课件15张PPT。课件47张PPT。质子 中子 核子之间 强相互作用力 邻近 迅速减小 放出 吸收 核子数 核子的质量 原子核的质量 mc2 课时作业（十六）课件54张PPT。中子 激发状态 放出 能量 中子 释放 链式反应 最小 棒状 中心 慢中子 硼钢 减速后 反应强度 石墨 反应堆 中子 高温高压 蒸汽轮机 人体 金属套 水层 1～2 m厚 重水 中子利用率高 重水昂贵 设备要求高 石墨 冷却剂 不成熟 快堆 铀－235 合理利用 越多 60%～70% 课时作业（十七）课件46张PPT。轻核 较重 热 几千万开 等离子态 距离 更多 许多恒星 强电流 等离子体 环形线圈 约束 课时作业（十八）综合检测(五)
(时间：90分钟 满分：100分)
一、选择题(本题包括10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不选的得0分)
1．(2010·上海单科)现已建成的核电站发电的能量来自于( )
A．天然放射性元素衰变放出的能量
B．人工放射性同位素放出的能量
C．重核裂变放出的能量
D．化学反应放出的能量
【解析】 现在核电站所用原料主要是铀，利用铀裂变放出的核能发电，故C项正确．
【答案】 C
2．下列说法正确的是( )
A.N＋H→C＋He是α衰变方程
B.H＋H→He＋γ是核聚变反应方程
C.U→Th＋He是核裂变反应方程
D.He＋Al→P＋n是原子核的人工转变方程
【解析】 A选项中N在质子的轰击下发生的核反应，属于人工转变，故选项A错误；C选项是α衰变，不是裂变，即选项C错误．
【答案】 BD
3．关于核能的利用，下列说法正确的是( )
A．现在的核电站既有裂变反应堆也有聚变反应堆
B．在地球上，人类还无法实现聚变反应
C．当人类实现了受控核聚变，稳定输出核能时，世界就会克服“能源危机”
D．世界现有核电站能够进行聚变反应而输出核能
【解析】 现有核电站均为重核裂变反应释放能量．而裂变反应和聚变反应的条件不同，现在的核电站不能进行聚变反应，故A、D错误；虽然人类已经掌握了聚变反应的技术．但还不能实现大规模的受控核聚变，故B错误；由于地球上储备有大量的聚变原料，一旦实现受控核聚变，世界将不再存在“能源危机”，故C正确．
【答案】 C
4．下列说法中正确的是( )
A．自由核子结合成原子核时，一定遵守质量守恒
B．发生核反应时，反应前物质的总质量一定等于反应后所生成物质的总质量
C．发生核反应时，如果反应前物质的总质量大于反应后的总质量，这个反应是放能反应
D．发生核反应时，反应前物质的总质量大于反应后的总质量，这个反应必须吸收能量才能发生核反应
【解析】 自由核子结合成原子核时放出能量、使原子核具有了结合能，质量一定减少，A错误；一般核反应中伴随能量变化，反应前后质量必定变化，若反应过程中质量亏损则放出能量，反之吸收能量，由此知B、D错误，C正确．
【答案】 C
5．(2011·长春检测)某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为
H＋C→N＋Q1，H＋N→C＋X＋Q2
方程式中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：
原子核
H
He
He
C
N
N
质量/u
1.007 8
3.016 0
4.002 6
12.000 0
13.005 7
15.000 1
以下推断正确的是( )
A．X是He，Q2＞Q1
B．X是He，Q2＞Q1
C．X是He，Q2＜Q1
D．X是He，Q2＜Q1
【解析】 H＋C→N中质量亏损为Δm1＝1.007 8 u＋12.000 0 u－13.005 7 u＝0.002 1 u，根据电荷数守恒和质量数守恒可知H＋N→C＋X中X的电荷数为2、质量数为4，质量亏损为Δm2＝1.007 8 u＋15.000 1 u－12.000 0 u－4.002 6 u＝0.005 3 u，根据爱因斯坦的质能方程可知Q1＝Δm1c2、Q2＝Δm2c2，则Q1< Q2.
