第15.3節(jié) 核能及其應用（解析版）

第十五章原子核15.3核能及其應用??目標導航學問要點難易度1.核力和四種相互作用2.原子核的比結合能越大，核越穩(wěn)定。比結合能由小變大，釋放能量3.質量虧損和質能方程4.裂變和鏈式反應5.聚變和可控核聚變★★★★

★★★★★★★??學問精講一、核力1.定義：原子核內肯定有一種比庫侖斥力更強的吸引力，使得核子彼此吸引并緊密地結合在一起的作用力。2.性質：(1)質子和質子、質子和中子以及中子和中子之間都存在核力。(2)核力大小是相同的，與核子是否帶電無關。(3)短程力：作用范圍大約在1.4×10-15m(大約相當于質子的半徑)以內，超出這一范圍，快速減小為零。所以核力只發(fā)生在鄰近的少數(shù)核子之間，核力比庫侖力強100倍以上，即強相互作用。3.四種相互作用：引力相互作用，電磁相互作用，強相互作用，弱相互作用。萬有引力、重力是引力相互作用；彈力、摩擦力本質上是電磁相互作用力；質子和中子之間的相互作用就是強相互作用；原子核β衰變是弱相互作用。例1．（多選）關于原子內的相互作用力說法正確的是()A．原子核與電子之間的作用力主要是電磁力B．中子和質子間的作用力主要是核力C．質子與質子間的核力，在2.0×10－15m的距離內遠大于它們相互間的庫侖力D．原子核與電子之間的萬有引力大于它們之間的電磁力答案：AC解析：電子在原子核與電子之間庫侖力的作用下繞原子核做圓周運動，選項A正確，D錯誤；中子和質子、質子與質子間的核力，主要是表現(xiàn)在相鄰的核子之間，在2.0×10－15m的距離內遠大于它們相互間的庫侖力，大于10×10－15m的距離核力幾乎為零，故C正確，B錯誤。二、原子核的結合能和平均結合能1.原子核分解需要吸取能量，核子結合成原子核放出能量。要使一個核子脫離原子核，外界必需克服核力做功。因此，將原子核分解成彼此分別的核子，全部核子的能量之和比未分別的原子核能量大。例如，用能量為2.22MeV的γ粒子照射氘核，會發(fā)生如下的核反應：反之，在中子和質子結合成核的過程中會放出一個能量為2.22MeV的γ粒子。這表明，原子核分解成核子需要吸取肯定的能量，核子結合成原子核時則放出同樣大的能量。2.原子核的結合能：原子核各個核子彼此分別時的總能量與該原子核能量之差稱為原子核的結合能。一般來說，原子核的核子數(shù)越多，結合能越大。3.比結合能：是指原子核中每個核子結合能的平均值，也稱平均結合能。比結合能越大，原子核中核子結合得越堅固，原子核越穩(wěn)定。（通俗理解，吸引得越緊）比結合能-原子序數(shù)的圖像如下：假如核反應從比結合能小的原子核變成比結合能大的原子核，分解所需能量小于結合釋放能量，總體釋放能量。從上圖可知，中等質量數(shù)的核比結合能較大，所以重核裂變或輕核聚變都會釋放能量。4.質量虧損和質能方程①質量虧損：原子核的質量小于組成原子核的全部核子的總質量，兩者之差稱為質量虧損。②質能方程：物體的能量與它的質量的關系是：E＝mc2。③質量虧損?m與原子核的結合能E之間的關系符合愛因斯坦提出的質能方程：深化理解：(1)所謂質量虧損，并不是質量消逝，而是削減的質量在核子結合成核的過程中以能量的形式輻射出去了。反之，把原子核分裂成核子，總質量要增加，總能量也要增加，增加的能量要由外部供應。(2)依據(jù)質能方程，物體的總能量與其質量成正比。物體質量增加，則總能量隨之增加；質量削減，總能量也隨之削減，這時質能方程也寫作ΔE＝Δmc2。(3)運用質能方程時單位常用“原子質量單位”(u)和“兆電子伏特”(MeV)，即1u=931.5MeV。例2．原子核的比結合能曲線如圖所示。依據(jù)該曲線，下列推斷正確的有（）A．核的結合能約為14MeV B．兩個核結合成核時釋放能量C．核比核更穩(wěn)定 D．U核中核子的平均結合能比Kr核中的大答案：B解析：A．