第一节 核力与核能
建议用时
实际用时
满分
实际得分
90分钟
100分
一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）
1.原子核能是（ ）
A.使原子核分解成核子时放出的能量?
B.使核子结合成原子核时需要供给的能量?
C.核子结合成原子核时吸收的能量或原子核分解成核子时放出的能量?
D.核子结合成原子核时放出的能量或原子核分解成核子时吸收的能量?
2.下面是一核反应方程+→+,用表示光速，则（ ）?
A.X是质子，核反应方程放出的能量等于质子质量乘以?
B.X是中子，核反应放出的能量等于中子质量乘以?
C.X是质子，核反应方程放出的能量等于氘核与氚核质量和减去氦核与质子的质量和再乘以
D.X是中子，核反应方程放出的能量等于氘核与氚核质量和减去氦核与中子的质量和再乘以
3.（北京高考）为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”.对于爱因斯坦提出的质能方程,下列说法中不正确的是（ ）?
A.表明物体具有的能量与其质量成正比
B.根据可以计算核反应中释放的核能
C.一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损
D.中的是发生核反应时释放的核能
4.静止的镭核发生α衰变，释放出的α粒子的动能为，假设衰变时能量全部以动能形式释放出来，则衰变过程中总的质量亏损是（ ）
A. B.
C. D.?
5.在自然界中，对于较重的原子核，中子数和质子数的比例关系，下列说法正确的是（ ）?
A.中子数等于质子数?
B.中子数小于质子数?
C.中子数大于质子数?
D.无法确定?
6.下列关于原子内的库仑力和原子核内的核力说法中正确的是（ ）?
A.组成核的核子中任何两个核子之间都存在不可忽略的核力作用?
B.组成核的中子中任何两个中子之间都存在不可忽略的核力作用?
C.组成核的质子中任何两个质子之间都存在不可忽略的库仑力作用?
D.组成核的质子中任何两个质子之间，除库仑斥力之外还都存在不可忽略的核力作用
7.一个质子与一个中子结合成一个氘核时，释放2.2 MeV的能量，两个质子与两个中子结合成一个氦核时，释放28.3 MeV的能量，那么两个氘核结合成一个氦核过程中释放能量为（ ）?
A.23.9 MeV B.26.1 MeV?
C.28.3 MeV D.30.5 MeV
8.（全国Ⅱ）中子和质子结合成氘核时，质量亏损为Δm，相应的能量2.2 MeV是氘核的结合能.下列说法正确的是（ ）?
A.用能量小于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子
B.用能量等于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零
C.用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零
D.用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零
9.（北京西城区三月理综）一个氘核质量为，一个氚核质量为,它们结合成一个质量为的氦核.核反应方程如下：+→+.在这一核反应过程中释放的能量为.已知光速为,则以下判断正确的是（ ）?
A.X是质子?
B.X是正电子?
C.X的质量为?
D.X的质量为
10.（北京高考）一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子.已知质子、中子、氘核的质量分别为，普朗克常量为，真空中的光速为.下列说法正确的是（ ）
A.核反应方程是→+γ?
B.聚变反应中的质量亏损
C.辐射出的γ光子的能量
D.γ光子的波长
二、填空题（本题共2小题，每小题6分，共12分.请将正确的答案填到横线上）
11.（山东高考）历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为0.5 MeV的质子轰击静止的,生成两个动能均为8.9 MeV的.
（1）上述核反应方程为 .
（2）质量亏损为 kg. （1 MeV=1.6×10-13 J）
12.一个铀核衰变为钍核时释放出一个α粒子，已知铀核的质量为3.853 131×10-25 kg，钍核的质量为3.786 567×10-25 kg，α粒子的质量为6.646 72×10-27 kg，在这个衰变过程中释放出的能量等于
J（结果保留两位有效数字）.
三、计算题（本题共4小题，共48分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13.(11分)已知氘核的质量为2.013 6ｕ，中子的质量为1.008 7ｕ，核的质量为3.015 0ｕ.
（1）写出两氘核聚变成的核反应方程.
（2）计算上述核反应中释放的核能.
14.(11分)一个锂受到一个质子的轰击，变成两个α粒子.已知一个氦原子核的质量是6.646 6×10-27 kg,一个锂原子核的质量是1.165 06×10-26 kg,一个氢原子核的质量是1.673 6×10-27 kg,（1）试写出这一过程的核反应方程；?