【答案】 B
6．关于核聚变，以下说法不正确的是( )
A．与裂变相比轻核聚变辐射极少，更为安全、清洁
B．世界上已经有利用核聚变能来发电的核电站
C．要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到10－15 m以内，核力才能起作用
D．地球聚变燃料的储量十分丰富，从海水中可以提炼出大量核聚变所需的氘核
【解析】 与核变相比，核聚变有下面的几个优势：(1)安全、清洁、辐射少；(2)核燃料储量多；(3)核废料易处理．但核聚变发电还没有投入实际运行．所以B项是不正确的．
【答案】 B
7．使两个氘核发生聚变，必须使它们之间的距离接近到r0，接近到核力能够发生作用的范围．温度很高时，由氘原子构成的物质将变为等离子体，已知等离子体热运动的平均动能为Ek＝k1T，式中k1为波尔兹曼常量，T为热力学温度，两个氘核之间的电势能为Ep＝k，k为静电力常量，r为核之间的距离，则使氘核发生聚变的温度至少应为( )
A. B.
C. D.
【解析】 聚变时，等离子体由无限远靠近到r0的过程，动能转化为氘核之间的电势能，故2Ek＝Ep，即2×k1T＝k，解得T＝，故B正确．
【答案】 B
8．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，必须克服库仑斥力做功
D．热核反应只有在人工控制下才能发生
【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，因此必须克服库仑斥力做功，B、C正确；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．
【答案】 ABC
9．(2011·福建龙岩检测)关于核反应方程H＋H→He＋X，以下说法中正确的是( )
A．X是n，该核反应属于聚变
B．X是H，该核反应属于裂变
C．X是n，该反应中的核燃料是当前核电站采用的核燃料
D．X是H，该反应中的核燃料是当前核电站采用的核燃料
【解析】 根据质量数守恒，电荷数守恒，可知X是n，该核反应属于聚变，故A正确，B错误；当前核燃料利用的是U－235，故C、D错误．
【答案】 A
10．2006年9月28日，我国最新一代核聚变装置“EAST”在安徽合肥首次放电，显示了“EAST”装置具有良好的整体性能，使等离子体约束时间达1 000 s温度超过1亿度，标志着我国磁约束核聚变研究进入国际先进水平．合肥也成为世界上第一个建成此类全超导非圆截面核聚变实验装置并能实际运行的地方．核聚变的主要原料是氘，在海水中含量极其丰富，已知氘核的质量为m1，中子的质量为m2，He的质量为m3，质子的质量为m4，则下列说法中正确的是( )
A．两个氘核聚变成一个He所产生的另一个粒子是质子
B．两个氘核聚变成一个He所产生的另一个粒子是中子
C．两个氘核聚变成一个He所释放的核能为(2m1－m3－m4)c2
D．与受控核聚变比较，现实运行的核反应堆产生的废料具有放射性
【解析】 由核反应方程知2H―→He＋X，X应为中子，释放的核能应为ΔE＝(2m1－m3－m2)c2，聚变反应的污染非常小．而现实运行的裂变反应的废料具有很强的放射性，故A、C错误，B、D正确．
【答案】 BD
二、填空题(本题2小题，共12分)
11．(4分)(2011·浙江高考)在核反应堆中，铀核吸收中子会发生裂变，裂变的产物是多样的，所生成的核往往还会衰变，其中一个衰变过程可表述为I→Xe＋________＋ΔE.试问式中空格应为何种粒子？
【解析】 由核反应过程中质量数和核电核数守恒，得该粒子质量数为0，核电荷数为－1，核反应方程为I→Xe＋e＋ΔE，空格中粒子为电子．
【答案】 e 电子
12．(8分)(2011·高二检测)雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(νe)而获得了2002年度诺贝尔物理学奖．他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615 t四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶．电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程为νe＋Cl→Ar＋e
已知Cl的质量为36.956 58 u，Ar的质量为36.956 91 u，e的质量为0.000 55 u,1 u质量对应的能量为931.5 MeV.根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为________．
【解析】 上面核反应过程增加的质量：
Δm＝36.956 91 u＋0.000 55 u－36.956 58 u
＝0.000 88 u
应吸收的能量：
ΔE＝Δmc2＝0.000 88×931.5 MeV＝0.82 MeV.
