课时分层作业(十六)
1 2 3 4 6 7 8 10 11
B A B C AC C C C B
A组 基础巩固练
1．B [根据质量数和电荷数守恒可知四个核反应方程分别为→→、→,→，故只有B选项符合题意．]
2．A [设X为X，根据核反应的质量数守恒：4+14＝17+Z，则Z＝1，电荷数守恒：2+7＝8+A，则A＝1，即X为H，即质子，故A正确，B、C、D错误．]
3．B [在元素周期表中查到铅的原子序数为82，即一个铅原子中有82个质子，由于原子是电中性的，则核外电子有82个．根据质量数等于质子数与中子数之和可知，铅原子核的中子数为207－82＝125．故B正确．]
4．C [根据结合能的定义可知，一个中子与一个质子发生核反应，生成氘核的过程中，放出的能量等于氘核的结合能，由题意可知，氘核的结合能等于ΔE；因氘核有两个核子，所以氘核的平均结合能为，C正确．]
5．解析：(1)质量亏损Δm＝mN+mHe－mO－mp＝(14.007 53+4.003 87－17.004 54－1.008 15) u＝－0.001 29 u
ΔE＝－0.001 29×931.5 MeV≈－1.2 MeV
负值说明这一核反应吸收能量，其能量变化了1.2 MeV．
(2)根据动量守恒定律有mHev0＝mpvp+mOvO
代入数据解得vp≈8.9×107 m/s．
答案：(1)吸收能量 1.2 MeV (2)8.9×107 m/s
6．AC [由题图可知F原子核的核子的平均质量最小，则原子序数较小的核D、E结合成原子序数较大的核F时，因F核子的平均质量小于D、E核子的平均质量，故出现质量亏损，由质能方程知，该过程一定放出核能，故A正确，B错误；因为B、C核子的平均质量小于A核子的平均质量，故A核分裂成B、C核的过程一定释放能量，故C正确，D错误．]
7．C [ΔE＝Δmc2只说明质量亏损和释放出核能这两种现象的联系，并不是说明物体的质量和能量之间存在着相互转化关系，故A、B错误，C正确；若核反应中出现质量亏损情况，则该核反应释放能量，故D错误．]
8．C [α粒子是氦原子核，核子数为4，故A错误；用放射源钋的α射线轰击铍时，能发射出一种穿透力极强的中性射线，即中子流，中子轰击石蜡，将氢中的质子打出，形成质子流，故B错误；钋的α衰变方程为o―→e，故C正确；α粒子轰击铍的核反应方程为e―→，故D错误．]
9．解析：(1)由题意可知，核反应方程为i―→e．
(2)设中子的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得
mv＝－3mv1＋4mv2，
由题意得v1∶v2＝7∶8，
解得v1＝v．
(3)氚核和α粒子的动能之和为Ek＝mv2，
释放的核能为ΔE＝Ek－Ekn＝mv2，
由爱因斯坦质能方程得，
质量亏损为Δm＝．
答案：(1)―→ (2)v v (3)
B组 能力提升练
10．C [由核反应方程的质量数及电荷数守恒可知，氦核经过核反应生成碳核的方程为He―→，故A错误；由题意可知，该核反应过程的质量亏损为Δm＝3m1－m2，故B错误；比结合能等于结合能与核子总数的比值，又ΔE＝Δmc2，故碳核的比结合能为，故C正确；由原子核的结构可知，的同位素中有6个质子，14个核子，8个中子，故D错误．]
11．B [核力是强相互作用的一种表现，它的作用范围在2×1 m之内，核力比库仑力大得多，故B正确，A错误；核力在0.5×10-15~2×10-15 m时，表现为引力，且随距离增大而减小，在距离小于0.5×1 m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起，故C错误；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D错误．]
12．解析：(1)根据核反应中电荷数守恒可得X的电荷数为2，由质量数守恒可得X的质量数为4，则X的符号为He．
(2)由核反应方程可得反应中的质量亏损为Δm＝239.052 2 u－(235.043 9 u+4.002 6 u)＝0.005 7 u，故衰变过程放出的能量为ΔE＝Δmc2＝0.005 7×931 MeV＝5.306 7 MeV≈5.31 MeV．