（2）计算这一过程中的质量亏损；?
（3）计算这一过程中所释放的核能.
15. (11分)已知：氮核质量=14.007 53 u，氧核的质量为=17.004 54 u，氦核质量=4.003 87 u，氢核质量为=1.008 15 u?
试判断：+→+这一核反应吸收能量还是放出能量？能量变化为多少？?
16.(15分)一个静止的氡核放出一个α粒子后衰变为钋核.假设放出的核能完全转变为钋核与α粒子的动能，求α粒子的动能多大？（=222.086 63 u,=4.003 87 u, =218.076 6 u)?
第一节 核力与核能 答题纸
得分：
一、选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
二、填空题
11． 12.
三、计算题
13
14.
15
16.
第一节 核力与核能 参考答案
一、选择题
1.D 解析：在核子结合成原子核时，核力做正功，发生质量亏损，放出核能.原子核分解为核子时，核力做负功，吸收能量，质量增加.?
2.D 解析：由质量数守恒和核电荷数守恒可得X为中子，根据质能方程可得核反应放出的能量为反应前后质量亏损和的乘积，故D正确.?
3. D 解析：中为质量为的物质所对应的能量，不是核反应中释放的能量，所以D选项错误.
4.D 解析：镭226发生α衰变生成氡222，由动量守恒定律得：
，?
已知，则?
衰变后增加的动能?
由公式得.?
5. C 解析：原子核越重，原子间库仑斥力就越大，而中子数多于质子数，因中子与其他核子间没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，所以才有助于维系原子核的稳定.故稳定的重原子核里，中子数要比质子数多.
6. C 解析：核力与库仑力是两种不同性质的力，核力是短程力、是强相互作用（强力）的一种表现.当距离超过1.5×10-15 m时，核力急剧下降几乎消失，故A、B、D错，只有C正确.
7. A 解析：→++2.2 MeV ①?
2→+28.3 MeV ②?
2→+(为释放的能量) ③?
4.4 MeV+=28.3 MeV，=23.9 MeV?
8. AD 解析：根据核的结合能概念，核子结合成核所释放的核能与逆过程所需要的能量相等，A、D正确.根据动量守恒定律，用光子照射静止氘核时总动量不为零，因为，故照射后总动能不为零，B、C错.
9. D 解析：由电荷数守恒，X的质子数为0，由质量数守恒，X的质量数为1，故X为中子，设X的质量为，反应中的质量亏损Δ=，释放的核能，则X的质量为，故选项D正确.
10. B 解析：根据该反应过程中质量数守恒、电荷数守恒可知核反应方程为：→+γ，故选项A错误；聚变过程中辐射出γ光子，质量亏损，故选项B正确；由质能方程知，辐射出的γ光子的能量，故选项C错误；由知，γ光子的波长，故选项D错误.
二、填空题
11.见解析 解析：→+或→+
设反应前质子的动能为,反应后的动能为，由于质量亏损而释放的能量为?
MeV=17.3 MeV?
根据爱因斯坦质能方程，有?
kg=3.1×10-29 kg?
12. 8.7×10-13?解析：先计算质量亏损：?
Δ=3.853 131×10-25 kg3.786 567×10-25 kg6.646 72×10-27 kg=9.68×10-30 kg?
再由质能方程：=9.68×10-30×(3×108)2 J=8.7×10-13 J.?
三、计算题
13. (1)+→+ (2)3.26 MeV
解析：（1）应用质量数守恒和电荷数守恒不难写出核反应方程为：+→+.?
（2）由题给条件可求出质量亏损为?
=2.013 6 u×2-(3.015 0+1.008 7) u=0.003 5 u??
因此释放的核能为?
=931.5×0.003 5 MeV=3.26 MeV.?
14.（1）→2 (2)3.1×10-29 kg（3）2.79×10-12 J?
解析：（1）这一过程的核反应方程为：
→2?
(2)质量亏损
=11.650 6×10-27 kg+1.673 6×10-27 kg2×6.646 6×10-27 kg=3.1×10-29 kg?
（3）释放核能=3.1×10-29×(3×108)2 J=2.79×10-12 J.
