專題 40 結(jié)合能、質(zhì)量虧損、聚變和裂變一、單項(xiàng)選擇題1【2015· 上海· 5】鈾核可以發(fā)生衰變和裂變，鈾核的A衰變和裂變都能自發(fā)發(fā)生 B 衰變和裂變都不能自發(fā)發(fā)生C衰變能自發(fā)發(fā)生而裂變不能自發(fā)發(fā)生 D 衰變不能自發(fā)發(fā)生而裂變能自發(fā)發(fā)生【答案】 C【解析】 鈾是天然放射性元素，所以鈾核的衰變是能自發(fā)發(fā)生，而鈾核的裂變是人工實(shí)現(xiàn)的，是用中子轟擊鈾核實(shí)現(xiàn)的，所以鈾核的裂變，不能自發(fā)發(fā)生，故 A、B、D錯誤， C正確?！究键c(diǎn)定位】 衰變；裂變2【2014· 北京卷】質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為 m1、m2 和 m3，當(dāng)一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核時(shí)，釋放的能量是（ c 表示真空中的光速）2 D （m 2 A（m1+m2- m3）c B （m1- m2- m3）c C （m1+m2- m3）c 1- m2- m3）c【答案】 C【解析】根據(jù)質(zhì)能方程 知，核反應(yīng)過程中釋放的能量等于質(zhì)量的減少量與光速 c 平方的乘積， C正確， A、B、D錯誤?！究键c(diǎn)定位】 主要考查質(zhì)能方程3【2012· 福建卷】關(guān)于近代物理，下列說法正確的是A 射線是高速運(yùn)動的氦原子B核聚變反應(yīng)方程 表示質(zhì)子C從金屬表面逸出的光電子的最大初動能與照射光的頻率成正比D玻爾將量子觀念引入原子領(lǐng)域，其理論能夠解釋氦原子光譜的特征【答案】 D【考點(diǎn)定位】本題考查了核反應(yīng)相關(guān)知識4【2013 重慶卷】鈾是常用的一種核燃料，若它的原子核發(fā)生了如下的裂變反應(yīng)：，則 a+b 可能是A B C D【答案】 D【解析】 重核裂變反應(yīng)方程的書寫應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，題述核反應(yīng)方程左邊質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別為 236 和 92，生成物中“a+b”整體的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)應(yīng)分別為 234和 92，則只有選項(xiàng) D符合要求?！究键c(diǎn)定位】 重核裂變反應(yīng)方程的書寫5【2014· 上海卷】核反應(yīng)方程式 Be+ He C+X中的 X表示A質(zhì)子 B電子 C光子 D中子【答案】 D【解析】 核反應(yīng)方程式遵循電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒， 設(shè) X的質(zhì)量數(shù)為 ，電荷數(shù)為 ，則有 ， ，可得 ， ，所有對應(yīng)得粒子是中子，選項(xiàng) D對?！究键c(diǎn)定位】電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒6【2014· 上海卷】鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中，重核裂變時(shí)放出的可以使裂變不斷進(jìn)行下去的粒子是A質(zhì)子 B中子 C 粒子 D 粒子【答案】 B【解析】 重核裂變時(shí)放出的中子引起其他重核的裂變， 可以使裂變不斷進(jìn)行下去， 這就是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，比如鈾核的裂變 ，選項(xiàng) B 對?！究键c(diǎn)定位】鏈?zhǔn)椒磻?yīng)7【2017· 天津卷】我國自主研發(fā)制造的國際熱核聚變核心部件在國際上率先通過權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證，這是我國對國際熱核聚變項(xiàng)目的重大貢獻(xiàn)。下列核反應(yīng)方程中屬于聚變反應(yīng)的是A B C D 2【答案】 A【考點(diǎn)定位】核反應(yīng)的種類【名師點(diǎn)睛】本題的關(guān)鍵是知道核反應(yīng)的分類，區(qū)別衰變和核反應(yīng)。