氦核的比結合能大約為7MeV，氦核的核子數(shù)為4，則氦核的結合能大約為28MeV，A錯誤；B．兩個比結合能小的核結合成比結合能大的核時，會釋放能量，B正確；C．比結合能越大，原子核越穩(wěn)定，由圖可知，氦核的比結合能大，則核比i核更穩(wěn)定，C錯誤；D．由圖可知，U核中核子的平均結合能比Kr核中的小，D錯誤。例3．21.質子、中子和氘核的質量分別為m1、m2和m3，真空中光速為c，當質子和中子結合成氘核時，放出的能量是（）A.m3c2B(m1+m2)c2C.(m3-m2-m1)c2D.(m1+m2-m3)c2答案：D解析∶△m=（m1+m2-m3），△E=△mc2，故D正確。三、原子核的裂變1.核裂變：重核受到中子轟擊后分裂成中等質量的原子核，同時放出能量的核反應。2.典型的裂變方程(1)eq\o\al(235,

92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(139,

54)Xe＋eq\o\al(95,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n(2)eq\o\al(235,

92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,

56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n3.鈾235裂變的液滴模型：例4．一個EQ\S(235,92)U原子核在中子的轟擊下發(fā)生一種可能的裂變反應，其裂變方程為EQ\S(235,92)U+EQ\S(1,0)n→X+EQ\S(94,38)Sr+2EQ\S(1,0)n，則下列敘述正確的是（）(A)X原子核中含有86個中子(B)X原子核中含有141個核子(C)由于裂變時釋放能量，依據(jù)E=mc2，所以生成物的總質量數(shù)增加(D)由于裂變時釋放能量，消滅質量虧損，所以生成物的總質量數(shù)削減答案：A解析：A、設X的原子核中含有x個質子，質量數(shù)為y，依據(jù)電荷數(shù)和質量數(shù)守恒有：92=x+38，235+1=y+94+2，解得：x=54，y=140，故質子數(shù)為54個，核子數(shù)為140個，中子數(shù)=140-54=86個。故A正確，B錯誤；C、裂變時消滅質量虧損，從而釋放出能量，所以裂變后的總質量削減，但總的質量數(shù)不變，故CD錯誤。四、鏈式反應1.定義：當一個中子引起一個重核裂變后，裂變釋放的中子再引起其他重核裂變，且由重核裂變產生的中子使裂變反應一代接一代連續(xù)下去的過程，這種反應叫核裂變的鏈式反應。2.鏈式反應的條件:①有足夠濃度的鈾235②有足夠數(shù)量的慢中子③發(fā)生裂變物質的體積大于臨界體積或裂變物質的質量大于臨界質量。3.原子彈利用重核的裂變反應制成的,高純度的鈾或钚超過臨界體積時發(fā)生鏈式反應,在極短時間內能夠釋放大量核能，發(fā)生猛裂爆炸。例5．鏈式反應中，重核裂變時放出的可以使裂變不斷進行下去的粒子是()A．質子B．中子C．β粒子 D．α粒子答案：B解析：重核裂變鏈式反應發(fā)生依靠中子不斷地轟擊原子核使得裂變不斷進行下去，故B正確。五、核裂變反應堆1.核反應堆的主要組成：（1）核燃料。用濃縮鈾（能吸取慢中子的鈾235占3%~4%）。核燃料：鈾235和钚239。（2）減速劑。用石墨或重水（使裂變中產生的中子減速，以便被鈾235吸取）。（3）把握棒。用鎘做成（鎘吸取中子的力量很強）。（4）冷卻劑。用水或液態(tài)鈉（把反應堆內的熱量傳輸出去用于發(fā)電，同時使反應堆冷卻，保證平安）。（5）水泥防護層。用來屏蔽裂變產物放出的各種射線。2.核電站：利用反應堆工作時釋放的熱能使水汽化以推動汽輪發(fā)電機發(fā)電，這就是核電站。