(3)钚核衰变前动量为零，设衰变后e的动量为p1，动能为,的动量为p2，动能为Ek2，由动量守恒定律得p1＋p2＝0，而动量与动能的关系为Ek＝，则动能之比等于两个核子质量的反比，即＝＝≈．
答案：(1He (2)5.31 (3)58.7∶1
13．解析：铀核相对α粒子做反向运动(反冲)，在磁场中形成相切的圆轨迹，衰变中系统的动量及总能量均是守恒的，释放出的结合能，一部分转变成两个生成核的动能，另一部分以光子的形式辐射出去．
(1PuUHe．
(2)因为E＝hν＝h，
所以λ＝ m≈1.38×10-11 m．
(3)由质能方程可得衰变中释放的能量
ΔE＝Δmc2＝(m1－m2－m3)×931.5 MeV
根据能量守恒定律得，铀核和α粒子的总动能为
Ek＝EkU+Ekα＝ΔE－E＝(m1－m2－m3)×931.5 MeV－0.09 MeV≈4.266 MeV．
答案：(1PuUHe (2)1.38×10-11 m (3)4.266 MeV课时分层作业(十六) 核力与核反应方程
?题组一 原子核的组成
1．国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台，下列核反应中放出的粒子为中子的是( )
A．俘获一个α粒子，产生并放出一个粒子
B．俘获一个α粒子，产生并放出一个粒子
C．俘获一个质子，产生e并放出一个粒子
D．俘获一个质子，产生e并放出一个粒子
2．在核反应方程＋→＋X中，X表示的是( )
A．质子 B．中子 C．电子 D．α粒子
3．在元素周期表中查到铅的原子序数为82，一个铅原子质量数为207，下列说法正确的是( )
A．核外有82个电子，核内有207个质子
B．核外有82个电子，核内有82个质子
C．核内有82个质子，207个中子
D．核内有125个核子
?题组二 对结合能的理解
4．一个中子与一个质子发生核反应，生成一个氘核，其核反应方程为―→．若该核反应放出的核能为ΔE，则氘核的平均结合能为( )
A． B．
C． D．ΔE
5．卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子．发现质子的核反应方程为e―→，已知核质量为mN＝14. 007 53 u，核质量为mO＝17. 004 54 u，e核质量为mHe＝4.003 87 u，质子质量为mp＝1.008 15 u．(已知1 u相当于931.5 MeV的能量，结果保留两位有效数字)
(1)这一核反应是吸收能量还是放出能量？相应的能量变化为多少？
(2)若入射核以v0＝3×107 m/s的速度沿两核中心连线方向轰击静止核，反应生成的1. 8×106 m/s．则质子的速度大小为多少？
6．(多选)如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图像．下列说法正确的是( )
A．若D、E能结合成F，结合过程一定释放能量
B．若D、E能结合成F，结合过程一定吸收能量
C．若A能分裂成B、C，分裂过程一定释放能量
D．若A能分裂成B、C，分裂过程一定吸收能量
?题组三 质能方程的理解
7．对公式ΔE＝Δmc2，下列说法正确的是( )
A．能量可以转化为质量
B．质量可以转化为能量
C．能量的转化与质量的转化是成比例的
D．发生核反应时，反应前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
8．如图所示为从石蜡中打出质子的实验示意图，利用钋衰变放出的α粒子轰击铍，产生穿透力强的粒子，粒子流能将石蜡中的质子打出来，下列说法正确的是( )
A．α粒子核子数为2
B．穿透力强的粒子流是γ射线
C．钋核的α衰变方程为o―→e
D．α粒子轰击铍的核反应方程为e―→
9．用速度大小为v的中子轰击静止的锂核()，发生核反应后生成氚核和α粒子，生成的氚核速度方向与中子的初速度方向相反，氚核与α粒子的速度大小之比为7∶8，中子的质量为m，质子的质量可近似看作m，光速为c．
(1)写出核反应方程；
(2)求氚核与α粒子的速度大小；
(3)若核反应过程中放出的核能全部转化为α粒子和氚核的动能，求出质量亏损．
