章末素养测评(五)
1.C [解析] 爱因斯坦提出“光子说”,成功解释了光电效应,不是普朗克,选项A错误;汤姆孙对阴极射线的研究发现了电子,说明原子是可以再分的,不是原子核,选项B错误;贝克勒尔发现了天然放射现象,说明原子核内部是有结构的,选项C正确;卢瑟福用α粒子轰击氮核,发现了质子,不是中子,选项 D错误.
2.A [解析] 放射性元素无论是以单质存在还是以化合物形式存在,放射性都不受影响,这说明射线与核外电子无关,射线来自原子核,A项正确;α粒子散射实验能说明原子具有核式结构,不能说明α射线来自原子核,B项错误;放射性元素放出的γ射线和伦琴射线都是电磁波,它们都能穿透黑纸使照相底片感光,并不能说明γ射线来自原子核,C项错误;由于α粒子带电,质量又比较大,通过气体时很容易把气体分子中的电子剥离,使气体电离,从而使验电器上的正电荷转移或中和,使箔片的张角减小,但并不能说明射线来自于原子核,D项错误.
3.C [解析] 由图可知A板带正电,B板带负电,由于α射线带正电,β射线带负电,γ射线不带电,故打在A板上的是β射线,打在B板上的是α射线,不发生弯曲的是γ射线,其中γ射线的穿透能力最强,可用于治疗肿瘤,故A、B、D错误;到达A板的射线为β射线,由电子组成,是原子核内的中子转化为质子时放出的,故C正确.
4.C [解析] 核反应堆是通过核裂变将核能转化为电能的, A错误;233Pa释放一个电子,变成233U,根据质量数守恒和电荷数守恒,可知233Pa核比233U核少一个质子, B错误;根据电荷数守恒和质量数守恒,镤233变成铀233的核反应方程式是PaUe,C正确;新核镤233(Pa)从高能级向低能级跃迁时,会伴随γ辐射, D错误.
5.D [解析] 三种射线中γ射线的穿透能力最强,α射线与β射线的穿透性都相对于γ射线较弱,不适合用作医学的放射源,故A、B错误;锝99的半衰期较短,而钴60的半衰期较长,钴60在较长时间内具有相对稳定的辐射强度,更适合用作医学的放射源,故C错误,D正确.
6.C [解析] 裂变反应是指一个重核分裂为两个或更多较轻原子核、并释放巨大能量的过程,故A错误;正电子e是核反应的产物H中不存在正电子,故B错误;由质能方程可得释放的能量为E=Δmc2=(1.007 8×4-4.002 6)×931 MeV=26.626 6 MeV,故C正确,D错误.
7.B [解析] 根据质量数与电荷数守恒,则衰变方程为Nae,所以,Mg中的A为24,Mg的中子数为12,Na的中子数为13,不相同,故A错误;设Mg的反冲速度大小为v,Y的速度是v0,由动量守恒定律得0=Mv-mv0,则有Mv=mv0,根据动能的表达式Ek=mv2=,由于两者动量大小相等,且Mg的质量大于Y的质量,则衰变后Mg的动能小于Y的动能,故B正确,D错误;钠核衰变的过程中释放能量,则Mg与Y的结合能的和大于钠核的结合能,而Y的比结合能较小,所以钠核的比结合能小于Mg的比结合能,故C错误.
8.D [解析] 两圆形轨迹外切,可知该原子核发生的是α衰变,两种新粒子均带正电,根据左手定则可知两种新粒子在磁场中做圆周运动的绕向相同,A错误;衰变过程动量守恒,根据动量守恒定律得0=m1v1-m2v2,所以静止原子核衰变后得到的两种新粒子动量等大、反向,根据R1=,R2=,解得R1∶R2=q2∶q1,结合R1∶R2=1∶45,可知反冲核的电荷数为45×2=90,为钍核,又因为电荷数大的半径小,则反冲核的轨迹圆半径为R1,B错误;衰变过程释放的核能为E=(m-m1-m2)c2,得到的射线是α射线,但α射线在空气中电离本领较强,贯穿本领较弱,C错误;根据衰变过程中质量数守恒与电荷数守恒可知,该衰变的衰变方程可能是UHeTh,D正确.
9.BC [解析] 做示踪原子是利用了放射性同位素的射线可以被仪器探测的特点;γ射线探伤是利用了γ射线贯穿能力很强的性质,故B、C正确.