8【2017· 新課標(biāo)卷】大科學(xué)工程“人造太陽”主要是將氘核聚變反應(yīng)釋放的能量用來發(fā)電。氘核聚變反應(yīng)方程是 。已知 的質(zhì)量為 2.013 6 u，2 的質(zhì)量為 3.015 0 u ， 的質(zhì)量為 1.008 7 u ，1 u=931 MeV/ c。氘核聚變反應(yīng)中釋放的核能約為A3.7 MeV B 3.3 MeV C 2.7 MeV D 0.93 MeV【答案】 B【解析】根據(jù)質(zhì)能方程，釋放的核能 ， ，則，故 B 正確， ACD錯誤?！究键c(diǎn)定位】質(zhì)能方程【名師點(diǎn)睛】本題考查質(zhì)能方程，注意原子核的質(zhì)量單位不是 kg，由質(zhì)能方程求核能時(shí)要細(xì)心。二、多項(xiàng)選擇題1【2015· 廣東· 18】科學(xué)家使用核反應(yīng)獲取氚，再利用氘和氚核反應(yīng)獲得能量，核反應(yīng)方程分別為： XY 4.9MeV和 X17.6MeV，下列表述正確的有AX是中子 B Y的質(zhì)子數(shù)是 3，中子數(shù)是 6C兩個(gè)核反應(yīng)都沒有質(zhì)量虧損 D 氘和氚的核反應(yīng)是核聚變反應(yīng)【答案】 AD3【考點(diǎn)定位】對愛因斯坦質(zhì)能方程、核聚變反應(yīng)概念的理解，及核反應(yīng)方程中質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒的應(yīng)用。2【2012· 廣東卷】能源是社會發(fā)展的基礎(chǔ)，發(fā)展核能是發(fā)展能源的途徑之一。下列釋放核能的反應(yīng)方程，表述正確的有A 是核聚變反應(yīng)B 是 衰變C 是核裂變反應(yīng)D 是 衰變【答案】 AC【考點(diǎn)定位】本題考查核反應(yīng)相關(guān)知識3【2016· 全國新課標(biāo)卷】一靜止的鋁原子核 俘獲一速度為 m/s 的質(zhì)子p 后，變?yōu)樘幱诩ぐl(fā)態(tài)的硅原子核 ，下列說法正確的是A核反應(yīng)方程為B核反應(yīng)方程過程中系統(tǒng)動量守恒C核反應(yīng)過程中系統(tǒng)能量不守恒D核反應(yīng)前后核子數(shù)相等，所以生成物的質(zhì)量等于反應(yīng)物的質(zhì)量之和E硅原子核速度的數(shù)量級為 m/s，方向與質(zhì)子初速度方向一致【答案】 ABE【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得核反應(yīng)方程 ，A正確；過程中4釋放的核力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力，故系統(tǒng)動量守恒， B 正確；核反應(yīng)過程中系統(tǒng)能量守恒， C錯誤；由于反應(yīng)過程中， 要釋放大量的能量， 即伴隨著質(zhì)量虧損， 所以生成物的質(zhì)量小于反應(yīng)物的質(zhì)量之和， D錯誤；由動量守恒可知， ，解得 ，故數(shù)量級約為 10 5 m/s ，故 E 正確。【考點(diǎn)定位】考查了動量守恒、能量守恒、核反應(yīng)方程【方法技巧】 由質(zhì)量數(shù)、 電荷數(shù)守恒可知核反應(yīng)方程； 由動量守恒可知硅原子核速度的數(shù)量級及速度方向， 本大題包含了 3-5 原子物理的內(nèi)容， 難度不大， 但從題目來看考查范圍很廣，要求能全面掌握。4【2017· 江蘇卷】原子核的比結(jié)合能曲線如圖所示，根據(jù)該曲線，下列判斷中正確的有 （A） 核的結(jié)合能約為 14 MeV（B） 核比 核更穩(wěn)定（C）兩個(gè) 核結(jié)合成 核時(shí)釋放能量（D） 核中核子的平均結(jié)合能比 核中的大【答案】 BC【考點(diǎn)定位】比結(jié)合能 結(jié)合能【名師點(diǎn)睛】 本題主要是要理解比結(jié)合能的含義， 知道結(jié)合能與比結(jié)合能的區(qū)分與關(guān)系 以及在核反應(yīng)過程中由比結(jié)合能小的反應(yīng)生成比結(jié)合能大的要釋放能量5三、非選擇題1【2016· 全國新課標(biāo)卷】 在下列描述的核過程的方程中， 屬于 衰變的是 _，屬于 衰變的是 _，屬于裂變的是 _，屬于聚變的是 _。