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PAGE第4頁共5頁“四翼”檢測評價(十六)核力與核反應(yīng)方程eq\a\vs4\al(A)組—重基礎(chǔ)·體現(xiàn)綜合1.原子核中能放出α、β、γ射線,關(guān)于原子核的組成,以下說法正確的是()A.原子核中有質(zhì)子、中子,還有α粒子B.原子核中有質(zhì)子、中子,還有β粒子C.原子核中有質(zhì)子、中子,還有γ粒子D.原子核中只有質(zhì)子和中子解析:選D原子核是由質(zhì)子和中子組成的。所發(fā)出的三種射線是由于核內(nèi)發(fā)生核反應(yīng)所致,并不是原子核內(nèi)有這三種粒子,D正確。2.太陽內(nèi)部核反應(yīng)的主要模式之一是質(zhì)子—質(zhì)子循環(huán),循環(huán)的結(jié)果可表示為4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He+2eq\o\al(0,1)e+2ν已知eq\o\al(1,1)H和eq\o\al(4,2)He的質(zhì)量分別為mp=1.0078u和mα=4.0026u,1u=931MeV/c2,c為光速。在4個eq\o\al(1,1)H轉(zhuǎn)變成1個eq\o\al(4,2)He的過程中,釋放的能量約為()A.8MeV B.16MeVC.26MeV D.52MeV解析:選C由核反應(yīng)方程可知,4個eq\o\al(1,1)H轉(zhuǎn)變成1個eq\o\al(4,2)He的過程中的質(zhì)量虧損Δm≈4×1.0078u-4.0026u=0.0286u,釋放的核能ΔE=0.0286×931MeV≈26.6MeV,故選項C正確。3.(2022·浙江6月選考)(多選)秦山核電站生產(chǎn)eq\o\al(14,6)C的核反應(yīng)方程為eq\o\al(14,7)N+eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(14,6)C+X,其產(chǎn)物eq\o\al(14,6)C的衰變方程為eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N+eq\o\al(0,-1)e。下列說法正確的是()A.X是eq\o\al(1,1)HB.eq\o\al(14,6)C可以用作示蹤原子C.eq\o\al(0,-1)e來自原子核外D.經(jīng)過一個半衰期,10個eq\o\al(14,6)C將剩下5個解析:選AB根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知,X的質(zhì)子數(shù)為1,質(zhì)量數(shù)為1,即為eq\o\al(1,1)H,A正確;常用的示蹤原子有:eq\o\al(14,6)C,eq\o\al(16,8)O,eq\o\al(3,1)H,B正確;eq\o\al(0,-1)e由原子核內(nèi)的一個中子轉(zhuǎn)化為一個質(zhì)子和一個電子,電子被釋放出來,所以eq\o\al(0,-1)e來自原子核內(nèi),C錯誤;半衰期是一個統(tǒng)計規(guī)律,對于大量原子核衰變是成立的,個數(shù)較少時規(guī)律不成立,D錯誤。4.對于愛因斯坦提出的質(zhì)能方程E=mc2,下列說法中不正確的是()A.E=mc2表明物體具有的能量與其質(zhì)量成正比B.根據(jù)ΔE=Δmc2可以計算核反應(yīng)中釋放的核能C.若m表示核電站參與反應(yīng)的鈾235的質(zhì)量,則E表示核反應(yīng)釋放的核能D.已知太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的核聚變反應(yīng),則太陽的質(zhì)量在不斷減少解析:選C愛因斯坦提出的質(zhì)能方程E=mc2告訴我們,物體具有的能量與它的質(zhì)量成正比,故A正確,不符合題意;ΔE=Δmc2中,如果Δm是虧損質(zhì)量,則ΔE是釋放的核能,故B正確,不符合題意;若m表示核電站參與反應(yīng)的鈾235的質(zhì)量,則E表示其具有的能量,不表示核反應(yīng)釋放的核能,故C錯誤,符合題意;太陽輻射的能量來自太陽內(nèi)部的核聚變反應(yīng),則核聚變釋放核能,有質(zhì)量虧損,故D正確,不符合題意。5.(多選)放射性元素氡(eq\o\al(222,86)Rn)的半衰期為T,氡核放出一個Χ粒子后變成釙核(eq\o\al(218,84)Po)。設(shè)氡核、釙核和Χ粒子的質(zhì)量分別為m1、m2和m3,下列說法正確的是()A.該過程的核反應(yīng)方程是eq\o\al(222,86)Rn→eq\o\al(218,84)Po+eq\o\al(4,2)HeB.發(fā)生一次核反應(yīng)釋放的核能為(m1-m2-m3)c2C.1g氡經(jīng)2T時間后,剩余氡的質(zhì)量為0.5gD.