15.见解析 解析：反应前总质量=18.011 40 u?
反应后总质量＝18.012 69 u?
因为反应中质量增加，所以此反应为吸能反应，所吸收能量为
Δ=(18.012 69-18.011 40)×931.5 MeV=1.2 MeV.
16.5.63×106 eV 解析：我们把核子之间的引力叫做核力.核力与核子是否带电无关，质子与质子间、质子与中子间、中子与中子间都可以有核力作用，核力只在1.5×10-15 m的极短距离内才有作用，超过这个距离核力就迅速减小到零，由于质子和中子的半径为0.8×10-15 m，所以每个核子只能跟它相邻的核子间有核力作用.克服核力做功，使原子核分解为单个核子时吸收的能量，或若干单个核子在核力作用下结合成原子核时放出的能量，叫做原子核的结合能，简称核能.?
核能的计算方法有两种：（1）由爱因斯坦质能方程（2）由1 u相当于931.5 MeV能量，931.5 MeV（式中Δm的单位是u）.?
根据上述分析，所以衰变时的质量亏损0.006 16 u.?放出的核能：=0.006 16×931.5×106 eV=5.738×106 eV.依据两个守恒定律，设为α粒子的速度，为钋核反冲的速度，则：?
?
?
解得： eV.?
第三节 核聚变
建议用时
实际用时
满分
实际得分
90分钟
100分
一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）
1.（全国Ⅱ）现有三个核反应：?
①→+?
②+→++3?
③+→+?
下列说法正确的是（ ）?
A.①是裂变，②是β衰变，③是聚变?
B.①是聚变，②是裂变，③是β衰变?
C.①是β衰变，②是裂变，③是聚变?
D.①是β衰变，②是聚变，③是裂变
2.关于聚变，以下说法正确的是（ ）
A.两个轻原子核聚变为一个质量较大的原子核比一个重核分裂成两个中等质量的原子核放出的能量大很多倍?
B.一定质量的聚变物质聚变时放出的能量比相同质量的裂变物质裂变时释放的能量大很多倍
C.聚变发生的条件是聚变物质的体积要大于临界体积
D.发生聚变反应时，原子核必须有足够大的动能
3.北京奥委会接受专家的建议，大量采用对环境有益的新技术.如奥运会场馆周围的90%的路灯将采用太阳能光伏发电技术，奥运会90%的洗浴热水将采用全玻真空太阳能集热技术.太阳能的产生是由于太阳内部高温高压条件下的核聚变反应产生的，其核反应方程是（ ）?
A.4→+2?
B.+→+?
C.+→++3?
D.→+?
4.下列核反应中属于核聚变的是（ ）?
A.+→+?
B.→+?
C.+→++2?
D.+→+
5.太阳辐射能量主要来自太阳内部的（ ）?
A.化学反应 B.放射性衰变?
C.裂变反应 D.热核反应?
6. (广东高考)科学家发现在月球上含有丰富的（氦3），它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为+→+2，关于聚变下列表述正确的是（ ）
A.聚变反应不会释放能量?
B.聚变反应产生了新的原子核?
C.聚变反应没有质量亏损?
D.目前核电站都采用聚变反应发电
7.已知：氦原子的质量为 u，电子的质量为 u，质子的质量为 u，中子的质量为 u,u为原子质量单位，且由爱因斯坦的质能方程可知：1 u对应于931 MeV的能量，若取光速=3×108 m/s，则每生成（聚变）一个氦原子核，释放的能量为（ ）?
A.×931 MeV?
B.×931 MeV
C. J?
D. J
8.一个氘核（)与一个氚核（)发生聚变，产生一个中子和一个新核，并出现质量亏损，聚变过程中（ ）?
A.吸收能量，生成的新核是?
B.放出能量，生成的新核是?
C.吸收能量，生成的新核是?
D.放出能量，生成的新核是?
9.下列说法正确的是（ ）?
A.聚变反应中有质量亏损，所以必向外界放出能量
B.使核发生聚变反应必须使核之间的距离接近到1×10-15 m，也就是接近到核力能够发生作用的范围内
C.要使核发生聚变反应，必须克服核力做功?
D.热核反应只有在人工控制下才能发生
10.以下说法正确的是（ ）?