大亞灣核電站，秦山核電站。例6．（多選）如圖是核電站工作流程圖，關于核能，下列說法正確的是（）A．核反應堆可以把核能直接轉化為電能B．核反應堆利用的是原子核衰變過程產生的能量C．核反應生成物的比結合能大于反應物的比結合能D．水泥防護層的作用是屏蔽裂變產物放出的各種射線答案：CD解析：A．核反應堆把核能轉化為內能，再轉化為電能，A錯誤；B．核反應堆利用的是核裂變過程產生的能量，B錯誤；C．核反應堆中發(fā)生核反應要放出熱量，則核反應生成物的比結合能大于反應物的比結合能，C正確；D．水泥防護層的作用是屏蔽裂變產物放出的各種射線，D正確。六、原子核的聚變1.定義：兩個輕核結合成質量較大的核，這樣的核反應叫做核聚變。2.核聚變方程：13.人工熱核反應：氫彈首先由化學炸藥引爆原子彈，再由原子彈爆炸產生的高溫高壓引發(fā)熱核爆炸。核反應方程：1反應過程具有不行控性。4.宇宙中的核聚變：太陽能是太陽內部的氫核聚變成氦核釋放的核能。5．核聚變與核裂變的比較：(1)優(yōu)點：①輕核聚變產能效率高；②地球上核聚變燃料氘和氚的儲量豐富；③輕核聚變更為平安、清潔；(2)缺點：核聚變需要的溫度太高，地球上沒有任何容器能夠經(jīng)受如此高的溫度。6.核反應類型總結類型：①自然?放射現(xiàn)象、衰變、?人工轉變、?裂變、?聚變規(guī)律：核反應方程遵循電荷數(shù)守恒和質量數(shù)守恒。例7．（多選）下列說法正確的（）A．是衰變方程B．是核聚變反應方程C．是衰變反應方程D．是原子核的人工轉變方程答案：BCD解析：A．是人工轉變方程，A錯誤；B．是核聚變反應方程，B正確；C．是衰變反應方程，C正確；D．是原子核的人工轉變方程，D正確。七、可控核聚變人造小太陽的原理是利用太陽內部的能量產生氣制在地球上制造和利用能量，叫“可控核聚變”。例8．中國的“人造太陽”，又稱東方超環(huán)，全稱是全超導托卡馬克核聚變試驗裝置，是中國新一代先進磁約束核聚變試驗爭辯裝置。2021年5月28日，中國的“人造太陽”實現(xiàn)了可重復的1.2億度101秒等離子體運行，刷新了世界紀錄。所謂“人造太陽”，就是在地球上模擬太陽內部發(fā)生的核聚變反應，為人類供應源源不斷的清潔能源。其內部發(fā)生的一種核聚變反應方程為，下列說法正確的是（）A.反應產物X為B.核聚變后的產物X比結合能小于的比結合能C.可控的人工輕核聚變與核裂變相比更為平安、清潔D.要實現(xiàn)核聚變，需要將輕核加熱到很高的溫度，使它們具有足夠的動能克服核力作用而碰撞結合在一起答案：C解析：A．依據(jù)核聚變反應方程滿足質子數(shù)和質量數(shù)守恒，可知反應物X為，A錯誤；B．比結合能越大，物質越穩(wěn)定，所以核聚變后的產物X比結合能應大于的比結合能，B錯誤；C．可控的人工輕核聚變產物為氦核，沒有輻射和污染，所以與核裂變相比更為平安、清潔，C正確；D．核聚變反應，又稱熱核反應，需要超高溫度，D錯誤。??考點題型題型01利用比結合能計算核反應的釋放能量例9．如圖所示，圖甲為原子核的比結合能與質量數(shù)關系曲線，圖乙為原子核的平均核子質量與原子序數(shù)的關系曲線，依據(jù)兩曲線，下列說法正確的是（）A．依據(jù)圖甲可知，核的結合能約為7MeVB．依據(jù)圖甲可知，核的結合能比核的結合能更大C．依據(jù)圖乙可知，核D裂變成核E和F的過程中，比結合能減小D．依據(jù)圖乙可知，若A、B能結合成C，結合過程肯定要吸取能量答案：B解析：A．圖甲中核的比結合能約為7MeV，但圖中不能看出核的比結合能，故A錯誤；B．分析圖甲可知，核比核的比結合能略小，但核子數(shù)遠大于核，依據(jù)結合能等于比結合能與核子數(shù)的乘積可知，核的結合能比核的結合能更大，故B正確；C．將D分裂成E、F，由圖可知是重核的裂變，因此核子的比結合能將增大，故C錯誤；D．