10．某行星内部含有氦核，在一定条件下氦核经过核反应会生成碳核．已知1个质子的质量为mp，1个中子的质量为mn，1个氦核()的质量为m1、1个碳核的质量为m2，真空中的光速为c，下列说法正确的是( )
A．转变为的核反应方程为―→
B．转变为的核反应中质量亏损为6mp＋6mn－m2
C．碳核的比结合能为
D．的同位素中有6个中子，14个核子
11．对于核力，下列哪些说法是正确的( )
A．核力是弱相互作用，作用力很小
B．核力是强相互作用，是短程力
C．核子之间的距离小于0.8×10-16 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
12．一个静止的钚核()自发地衰变成一个铀核()和另一个原子核X，并释放出一定的能量．其核衰变方程为＋X．
(1)方程中的X核符号为________；
(2)钚核的质量为239.052 2 u，铀核的质量为235.043 9 u，X核的质量为4.002 6 u，已知1 u相当于931 MeV，则该衰变过程放出的能量是________MeV(结果保留三位有效数字)；
(3)假设钚核衰变释放出的能量全部转变为铀核和X核的动能，则X核与铀核的动能之比是________．
13．假设钚的同位素离子静止在某一匀强磁场中，该离子沿着与磁场垂直的方向放出一个α粒子后，变成了铀的一个同位素离子，同时放出能量为E＝0.09 MeV的光子．若已知钚核的质量为m1＝238.999 655 u，铀核的质量为m2＝234.993 470 u，α粒子的质量为m3＝4.001 509 u．(普朗克常量是h＝6.63×10-34 J·s，光在真空中的速度为c＝3×108 m/s，1 u的质量对应931.5 MeV的能量，e＝1.6×10-19 C)．
问题：(1)写出这一过程的核反应方程式？
(2)放出的光子的波长是多少？(结果保留三位有效数字)
(3)求α粒子和新核获得的总动能是多少？(结果保留四位有效数字)课时分层作业(十七)
1 2 3 4 5 6 7 8 10 11
A B AD ABC ABC AD C A D BD
A组 基础巩固练
1．A [设原来14C的质量为M0，衰变后剩余质量为M，则有M＝M0，因为剩余质量为原来的，故＝1，所以死亡时间距今为t＝＝5 700年，A正确；12C、13C、14C具有相同的质子数和不同的中子数，故B错误；14C衰变为14N的过程中，质量数没有变化，而核电荷数增加1，这是因为14C中的一个中子变成了一个质子和一个电子，放出β射线，C错误；放射性元素的半衰期与其所处的物理环境以及化学环境无关，D错误．]
2．B [由于P和F是同位素，设它们的质子数为n，则其他各原子核的质子数可分别表示如下：
n＋2EH
nPS
由此可以看出R和E是同位素，S、P和F是同位素，Q和G是同位素．故B正确．]
3．AD [γ射线的电离作用很弱，不能使空气电离成为导体，B错误；γ射线的穿透能力很强，薄铝板的厚度变化时，接收到的信号强度变化很小，不能控制铝板厚度，C错误；γ射线能量很大，可以杀菌，延长水果的保存期，对肿瘤细胞也有很强的杀伤作用，故A、D正确．]
4．ABC [由题意知A、B正确；显像的原理是采集γ光子，即注入人体内的衰变放出的正电子和人体内的负电子湮灭转化为γ光子，因此的主要用途是作为示踪原子，故C正确，D错误．]
5．ABC [放射性同位素用作示踪原子，主要是用放射性同位素代替没有放射性的同位素参与正常的物理、化学、生物过程，既要利用化学性质相同的特点，也要利用衰变规律不受物理、化学状态变化的影响的特点，同时还要考虑放射性同位素的半衰期比天然放射性物质的半衰期短得多，放射性废料容易处理，选项A、B、C正确，选项D错误．]
6．AD [钴60放出的γ射线穿透能力强，半衰期长，适合用作医学的放射源，选项A正确，B错误；α射线电离能力最强，γ射线的电离能力最弱，氡222放出的是α射线，选项C错误，D正确．故选AD．]
7．C [碘131放出的β射线产生的实质是原子核中的一个中子转化为一个质子和一个电子，选项A错误；碳14的半衰期为5 730年，大量的碳14经过11 460 年后将还有四分之一未发生衰变，选项B错误；α射线电离作用比γ射线强，穿透能力比γ射线弱，选项C正确；医疗上利用钴60对癌症患者进行放射治疗，照射对健康细胞也有伤害，选项D错误．]
