原子核與核反應(yīng)一、選擇題1(2018·上海學(xué)業(yè)考試)查德維克用粒子轟擊鈹核，核反應(yīng)方程式是24He49Bex612C，其中的X是()A質(zhì)子B中子C電子 D正電子答案B解析根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，x的質(zhì)量數(shù)為49121，電荷數(shù)為0，故x為中子，故B項(xiàng)正確A、C、D三項(xiàng)錯誤2關(guān)于、三種射線，下列說法中正確的是()A射線是頻率很高的電磁波，它的電離本領(lǐng)最強(qiáng)B射線是波長很短的電磁波，它的穿透能力最強(qiáng)C射線是原子核自發(fā)放射出的氦核流，它的穿透能力最強(qiáng)D射線是原子核外電子電離形成的電子流，它具有中等的穿透能力答案B解析射線是頻率很高的電磁波，波長很短，它的穿透能力最強(qiáng)，電離本領(lǐng)最弱故A項(xiàng)錯誤；B項(xiàng)正確；射線是原子核自發(fā)放射出的氦核流，它的穿透能力最弱，電離能力最強(qiáng)故C項(xiàng)錯誤；射線是從原子核內(nèi)部放出的電子，它具有中等的穿透能力故D項(xiàng)錯誤3(2018·天津)國家大科學(xué)工程中國散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，獲得中子束流，可以為諸多領(lǐng)域的研究和工業(yè)應(yīng)用提供先進(jìn)的研究平臺下列核反應(yīng)中放出的粒子為中子的是()A. 714N俘獲一個粒子，產(chǎn)生 817O并放出一個粒子B1327Al俘獲一個粒子，產(chǎn)生1530P并放出一個粒子C. 511B俘獲一個質(zhì)子，產(chǎn)生48Be并放出一個粒子D36Li俘獲一個質(zhì)子，產(chǎn)生23He并放出一個粒子答案B解析A項(xiàng)， 714N俘獲一個粒子，產(chǎn)生 817O后，新粒子的質(zhì)量數(shù)為144171，電荷數(shù)為：7281，所以粒子為質(zhì)子故A項(xiàng)錯誤；B項(xiàng)，1327Al俘獲一個粒子，產(chǎn)生1530P后，粒子的質(zhì)量數(shù)為274301，電荷數(shù)為：132150，所以粒子為中子故B項(xiàng)正確；C項(xiàng)， 511B俘獲一個質(zhì)子，產(chǎn)生48Be后，粒子的質(zhì)量數(shù)為11184，電荷數(shù)為：5142，所以粒子為粒子故C項(xiàng)錯誤；D項(xiàng)，36Li俘獲一個質(zhì)子，產(chǎn)生23He后，粒子的質(zhì)量數(shù)為6134，電荷數(shù)為：3122，所以粒子為粒子故D項(xiàng)錯誤4鈾裂變的產(chǎn)物之一氪90(3690Kr)是不穩(wěn)定的，它經(jīng)過一系列衰變最終成為穩(wěn)定的鋯90(4090Zr)，這些衰變是()A1次衰變，6次衰變B4次衰變C2次衰變D2次衰變，2次衰變答案B解析原子核每經(jīng)過一次衰變，質(zhì)量數(shù)減少4，電荷數(shù)減少2；每經(jīng)過一次衰變，電荷數(shù)增加1，質(zhì)量數(shù)不變設(shè)氪90(3690Kr)經(jīng)過x次衰變，y次衰變后變成鋯90(4090Zr)，由衰變前后的質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒得4x9090，2xy4036，解得x0，y4.5(多選)鈾239( 92239U)經(jīng)過衰變可產(chǎn)生钚239( 94239Pu)關(guān)于鈾239的衰變，下列說法正確的是()A. 94239Pu與 92239U的核內(nèi)具有相同的中子數(shù)和不同的核子數(shù)B放射性物質(zhì) 92239U發(fā)生衰變時所釋放的電子來源于核外電子C. 92239U經(jīng)過2次衰變產(chǎn)生 94239PuD當(dāng)溫度變化時， 92239U的半衰期不變答案CD解析A項(xiàng)， 94239U的質(zhì)量數(shù)A239，核電荷數(shù)Z94，則中子數(shù)n23994145 92239U的質(zhì)量數(shù)A239，核電荷數(shù)Z92，則中子數(shù)nAZ23992147故 94239U和 92239U的核子數(shù)相同，但中子數(shù)不同故A項(xiàng)錯誤B項(xiàng)，衰變是原子核的衰變，與核外電子無關(guān)，衰變時釋放的電子是由核內(nèi)一個中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子的同時釋放出來的故B項(xiàng)錯誤C項(xiàng)， 92239U21 0e 94239p，顯然反應(yīng)物的質(zhì)量數(shù)為239，而生成物的質(zhì)量數(shù)為239，故質(zhì)量數(shù)守恒而反應(yīng)物的核電荷數(shù)為92，生成物的核電荷數(shù)為94(1)×292，故核電荷數(shù)守恒，故反應(yīng)能夠發(fā)生，故C項(xiàng)正確D項(xiàng)，半衰期與物體的溫度，狀態(tài)均無關(guān)，而是由自身決定故D項(xiàng)正確6(2018·唐山三模)下列關(guān)于核反應(yīng)方程及其表述正確的是()A. 92235U3689Kr 