A.聚变是裂变的逆反应?
B.如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量
C.聚变须将反应物加热至数百万以上的高温，显然是吸收能量?
D.裂变与聚变均可释放巨大的能量?
二、填空题（本题共2小题，每小题6分，共12分.请将正确的答案填到横线上）
11.中子的质量为1.008 7 u，质子的质量为，氘核的质量为2.013 6 u，中子和质子结合成氘核时释放的能量为 J.（保留两位有效数字,1 u=1.7×10-27 kg）?
12.在氢弹中合成1 kg的氦释放出的能量为 .(的质量为2.013 6 u,的质量为3.016 6 u,的质量为4.002 6 u,的质量为1.008 7 u)?
三、计算题（本题共4小题，共48分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13.(12分)已知氘核质量为2.014 1 u，氚核质量为3.0160 u，氦核质量为4.002 6 u,中子的质量为1.008 7 u，试计算聚变反应+→+中，平均每个核子放出的核能大小.?
14.(12分)太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核的热核反应.这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源.?
（1）写出这个核反应方程；?
（2）这一核反应能释放多少能量？?
（3）根据太阳每秒释放能量3.8×1026 J计算每秒钟太阳的质量减少多少千克.?
（=1.007 3 u,=4.001 5 u,=0.000 55 u）
?
?
?
?
15.(12分)两个氘核结合成一个氦核，已知氘核质量为2.014 1 u，氦核质量为4.002 6 u.?
（1）写出核反应方程：?
（2）求出1 kg氘完全结合成氦时可以释放出多少能量.（阿伏伽德罗常量=6.0×1023 /mol，=2 g/mol）?
16.(12分)已知氘核质量为2.013 6 u，中子质量为，核的质量为3.015 0 u.?
(1)写出两个氘核结合成的核反应方程.?
(2)计算上述核反应中释放的核能.?
(3)若两个氘核以相等的动能0.35 MeV作对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应中生成的核和中子的动能各是多少?
?
?
?
?
第三节 核聚变 答题纸
得分：
一、选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
二、填空题
11． 12.
三、计算题
13
14.
15
16.
第三节 核聚变 参考答案
一、选择题
1. C 解析：当原子核自发地放出某种粒子后成为新的原子核，叫做衰变，①为衰变.原子序数较大的重核分解成原子序数较小的原子核，叫做重核裂变，②为裂变.原子序数很小的原子核聚合成原子序数较大的原子核，叫做轻核聚变，③为聚变.所以C选项正确.
2.BD 解析：一个重核裂变释放的能量大于两个轻核聚变时释放的能量.如一个铀235核裂变成锶和氙，释放141 MeV能量，一个氘核和一个氚核聚变成一个氦核，只释放17.6 MeV能量，但轻核的每个核子平均释放的能量（3.52 MeV）大于重核的每个核子平均释放的能量（0.6 MeV）.一定质量的轻核数目远大于同质量的重核的数目.所以一定质量的轻核聚变释放的能量远大于同质量的重核裂变释放的核能.??
只有在几百万度高温下，原子核获得足够的动能，才能克服相互间库仑斥力而互相靠近，当两原子核距离靠近到小于2×10-15 m时，在核力的作用下聚合成一个原子核.?
3.A 解析：太阳内部发生的是核聚变反应，由轻核结合成中等质量的核，B为原子核的人工转变，C为裂变，D为衰变，故A正确.?
4. A 解析：A项是轻核聚变，B项是衰变，C项是裂变;D项是人工转变.
5.D?
6. B 解析：该聚变反应释放了能量，是因为发生了质量亏损，A、C错；该聚变反应产生了新原子核，B对；目前核电站都是用重核裂变发电的而不是用轻核聚变，D错.
7.A 解析：质量亏损是核反应前所有原子核的质量减去反应后所有原子核的质量，再由可知，选项A是正确的.?