【答案】 0.82 MeV
三、计算题(本题包括4个小题，共48分，解答时要写出必要的文字说明、主要的解题步骤，有数值计算的要注明单位)
13．(8分)1993年，中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素Pt，制取过程如下：(1)用质子轰击铍靶Be产生快中子；(2)用快中子轰击汞Hg，反应过程可能有两种：①生成Pt，放出氦原子核；②生成Pt，同时放出质子、中子．(3)生成的铂Pt发生两次衰变，变成稳定的原子核汞0Hg.写出上述核反应方程．
【解析】 由题目可知制得Pt的过程，可根据每个过程中已知的原子核、粒子，依据电荷数、质量数守恒的原则写出核反应方程．
根据质量数守恒、电荷数守恒，确定新生核的电荷数和质量数，然后写出核反应方程．如下：
(1)Be＋H―→B＋n
(2)① Hg＋n―→ Pt＋He；
② Hg＋n―→Pt＋2H＋n
(3)Pt―→ Au＋ 0－1e；Au―→ Hg＋ e.
【答案】 见解析
14．(10分)在原子反应堆中，常用石墨(碳)作减速剂使快中子减速．已知碳核的质量是中子的12倍，假设中子与碳核的碰撞是弹性的(即碰撞中不损失动能)，而且碰撞前碳核是静止的，设碰撞前中子的动能为E0，问经过一次碰撞后，中子的动能损失多少？
【解析】 (1)设中子的质量为m，速度为v0，碳核的质量为M，碰撞后中子、碳核的速度分别为v1、v，则mv0＝mv1＋Mv①
mv＝mv＋Mv2②
由①②解得v1＝－v0.碰撞一次，中子损失的动能为：ΔE＝mv－mv＝mv
＝E0.
【答案】 E0
15．(12分)已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226.试问：
(1)镭核中质子数和中子数分别是多少？
(2)镭核的核电荷数和所带电荷量是多少？
(3)若镭原子呈中性，它核外有多少电子？
(4)Ra是镭的一种同位素，让Ra和Ra以相同速度垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，它们运动的轨道半径之比是多少？
【解析】 因为原子序数与核内质子数、核电荷数、中性原子的核外电子数都是相等的．原子核的质量数等于核内质子数与中子数之和．由此可得：
(1)镭核中的质子数等于其原子序数，故质子数为88，中子数N等于原子核的质量数A与质子数Z之差，即N＝A－Z＝226－88＝138.
(2)镭核的核电荷数和所带电量分别是Z＝88，Q＝Ze＝88×1.6×10－19 C＝1.41×10－17 C.
(3)核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88.
(4)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，故有
qvB＝m，r＝
两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故＝＝.