56144Ba201n為重核裂變反應(yīng)B23He12H24He11H為原子核的衰變C12H13H24He01n為輕孩聚變反應(yīng)D23He1327Al1530P11H為原子核的人工轉(zhuǎn)變答案C解析A項(xiàng)，鈾核的裂變需要吸收一個慢中子，在核反應(yīng)方程中，等號兩側(cè)的中子不能約掉，故A項(xiàng)錯誤；B項(xiàng)，聚變是質(zhì)量較輕的核聚變?yōu)橘|(zhì)量較大的核，23He12H24He11H為輕孩聚變反應(yīng)B項(xiàng)錯誤；C項(xiàng)，聚變是質(zhì)量較輕的和聚變?yōu)橘|(zhì)量較大的核，該核反應(yīng)為為輕孩聚變反應(yīng)故C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，24He1327Al1530P11H為發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的原子核的人工轉(zhuǎn)變，選項(xiàng)中核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)不守恒故D項(xiàng)錯誤7現(xiàn)有一塊質(zhì)量為2M、含 92238U的礦石，其中 92238U的質(zhì)量為2m.已知 92238U的半衰期為T，則下列說法正確的是()A經(jīng)過時間2T后，這塊礦石基本不再含有 92238U了B經(jīng)過時間2T后，礦石中的 92238U有未發(fā)生衰變C經(jīng)過時間2T后，該礦石的質(zhì)量剩下D經(jīng)過時間3T后，礦石中 92238U的質(zhì)量還剩答案B解析A項(xiàng)，經(jīng)過2T剩余 92238U為：m12m()2，發(fā)生衰變的為.故A項(xiàng)錯誤，B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，雖然 92238U發(fā)生衰變，但衰變的產(chǎn)物大部分仍然存在于礦石中，經(jīng)過2T后，礦石的質(zhì)量仍然接近2M.故C項(xiàng)錯誤；D項(xiàng)，經(jīng)過時間3T后該礦石中 92238U的質(zhì)量還剩m22m()3.故D項(xiàng)錯誤8(多選)對結(jié)合能、比結(jié)合能的認(rèn)識，下列正確的是()A一切原子核均具有結(jié)合能B自由核子結(jié)合為原子核時，可能吸收能量C結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定D比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定答案AD解析由自由核子結(jié)合成原子核的過程中，核力做正功，釋放出能量；反之，將原子核分開變?yōu)樽杂珊俗訒r需要吸收相應(yīng)的能量，該能量即為結(jié)合能，故A項(xiàng)正確、B項(xiàng)錯誤；核子較多的原子核的結(jié)合能大，但它的比結(jié)合能不一定大，比結(jié)合能的大小反映了原子核的穩(wěn)定性，故C項(xiàng)錯誤、D項(xiàng)正確9.如圖所示是描述原子核核子的平均質(zhì)量m與原子序數(shù)Z的關(guān)系曲線，由圖可知下列說法正確的是()A將原子核A分解為原子核B、C可能吸收能量B將原子核D、E結(jié)合成原子核F可能吸收能量C將原子核A分解為原子核B、F一定釋放能量D將原子核F、C結(jié)合成原子核B一定釋放能量答案C解析因B、C核子平均質(zhì)量小于A的核子平均質(zhì)量，故A分解為B、C時，會出現(xiàn)質(zhì)量虧損，故放出核能，故A項(xiàng)錯，同理可得B、D兩項(xiàng)錯，C項(xiàng)正確10(2018·廣東模擬)(多選)我國科學(xué)家研制“兩彈”所涉及的基本核反應(yīng)方程有：(1) 92235U01n3890Sr 54136Xek01n(2)12H13H24Hed01n關(guān)于這兩個方程的下列說法正確的是()A方程(1)屬于衰變B方程(1)屬于重核裂變C方程(2)屬于輕核聚變D方程(1)中k10，方程(2)中d1答案BCD解析方程(1)屬于重核裂變，A項(xiàng)錯誤，B項(xiàng)正確；方程(2)屬于輕核聚變，C項(xiàng)正確；由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒知，235190136k，方程(1)中k10，234d，方程(2)中d1，D項(xiàng)正確11(多選)關(guān)于原子核的結(jié)合能，下列說法正確的是()A原子核的結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B一重原子核衰變成粒子和另一原子核，衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來重核的結(jié)合能C銫原子核( 55133Cs)的結(jié)合能小于鉛原子核( 