若A、B能結合成C，平均核子質量削減，會有質量虧損，釋放出核能，故D錯誤。題型02利用質能公式計算核反應釋放的能量例10．一個鈾235吸取一個中子后發(fā)生的一種核反應方程是eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(136,54)Xe＋eq\o\al(90,38)Sr＋10eq\o\al(1,0)n，放出的能量為E，鈾235核的質量為M，中子的質量為m，氙136核的質量為m1，鍶90核的質量為m2，真空中光速為c，則釋放的能量E等于()A．(M－m1－m2)c2 B．(M＋m－m1－m2)c2C．(M－m1－m2－9m)c2 D．(m1＋m2＋9m－M)c2答案：C解析：鈾235裂變時的質量虧損：Δm＝M＋m－m1－m2－10m＝M－m1－m2－9m，由質能方程可得E＝Δmc2＝(M－9m－m1－m2)c2題型03核裂變和核聚變的理解例11．（多選）下列關于聚變的說法中正確的是()A．要使聚變產生，必需克服庫侖斥力做功B．輕核聚變需要幾百萬攝氏度的高溫，因此聚變又叫做熱核反應C．原子彈爆炸能產生幾百萬攝氏度的高溫，所以氫彈利用原子彈引發(fā)熱核反應D．自然界中不存在自然?的熱核反應答案：ABC解析：輕核聚變時，必需使輕核之間距離達到10－15m，所以必需克服庫侖斥力做功，A正確；原子核必需有足夠的動能，才能使它們接近到核力能發(fā)生作用的范圍，試驗證明，原子核必需處在幾百萬攝氏度下才有這樣的能量，這樣高的溫度通常利用原子彈爆炸獲得，故B、C正確；在太陽內部或其他恒星內部都進行著熱核反應，D錯誤。例12．關于重核的裂變，以下說法正確的是()A．核裂變釋放的能量等于它俘獲中子時得到的能量B．中子從鈾塊中通過時，肯定發(fā)生鏈式反應C．重核裂變釋放出大量能量，產生明顯的質量虧損，所以核子數(shù)要削減D．由于重核的核子平均質量大于中等質量核的核子平均質量，所以重核裂變?yōu)橹械荣|量的核時，要發(fā)生質量虧損，放出核能答案：D解析：依據(jù)重核發(fā)生裂變的條件和裂變放能的原理分析可知，裂變時因鈾核俘獲中子即發(fā)生核反應，是核能轉化為其他形式能的過程，其釋放的能量遠大于其俘獲中子時吸取的能量，A錯誤；鏈式反應是有條件的，即鈾塊的體積必需大于其臨界體積．假如體積小，中子從鈾塊中穿過，碰不到原子核，則鏈式反應不會發(fā)生，B錯誤；重核裂變質量虧損，放出能量，但核子數(shù)是不會削減的，因此C錯誤，D正確。題型04核反應生成粒子的能量計算例13．用速度幾乎是零的慢中子轟擊靜止的硼核（），產生鋰核（）和粒子。已知中子質量，硼核質量，鋰核質量，粒子質量。（計算結果均保留小數(shù)點后兩位數(shù)字）（1）寫出該反應的核反應方程。（2）求出該反應放出的能量。（3）若核反應中放出的能量全部變成生成核的動能，則鋰核和粒子的動能各是多少？（相當于）答案：（1）；（2）；（3），解析：（1）依據(jù)質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知核反應方程（2）依據(jù)質能方程可知放出的能量（3）由動量守恒可知由能量守恒可知而代入數(shù)據(jù)可得，（1u相當于931.5Mev）??鞏固練習~A組~1.通過百余年核物理的進展和進步，人們已經(jīng)對原子核有了更進一步的生疏，下列說法正確的是（）A．兩個質子之間，不管距離如何，核力總是大于庫侖力B．原子核的結合能等于使其完全分解成自由核子所需要的能量C．比結合能越小，原子核越穩(wěn)定D．由愛因斯坦質能方程可知，質量和能量可以相互轉化答案：B解析：A．核力屬于短程力，當兩個質子相距很近時，核力大于庫侖力；間距大于肯定距離時，核力小于庫侖力，A錯誤；B．原子核的結合能等于使其完全分解成自由核子所需要的能量，B正確；C．