8．A [用30 MeV的X射线照射氧16，生成氧15的同时，释放出中子，核反应方程为X＋―→，故A正确；氧15发生正电子衰变的核反应方程为―→，生成的新核有8个中子，故B错误；经过10分钟，即经过5个半衰期，剩余氧15的含量m＝m0＝m0，故C错误；改变元素所处的物理环境和化学状态，不改变其半衰期，故D错误．]
9．解析：(1)离子在电场中被加速时，由动能定理qU＝mv2
进入磁场时，洛伦兹力提供向心力，qvB＝，又x＝2r
由以上三式得x＝．
(2)氢的三种同位素的质量数分别为1、2、3，由(1)的结果知
xH∶xD∶xT＝∶∶＝1∶∶．
答案：(1) (2)1∶∶
B组 能力提升练
10．D [用γ射线照射食品，可以杀死使食物腐败的细菌，延长保存期，故A正确；利用示踪原子可以研究生物大分子的结构和功能，故B正确；利用放射线的贯穿作用，可以制成射线测厚装置，故C正确；放射治疗利用了射线对病灶细胞的吸收作用，故D错误．]
11．BD [半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，对少数的原子核不适用，故A错误；放射性元素的半衰期是由原子核内部自身决定的，与外界的物理环境和化学状态无关，故B正确；氢有三种同位素、、，它们的质子数相等，中子数不相等，故C错误；由于人工放射性同位素的半衰期比现有的天然放射性元素的半衰期短得多，常用来作为示踪原子，故D正确．]
12．解析：(1)因放射线的电离作用，空气中与验电器所带电性相反的离子与之中和，从而使验电器所带电荷消失．
(2)α射线穿透物质的本领弱，不能穿透厚度为1毫米的铝板，因而探测器不能探测；γ射线穿透物质的本领极强，穿透1毫米厚的铝板和几毫米厚的铝板打在探测器上很难分辨；β射线也能够穿透1毫米甚至几毫米厚的铝板，但厚度不同，穿透后β射线的强度明显不同，探测器容易分辨．
(3)把掺入14C的人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素混合在一起，经过多次重新结晶后，得到了放射性14C分布均匀的牛胰岛素结晶，这证明了人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素完全融为一体，它们是同一种物质．把放射性同位素的原子掺到其他物质中去，让它们一起运动、迁移，再用放射性探测仪器进行追踪，就可以知道放射性原子通过什么路径，运动到哪里了，是怎样分布的，从而可以了解某些不容易查明的情况或规律．人们把这种用途的放射性同位素叫做示踪原子．
答案：(1)B (2)β (3)示踪原子
13．解析：(1)由方程两边的质量数和电荷数相同，可知234Pa中质子数为91，则中子数为234－91＝143．
(2)①②铝核被α粒子击中后产生中子的反应为e―→是磷的一种同位素，也有放射性，像天然放射性元素一样发生衰变，衰变时放出正电子，该反应为：―→．核反应和一般化学反应的不同点：核反应是原子层次上的变化，而化学反应是分子层次上的变化(或核反应前后元素发生变化，化学反应前后则元素种类不变)；一种同位素不论处于何种状态，它们的核反应性质是相同的，而它们的化学性质是不同的；同一元素的不同同位素，它们的化学性质是相同的，但它们的核反应性质是不同的．
答案：(1)143 (2)①e―→ 见解析 ②―→课时分层作业(十七) 放射性同位素
?题组一 放射性同位素的应用
1．14C发生放射性衰变，衰变为14N，半衰期约为5 700年．已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减小．现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一．下列说法正确的是( )
A．该古木的死亡时间距今约5 700年
B．12C、13C、14C具有相同的中子数
C．14C衰变为14N的过程中放出α射线
D．增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变