10.BD [解析] 核反应方程应表现出中子轰击铀核,故不可简化,A错误;X的核子数为235+1-94-10=132,B正确;X的质子数为92-38=54,则中子数为132-54=78, C错误;核反应后的原子核更稳定,故X的比结合能比U的比结合能大,D正确.
11.AD [解析] 根据质量数和电荷数守恒,可知核反应方程为HeX,该核反应属于轻核聚变,需要超高温才能反应,又称热核反应,选项A正确;中子数等于质量数减去质子数,则X核中有6个中子,选项 B错误;该核反应放出的能量等于反应前、后结合能的增加值,释放的能量ΔE=12E2-3×4E1=12(E2-E1),选项C错误;根据爱因斯坦质能方程知,该核反应核子的质量亏损Δm=,选项D正确.
12.CD [解析] 铀核裂变的核反应方程为UnBaKr+n,故A项错误;根据质能方程ΔE=Δmc2可知,“华龙一号”一年产生200亿千瓦时电能,对应的质量亏损为0.8 kg,所以其参与反应的铀核质量大于0.8 kg,故B项错误;由题图可知He核的比结合能大于Li核的比结合能,比结合能大的粒子稳定性高,平均核子质量指的是原子质量与核子数的比值,比结合能越大,平均核子质量越小,所以He核的平均核子质量小于Li核的平均核子质量,故C项正确;因为核子结合成原子核时,存在质量亏损,释放核能,所以三个中子和三个质子结合成Li核时释放能量,由题图可知Li核的比结合能约5.5 MeV,所以其释放的核能约为E=6×5.5 MeV=33 MeV,故D项正确.
13.(1HLi→He (2)2E2-E1 (3)-m1+2m2
[解析] (1)核反应方程为HLi→He
(2)释放的核能ΔE=2E2-E1
(3)根据质能方程知ΔE=Δmc2=(m1+m-2m2)c2
解得m=-m1+2m2
14.(1)10 (2)(m1-m2-m3-9m)c2 (3)22 kg
[解析] (1)由质量数与电荷数守恒可知,235+1=136+90+x
得x=10
(2)由题意知,质量亏损为Δm=m1-m2-m3-9m
由质能方程可知,释放的核能为ΔE=Δm·c2=(m1-m2-m3-9m)c2
(3)一个月内核反应产生的总能量为E=Pt
同时有E=NAΔE
可得m== kg≈22 kg
15.(1)UXHe 小圆是新核X的轨迹 (2)45∶1 10∶13
[解析] (1)根据质量数与电荷数守恒,衰变方程为UXHe
粒子在磁场中做匀速圆周运动,则有qvB=m
解得R=
由于静止的U核在匀强磁场中发生α衰变的过程满足动量守恒定律,即α粒子与新核X的动量大小相等,则电荷量越大,轨道半径越小,即小圆是新核X的轨迹
(2)α衰变的过程满足动量守恒定律,则有mαvα-mXvX=0
粒子做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力,则有qvB=m,T=
解得R=,T=
则有===45∶1,=·=×=10∶13
16.(1) XY+ e (2) (3)
[解析] (1)该β衰变的核反应方程为XYe
(2)β粒子在磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力,有qvB=m
所以v=,T==
环形电流I==
(3)衰变过程动量守恒,有0=pY+pβ
所以pY=-pβ,“-”表示方向相反
由动量和动能关系,可知EkY∶Ekβ=m∶M
由质能方程得Δmc2=EkY+Ekβ ,Δm=
其中Ekβ=mv2=
所以Δm=章末素养测评(五)
第五章 原子核
一、单项选择题
1.物理学家通过对实验的细心观察和深入探究,获得了正确的科学认知,推动了物理学的发展,下列说法符合事实的是 ( )
A.普朗克提出了“光子说”,成功解释了光电效应现象
B.汤姆孙对阴极射线的研究发现了电子,说明原子核可以再分
C.贝克勒尔发现了天然放射现象,说明原子核内部是有结构的
D.卢瑟福用α粒子轰击氮核,发现了中子,完善了原子核的内部结构
2.下列能说明放射性元素放出的射线来自原子核的是 ( )
A.放射性元素无论是以单质存在还是以化合物形式存在,放射性都不受影响
B.放射源发射的一束α射线照射到金箔上,穿过金箔后绝大部分仍沿原来的方向前进
C.放射性元素放出的γ射线和伦琴射线相似,它们都能穿透黑纸使照相底片感光
D.放射性元素放出的一束α射线照射带正电的验电器的金属球,箔片的张角减小
3.研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示,放射源能放出α、β、γ三种射线,两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极连接.放射源发出的射线从其上方小孔向外射出,下列说法正确的是( )
A.到达A板的射线穿透能力最强
B.到达B板的射线穿透能力最强