比結合能越大，原子核越穩(wěn)定，C錯誤；D．愛因斯坦質能方程只是反映了質量與能量之間的關系，質量和能量不行以相互轉化，D錯誤。2.（多選）關于原子核的結合能，下列說法正確的是()A．原子核的結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α粒子和另一原子核，衰變產物的結合能之和肯定大于原來重核的結合能C．銫原子核(eq\o\al(133,55)Cs)的結合能小于鉛原子核(eq\o\al(208,82)Pb)的結合能D．比結合能越大，原子核越不穩(wěn)定答案：ABC解析：結合能是把核子分開所需的最小能量，A正確；一重原子核衰變成α粒子和另一原子核，存在質量虧損，核子比結合能增大，衰變產物的結合能之和肯定大于原來重核的結合能，B正確；核子數(shù)越多，結合能越大，C正確；比結合能也叫平均結合能，比結合能越大，分開核子所需的能量越大，原子核越穩(wěn)定，D錯誤。3.下列說法正確的是（）A. 愛因斯坦質能方程反映了物體的質量就是能量，它們之間可以相互轉化B. 由E=mc2可知，能量與質量之間存在著正比關系，可以用物體的質量作為它所隱藏的能量的量度C. 核反應中發(fā)覺的"質量虧損"是消逝的質量轉變?yōu)槟芰緿. 由于在核反應中能產生能量，有質量的轉化，所以系統(tǒng)中只有質量數(shù)守恒，總能量和總質量并不守恒答案：B解析：E=mc2說明能量和質量之間存在著聯(lián)系，即能量與質量之間存在著正比關系，但并不說明能量和質量之間存在相互轉化的關系，故A錯誤，B正確。核反應中的"質量虧損"并不是質量消逝，而是由靜止質量變成運動質量，并不是質量轉變成能量，C錯誤。在核反應中，質量守恒，能量也守恒，在核反應前后只是能量的存在方式不同，總能量不變，在核反應前后只是物質由靜質量變成動質量，故D錯誤。4.（多選）下列說法正確的是()A．聚變反應中有質量虧損，所以必向外界放出能量B．要使核發(fā)生聚變反應，必需使核之間的距離接近到1×10－15m，即接近到核力能夠發(fā)生作用的范圍內C．要使核發(fā)生聚變反應，必需克服核力做功D．熱核反應只有在人工把握下才能發(fā)生答案：AB解析：由質能方程可知，選項A正確；輕核結合成質量較大的核，必需使輕核間的距離達到核力能發(fā)生作用的范圍，才能使它們緊密地結合起來，選項B正確、C錯誤；熱核反應必需在很高的溫度下才能發(fā)生，不肯定要人工把握，選項D錯誤。5.（多選）關于原子核的變化、核能及核力，下列說法正確的是（）A．核力是一種弱相互作用，只能發(fā)生在原子核內相鄰核子之間B．某原子經(jīng)過一次衰變和兩次衰變后，核內質子數(shù)不變C．放射性原子核X發(fā)生衰變，衰變產物的結合能之和肯定大于原來X的結合能D．原子核發(fā)生衰變時，不遵循能量守恒定律，但遵循動量守恒定律答案：BC解析：A．核力是一種強相互作用，是一種短距作用，只能發(fā)生在原子核內相鄰核子之間，A錯誤；B．經(jīng)過一次衰變，原子核內質子數(shù)少2個，經(jīng)過一次衰變，原子核內一個中子轉化為一個質子和一個電子，即質子數(shù)多1個，可知經(jīng)過一次衰變和兩次衰變后，核內質子數(shù)不變，B正確；C．放射性原子核發(fā)生衰變，要釋放能量，故衰變產物的結合能之和肯定大于原來的結合能，C正確；D．原子核發(fā)生衰變時，遵循能量守恒定律和動量守恒定律，D錯誤。6．太陽輻射能量主要來自太陽內部的（）A．化學反應 B．放射性衰變 C．裂變反應 D．熱核反應答案：D解析：太陽的能量來自于內部的核聚變，產生很高的能量，又稱為熱核反應，故D正確。7．當兩個中子和兩個質子結合成一個α粒子時，放出28.3MeV的能量，當三個α粒子結合成一個碳(C)核時，放出7.26MeV的能量，則當6個中子和6個質子結合成一個碳(C)核時，釋放的能量約為()A．