釙核的比結(jié)合能比氡核的比結(jié)合能小解析:選AB根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒可知,Χ的質(zhì)量數(shù)是222-218=4,電荷數(shù)是:86-84=2,所以該過程的核反應(yīng)方程是:eq\o\al(222,\a\vs4\al(86))Rn→eq\o\al(218,84)Po+eq\o\al(4,2)He,故A正確;該核反應(yīng)的過程中釋放能量,有質(zhì)量虧損,所以發(fā)生一次核反應(yīng)釋放的核能為E=(m1-m2-m3)c2,故B正確;1g氡經(jīng)2T時間后,剩余氡原子的質(zhì)量為:m=m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))2=eq\f(m0,4)=0.25g,故C錯誤;該核反應(yīng)的過程中釋放能量,且釙核比氡核更加穩(wěn)定,所以釙核的比結(jié)合能比氡核的比結(jié)合能大,故D錯誤。6.一個中子與一個質(zhì)子發(fā)生核反應(yīng),生成一個氘核,該反應(yīng)放出的能量為Q1。兩個氘核發(fā)生核反應(yīng)生成一個氦核,核反應(yīng)方程是eq\o\al(2,1)H+eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He+eq\o\al(1,0)n,該反應(yīng)放出的能量為Q2。則核反應(yīng)中生成氦核的比結(jié)合能為()A.eq\f(Q1+Q2,3) B.eq\f(Q1-Q2,3)C.eq\f(2Q1+Q2,3) D.eq\f(Q1+2Q2,3)解析:選C兩個中子和兩個質(zhì)子結(jié)合成兩個氘核放出的能量為2Q1,兩個氘核結(jié)合成一個氦核放出的能量為Q2,則生成一個氦核釋放的能量為2Q1+Q2,氦核的核子數(shù)等于3,則氦核的比結(jié)合能為eq\f(2Q1+Q2,3),故C正確,A、B、D錯誤。7.某靜止的原子核發(fā)生核反應(yīng)且釋放出能量Q。其核反應(yīng)方程為eq\o\al(B,A)X→eq\o\al(D,C)Y+eq\o\al(F,E)Z,并假設(shè)釋放出的能量全都轉(zhuǎn)化為新核Y和Z的動能,測得其中Z的速度為v,以下結(jié)論正確的是()A.Y原子核的速度大小為eq\f(E,C)vB.Y原子核的動能是Z原子核的動能的eq\f(D,F)倍C.Y原子核和Z原子核的質(zhì)量之和比Χ原子核的質(zhì)量大eq\f(Q,c)(c為光速)D.Y和Z的結(jié)合能之和一定大于X的結(jié)合能解析:選D由動量守恒有0=Dv′-Fv,所以v′=eq\f(F,D)v,故A錯誤;Y原子的動能EkY=eq\f(1,2)eq\f(F2,D)v2,Z原子的動能為EkZ=eq\f(1,2)Fv2,它們之比為eq\f(F,D),故B錯誤;因為放出能量,有質(zhì)量虧損,所以Y原子核和Z原子核的質(zhì)量之和比Χ原子核的質(zhì)量小eq\f(Q,c2),結(jié)合能之和比Χ的結(jié)合能大,故C錯誤,D正確。8.關(guān)于結(jié)合能、平均結(jié)合能,下列說法正確的是()A.原子核的結(jié)合能越大表示該原子核越穩(wěn)定B.質(zhì)子和中子結(jié)合成新原子核一定有質(zhì)量虧損,釋放出能量C.平均結(jié)合能小的原子核結(jié)合成平均結(jié)合能大的原子核時一定吸收核能D.eq\o\al(235,92)U在中子轟擊下生成eq\o\al(90,38)Sr和eq\o\al(136,54)Xe的過程可以釋放大量能量,該反應(yīng)后原子核核子的平均質(zhì)量變大解析:選B原子核的平均結(jié)合能越大表示該原子核越穩(wěn)定,故A錯誤;質(zhì)子和中子結(jié)合成新原子核一定有質(zhì)量虧損,根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程知,一定會釋放能量,故B正確;平均結(jié)合能小的原子核結(jié)合成平均結(jié)合能大的原子核時會出現(xiàn)質(zhì)量虧損,故一定會釋放能量,C錯誤;eq\o\al(235,92)U在中子轟擊下生成eq\o\al(90,38)Sr和eq\o\al(136,54)Xe的過程中,伴隨有能量的釋放,所以存在質(zhì)量虧損,則核子的平均質(zhì)量變小,故D錯誤。9.一靜止的eq\o\al(238,92)U核發(fā)生衰變后放出一個粒子變成eq\o\al(234,90)Th核。已知eq\o\al(238,92)U核質(zhì)量為m1,放出的粒子質(zhì)量為m2,eq\o\al(234,90)Th核質(zhì)量為m3,光在真空中的傳播速度為c。(1)寫出衰變方程;(2)如果放出的粒子的速度大小為v,求eq\o\al(234,90)Th核的速度大小v′;(3)求此衰變過程中釋放的總能量。解析:(1)根據(jù)衰變過程質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒,可知衰變方程為eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th+eq\o\al(4,2)He;(2)eq\o\al(238,92)U核發(fā)生衰變后放出一個α粒子的過程中,系統(tǒng)動量守恒,以eq\o\al(234,90)Th核的速度方向為正方向,根據(jù)動量守恒定律有m3v′-m2v=0,解得v′=eq\f(m2,m3)v;(3)該核反應(yīng)的質(zhì)量虧損為Δm=m1-m2-m3,根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程得釋放的總能量為ΔE=Δmc2=(m1-m2-m3)c2。