C.到达A板的射线为β射线,是原子核内的中子转化为质子时放出的
D.到达B板的射线电离本领最强,可以用于治疗肿瘤
4.2021年9月在甘肃武威,全球首台第四代核电技术钍基熔盐核反应堆试运行,反应堆工作原理如图所示,钍232(Th)吸收一个中子后会变成钍233,钍233不稳定,会变成易裂变铀233(U),下列说法正确的是 ( )
A.核反应堆通过核聚变把核能转化为电能
B. 233Pa核比233U核多一个质子
C.镤233变成铀233的核反应方程式是PaUe
D.核反应中产生的新核镤233(Pa)从高能级向低能级跃迁时,会伴随α辐射
5.[2024·湖南长沙一中月考] 在医疗技术中有时需要利用放射线治疗肿瘤,所用的放射源必须具备以下两个条件:(1)放出的放射线有较强的穿透能力,以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.下表给出了四种放射性同位素的辐射线及半衰期,在表中所列的四种同位素中,最适宜作为放疗使用的放射源应是 ( )
同位素 钋210 锶90 锝99 钴60
辐射线 α β γ γ
半衰期 138年 28年 6小时 5年
A.钋210 B.锶90
C.锝99 D.钴60
6.太阳内部进行着剧烈的核反应的主要模式之一是质子—质子循环,循环的结果可表示为HHe+e+2ν,已知H和He的质量分别为mp=1.007 8 u和mα=4.002 6 u,1 uc2=931 MeV/c2,c为光速.在4个H转变成1个He的过程中,下列说法正确的是 ( )
A.此反应是裂变反应
B. H中本身就存在e
C.释放的能量约为26 MeV
D.释放的能量约为52 MeV
7.[2024·镇海中学月考] 一静止的钠24(Na)核发生衰变,衰变方程为NaY,假设释放的核能全部转化为Mg和Y的动能,下列说法正确的是 ( )
A.Mg中的A为24,Mg与Na的中子数相同
B.衰变后Mg的动能小于Y的动能
C.钠核的比结合能大于镁核的比结合能
D.衰变后Mg的动量大小大于Y的动量大小
8.一个静止的放射性原子核处于垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场中,由于发生了α(或β)衰变而得到两种粒子,一种是α(或β)粒子,另一种是反冲核.如图所示为两种粒子在磁场中的圆形轨迹,已知衰变前核的质量为m,衰变后形成的两种新粒子的质量分别为m1、m2,在磁场中的轨迹半径分别为R1、R2.两圆半径之比为R1∶R2=1∶45,则以下说法正确的是 ( )
A.该原子核发生的是α衰变,得到的两种新粒子在磁场中做圆周运动的绕向相反
B.原来静止的原子核的原子序数为92,反冲核的轨道半径为R2
C.衰变过程释放的核能E=(m-m1-m2)c2,得到的射线在空气中具有较强的穿透本领
D.该衰变的衰变方程可能为UHeTh
二、多项选择题
9.关于放射性同位素的应用,下列说法中正确的是 ( )
A.做示踪原子是利用放射性同位素的贯穿能力很强的性质
B.做示踪原子是利用放射性同位素放出射线可被仪器探测的特点
C.γ射线探伤利用了γ射线贯穿能力很强的性质
D.γ射线探伤利用了γ射线电离能力很强的性质
10.核动力航空母舰是以核反应堆为动力装置的航空母舰,它利用可控制核裂变释放的核能获得动力.有一种核裂变的方程为Un→Sr+n,关于该核裂变,下列说法正确的是 ( )
A.核反应方程可以简化为U→XSr+n
B.X的核子数为132
C.X的中子数为68
D.X的比结合能比U的比结合能大
11.太阳内部高温高压使三个氦核发生短暂的核反应,被称为氦闪.该核反应的方程式为He→X,已知He核的比结合能为E1,X核的比结合能为E2,真空中的光速为c.下列说法正确的是 ( )
A.该核反应又称热核反应
B.X原子核中有8个中子
C.该核反应释放的能量为12E2-4E1
D.该核反应核子的质量亏损为
12.[2024·山东青岛二中月考] 中国自主三代核电“华龙一号”示范工程第2台机组——福清核电6号机组于2022年3月25日投入商业运行,至此“华龙一号”示范工程全面建成投运.“华龙一号”利用铀核裂变释放能量,原子核的比结合能与质量数之间的关系图线如图所示,两台机组每年总发电量约200亿千瓦时,一千瓦时等于3.6×106 J,光速c=3.0×108 m/s.下列说法正确的是 ( )
A.铀核裂变的一个重要核反应方程是UBaKr+n
B.“华龙一号”两台机组发电一年需消耗U核约为0.8 kg
CHe核的平均核子质量小于Li核的平均核子质量
D.三个中子和三个质子结合成Li核时释放能量约为33 MeV
三、计算题
13.[2024·江苏南京一中月考] 历史上第一次利用加速器实现的核反应,是利用加速后的质子H轰击静止的Li,生成两个He,Li和He的结合能分别为E1和E2,质量分别为m1和m2,已知真空中的光速为c.