2．本题中用大写字母代表原子核．E经α衰变成为F，再经β衰变成为G，再经α衰变成为H．上述系列衰变可记为下式：EH，另一系列衰变如下：PS，已知P和F是同位素，则( )
A．Q和G是同位素，R和H是同位素
B．R和E是同位素，S和F是同位素
C．R和G是同位素，S和H是同位素
D．Q和E是同位素，R和F是同位素
3．(多选)放射性同位素钴60能放出较强的γ射线，其强度容易控制，这使得γ射线得到广泛应用．下列选项中，属于γ射线应用的是( )
A．医学上制成γ刀，无需开颅即可治疗脑肿瘤
B．机器运转时常产生很多静电，用γ射线照射机器可将电荷导入大地
C．铝加工厂将接收到的γ射线信号输入计算机，可对薄铝板的厚度进行自动控制
D．用γ射线照射草莓、荔枝等水果，可延长保存期
4．(多选)正电子发射型计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位素注入人体，在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇湮灭转化为一对γ光子，被探测器采集后，经计算机处理生成清晰图像．则根据PET原理判断下列表述正确的是( )
A．在人体内的衰变方程是―→
B．正、负电子湮灭方程是―→2γ
C．在PET中，的主要用途是作为示踪原子
D．在PET中，的主要用途是参与人体的新陈代谢
5．(多选)人工放射性同位素被用作示踪原子，主要是因为( )
A．放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质
B．人工放射性同位素的半衰期比天然放射性元素的半衰期短得多
C．半衰期与元素所处的物理、化学状态无关
D．放射性同位素容易制造
6．(多选)某医院利用放射线治疗肿瘤，被利用的放射源必须具备以下两个条件：(1)放出的射线有较强的穿透能力，能辐射到体内肿瘤所在处；(2)能在较长的时间内提供比较稳定的辐射强度．现有四种放射性同位素的放射线及半衰期如下表所示，关于在表中所列的四种同位素，下列说法正确的是( )
同位素 钴60 锶90 锝99 氡222
放射线 γ β γ α
半衰期 5年 28年 6小时 3.8天
A．最适宜作为放疗使用的放射源应是钴60
B．最适宜作为放疗使用的放射源应是锶90
C．放射线的电离能力最强的放射源是锝99
D．放射线的电离能力最强的放射源是氡222
?题组二 射线的危害与防护
7．关于元素的放射性，下列说法正确的是( )
A．碘131放出的β射线来源于核外电子
B．碳14的半衰期为5 730年，经过11 460年后将全部消失
C．α射线的电离作用比γ射线强，穿透能力比γ射线弱
D．医疗上利用钴60对癌症患者进行放射治疗，是因为射线只破坏癌细胞，不会对健康细胞带来伤害
8．正电子发射计算机断层扫描(PET)，是借助于示踪剂(正电子放射性药物)聚集到病变部位的特点来发现疾病的．PET常用核素氧15做示踪剂，其半衰期仅有2分钟．对含有氧元素的物质用能量范围为20～50 MeV的X射线进行照射，激发其原子核边缘的中子，可以产生核素氧15．下列说法正确的是( )
A．用30 MeV的X射线照射氧16，生成氧15的同时，释放出中子
B．氧15发生正电子衰变时，生成的新核含有9个中子
C．经过10分钟，氧15的含量减小为原来的
D．将氧15置于回旋加速器中，其半衰期可能发生变化
9．质谱仪是一种测定带电粒子的质量及分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示，离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看成为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x．
(1)设离子质量为m、电荷量为q、加速电压为U、磁感应强度大小为B，求x的大小；
(2)氢的三种同位素、、从离子源S出发，到达照相底片的位置距入口处S1的距离之比xH∶xD∶xT为多少？
10．放射性在工农业生产和科学研究中有广泛的应用，下列关于放射性的应用与防护，说法不正确的是( )
A．利用γ射线照射食品，可以杀死使食物腐败的细菌，延长保质期
B．利用示踪原子可以研究生物大分子的结构和功能