8. B 解析：在聚变过程中，出现质量亏损，一定是放出能量，由电荷数守恒和质量数守恒知，生成的新核是，故B正确.
9. AB 解析：由质能方程可知A正确.轻核结合成质量较大核，必须使轻核间的距离达到能发生核力的范围，才能使它们紧密地结合起来，B正确、C错.热核反应必须在很高的温度下才能发生，不一定要人工控制，D错.?
10. D 解析： A从形式上看，裂变与聚变似乎是互为逆反应，但其实不然，因为二者的反应物和生成物完全不同.裂变是重核分裂成中等核，而聚变则是轻核聚合成为次轻核，无直接关联，并非互为逆反应. B既然裂变与聚变不是互为逆反应，则在能量流向上也不必相反.C选项，要实现聚变反应，必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万度的高温提供能量.但聚变反应一旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能量.因此，总的来说，聚变反应还是释放能量，故D正确.
二、填空题
11. 3.7×10-13?
解析：质量亏损=1.008 7 u+1.007 3 u-2.013 6 u=0.002 4 u，
因此释放的能量为=0.002 4×1.7×10-27×（3×108）2 J=3.7×10-13 J.?
12.2.64×1027 MeV
解析：首先根据聚变反应方程求出合成一个氦核所释放的能量，然后只要找出1 kg氦中所含的核数目，即可求出1 kg氦放出的能量.?
设弹壳内装的是氘和氚轻元素，它们在高温下聚变生成氦，
核聚变方程为：+→+，
当一个氘核与一个氚核发生反应时放出的能量为：
=（2.013 6+3.016 6-4.002 6-1.008 7）×931.5 MeV=17.6 MeV.?
1 kg氦中所含的原子核数目为：?
×6.02×1023个=1.5×1026个.?
这样合成1 kg氦核时所放出的总能量为：?
1.5×1026×17.6 MeV=2.64×1027 MeV.?
三、计算题
13. 3.5 MeV
解析：根据聚变反应方程，算出反应过程的质量亏损，然后利用爱因斯坦质能方程求出聚变反应放出的核能，再除以质量数便得答案.?
聚变以前总质量：2.014 1 u+3.0160 u=5.030 1 u，
聚变以后总质量：4.002 6 u+1.008 7=5.011 3 u?
质量亏损＝5.030 1 u-5.011 3 u＝0.018 8 u.?
放出核能 eV=17.5 MeV，?
平均每个核子释放的能量为＝3.5 MeV.?
14. （1）4→+2 （2）24.78 MeV （3）4.2×109 kg
解析：（1）核反应方程是4→+2?
（2）这一核反核的质量亏损是?
＝0.026 6 u?
=0.026 6×931.5 MeV＝24.78 MeV.?
（3）由得每秒太阳质量减少?
＝ kg=4. 2×109 kg?
15.（1）+→ （2）3.6×1027 MeV
解析：本题可先求出一对氘核结合成一个氦核时放出的能量，再求出1 kg氘内有多少对氘核，二者的乘积就是1 kg氘完全结合成氦时放出的能量.?
（1）核聚变反应的方程为：+→.?
（2）两个氘核结合成一个氦核时的质量亏损为：?
=2×2.014 1 u-4.002 6 u=0.0256 u.?
则＝0.025 6×931.5 MeV=23.85 MeV.?
1 kg氘中含有氘的对数：=1.5×1026.?
所以，1千克氘完全结合成氦时可以放出的能量为：≈3.6×1027 MeV.?
16.（1）+→+ （2）3.26 MeV?（3）0.99 MeV 2.97 MeV?
解析：（1）+→+
（2）核反应中质量亏损=2.013 6 u×2-（3.015 0 u+1.008 7 u）=0.003 5 u?
释放的核能：=0.003 5 u×931.5 MeV=3.26 MeV?
（3）设核和中子的质量分别为，速度分别为，则由动量守恒定律及能量守恒定律得：?
，
?
解方程组可得：
× MeV=0.99 MeV，?
MeV=2.97 MeV.
第二节 核裂变
建议用时
实际用时
满分
实际得分
90分钟
100分
一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）
1.吸收一个慢中子后，分裂成和,还放出（ ）?
A.1个α粒子 B.3个中子?
C.10个中子 D.10个质子?
2.关于重核的裂变，以下说法正确的是（ ）
A.核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量?
B.中子从铀块中通过时，一定发生链式反应?
C.重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小?
D.由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，所以重核裂变为中等质量的核
时，要发生质量亏损，放出核能
3.重核的裂变就是（ ）?
A.重核分裂成核子的核反应?
B.重核分裂成许多质量很小的轻核的核反应?