【答案】 (1)138 (2)1.41×10－17 C (3)88
(4)113∶114
16．(18分)太阳现正处于主序星演化阶段，它主要是由电子和H、He等原子核组成，维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是2e＋4H→He＋释放的核能，这些能量最后转化为辐射能，根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的H核数目从现有数减少10%，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段，为了简单，假定目前太阳全部由电子和H核组成．
(1)为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量M，已知地球半径R＝6.4×106 m．地球质量m＝6.0×1024 kg，日地中心的距离r＝1.5×1011 m，地球表面处的重力加速度g＝10 m/s2,1年约为3.2×107秒，试估算目前太阳的质量M；
(2)已知质子质量mp＝1.6726×10－27 kg，He质量mα＝6.6458×10－27 kg，电子质量me＝0.9×10－30 kg，光速c＝3×108 m/s，求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能；
(3)又知地球上与太阳光垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能ω＝1.35×103 W/m2，试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命(估算结果只要求一位有效数字)．
【解析】 (1)估算太阳的质量M
设T为地球绕日心运动的周期，则由万有力定律和牛顿定律可知
G＝m()2r，①
地球表面处的重力加速度
g＝G②
由①、②式联立解得
M＝m()2③
以题给数值代入，得M＝2×1030 kg.④
(2)根据质量亏损和质能公式，该核反应发生一次释放的核能为
ΔE＝(4mp＋2me－mα)c2，⑤
代入数值，解得
ΔE＝4.2×10－12 J．⑥
(3)根据题给假定，在太阳继续保持在主星序阶段的时间内，发生题中所述的核聚变反应的次数为
N＝×10%⑦
因此，太阳总共辐射出的能量为
E＝N·ΔE
设太阳辐射是各向同性的，则每秒内太阳向外放出的辐射能为
E′＝4πr2ω，⑧
所以太阳继续保持在主星序的时间为
t＝⑨
由以上各式解得
t＝以题给数据代入，并以年为单位，可得t＝1×1010年．
【答案】 (1)2×1030 kg (2)4.2×10－12 J
(3)1×1010年
1．对于核力，以下说法正确的是( )
A．核力是弱相互作用，作用力很小
B．核力是强相互作用的表现，是强力
C．核子之间的距离小于0.8×10－15 m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起
D．人们对核力的了解很清楚，特别是在小于0.8×10－15 m时核力的变化规律更清楚
【解析】 核力是强相互作用的一种表现，它的作用范围在1.5×10－15 m之内，核力比库仑力大得多，因此选项B正确，A错误．核力在大于0.8×10－15 m时表现为吸引力，且随距离增大而减小；在距离小于0.8×10－15 m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起，所以选项C正确．人们对核力的了解还不是很清楚，这是科学家们奋力攻克的堡垒，故选项D不正确．
【答案】 BC
2．爱因斯坦提出了质能方程，揭示了质量与能量的关系，关于质能方程，下列说法正确的是( )
A．质量和能量可以相互转化
B．当物体向外释放能量时，其质量必定减少，且减少的质量Δm与释放的能量ΔE满足ΔE＝Δmc2
C．物质的核能可用mc2表示
D．mc2是物体能够放出能量的总和
【答案】 BD
3．核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化，这是因为 ( )
A．原子核带正电，电子带负电，电荷间存在很大的库仑力
B．核子具有质量且相距很近，存在很大的万有引力
C．核子间存在着强大的核力
D．核子间存在着复杂的磁力
【解析】 由于核子间存在着强大的核力，核子结合为原子核或原子核分为核子必然伴随核力或克服核力做功，因为功是能量转化的量度，因此，必有巨大的能量变化，所以选C.
【答案】 C
4．为了直接验证爱因斯坦狭义相对论中著名的质能方程E＝mc2，科学家用中子轰击硫原子，分别测出原子捕获中子前后质量的变化以及核反应过程中放出的能量，然后进行比较，精确验证了质能方程的正确性．设捕获中子前的原子质量为m1，捕获中子后的原子质量为m2，被捕获的中子质量为m3，核反应过程放出的能量为ΔE，则这一实验需验证的关系式是( )
A．ΔE＝(m1－m2－m3)c2
B．ΔE＝(m1＋m3－m2)c2
C．ΔE＝(m2－m1－m3)c2
D．ΔE＝(m3－m1＋m2)c2
【解析】 反应前的质量总和为m1＋m3，质量亏损Δm＝(m1＋m3－m2)，核反应释放的能量ΔE＝(m1＋m3－m2)c2，选项B正确．
【答案】 B
5．氘核和氚核聚变时的核反应方程为H＋H―→He＋n，已知H的平均结合能是2.78 MeV，H的平均结合能是1.09 MeV，He的平均结合能是7.03 MeV，试计算核反应时释放的能量．
【解析】 聚变反应前氘核和氚核的总结合能
E1＝(1.09×2＋2.78×3)MeV＝10.52 MeV.