21.04MeVB．35.56MeVC．77.64MeVD．92.16MeV答案：D解析：6個中子和6個質子可結合成3個α粒子，放出能量3×28.3MeV＝84.9MeV,3個α粒子再結合成一個碳核，放出7.26MeV能量，故6個中子和6個質子結合成一個碳核時，釋放能量為84.9MeV＋7.26MeV＝92.16MeV8．關于下列核反應說法正確的是（）A．，此反應放出能量，所以結合能降低B．，此反應是核聚變，X是質子C．，此反應是核裂變，質量虧損，放出能量D．，此反應是α衰變，4個原子核經(jīng)過兩個半衰期后還剩一個原子核答案：C解析：A．是核聚變，此反應放出能量，所以結合能變大，故A錯誤；B．此反應是原子核的人工轉化，X是質子，故B錯誤；C．此反應是核裂變，質量虧損，放出能量，故C正確；D．是α衰變，半衰期是統(tǒng)計規(guī)律，對個別的放射性原子沒有意義，故D錯誤。9.一個eq\o\al(235,92)U原子核在中子的轟擊下發(fā)生一種可能的裂變反應的裂變方程為eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→X＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n，則下列敘述正確的是()A．X原子核中含有86個中子B．X原子核中含有141個核子C．由于裂變時釋放能量，依據(jù)E＝mc2，所以裂變后的總質量數(shù)增加D．由于裂變時釋放能量，消滅質量虧損，所以生成物的總質量數(shù)削減答案：A解析：X原子核中的核子數(shù)為(235＋1)－(94＋2)＝140個，B錯誤；中子數(shù)為140－(92－38)＝86個，A正確；裂變時釋放能量，消滅質量虧損，但是其總質量數(shù)是不變的，C、D錯誤。10．“軌道電子俘獲”是放射性同位素衰變的一種形式，它是指原子核（稱為母核）俘獲一個核外電子，使其內部的一個質子變?yōu)橹凶?，并放出一個中微子，從而變成一個新核（稱為子核）的過程。中微子的質量遠小于質子的質量，且不帶電，很難被探測到，人們最早就是通過核的反沖而間接證明中微子的存在的，一個靜止的原子核發(fā)生“軌道電子俘獲”，衰變?yōu)樽雍瞬⒎懦鲋形⒆?，下面說法正確的是（）A．母核的質量數(shù)小于子核的質量數(shù)B．子核的動量與中微子的動量大小相同C．母核的電荷數(shù)小于子核的電荷數(shù)D．子核的動能大于中微子的動能答案：B解析：A．質量數(shù)等于質子數(shù)和中子數(shù)之和，母核的質子數(shù)削減1個但中子數(shù)增加1個，說明母核質量數(shù)等于子核的質量數(shù)，故A錯誤；B．一個靜止的原子核，動量為零，發(fā)生“軌道電子俘獲”，系統(tǒng)動量守恒仍為零，所以子核的動量與中微子的動量大小相同，方向相反，故B正確；C．母核失去了一個質子變成子核，因此電荷數(shù)大于子核的電荷數(shù)，故C錯誤；D．子核和中微子動量大小相等，動量和動能關系為因子核質量大，所以子核的動能小于中微子的動能，故D錯誤。故選B。11．科學家發(fā)覺在月球上含有豐富的eq\o\al(3,2)He(氦3)．它是一種高效、清潔、平安的核聚變燃料，其參與的一種核聚變反應的方程式為eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(3,2)He→2eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(4,2)He.關于eq\o\al(3,2)He聚變，下列表述正確的是()A．聚變反應不會釋放能量B．聚變反應產生了新的原子核C．聚變反應沒有質量虧損D．