1、1第十九章 第 7节 核聚变 第 8节 核裂变基础夯实 一、选择题(13 题为单选题，4、5 题为多选题)1(江苏徐州市 20152016 学年高二下学期期末)一典型的铀核裂变方程是UX Ba Kr3 n，关于该反应，下列说法正确的是( C )23592 14456 8936 10AX 是质子B该反应是核聚变反应C U的比结合能小于 Ba的比结合能23592 14456D释放出的中子对于链式反应的发生没有作用解析：该反应是裂变反应，X 是中子，释放的中子引起链式反应，故 A、B、D 错误；U的比结合能小于 Ba的比结合能，C 正确。23592 1445622010 年 3月 31日欧洲大型强子
2、对撞机实现首次质子束对撞成功。科学家希望以接近光速飞行的质子在发生撞击之后，能模拟宇宙大爆炸的能量，并产生新的粒子，帮助人类理解暗物质、反物质、以及其他超对称现象，从根本上加深了解宇宙本质，揭示宇宙形成之谜。欧洲科研机构宣布他们已经制造出 9个反氢原子。请推测反氢原子的结构是( B )A由 1个带正电荷的质子和 1个带负电荷的电子构成B由 1个带负电荷的反质子和 1个带正电荷的正电子构成C由 1个带负电荷的反质子和 1个带负电荷的电子构成D由 1个不带电荷的中子和 1个带正电荷的正电子构成解析：根据反粒子定义， “反粒子”与“正粒子”具有相同的质量，但带有等量的异性电荷。 因此 “反氢原子”应
3、该具有与氢原子相同的质量，相反的电荷符号且等量的电荷量。所以反氢原子是由 H核和 e构成的。1 1 0132002 年，美国科学杂志评出的2001 年世界十大科技突破中，有一次是加拿大萨德伯里中微子观测站的结果，该站揭示了中微子失踪的部分中微子在运动过程中转化为一个 子和一个 子。在上述研究中有以下说法，正确的是( B )若发现 子和中微子的运动方向一致，则 子的运动方向与中微子的运动方向一定相反若发现 子和中微子的运动方向一致，则 子的运动方向与中微子的运动方向可能一致若发现 子和中微子的运动方向相反，则 子的运动方向与中微子的运动方向一定一致若发现 子和中微子的运动方向相反，则 子的运动方
4、向与中微子的运动方向可2能相反A BC D解析：中微子在转化为 子和 子的前后过程中满足动量守恒定律。4据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试。下列关于“人造太阳”的说法正确的是( AC )A “人造太阳”的核反应方程是 H H He n21 31 42 10B “人造太阳”的核反应方程是 U n Ba Kr3 n23592 10 14156 9236 10C “人造太阳”释放的能量大小的计算公式是 E mc2D “人造太阳”核能大小的计算公式是 E mc212解析：“人造太阳”是全超导核聚变实验装置，核反应是轻核聚变而不是重
5、核裂变，故选项 A正确，选项 B错误；核能大小的计算根据爱因斯坦的质能方程，故选项 C正确，选项 D错误。5关于粒子，下列说法中正确的是( BC )A质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子B质子、中子本身也有复杂的结构C质子是带电的强子D电子电荷是电荷的最小单位解析：质子和中子是由不同夸克组成的，它们不是最基本的粒子，故选项 A错误，选项 B正确；不同的夸克组成强子，有的强子带电，有的强子不带电，质子是最早发现的带正电的强子，故选项 C正确；夸克模型是研究强子的理论，不同夸克带的电荷不同，分别为元电荷的 或 ，这说明电子电荷不再是电荷的最小单位，故选项 D错误。23 13二、非选择题6(
6、山东淄博市淄川中学 20162017 学年高二下学期期中)科学研究发现太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应，即在太阳内部 4个氢核( H)转化成一个1氦核( He)和两个正电子( e)并放出能量，已知质子质量 mp1.0073u， 粒子的质量42 01m 4.0015u，电子的质量 me0.0005u,1u 质量相当于 931MeV的能量。写出该热核反应方程_4 H He2 e_；一次这样的热核反应过程中释放出_24.86_MeV 的能量。(结果1 42 01保留四位有效数字)。解析： m4 mp m 2 me41.0073u4.0015u20.0005u0.0267u E m
7、c20.0267u931MeV24.86MeV7(江苏泰州二中 20152016 学年高二下学期检测)太阳的能量来自氢核聚变：即四个质子(氢核)聚变一个 粒子，同时发射两个正电子和两个没有静止质量的中微子。如果3太阳辐射能量的功率为 P，质子 H、氦核 He、正电子 e的质量分别为 mP、 ma、 me，真空1 42 10的光速为 c，则(1)写出上述核反应方程式；(2)计算每一次聚变所释放的能量 E；(3)计算 t时间内因聚变生成的 粒子数 n。答案：(1)4 H He2 e (2) E(4 mP ma me)c21 42 01(3)Pt 4mp ma 2me c2解析：(1)核反应方程式为
8、：4 H He2 e；1 42 01(2)核反应过程中的质量亏损 m(4 mP ma me)，根据爱因斯坦质能方程： E mc2可知，核反应释放的能量， E(4 mP ma me)c2。(3)设 t时间内因聚变生成的 粒子数为 n，依据能量关系 Pt n E有， n Pt E Pt 4mp ma 2me c2能力提升 一、选择题(13 题为单选题，4 题为多选题)1(北京市房山区 2018届高三上学期期末)我国自行研制了可控热核反应实验装置“超导托卡马克” (英文名称：EAST，称“人造太阳”) 。设可控热核实验反应前氘核( H)21的质量为 m1，氚核( H)的质量为 m2，反应后氦核( H