反应后生成的氦核的结合能
E2＝7.03×4 MeV＝28.12 MeV.
由于单个核子无结合能，所以聚变过程释放出的能量
ΔE＝E2－E1＝(28.12－10.52) MeV＝17.6 MeV.
【答案】 17.6 MeV
6．(2011·陵水检测)关于原子核内的核力和库仑力，下列说法中正确的是
( )
A．组成U核的核子中任何两个核子之间都存在着不可忽略的核力的作用
B．组成U核的核子中任何两个中子之间都存在着不可忽略的核力的作用
C．组成U核的质子中任何两个质子之间都存在着不可忽略的库仑力的作用
D．组成U核的质子中任何两个质子之间，除库仑力之外还都存在着不可忽略的核力的作用
【解析】 原子核内任何两个质子之间都存在库仑力作用，但每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，故选项C正确．
【答案】 C
7.H的质量是3.016 050 u，质子的质量是1.007 277 u，中子的质量是1.008 665 u，求：
(1)一个质子和两个中子结合为氚核时，是吸收还是放出能量？该能量为多少？
(2)氚核的结合能和平均结合能各是多少？
(3)如果这些能量是以光子形式放出，则光子的频率是多少？
【解析】 (1)一个质子和两个中子结合成氚核的反应方程式是
H＋2n―→H.
反应前各核子总质量为：
mp＋2mn＝1.007 277 u＋2×1.008 665 u
＝3.024 607 u.
反应后新核的质量为mH＝3.016 050 u.
质量亏损为：
Δm＝3.016 050 u－3.024 607 u＝－0.008 557 u.
因反应前的总质量大于反应后的总质量，故此核反应为放能反应．
释放的核能为ΔE＝0.008 557×931.5 MeV＝7.97 MeV.
(2)氚核的结合能即为ΔE＝7.97 MeV，
它的平均结合能为ΔE/3＝2.66 MeV.
(3)放出光子的频率为
ν＝＝ Hz＝1.92×1021 Hz.
【答案】 (1)放能反应，放出能量7.97 MeV
(2)7.97 MeV 2.66 MeV
(3)1.92×1021 Hz
8．(2011·延安检测)钚的放射性同位素Pu静止时衰变为铀核激发态U*和α粒子，而铀核激发态U*立即衰变为铀核U，并放出能量为0.097 MeV的γ光子．已知：Pu、U和α粒子的质量分别为mPu＝239.052 1 u、mU＝235.043 9 u和mα＝4.002 6 u，1 u＝931.5 MeV/c2.
已知衰变放出的γ光子的动量可忽略，求α粒子的动能．
【解析】 上述衰变过程的质量亏损为
Δm＝mPu－mU－mα①
放出的能量为ΔE＝Δmc2②
这能量是铀核的动能EU、α粒子的动能Eα和γ光子的能量Eγ之和即ΔE＝EU＋Eα＋Eγ③
由①②③式解得EU＋Eα＝(mPu－mU－mα)c2－Eγ④
设衰变后的铀核和α粒子的速度分别为vU和vα，则由动量守恒有mUvU＝mαvα⑤
又EU＝mUv，⑥
Eα＝mαv⑦
由⑤⑥⑦式解得＝⑧
由④⑧式解得Eα＝[(mPu－mU－mα)c2－Eγ]
代入题给数据解得Eα＝5.034 MeV.