（填正確答案標(biāo)號）A BC DE F 【答案】 C AB E F【解析】衰變的反應(yīng)物只有一個(gè)，生成物有 或 ；重核裂變的反應(yīng)物一般是重核和中子，生成較輕的核；氫核聚變是輕核合成為較重的核?！究键c(diǎn)定位】核反應(yīng)方程、核反應(yīng)類型【名師點(diǎn)睛】此題考查核反應(yīng)的基本類型；要知道核反應(yīng)分為四種：衰變、重核裂變、輕核聚變和人工核轉(zhuǎn)變；記住各種類型方程的特點(diǎn)即可解決此題。2【2013 新課標(biāo)全國卷】 一質(zhì)子束入射到靜止靶核 上， 產(chǎn)生如下核反應(yīng)：p+ x+n 式中 p 代表質(zhì)子，n 代表中子，x 代表核反應(yīng)產(chǎn)生的新核。 由反應(yīng)式可知，新核 x 的質(zhì)子數(shù)為 ，中子數(shù)為 ?！敬鸢浮?14 13【解析】 由 ，由質(zhì)量數(shù)守恒定律和電荷數(shù)守恒可得，新核的質(zhì)6子數(shù)為 14，中子數(shù)為 13?！究键c(diǎn)定位】核反應(yīng)方程。3【2012· 新課標(biāo)卷】氘核和氚核可發(fā)生熱核聚變而釋放巨大的能量，該反應(yīng)方程為： EQ * jc0 * "Font:Calibri" * hps21 o(sup 9(42,EQ * jc0 * "Font:Calibri" * hps21 o(sup 9(4,2，式中 x 是某種粒子。已知： EQ * jc0 * "Font:Calibri" * hps21 o(sup 9(21,EQ * jc0 * "Font:Calibri" * hps21 o(sup 9(2,1、 EQ * jc0 * "Font:Calibri" * hps21 o(sup 9(31,EQ * jc0 * "Font:Calibri" * hps21 o(sup 9(3,1、 EQ * jc0 * "Font:Calibri" * hps21 o(sup 9(42,EQ * jc0 * "Font:Calibri" * hps21 o(sup 9(4,2和粒子 x 的質(zhì)量分別為2.0141u 、3.0161u 、4.0026u 和 1.0087u ；1u=931.5MeV/c2，c 是真空中的光速。由上述反應(yīng)方程和數(shù)據(jù)可知，粒子 x 是_，該反應(yīng)釋放出的能量為 _ MeV（結(jié)果保留3 位有效數(shù)字）【答案】中子； 17.6 ；【考點(diǎn)定位】本題考查核反應(yīng)方程，質(zhì)能方程4【2015· 江蘇· 12C（2）】核電站利用原子核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)放出的巨大能量進(jìn)行發(fā)電，是常用的核燃料。 受一個(gè)中子轟擊后裂變成 和 兩部分，并產(chǎn)生 _個(gè)中子。要使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生，裂變物質(zhì)的體積要 _（選填“大于”或者“小于”）它的臨界體積?！敬鸢浮?3 大于【解析】 由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守可知： ，可見產(chǎn)生了 3個(gè)中子，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的一個(gè)條件是鈾燃料的體積必須大于或等于臨界體積?！究键c(diǎn)定位】核反應(yīng)、重核裂變5【2015· 江蘇· 12C（3）】取質(zhì)子的質(zhì)量 mp=1.6726× 10-27 kg，中子的質(zhì)量mn=1.6749× 10-27 kg， 粒子的質(zhì) m =6.6 467× 10=6.6 467× 10-27 kg，光速c=3× 108m/s，請計(jì)算 粒子的結(jié)合能。（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）【答案】【解析】 根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程 ，可求：7【考點(diǎn)】 核能的計(jì)算。8