第5章 核能與社會章末檢測試卷(五)(時間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共12小題，每小題5分，共60分；其中18題為單項選擇題，912題為多項選擇題)1現(xiàn)有三個核反應(yīng)：NaMgeUnBaKr3nHHHen下列說法正確的是()A是裂變，是衰變，是聚變B是聚變，是裂變，是衰變C是衰變，是裂變，是聚變D是衰變，是聚變，是裂變答案C解析原子核的變化通常包括衰變、人工轉(zhuǎn)變、裂變和聚變衰變是指原子核放出粒子和粒子后，變成新的原子核的變化，像本題中的核反應(yīng)；原子核的人工轉(zhuǎn)變是指在其他粒子的轟擊下變成新的原子核的變化；裂變是重核分裂成質(zhì)量較小的核，像核反應(yīng)；聚變是輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，像核反應(yīng).綜上所述，C項正確2“兩彈一星”可以說長了中國人的志氣，助了中國人的威風(fēng)下列核反應(yīng)方程中，屬于研究“兩彈”的基本核反應(yīng)方程的是()NHeOHUnSrXe10nUThHeHHHenABCD答案C解析“兩彈”指原子彈和氫彈，原子彈的核反應(yīng)方程是鈾核裂變，正確；氫彈的核反應(yīng)方程是輕核聚變，正確，所以選項C正確3鈾裂變的產(chǎn)物之一氪90(Kr)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(Zr)，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)不變衰變的次數(shù)為n0(次)，衰變的次數(shù)為m40364(次)4典型的鈾核裂變是生成鋇和氪，同時放出x個中子；UnBaKrxn，鈾235質(zhì)量為m1，中子質(zhì)量為m2，鋇144質(zhì)量為m3，氪89質(zhì)量為m4，下列說法正確的是()A該核反應(yīng)類型屬于人工轉(zhuǎn)變B該反應(yīng)放出能量(m1xm2m3m4)c2Cx的值為3D該核反應(yīng)比聚變反應(yīng)對環(huán)境的污染較少答案C解析該核反應(yīng)是核裂變，不是人工轉(zhuǎn)變，故A錯誤；核反應(yīng)方程UnBaKrxn中根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒，有：235114489x，解得：x3；根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，該方程放出的能量為：Emc2(m1m2m3m43m2)c2(m1m3m42m2)c2，故B錯誤，C正確；該核反應(yīng)生成兩種放射性元素，核污染較大，故D錯誤5原子核聚變有望給人類未來提供豐富的潔凈能源當(dāng)氘等離子體被加熱到適當(dāng)高溫時，氘核參與的幾種聚變反應(yīng)可能發(fā)生，放出熱量這幾種反應(yīng)的總效果可以表示為6HkHedH2n43.15MeV由平衡條件可知()Ak1，d4Bk2，d2Ck1，d6Dk2，d3答案B解析根據(jù)核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得124kd2,62kd解得k2，d2.6據(jù)媒體報道，叛逃英國的俄羅斯前特工利特維年科在倫敦離奇身亡，英國警方調(diào)查認(rèn)為毒殺利特維年科的是超級毒藥放射性元素釙(Po)若該元素發(fā)生衰變，其半衰期是138天，衰變方程為PoXHe，則下列說法中錯誤的是()AX原子核含有124個中子BX原子核含有206個核子C射線是由處于激發(fā)態(tài)的釙核從較高能級向較低能級躍遷時發(fā)出的D100g的Po經(jīng)276天，已衰變的質(zhì)量為75g答案C解析X原子核中的核子數(shù)為2104206個，B項正確中子數(shù)為206(842)124個，A項正確射線是核反應(yīng)前后因質(zhì)量虧損釋放的能量以光子的形式放出產(chǎn)生的，C項錯誤經(jīng)過兩個半衰期，剩余的釙的質(zhì)量為原來的四分之一，則已衰變的質(zhì)量為原來的四分之三，D項正確7一個質(zhì)子和一個中子聚變結(jié)合成一個氘核，同時輻射一個光子已知質(zhì)子、中子、氘核的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，普朗克常量為h，真空中的光速為c.