C.重核分裂成两个或两个以上中等质量的核的核反应?
D.中等质量的核分裂为质量很小的轻核的核反应?
4.利用重核裂变释放核能时选用铀235核，主要原因是（ ）?
A.它裂变放出核能比其他重核裂变多?
B.它可能分裂成三部分或四部分?
C.它能自动裂变，与体积无关?
D.它比较容易发生链式反应?
5.（北京高考）目前核电站利用的核反应是（ ）
A.裂变，核燃料为铀?
B.聚变，核燃料为铀?
C.裂变，核燃料为氘?
D.聚变，核燃料为氘
6.原子核反应有广泛的应用，如用于核电站等.在下列核反应中，属于核裂变反应的是（ ）
A.→+
B.→+
C.+→+?
D.+→++3
7.某国太平洋舰队一艘核潜艇在试航时，因消防系统出现意外故障，导致二十多人死亡.出事核潜艇型号为一攻击型核潜艇，核潜艇的动力来源为（ ）?
A.放射性元素衰变释放的能量?
B.重金属放出的化学能?
C.重核裂变释放的核能?
D.轻核聚变释放的核能
8.（天津高考）一个原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为+→++2,则下列叙述正确的是（ ）
A.X原子核中含有86个中子?
B.X原子核中含有 141个核子?
C.因为裂变时释放能量，根据,所以裂变后的总质量数增加
D.因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少
9.在核反应中，控制铀235核裂变反应速度的方法是（ ）?
A.使用浓缩铀?
B.改变铀块的临界体积?
C.通过自动控制装置改变镉棒插入的深度，以改变中子数?
D.利用石墨与中子的碰撞，来改变中子的速度
10.（福建福州质量检测）如图1所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图象.下列说法中正确的是（ ）
图1
A.若能结合成，结合过程一定要释放能量
B.若能结合成，结合过程一定要吸收能量
C.若能分裂成，分裂过程一定要释放能量
D.若能分裂成，分裂过程一定要吸收能量
二、填空题（本题共2小题，每小题6分，共12分.请将正确的答案填到横线上）
11.核反应堆中的燃料是 ，用石墨、重水等作为 使裂变时产生的中子速度减小，易于被铀核吸收，用镉棒来 以控制核反应的 ，再用水等流体在反应堆内外循环流动传输反应中产生的热量.?
12.裂变反应是目前核能利用中常用的反应.以原子核为燃料的反应堆中，当俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为
+ → + + 3
235.0439 1.0087 138.9178 93.9154
反应方程下方的数字是中子及有关原子的静止质量（以原子质量单位u为单位）.已知1 u的质量对应的能量为9.3×102 MeV，此裂变反应释放出的能量是 MeV.
三、计算题（本题共4小题，共48分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13.（12分）铀核裂变的许多可能的核反应中的一个是+→++3
(1)试计算一个铀235原子核裂变后释放的能量（、、、的质量分别为235.043 9u、140.913 9 u、91.897 3 u、1.008 7 u）;
（2）1 kg铀235原子核发生上述裂变时能放出多少核能？它相当于燃烧多少煤释放的能量？（煤的热值为2.94×107 J/kg）?
14.（12分）现有的核电站比较广泛采用的核反应之一是：+→+Zr+3+8+.?
(1)核反应方程中的是反中微子，它不带电，质量数为零.试确定生成物锆（Zr)的电荷数与质量数.
(2)已知铀（U)核的质量为235.043 9 u，中子的质量为1.008 7 u，钕（Nd)核的质量为,锆核的质量为89.904 7 u；又知1 u=1.660 6×10-27 kg.?
试计算1 kg铀235大约能产生的能量是多少？
15.（11分）核反应+→++10是铀核裂变反应中的一个，已知：的原子质量为，的原子质量为,的原子质量135.907 2 u，中子的质量为，求这个反应中释放的核能为多少MeV？(保留三位有效数字)?
16.（13分）在所有能源中核能具有能量密度大，地区适应性强的优势，在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能，核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能.
（1）核反应方程式+→++X是反应堆中发生的许多核反应中的一种，为中子，X为待求粒子，为X的个数，则X为 ，= ，以、、分别表示、、核的质量，、分别表示中子、质子的质量，为光在真空中的传播速度，则在上述核反应过程中放出的核能= .