答案:(1)eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th+eq\o\al(4,2)He(2)eq\f(m2,m3)v(3)(m1-m2-m3)c2eq\a\vs4\al(B)組—重應(yīng)用·體現(xiàn)創(chuàng)新10.1932年,考克饒夫和瓦爾頓用質(zhì)子加速器進行人工核蛻變實驗,驗證了質(zhì)能關(guān)系的正確性。在實驗中,鋰原子核俘獲一個質(zhì)子后成為不穩(wěn)定的鈹原子核,隨后又蛻變?yōu)閮蓚€原子核,核反應(yīng)方程為eq\o\al(7,3)Li+eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(A,Z)Be→2X。已知eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(7,3)Li、X的質(zhì)量分別為m1=1.00728u、m2=7.01601u、m3=4.00151u,光在真空中的傳播速度為c,則在該核反應(yīng)中()A.質(zhì)量虧損Δm=4.02178uB.釋放的核能ΔE=eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(m1+m2-2m3))c2C.鈹原子核內(nèi)的中子數(shù)是5D.X表示的是氚原子核解析:選B根據(jù)核反應(yīng)方程滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒,可知方程為eq\o\al(7,3)Li+eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(8,4)Be→2eq\o\al(4,2)He,則Z=4,A=8,鈹原子核內(nèi)的中子數(shù)是4,X表示的是氦核,故C、D錯誤;核反應(yīng)質(zhì)量虧損為Δm=m1+m2-2m3=0.02027u,則釋放的核能為ΔE=(m1+m2-2m3)c2,故A錯誤,B正確。11.(2023·全國乙卷)2022年10月,全球眾多天文設(shè)施觀測到迄今最亮伽馬射線暴,其中我國的“慧眼”衛(wèi)星、“極目”空間望遠鏡等裝置在該事件觀測中作出重要貢獻。由觀測結(jié)果推斷,該伽馬射線暴在1分鐘內(nèi)釋放的能量量級為1048J。假設(shè)釋放的能量來自于物質(zhì)質(zhì)量的減少,則每秒鐘平均減少的質(zhì)量量級為(光速為3×108m/s)()A.1019kgB.1024kgC.1029kgD.1034kg解析:選C根據(jù)質(zhì)能方程E=mc2可知,每秒鐘平均減少的質(zhì)量為Δm=eq\f(E0,60c2)=eq\f(1048,60×3×1082)kg=eq\f(1030,5.4)kg,則每秒鐘平均減少的質(zhì)量量級為1029kg。12.原子核A、B結(jié)合成放射性原子核C時會釋放能量,核反應(yīng)方程是A+B→C,已知原子核A、B、C的質(zhì)量分別為mA、mB、mC,結(jié)合能分別為EA、EB、EC,以下說法正確的是()A.原子核A、B、C中比結(jié)合能最小的是原子核CB.原子核A、B結(jié)合成原子核C,釋放的能量ΔE=(mA+mB-mC)c2C.原子核A、B結(jié)合成原子核C,釋放的能量ΔE=EA+EB-ECD.大量原子核C經(jīng)歷兩個半衰期時,已發(fā)生衰變的原子核占原來的eq\f(1,4)解析:選B某原子核的結(jié)合能是獨立核子結(jié)合成該核時釋放的能量。原子核A、B結(jié)合成放射性原子核C時會釋放能量,原子核C的比結(jié)合能最大,釋放的能量為ΔE=EC-(EA+EB),根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程得ΔE=(mA+mB-mC)c2,故A、C錯誤,B正確;原子核的半衰期是原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時間,大量原子核C經(jīng)歷兩個半衰期時,已發(fā)生衰變的原子核占原來的eq\f(3,4),故D錯誤。13.假設(shè)钚的同位素離子eq\o\al(239,94)Pu靜止在某一勻強磁場中,該離子沿著與磁場垂直的方向放出一個α粒子后,變成了鈾的一個同位素離子,同時放出能量為E=0.09MeV的光子。若已知钚核的質(zhì)量為m1=238.999655u,鈾核的質(zhì)量為m2=234.993470u,α粒子的質(zhì)量為m3=4.001509u。(普朗克常量是h=6.63×10-34J·s,光在真空中的速度為c=3×108m/s,1u的質(zhì)量對應(yīng)于931.5MeV的能量)。求:(1)這一過程的核反應(yīng)方程式;(2)放出的光子的波長;(3)α粒子和新核獲得的總動能。解析:鈾核相對α粒子做反向運動(反沖),在磁場中形成相切的圓軌跡,衰變中系統(tǒng)的動量及總能量均是守恒的,釋放出的能量,一部分轉(zhuǎn)變成兩個生成核的動能,另一部分以光子的形式輻射出去。(1)eq\o\al(239,94)Pu→eq\o\al(235,92)U+eq\o\al(4,2)He(2)因E=hν=heq\f(c
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