下列說法正確的是()A核反應(yīng)方程是HnHB聚變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損mm1m2m3C輻射出的光子的能量E(m3m1m2)cD光子的波長答案B解析根據(jù)核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒可知核反應(yīng)方程為：HnH，故選項A錯誤；聚變過程中輻射出光子，質(zhì)量虧損mm1m2m3，故選項B正確；由質(zhì)能方程知，輻射出的光子的能量E(m1m2m3)c2，故選項C錯誤；由E知，光子的波長，故選項D錯誤8已知氘核的平均結(jié)合能為1.1MeV，氦核的平均結(jié)合能為7.1MeV，則兩個氘核結(jié)合成一個氦核時()A釋放出4.9MeV的能量B釋放出6.0MeV的能量C釋放出24.0MeV的能量D吸收4.9MeV的能量答案C解析依據(jù)題意可寫出兩個氘核結(jié)合成一個氦核的核反應(yīng)方程為HHHe，因氘核的平均結(jié)合能為1.1MeV，氦核的平均結(jié)合能為7.1MeV，故釋放的核能為E47.1MeV221.1MeV24.0MeV，故選C.9秦山核電站第三期工程的兩個6105kW發(fā)電機(jī)組已實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電發(fā)電站的核能來源于U的裂變，下列說法正確的是()A反應(yīng)堆中核反應(yīng)速度通常是采用調(diào)節(jié)U的體積來控制的B.U的一種可能的裂變是UnXeSr2nC.U是天然放射性元素，升高溫度后它的半衰期會縮短D一個U裂變能放出200MeV的能量，即3.21011J答案BD解析反應(yīng)堆中核反應(yīng)速度由控制棒(鎘棒)吸收中子的多少來控制，A錯；U裂變有多種可能性，B對；放射性元素的半衰期由原子核本身決定，與溫度、壓強(qiáng)等外界條件無關(guān)，C錯；通過計算知，D正確10為紀(jì)念愛因斯坦對物理學(xué)的巨大貢獻(xiàn)，聯(lián)合國將2005年定為“國際物理年”對于愛因斯坦提出的質(zhì)能方程Emc2，下列說法中正確的是()AEmc2表明物體具有的能量與其質(zhì)量成正比B根據(jù)Emc2可以計算核反應(yīng)中釋放的核能C一個中子和一質(zhì)子結(jié)合成氘核時，釋放出核能，表明此過程中出現(xiàn)了質(zhì)量虧損DEmc2中的E是核反應(yīng)中釋放的核能答案ABC解析愛因斯坦提出的質(zhì)能方程Emc2告訴我們，物體的質(zhì)量與它的能量成正比核反應(yīng)中若質(zhì)量虧損，就要釋放能量，可用Emc2計算核反應(yīng)中釋放的核能故上述選項只有D不正確11太陽內(nèi)部發(fā)生的核反應(yīng)主要是輕核的聚變，太陽中存在的主要元素是氫，氫核的聚變反應(yīng)可以看做是4個氫核(H)結(jié)合成1個氦核(He)下表中列出了部分粒子的質(zhì)量(1u相當(dāng)于931.5MeV的能量)，以下說法中正確的是()粒子名稱質(zhì)子p粒子電子e中子n質(zhì)量/u1.00734.00150.000551.0087A.