9、e)的质量为 m3，中子( n)的质量为31 42 10m4，已知光速为 c。下列说法中正确的是( A )A核反应放出的能量等于 ( m1 m2 m3 m4 )c2B由核反应过程质量守恒可知 m1 m2 m3 m4C这种热核实验反应是 衰变D这种装置与我国大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理相同解析：核反应过程中的质量亏损 m m1 m2 m3 m4，释放的核能 E mc2( m1 m2 m3 m4)c2，故 A正确；核反应过程中质量数守恒，但质量不守恒，核反应过程中存在质量亏损，因此 m1 m2 m3 m4，故 B错误；这种装置的核反应是核聚变，我国大亚湾核电站所使用核装置是核裂变，它们的核
10、反应原理不相同，故 CD错误。2一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个 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。下列说法正确的是( B )A核反应方程是 H n H 1 10 31B聚变反应中的质量亏损 m m1 m2 m3C辐射出的 光子的能量 E( m3 m1 m2)c24D 光子的波长 h m1 m2 m3 c2解析： H n H ，选项 A错误；由题可知，该反应的质量亏损为1 10 21 m m1 m2 m3，选项 B正确；根据爱因斯坦的质能方程 E mc2得，该反应辐射出的 光子的能量为 E( m1 m2 m3)
11、c2，选项 C错误；由 E h h 得， c，选项 D错误。h m1 m2 m3 c3(江苏泰州二中 20152016 学年高二下学期检测)“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核(称为母核)俘获一个核外电子，使其内部的一个质子变为中子，并放出一个中微子，从而变成一个新核(称为子核)的过程。中微子的质量远小于质子的质量，且不带电，很难被探测到，人们最早就是通过核的反冲而间接证明中微子的存在的。一个静止的原子核发生“轨道电子俘获” ，衰变为子核并放出中微子，下列说法正确的是( B )A母核的质量数小于子核的质量数B母核的电荷数大于子核的电荷数C子核的动量与中微子的动量相同D子核
12、的动能大于中微子的动能解析：原子核(称为母核)俘获一个核外电子，使其内部的一个质子变为中子，并放出一个中微子，从而变成一个新核(称为子核)的过程。电荷数少 1，质量数不变，故 A错误，B正确；原子核(称为母核)俘获电子的过程中动量守恒，初状态系统的总动量为 0，则子核的动量和中微子的动量大小相等，方向相反，故 C错误；子核的动量大小和中微子的动量大小相等，由于中微子的质量很小，根据 Ek 知，中微子的动能大于子核的动能，故 Dp22m错误，故选 B。4(江西南昌二中 20152016 学年高二下学期期中) K 介子衰变的方程为K 0，其中 K 介子和 介子带负的元电荷 e， 0介子不带电， 介
13、子的质量为 m。如图所示，两匀强磁场方向相同，以虚线 MN为理想边界，磁感应强度分别为B1、 B2。今有一个 K 介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场 B1中，其轨迹为圆弧 AP， P在 MN上， K 在 P点时的速度为 v，方向与 MN垂直。在 P点该介子发生了上述衰变。衰变后产生的 K 介子沿 v反方向射出，其运动轨迹为如图虚线所示的“心”形图线。则以下说法正确的是( AD )5A 0介子做匀速直线运动B 介子的运行轨迹为 PENCMDPC 介子运行一周回到 P用时为 t2 meR1D B12 B2解析： 0介子不带电，不受洛伦兹力作用，故做匀速直线运动，A 正确；根据左手定则可知： 介子从
14、 P点沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场 B1时，受到的洛伦兹力方向向上，所以 介子的运行轨迹为 PDMCNEP，故 B错误； 介子在整个过程中，在匀强磁场B1中运动两个半圆，即运动一个周期，在匀强磁场 B2中运动半个周期，所以T ，故 C错误；由图象可知， 在匀强磁场 B1中运动半径是匀强磁场 B2中运2 mB1e mB2e动半径的一半，根据 r 可知， B12 B2，故 D正确。mvqB二、非选择题5如下一系列核反应是在恒星内部发生的。p C N N Ce 126 137 137 136p C N p N O136 147 147 158O Ne p N C 158 157 157 126其中 p为质子， 为 粒子，e 为正电子， 为中微子，已知质子的质量为mp1.672 6481027 kg， 粒子的质量为 m 6.644 9291027 kg, 正电子的质量为me9.1110 31 kg，中微子的质量可忽略不计，真空中的光速 c3.0010 8m/s，试计算该系列核反应完成后释放的能量。答案：3.9510 12 J解析：为求出系列反应后释放的能量，将题中所给的诸核反应方程左右两侧分别相加，消去两侧相同的项，系统反应最终等效为4p 2e 2 设反应后释放的能量为 Q，根据质能关系和能量守恒得4mpc2 m c22 mec2 Q代入数值可得Q3.9510 12 J