C．利用放射线的贯穿作用，可以制成射线测厚装置
D．放射治疗利用了射线对病灶细胞的电离作用
11．(多选)关于放射性同位素和半衰期，下列说法正确的是( )
A．钍的半衰期为24天，则20个钍原子核经过24天还剩下10个钍原子核
B．即使几百万度的高温也不能改变原子核的半衰期
C．同位素氕、氘、氚的中子数相等
D．由于人工放射性同位素的半衰期比现有的天然放射性元素的半衰期短得多，常用来作为示踪原子
12．用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现，天然的放射性同位素只不过40多种，而今天人工制造的放射性同位素已达1000多种，每种元素都有了自己的放射性同位素．放射性同位素在工业、农业、医疗卫生和科学研究的许多方面得到了广泛的应用．
(1)带电的验电器在放射线的照射下电荷会很快消失，其原因是( )
A．射线的贯穿作用
B．射线的电离作用
C．射线的物理、化学作用
D．以上三个选项都不是
(2)如图所示是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图．如果工厂生产的是厚度为1毫米的铝板，在α、β、γ三种射线中，你认为对铝板的厚度控制起主要作用的是________射线．
(3)在我国首先用人工方法合成牛胰岛素时，需要证明人工合成的牛胰岛素结晶跟天然牛胰岛素的结晶是同一种物质，为此曾采用放射性同位素14C作________．
13．同位素这个概念是1913年英国科学家索迪(1877～1956)提出的．许多元素都存在同位素，在目前已发现的114种元素中，稳定的同位素约有300多种，而放射性同位素达1 500种以上，而且大多数是人工制造的．
(1)中国科学院近代物理研究所的科学家利用兰州重离子加速器在重质量半中子区首次制得镤元素的一种同位素(234Pa)．已知h(钍)―→234Pa(镤)＋(电子)，则234Pa原子核里的中子数应为________．
(2)1934年，科学家在用α粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子，更意外的是拿走α放射源后，铝箔虽不再发射中子，但仍继续发射正电子，而且这种放射性随时间衰减的规律跟天然放射性元素一样，也有一定的半衰期．
①写出α粒子轰击铝箔()产生中子的核反应方程式，并请写出核反应和一般化学反应的不同点(请答3点)．
②上述产生的具有放射性的同位素叫放射性同位素，写出其产生正电子的核反应方程式．课时分层作业(十八)
1 2 3 4 5 6 7 8 10 11
B C C D BD B C AC AD C
A组 基础巩固练
1．B [题目选项中，―→e是α衰变，―→是β衰变，―→是人工核转变，只有B选项是重核裂变，故B正确．]
2．C [若两球质量相等，只有发生弹性碰撞时，碰后m2的速度才为v，A错误；由左手定则可知，射线甲带负电，不可能是α粒子，B错误；由题图可知，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大，C正确；该链式反应属于重核的裂变，D错误．]
3．C [的裂变方程为―→n，故A错误；当铀块体积达到临界体积时才能使链式反应不断进行下去，与铀块的温度无关，B错误，C正确；根据爱因斯坦质能方程可知一个裂变时，放出的能量为ΔE＝Δmc2，D错误．]
4．D [由于太阳的主要成分是氢，它释放出的巨大能量来源于氢核的聚变反应．这一反应又叫热核反应，故D正确．]
5．BD [由核反应方程H―→知，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．]
6．B [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CD错误．]
7．C [镉棒不会释放中子，A错误；镉棒不是减速剂，不能使快中子变为慢中子，B、D错误；镉棒对中子有吸收作用，通过中子强度检测器检测，当反应太强，镉棒能自动插入，多吸收中子，反之，自动抽出，少吸收中子，故镉棒也叫控制棒，C正确．]