核反應(yīng)方程式為4HHe2eB核反應(yīng)方程式為4HHe2eC4個氫核結(jié)合成1個氦核時的質(zhì)量虧損約為0.0266uD聚變反應(yīng)過程中釋放的能量約為24.8MeV答案ACD解析根據(jù)核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒關(guān)系可判斷A正確，B錯誤；質(zhì)量虧損為m(41.00734.001520.00055) u0.0266u，根據(jù)質(zhì)能方程可知Emc224.8MeV，C、D正確12原子核的比結(jié)合能曲線如圖1所示根據(jù)該曲線，下列判斷正確的有()圖1A.He核的結(jié)合能約為14MeVB.He核比Li核更穩(wěn)定C兩個H核結(jié)合成He核時釋放能量D.U核中核子的平均結(jié)合能比Kr核中的大答案BC解析由題圖圖像可知He核的結(jié)合能約為28MeV，A項錯誤；He核比Li核的比結(jié)合能大，故He核比Li核穩(wěn)定，B項正確；兩個H核結(jié)合成He核時比結(jié)合能增大，釋放能量，C項正確；U核中核子的平均結(jié)合能比Kr核中的小，D項錯誤二、填空題(本題共2小題，共8分)13(4分)歷史上第一次利用加速器實現(xiàn)的核反應(yīng)，是用加速后動能為0.5MeV的質(zhì)子H轟擊靜止的X，生成兩個動能均為8.9MeV的He.(1MeV1.61013J)(1)上述核反應(yīng)方程為_；(2)質(zhì)量虧損為_kg.答案(1)HLi2He(2)3.11029解析(1)HLi2He(2)mc2E末E初mkg3.11029kg14(4分)氘核和氚核聚變時的核反應(yīng)方程為：HHHen.已知H的平均結(jié)合能是2.78MeV，H的平均結(jié)合能是1.09MeV，He的平均結(jié)合能是7.03MeV，則核反應(yīng)時釋放的能量為_MeV.答案17.6解析聚變反應(yīng)前氘核和氚核的總結(jié)合能E1(1.0922.783) MeV10.52MeV反應(yīng)后生成的氦核的結(jié)合能E27.034MeV28.12MeV.由于單個核子無結(jié)合能，即中子無結(jié)合能，所以聚變過程釋放出的能量為EE2E1(28.1210.52) MeV17.6MeV.三、計算題(本題共3小題，共32分)15(10分)在氫彈爆炸中發(fā)生的核聚變方程為HHHen，已知H的質(zhì)量為2.0136u，H的質(zhì)量為3.0166u，He的質(zhì)量為4.0026u，n的質(zhì)量為1.0087u，阿伏加德羅常數(shù)NA6.021023mol1，求此氫彈爆炸中當(dāng)合成1kg的氦時所釋放的能量答案2.651027MeV解析由題意可知，當(dāng)一個H核與一個H核發(fā)生反應(yīng)合成一個He核時放出的能量為Emc2(2.01363.01664.00261.0087) u0.0189931.5MeV17.6MeV而1kg氦中含有的原子數(shù)目為N6.021023個1.5051026(個)所以合成1kg氦核時所放出的總能量為ENE2.651027MeV16(10分)如果把O分成8個質(zhì)子和8個中子，要給它提供多少能量？把它分成4個He，要給它提供多少能量？(已知O核子的平均結(jié)合能是7.98MeV，He核子的平均結(jié)合能是7.07MeV)答案127.68MeV14.56MeV解析把O分成質(zhì)子和中子需提供的能量E1167.98MeV127.68MeV.把質(zhì)子和中子結(jié)合成一個He所放出的能量E247.07MeV28.28MeV.則把O分成4個He需提供的能量EE14E2127.68MeV428.28MeV14.56MeV.17(12分)一個靜止的鈾核U(原子質(zhì)量為232.0372u)放出一個粒子(原子質(zhì)量為4.0026u)后衰變成釷核Th(原子質(zhì)量為228.0287u)已知1u相當(dāng)于931.5MeV的能量(1)寫出鈾核的衰變反應(yīng)方程；(2)算出該衰變反應(yīng)中釋放出的核能；(3)若釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為新核的動能，則粒子的動能為多少？答案(1)UThHe(2)5.5MeV(3)5.41MeV解析(1)衰變反應(yīng)方程為UThHe(2)質(zhì)量虧損mmUmmTh0.0059uEmc20.0059931.5MeV5.5MeV(3)系統(tǒng)動量守恒，釷核和粒子的動量大小相等，即pTh(p)0pThp，EkThEk，EkThEkE，所以粒子獲得的動能EkE5.41MeV.