82208Pb)的結(jié)合能D比結(jié)合能越大，原子核越不穩(wěn)定E自由核子組成原子核時，其質(zhì)量虧損所對應(yīng)的能量大于該原子核的結(jié)合能答案ABC解析根據(jù)結(jié)合能的概念，將原子核分解成自由核子所需要的最小能量等于結(jié)合能，A項(xiàng)正確；比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，重核衰變放出能量，轉(zhuǎn)化為比結(jié)合能更大的衰變產(chǎn)物，B項(xiàng)正確；組成原子核的核子越多，它的結(jié)合能越高，故銫原子核的結(jié)合能小于鉛原子核的結(jié)合能，C項(xiàng)正確；比結(jié)合能是指原子核結(jié)合能對其中所有核子的平均值，亦即若把原子核全部拆成自由核子，平均對每個核子所要添加的能量，所以比結(jié)合能越大，原子核越牢固，D項(xiàng)錯誤；自由核子組成原子核時，放出的能量與組成的原子核的結(jié)合能相等，E項(xiàng)錯誤1213H的質(zhì)量是3.016050 u，質(zhì)子的質(zhì)量為1.007277 u，中子的質(zhì)量是1.008665 u已知1 u相當(dāng)于931 MeV，h6.63×1034 J·s，一個質(zhì)子和兩個中子結(jié)合為氚核時，下列說法正確的是()A釋放的能量為7.97 MeVB吸收的能量為7.97 MeVC氚核的結(jié)合能即為7.97 MeV，比結(jié)合能為3.985 MeVD如果這些能量是以光子形式釋放或吸收，則光子的頻率是1.92×1015 Hz答案A解析質(zhì)量虧損：m2mnmPmH1.007277 u2×1.008665 u3.016050 u0.008557 u，所以將放出的能量為：Emc2(2mnmPmHe)c20.008 557×931.57.97 MeV，故A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯誤；2個中子和1個質(zhì)子結(jié)合成13H時放出的能量為7.97 MeV，所以其結(jié)合能為7.97 MeV13H的平均結(jié)合能為：EMeV2.66 MeV，故C項(xiàng)錯誤；光子的能量為：Eh所以： Hz1.92×1021 Hz，故D項(xiàng)錯誤13一靜止原子核nmA衰變?yōu)?個靜止原子核B和6個電子并釋放熱量E，其中A的核子比結(jié)合能為E1，B的比結(jié)合能比E2，釋放時一個電子的初動能為E3，則下列說法正確的是()A放出的B原子核為BBE2E1E3EC比結(jié)合能E1小于比結(jié)合能E2D該反應(yīng)過程質(zhì)量一定增加答案C解析nmA衰變?yōu)?個靜止原子核B和6個電子，則B的質(zhì)量數(shù)為：2mm所以：mB的電荷數(shù)為：2nn6所以：n3則B粒子為：B.故A項(xiàng)錯誤；B項(xiàng)，A的結(jié)合能為m·E1，B的結(jié)合能為m·E2，根據(jù)能量守恒可得：m·E2m·E1E6E3.故B項(xiàng)錯誤；C項(xiàng)，核反應(yīng)的過程中釋放熱量，可知比結(jié)合能E1小于比結(jié)合能E2.故C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，該反應(yīng)的過程中釋放熱量，由質(zhì)能方程可知，一定有質(zhì)量虧損故D項(xiàng)錯誤二、非選擇題14(1)關(guān)于核衰變和核反應(yīng)的類型，下列表述正確的有()A. 92238U 90234Th24He是衰變B. 714N24He 817O11H是衰變C12H13H24He01n是輕核聚變D3482Se3682Kr21 0e是重核裂變(2)現(xiàn)有四個核反應(yīng)：A12H13H24He01nB. 92235U01nX3689Kr301nC1124Na1224Mg1 0eD24He49Be 612C01n_是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程，_是研究原子彈的基本核反應(yīng)方程，_是研究氫彈的基本核反應(yīng)方程求B中X的質(zhì)量數(shù)和中子數(shù)答案(1)AC(2)DBA14488解析(1)A項(xiàng)為衰變，B項(xiàng)為原子核的人工轉(zhuǎn)變，C項(xiàng)為輕核聚變，D項(xiàng)為衰變，故A、C兩項(xiàng)正確(2)D項(xiàng)為查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程；B項(xiàng)是研究原子彈的基本核反應(yīng)方程；A項(xiàng)是研究氫彈的基本核反應(yīng)方程X的質(zhì)量數(shù)為：(2351)(893)144X的質(zhì)子數(shù)為：923656X的中子數(shù)為：1445688.15兩個氘核聚變產(chǎn)生一個中子和一個氦核，已知氘核質(zhì)量mD2.0136 u，氦核質(zhì)量mHe3.0150 u，中子質(zhì)量mn1.0087 u.(1)計(jì)算釋放出的結(jié)合能；(2)若反應(yīng)前兩氘核的動能均為Ek00.35 MeV，它們正撞發(fā)生聚變，且反應(yīng)后釋放的核能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?，則反應(yīng)產(chǎn)生的氦核和中子的動能各為多大？解析(1)核反應(yīng)方程為：12H12H01n13He.設(shè)反應(yīng)質(zhì)量虧損m2mDmHemn0.0035 u.由質(zhì)能方程得釋放核能Em×931.5 MeV0.003 5×931.5 MeV3.26 MeV.(2)將兩氘核作為一個系統(tǒng)，由動量守恒有0mHevHemnvn由能量守恒有：mHevHe2mnvn2E2Ek0由代入數(shù)據(jù)可得EkHe0.99 MeV，Ekn2.97 MeV.7