目前核電站都接受eq\o\al(3,2)He聚變反應發(fā)電答案：B解析：聚變反應時將質量較小的輕核聚變成質量較大的核，聚變過程會有質量虧損，要放出大量的能量．但目前核電站都接受鈾核的裂變反應，可控的輕核聚變尚在試驗階段。12．1個鈾235吸取1個中子發(fā)生核反應時，大約放出196MeV的能量，則1g純鈾235完全發(fā)生核反應放出的能量為(NA為阿伏加德羅常數(shù))()A．NA×196MeV B．235NA×196MeVC．235×196MeV D.eq\f(NA,235)×196MeV答案：D解析：由于1mol的鈾核質量為235g，1g鈾235的物質的量為eq\f(1,235)mol，因此1g鈾235釋放的核能E＝eq\f(NA,235)×196MeV，D正確。13．2020年12月4日14時02分，新一代“人造太陽”裝置——中國環(huán)流器二號M裝置（HL-2M）在成都建成并實現(xiàn)首次放電，標志著中國自主把握了大型先進托卡馬克裝置的設計、建筑和運行技術，其發(fā)生的可控核聚變方程為：+→+X（X表示某種粒子），則下列說法正確的是（）A．X為質子B．核能不屬于清潔能源C．該核反應是我國秦山核電站利用核能的方式D．原子核比原子核穩(wěn)定答案：D解析：A．依據(jù)質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知的質量數(shù)為1，電荷數(shù)為0，所以為中子，A錯誤；B．清潔能源是指在使用過程中不會對大氣和環(huán)境造成污染，核能在使用過程中不產生氣體，雖然有輻射對人體有害，但不等于不清潔，核廢料一般用鉛封或沉入大海，核能屬于清潔能源，B錯誤；C．該核反應不是目前利用核能的主要方式，由于核聚變不行控，目前利用核能發(fā)電的是重核裂變，C錯誤；D．反應過程放出能量，說明生成物比反應物更穩(wěn)定，而比結合能越大，所以的原子核比的原子核更穩(wěn)定，D正確。14．2019年8月我國已經(jīng)建成了新托卡馬克(EAST)裝置——中國環(huán)流器二號M裝置(HL-2M)，為“人造太陽”制造了條件，其等離子溫度有望超過2億攝氏度，將中國的聚變堆技術提升到了新的高度。設該熱核試驗反應前氘核(H)的質量為m1，氚核(H)的質量為m2，反應后氦核(He)的質量為m3，中子(n)的質量為m4。關于聚變的說法正確的是（）A．核裂變比核聚變更為平安、清潔B．由核反應過程質量守恒可知m1＋m2＝m3＋m4C．兩個輕核結合成質量較大的核，比結合能較聚變前減小D．HL-2M中發(fā)生的核反應方程式是H＋H→He＋n答案：D解析：A．核裂變原料、產物對環(huán)境污染較核聚變嚴峻，A錯誤；B．氘核和氚核的核聚變過程中要釋放出核能，存在著質量虧損，即m1＋m2>m3＋m4,B錯誤；C．比結合能越大，原子核越穩(wěn)定，兩個輕核結合成質量較大的核，比結合能較聚變前增大，C錯誤；D．核聚變方程為H＋H→He＋n，D正確。15．中國“嫦娥五號”在月球采集的約2公斤月壤中含有地球上鮮有的，是地球上很難得到的清潔、平安和高效的核聚變發(fā)電燃料，被科學家們稱為“完善能源”。有關聚變的核反應方程如下：①，②；下列說法正確的是（）A．X為質子，Y為中子B．的比結合能比的比結合能大C．方程①中：質量虧損約為5.9×10-31kgD．方程②中：核子平均釋放的能量約為2.14MeV答案：D解析：A．由電荷數(shù)和質量數(shù)守恒守恒可知，X為中子，Y為中子，A錯誤；B．聚變的核反應過程放出熱量，則比更穩(wěn)定，所以的比結合能比的比結合能小，B錯誤；C．由愛因斯坦質能方程方程可得則質量虧損為代入數(shù)據(jù)得，C錯誤；D．核子平均釋放的能量約為，D正確。16．