8．AC [核燃料释放的能量远大于相等质量的煤放出的能量，A项正确；就可采储量所提供的能量来说，远大于煤炭所能提供的能量，而不是采储量，B项错误；在经济效益方面核电与火电不相上下，C项正确；核电站是有污染的，核反应堆用过的核废料具有很强的辐射性，要做特殊处理，D项错误．]
9．解析：(1)核反应方程为：―→．
(2)因为1 g氚为 mol，根据核反应方程，实现核转变的i也为mol，所以有2.0×1023个i实现了核转变．
(3)由爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2知，核聚变反应中有5个核子参加了反应，5个核子释放总能量ΔE＝5×5.6×10-13J＝2.8×10-12 J，所以质量亏损为Δm＝ kg≈3.1×10-29 kg．
答案：(1Li (2)2.0×1023个 (3)3.1×1 kg
B组 能力提升练
10．AD [―→是氢核聚变方程，A正确；根据氢核聚变特点，相同质量的核燃料，氢核聚变释放的能量比裂变反应大得多，氢核聚变反应过程的质量亏损比裂变反应过程的质量亏损大得多，D正确．]
11．C [2 g氘核的摩尔数n＝ mol＝1 mol，因为2个氘核聚变可放出3.26 MeV的能量，所以2 g氘核全部发生聚变时释放的能量为0.5NA×3.26 MeV，故C正确，其他选项错误．]
12．解析：(1)核反应方程为―→e
该反应质量亏损Δm＝2mD－mHe－mn＝0.003 5 u
由质能方程得释放核能ΔE＝Δm×931.5 MeV＝0.003 5×931.5 MeV≈3.26 MeV．
(2)将两个氘核作为一个系统，由系统动量守恒有
0＝mHevHe－mnvn，由于，则vHe＝vn．又由能量守恒有mHe+mn＝ΔE+2EkD．
代入数据可得EkHe＝0.99 MeV，Ekn＝2.97 MeV．
答案：H＋He＋ 3.26 MeV (2)0.99 MeV 2.97 MeV
13．解析：(1)氘和氚聚变的反应方程为―→．
(2)该反应过程的质量亏损Δm＝2.0141 u+3.0160 u－4.0026 u－1.0087 u＝0.0188 u＝3.1208×1 kg．
释放的核能ΔE＝Δmc2＝3.1208×10-29×(3×108)2 J≈2.8×10-12 J．
(3)设每年要消耗的氘的质量为M，氘原子的质量为MD
由能量守恒可得：·ΔE·η＝Pt．
可得：M＝＝ kg≈23 kg．
答案：(1)―→ (2)2.8×10-12 J (3)23 kg课时分层作业(十八) 裂变和聚变
?题组一 核裂变及链式反应
1．下列核反应中，表示核裂变的是( )
A．―→e
B．―→n
C．―→
D．―→
2．如图所示，有关四幅图的说法中正确的是( )
A B
C D
A．若两球质量相等，碰后m2的速度一定为v
B．射线甲由α粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷
C．在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大
D．该链式反应属于原子核的衰变
3．用中子()轰击铀核()发生裂变反应，会产生钡核()和氪核()，并释放中子()，当达到某些条件时可发生链式反应，一个铀核()裂变时，质量亏损为Δm，已知光在真空中的传播速度为c，以下说法正确的是( )
A．的裂变方程为―→n
B．发生链式反应的条件与铀块的温度有关
C．发生链式反应的条件与铀块的体积有关
D．一个铀核()裂变时，放出的能量为ΔE＝Δmc2
?题组二 核聚变的理解
4．太阳每秒辐射出来的能量约为3.8×1026 J，这些能量是( )
①重核的裂变反应中产生的 ②轻核的聚变反应中产生的 ③原子核的衰变反应中产生的 ④热核反应中产生的
A．①② B．②③
C．③④ D．②④
5．(多选)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e所产生的另一个粒子是质子
B．两个氘核聚变成一个e所产生的另一个粒子是中子
C．两个氘核聚变成一个e所释放的核能为(2m1－m3－m4)c2
D．与受控核聚变比较，现行的核反应堆产生的废料具有放射性
6．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．聚变反应中平均每个核子释放的能量一定比裂变反应的大