【答案】 5.034 MeV
9．在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出．中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测.1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中H的核反应，间接地证实了中微子的存在．
(1)中微子与水中的H发生核反应，产生中子(n)和正电子(e)，即中微子＋H→n＋e，可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是( )
A．0和0 B．0和1
C．1和0 D．1和1
(2)上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子(γ)，即e＋e→2γ.已知正电子和电子的质量都为9.1×10－31 kg，反应中产生的每个光子的能量约为______J．正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，原因是________．
【解析】 (1)根据核反应前后质量数和电荷数守恒可知，中微子的质量数和电荷数都是0，选项A正确．
(2)正电子和电子转变为两个光子后，质量变为零，根据质能方程，产生的能量为ΔE＝Δmc2＝2mec2，故一个光子的能量为E＝mec2，代入数据解得E＝8.2×10－14 J.
正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体，系统总动量为零，故不可能只产生一个光子，因为此过程遵循动量守恒定律．
【答案】 (1)A (2)8.2×10－14 动量守恒
1．当一个重核裂变时，它所产生的两个核( )
A．是稳定的
B．含有的中子数较裂变前重核的中子数少
C．裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量
D．可能是多种形式的两个核的组合
【解析】 重核裂变时裂变为两个中等质量的核，平均要放出2－3个中子，故中子数要减少，重核裂变的产物是多种多样的，故选项B、D正确．
【答案】 BD
2．下列说法正确的是( )
A．原子核的裂变可以自发地进行
B．原子核的衰变可以自发地进行
C．只要裂变反应发生，就能引发链式反应
D．核反应堆中的控制棒是通过控制裂变原子核裂变的时间来控制反应速度的
【解析】 重核裂变不能自发进行，吸收中子后才能进行，U－238吸收快中子，U－235吸收慢中子才能裂变，而原子核的衰变是自发进行的，故A错误，B正确；链式反应的条件是铀的体积(或质量)大于临界体积(或临界质量)，故C错误；反应堆中的控制棒是吸收中子的数量多少来控制反应速度的，D错误．
【答案】 B
3．一个铀235吸收一个中子后发生反应的方程式是：92U＋n―→54Xe＋Sr＋10n，放出的能量为E，铀235核的质量为M，中子的质量为m，氙136核的质量为m1，锶90核的质量为m2，真空中光速为c，则释放的能量E等于( )
A．(M－m1－m2)c2
B．(M＋m－m1－m2)c2
C．(M－m1－m2－9m)c2
D．(m1＋m2＋9m－M)c2
【解析】 铀235裂变时的质量亏损：Δm＝M＋m－m1－m2－10m＝M－m1－m2－9m，由质能方程可得ΔE＝Δmc2＝(M－9m－m1－m2)c2.
【答案】 C
4．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，以改变反应堆中的中子数目
D．利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度
【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．而镉棒具有很强的吸收中子的能力，用调节镉棒插入的深度可改变中子的数目进而控制核反应速度．故C正确．
【答案】 C
5．裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核U为燃料的反应堆中，当U俘获一个慢中子后发生裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为
( )
U ＋ n → Xe ＋ Sr ＋ 3n
235．043 9 1.008 7 138.917 8 93.91 54
反应方程下边的数字是中子及有关原子静止质量(以原子质量单位u为单位)．已知1 u的质量对应的能量为931.5 MeV，则此裂变反应释放的能量是________MeV.
【解析】 铀核俘获中子发生裂变的质量亏损为Δm＝0.1933 u，ΔE＝0.1933×931.5 MeV≈180 MeV.
【答案】 180
6．关于重核的裂变，下列说法正确的是( )
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
【解析】 在裂变反应中核子数是不会减小的，铀裂变的质量亏损是远小于一个核子的质量的，核子数是不会减少的，因此选项C错．重核裂变为中等质量的原子核时，由于平均质量减小，要发生质量亏损，从而释放出核能，故选项D正确．
【答案】 D
7．秦山核电站第一期工程装机容量为30万千瓦．如果1 g铀235完全裂变时能产生的能量为8.2×1010 J，并且假定所产生的能量都变成了电能，那么每年要消耗多少铀235？(一年可按365天计算)
【解析】 秦山核电站一年由铀235裂变产生的总能量为
E＝Pt＝3.0×108×365×24×3 600 J＝9.46×1015J.