2020年12月4日14時02分，新一代“人造太陽”裝置——中國環(huán)流器二號M裝置（HL-2M）在成都建成并實現(xiàn)首次放電，一個D（氘）核和T（氚）核發(fā)生聚變反應會產生一個中子，下列說法正確的是（）A．該核反應方程式為B．該核反應能夠吸取大量能量C．該反應能夠在常溫下進行D．反應前平均核子質量比反應后大答案：D解析：A．依據(jù)電荷數(shù)守恒、質量數(shù)守恒可知，新核的電荷數(shù)為：1+1-0=2，質量數(shù)為：2+3-1=4，新核為，此反應屬于輕核的聚變，故A錯誤；B．此反應屬于輕核的聚變，該核反應能夠放出大量能量，故B錯誤；C．此核聚變發(fā)生反應時，壓力需要格外大，溫度需要高達5000萬度以上，因此該反應不能在常溫下進行，故C錯誤；D．因反應放出核能，反應后核子的平均質量減小，故D正確。17.（多選）《流浪地球》中描述的行星發(fā)動機為“重元素核聚變發(fā)動機”，通過燃燒石頭獲得能量，所謂“重元素核聚變”指的是兩個比較重（相對氘，氚）的核，產生聚變形成一個更重的核并放出能量的過程。影片中發(fā)動機燃燒石頭指的是石頭里的硅（）聚變生成鐵（），結合下比結合能圖，下列說法正確的是（）A．比結合能越大，原子核越穩(wěn)定B．的比結合能比的比結合能大C．比結合能越大，原子核總的結合能也越大D．從圖中可以看出，輕核聚變會釋放能量，重核裂變不會釋放能量答案：AB解析：A．比結合能越大，表示原子核中的核子結合的越堅固，原子核越穩(wěn)定，A正確；B．比穩(wěn)定，的比結合能比的比結合能大，B正確；C．比結合能是原子核總結合能與核子數(shù)的比值，所以比結合能大，原子核總的結合能不肯定大，C錯誤；D．輕核聚變會釋放能量，重核裂變也會釋放能量，核電站就是重核裂變釋放的能量產生的電，D錯誤。18.（多選）鈾核裂變的一種方程為，已知原子核的比結合能與質量數(shù)的關系如圖所示，下列說法中正確的有（）A．X粒子是中子B．X粒子是質子C．相比，的比結合能最大，最穩(wěn)定D．相比，的質量數(shù)最多，結合能最大答案：ACD解析：AB．依據(jù)質量數(shù)和電荷數(shù)守恒，X的質量數(shù)為1，電荷數(shù)為0，X為中子，故A正確，B錯誤；CD．依據(jù)圖像可知，的比結合能最大，最穩(wěn)定。的質量數(shù)最多，結合能最大。故CD正確。19.（多選）如圖是慢中子反應堆的示意圖，對核反應堆的下列說法中正確的是()A．鈾235簡潔吸取快中子發(fā)生裂變反應B．快中子跟減速劑的原子核碰撞后能量削減，變成慢中子，慢中子簡潔被鈾235俘獲而引起裂變反應C．當反應過于激烈時，使把握棒插入深一些，讓它多吸取一些中子，鏈式反應的速度就會慢一些D．把握棒插入深一些，使大量快中子和把握棒碰撞，鏈式反應的速度就會快一些答案：BC解析：依據(jù)鈾235的特點，它更簡潔吸取慢中子而發(fā)生裂變，A錯誤；在反應堆中減速劑的作用就是削減快中子能量從而更易讓鈾235吸取裂變，B正確；鏈式反應的猛烈程度取決于裂變釋放出的中子總數(shù)，鎘把握棒可以吸取中子，因而可以把握核反應的快慢，即插入得深，吸取得多，反應將變慢，反之將加快，C正確，D錯誤。20.（多選）我國秦山核電站第三期工程中有兩組60萬千瓦的發(fā)電機組，發(fā)電站的核能來源于eq\o\al(235,)92U的裂變，現(xiàn)有四種說法正確的是()A.eq\o\al(235,92)U原子核中有92個質子，143個中子B.eq\o\al(235,92)U的一種可能裂變是變成兩個中等質量的原子核，反應方程為eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(139,54)Xe＋eq\o\al(95,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)