（2）有一座发电能力为=1.00×106 kW的核电站，核能转化为电能的效率=40%，假定反应堆中发生的裂变反应全是本题（1）中的核反应，已知每次核反应过程中放出的核能=2.78×10-11 J，核的质量=390×10-27 kg，求每年（1年=3.15×107 s）消耗的的质量.
第二节 核裂变 答题纸
得分：
一、选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
二、填空题
11． 12.
三、计算题
13
14.
15
16.
第二节 核裂变 参考答案
一、选择题
1. C 解析：设放出的粒子的质量数为，电荷数为，核反应过程满足质量数守恒和电荷数守恒.由题意可得?
?
则，
由此判定核反应放出的一定是中子，且个数是10，C选项正确.
2.D?
3.C 解析：核反应中把重核分裂成中等质量的核，并释放出核能的反应，称为裂变.?
4.D 解析：铀235俘获任何能量的中子都会发生裂变反应，吸收低能量的中子裂变的几率更大，D项正确.??
5. A 解析：目前核电站利用的核反应是重核裂变，主要原料是铀.所以A选项正确.
6.D 解析：裂变是重核俘获中子后变成中等质量的原子核，同时还要放出几个中子，故选项D正确.?
7.C 解析：核电站、核动力航空母舰、原子弹爆炸等都是利用重核裂变放出的核能.?
8. A 解析：核反应方程必须遵循电荷数和质量数守恒，则该核反应方程为：+→++2，则X原子核中有140个核子，有个中子，所以A正确，B错误.因为裂变时放出能量，由爱因斯坦质能方程，一定有质量减少，而原子核反应中的质量数仍守恒，所以C、D均错误.
9.C 解析：控制核反应堆中核反应的速度是靠调节中子数来实现的.?
10. AC解析：结合成时，平均质量减少，一定释放能量，选项A正确.裂变成时，原子核平均质量减少，也要释放能量，选项C正确.?
二、填空题
11.铀235 减速剂 吸收中子 速度?
12.1.8×102 解析：由题给核反应方程及其下面的数据可知：裂变之前的总质量为?
235.043 9 u+1.008 7 u=236.052 6 u，?
裂变之后的总质量为
138.917 8 u+93.915 4 u+3×1.008 7 u=235.859 3 u，?
质量亏损=236.052 6 u-235.859 3 u=0.193 3 u.??
因为1 u相当的能量为9.3×102 MeV?
所以0.193 3×9.3×102 MeV=1.8×102 MeV.?
三、计算题
13. (1)200.6 MeV （2）5.14×1026 MeV，相当于燃烧2 800 t煤.??
解析：（1）裂变反应的质量亏损为?
=(235.043 9+1.008 7-140.913 9-91.897 3-3×1.008 7) u=0.215 3 u?
一个铀235原子核裂变后释放的能量为?
0.215 3×931.5 MeV=200.6 MeV.?
（2）1 kg铀235原子核发生裂变时释放的总能量?
==2.56×1024×200.6 MeV＝5.14×1026 MeV?
设为煤的热值，1为煤的质量，?
有，所以?
kg=2 800 t?
14.（1）40 90 （2）8.12×1013 J?
解析：（1）锆的电荷数，质量数；核反应方程中应用符号表示.?
（2）1 kg铀235的铀核数为×6.02×1023，不考虑反应中生成的电子的质量，一个铀核反应发生的质量亏损为=0.212 u，1 kg铀235完全裂变产生的能量约为
=8.12×1013 J.?
15.141?解析：裂变反应的质量亏损为?
=(235.043 9+1.008 67-89.907 7-135.907 2-10×1.008 67) u=0.150 97 u?
所以这个反应中释放的核能为
0.150 97×931.5 MeV=141 MeV.?
16.（1） 3 ? (2)1 103.7 kg?
解析：（1）由反应方程可知：X为，为3，释放的能量为
＝.?
（２）因电站发电效率为40%，故电站消耗的功率为
＝2.5×106 kW?
电站每年消耗的能量为2.5×109×3.15×107 J=7.875×1016 J?
产生这些能量消耗的铀核的数目：2.83×1027 (个)?
每年消耗的质量为=2.83×1027×390×10-27 kg=1 103.7 kg.?