1 g铀235裂变释放的能量E′＝8.2×1010J.
所以每年需消耗的铀235为
m＝＝ g＝1.15×105 g＝115 kg.
【答案】 115 kg
8．(2010·海南物理)在核反应堆中，常用减速剂使快中子减速．假设减速剂的原子核质量是中子的k倍，中子与原子核的每次碰撞都可看成是弹性正碰．设每次碰撞前原子核可认为是静止的，求N次碰撞后中子速率与原速率之比．
【解析】 设中子和作减速剂的物质的原子核A的质量分别为mn和mA，碰撞前中子速度为vn，碰撞后中子和原子核A的速度分别为vn′和vA′.碰撞前后的总动量和总能量守恒，有
mnvn＝mnvn′＋mAvA′①
mnv＝mnvn′2＋mAvA′2②
又mA＝kmn③
由①②③式得，经1次碰撞后中子速率与原速率之比为：
＝④
经N次碰撞后，中子速率与原速率之比为()N.
【答案】 ()N
9．1945年7月，为了加速日本军国主义的灭亡，促使日本早日无条件投降，美国在日本的广岛、长崎投下了两枚原子弹．落在日本广岛的原子弹，其爆炸释放的能量相当于2×104 t TNT爆炸的能量(约8.4×1013 J)，由此可知该原子弹中铀235的质量是多少千克？(已知裂变的核反应方程U＋n→Ba＋Kr＋3n＋201 MeV，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023)
【解析】 由核反应方程知，一个铀核裂变能放出201 MeV的能量，1 mol铀核裂变放出的能量为
ΔE1＝6.02×1023×201 MeV＝1.936×1013 J
1 mol铀核的质量为0.235 kg，则原子弹中铀核的质量为m＝×0.235 kg＝×0.235 kg＝
1．02 kg.
【答案】 1.02 kg
1．关于轻核聚变释放核能，下列说法正确的是( )
A．一次聚变反应一定比一次裂变反应释放的能量多
B．聚变反应比裂变反应每个核子释放的平均能量一定大
C．聚变反应中粒子的比结合能变小
D．聚变反应中由于形成质量较大的核，故反应后质量增加
【解析】 在一次聚变反应中释放的能量不一定比裂变反应多，但平均每个核子释放的能量一定大，故A错误，B正确；由于聚变反应中释放出巨大能量，则比结合能一定增加，质量发生亏损，故C、D错误．
【答案】 B
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γ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( )
A．核反应方程是H＋n―→H＋γ
B．聚变反应中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3
C．辐射出的γ光子的能量E＝(m3－m1－m2)c
D．γ光子的波长λ＝
【解析】 本题考查的是核反应中的质量亏损和质能方程等相关知识．需要同学们准确掌握释放能量的公式为E＝(m1＋m2－m3)c2和E＝.
