光子的频率为

15.用中子轰击锂核（36Li）发生核反应，产生氚核和α粒子并放出4.8 MeV的能量。则该核反应方程为

，上述反应中的质量亏损为