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
?题组三 重核裂变的应用
7．关于核反应堆中用镉棒控制反应速度的原理，下列说法正确的是( )
A．镉棒能释放中子，依靠释放的多少控制反应速度
B．用镉棒插入的多少控制快中子变为慢中子的数量
C．利用镉棒对中子吸收能力强的特点，依靠插入的多少控制中子数量
D．镉棒对铀核裂变有一种阻碍作用，利用其与铀的接触面积的大小控制反应速度
8．(多选)核电站与火电站相比较，下列说法正确的是( )
A．核燃料释放的能量远大于相等质量的煤放出的能量
B．就可采储量来说，地球上核燃料资源远大于煤炭
C．在经济效益方面核电与火电不相上下
D．核电站没有任何污染
9．我国自行设计并研制的“人造太阳”——托卡马克实验装置运行获得重大进展，这标志着我国已经迈入可控热核反应领域先进国家行列．该反应所进行的聚变过程是―→，反应原料氘()富含于海水中，而氚()是放射性元素，自然界中不存在，但可以通过中子轰击锂核()的人工核转变得到．
(1)请把下列用中子轰击锂核()产生一个氚核()和一个新核的人工核转变方程填写完整：______＋―→______＋．
(2)在(1)中，每产生1 g氚的同时有多少个核实现了核转变？(阿伏伽德罗常量 NA 取6. 0×1023 mol-1)
(3)一个氘核和一个氚核发生核聚变时，平均每个核子释放的能量为5.6×10-13 J，求该核聚变过程中的质量亏损．(光速c＝3×108 m/s)
10．(多选)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( )
A．“人造太阳”的核反应方程是―→
B．“人造太阳”的核反应方程是―→n
C．根据公式E＝mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量与裂变反应相同
D．核燃烧的质量相同时，聚变反应过程的质量亏损比裂变反应过程的质量亏损大得多
11．利用氦3()和氘进行的聚变反应安全无污染，容易控制．月球上有大量的氦3，每个航天大国都将获取氦3作为开发月球的重要目标之一．“嫦娥一号”探月卫星执行的一项重要任务就是评估月壤中氦3的分布和储量．已知两个氘核聚变生成一个氦3和一个中子的核反应方程是：H―→＋3.26 MeV，若有2 g氘全部发生聚变，则释放的能量是(NA为阿伏伽德罗常量)( )
A．0.5×3.26 MeV
B．3.26 MeV
C．0.5NA×3.26 MeV
D．NA×3.26 MeV
12．两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核(氦的同位素)．已知氘核质量mD＝2.013 6 u，氦核质量mHe＝3.015 0 u，中子质量mn＝1.008 7 u．
(1)写出聚变方程并算出释放的核能；(已知1 u的质量相当于931.5 MeV的能量)
(2)若反应前两氘核的动能均为EkD＝0.35 MeV．它们正面对撞发生聚变，且反应后释放的核能全部转变为动能，则反应产生的氦核和中子的动能各为多大？
13．核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源．近几年来，受控核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站．一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘(又叫重氢)和氚(又叫超重氢)聚合成氦，并释放一个中子．若已知氘原子的质量为2.014 1 u，氚原子的质量为3.016 0 u，氦原子的质量为4.002 6 u，中子的质量为1.008 7 u，1 u＝1.66×10-27 kg．
(1)写出氘和氚聚变的反应方程；
(2)试计算这个核反应释放出来的能量；
(3)若建一座功率为3.0×105kW的核聚变电站，假设聚变所产生的能量有一半转化为电能，求每年要消耗氘的质量？(一年按3.2×107 s计算，光速c＝3.0×108 m/s，结果保留两位有效数字)