【答案】 B
3．“两弹一星”是中国科技界为新中国屹立于世界之林做出的巨大贡献．下列核反应方程中，属于研究两弹的基本核反应方程的是( )
A.N＋He―→O＋H
B.U＋n―→Sr＋ Xe＋10n
C.U―→Th＋He
D.H＋H―→He＋n
【解析】 “两弹”指原子弹和氢弹，原子弹的核反应方程是铀核裂变，B选项正确，氢弹的核反应方程是轻核聚变，D选项正确．
【答案】 BD
4．(2011·安康检测)在北京举行的第二十九届奥运会真正成为了第一届“绿色奥运”，场馆周围80%～90%的路灯采用了太阳能发电技术，奥运会90%的洗浴热水利用了全玻璃真空太阳能集热技术．太阳能是由太阳内部热核聚变反应形成的，其核反应主要是( )
A．4H―→He＋2e
B.N＋He―→O＋H
C.U＋n―→Xe＋Sr＋10n
D.U―→Th＋He
【解析】 热核聚变是指轻核结合为质量较重的核的反应，故A正确；B项中为实现原子核人工转变的反应．C项中为裂变反应，D项中为衰变，均不属聚变反应．故B、C、D不正确．
【答案】 A
5．在某些恒星内，三个α粒子结合成一个 C核，已知mC＝12.0000 u，mα＝4.0026 u，计算这个反应中放出的能量．
【解析】 因为C的质量为12.0000 u，He的质量为4.0026 u，根据爱因斯坦质能方程可以求出这个反应中放出的能量．三个α粒子结合成一个C核时质量亏损Δm＝3×4. 0026 u－12. 0000 u＝0.0078 u，放出的能量ΔE＝0.0078×931.5 MeV≈7.266 MeV.
【答案】 7.266 MeV
6．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( )
A．“人造太阳”的核反应是H＋H―→He＋n
B．“人造太阳”的核反应方程是U＋n―→Ba＋Kr＋3n
C．“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是ΔE＝Δmc2
D．“人造太阳”核能大小的计算公式是E＝mc2
【解析】 “人造太阳”发生的是氢核聚变，所以核反应方程式为H＋H―→He＋n，而B选项中的核反应是核裂变，故错误；“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是ΔE＝Δmc2，而核能大小的计算公式为E＝mc2，故选项A、C正确．
【答案】 AC
7．试求在氢弹中合成1 kg的氦时所释放出的能量．(氘核H的质量为2.013 6 u，氚核H的质量为3.016 6 u，氦核He的质量为4.002 6 u．中子的质量为1.008 7 u)
【解析】 弹壳内装的是氘和氚，它们在高温下聚变生成氦，核聚变方程为：H＋H―→He＋n.当一个氘核H与一个氚核H发生反应时放出的能量为：ΔE＝Δm×931.56 MeV＝(2.013 6＋3.016 6－4.002 6－1.008 7)×931.56 MeV≈17.6 MeV.1 kg氦He中所含的原子核数目为：N＝nNA＝×6.02×1023个＝1.5×1026个．这样合成1 kg氦He核时所放出的总能量为：E＝NΔE＝1.5×1026×17.6 MeV＝2.64×1027 MeV.
【答案】 2.64×1027 MeV
8．(2011·榆林检测)氘和氚发生聚变反应的方程式是H＋H→He＋n＋17.6 MeV，若有2 g氘和3 g氚全部发生聚变，NA为阿伏加德罗常数，则释放的能量是( )
A．NA×17.6 MeV
B．5NA×17.6 MeV
C．2NA×17.6 MeV
D．3NA×17.6 MeV
【解析】 由核反应方程可知1个氘核和1个氚核聚变成氦核时放出17.6 MeV的能量和1个中子，则1摩尔的氘和氚全部聚变成1摩尔氦核时释放的能量为ΔE＝NA×17.6 MeV.
【答案】 A
9．物理学家们普遍相信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．根据这一理论，在太阳内部4个氢核(H)转化成一个氦核(He)和两个正电子(e)并放出能量．已知质子质量mp＝1.007 3 u，α粒子的质量mα＝4.0026 u，电子的质量me＝0.000 5 u．1 u的质量对应931.5 MeV的能量．
(1)写出该热核反应方程；
(2)一次这样的热核反应释放出多少兆电子伏的能量？(结果保留四位有效数字)
【解析】 (1)热核反应方程为4H→He＋2e.
(2)质量亏损为Δm＝4mp－mα－2me＝(4×1.007 3－4.002 6－2×0.000 5) u＝0.025 6 u
ΔE＝0.025 6×931.5 MeV＝23.85 MeV.
【答案】 (1)4H→He＋2e (2)23.85 MeV