(1)写出核反应方程;
(2)求出释放的核能ΔE;
(3)求出质子的质量m.
14.核动力航空母舰的动力来自核反应堆,其中主要的核反应方程是UnXeSr+( n.
(1)在括号内填写n前的系数;
(2)用m1、m2、m3分别表示UXeSr核的质量,m表示中子的质量,则上述核反应过程中一个铀235核发生裂变产生的核能ΔE是多少 (真空中的光速为c)
(3)假设核反应堆的功率P=6.0×105 kW,若一个铀235核裂变产生的能量为2.8×10-11 J,则该航空母舰在海上航行一个月需要消耗多少千克铀235 (铀235的摩尔质量M=0.235 kg/mol,一个月约为t=2.6×106 s,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1,计算结果保留两位有效数字)
15.如图所示,匀强磁场磁感应强度为B,一静止的U核在匀强磁场中发生α衰变,α粒子与新核运动轨迹为两个圆周,衰变过程中释放的核能全部转化为动能.
(1)写出衰变方程(新核用X表示),并判断小圆是谁的轨迹.
(2)α粒子和反冲核的运动半径之比、周期之比各为多少
16.[2024·山东日照期末] 在磁感应强度为B的匀强磁场中,一个静止的放射性原子核发生了一次β衰变.放射出的β粒子在与磁场垂直的平面内做圆周运动,其轨迹半径为R.以m、q分别表示β粒子的质量和电荷量.已知真空中的光速为c,不考虑相对论效应.
(1)放射性原子核用X表示,新核元素符号用Y表示,写出该β衰变的核反应方程;
(2)β粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流,求环形电流大小;
(3)设该衰变过程释放的核能都转化为β粒子和新核的动能,新核的质量为M,求衰变过程的质量亏损Δm.(共46张PPT)
章末素养测评(五)
第五章 原子核
一、单项选择题
二、多项选择题
三、计算题
一、单项选择题
1.物理学家通过对实验的细心观察和深入探究，获得了正确的科学认知，推动了物理学的发展，下列说法符合事实的是( )
A.普朗克提出了“光子说”，成功解释了光电效应现象
B.汤姆孙对阴极射线的研究发现了电子，说明原子核可以再分
C.贝克勒尔发现了天然放射现象，说明原子核内部是有结构的
D.卢瑟福用 粒子轰击氮核，发现了中子，完善了原子核的内部结构
√
[解析] 爱因斯坦提出“光子说”，成功解释了光电效应，不是普朗克，选项A错误；
汤姆孙对阴极射线的研究发现了电子，说明原子是可以再分的，不是原子核，选项B错误；
贝克勒尔发现了天然放射现象，说明原子核内部是有结构的，选项C正确；
卢瑟福用 粒子轰击氮核，发现了质子，不是中子，选项 D错误.
2.下列能说明放射性元素放出的射线来自原子核的是( )
A.放射性元素无论是以单质存在还是以化合物形式存在,放射性都不受影响
B.放射源发射的一束 射线照射到金箔上,穿过金箔后绝大部分仍沿原来的方向前进
C.放射性元素放出的 射线和伦琴射线相似,它们都能穿透黑纸使照相底片感光
D.放射性元素放出的一束 射线照射带正电的验电器的金属球,箔片的张角减小
√
[解析] 放射性元素无论是以单质存在还是以化合物形式存在,放射性都不受影响,这说明射线与核外电子无关,射线来自原子核,A项正确;
粒子散射实验能说明原子具有核式结构,不能说明 射线来自原子核,B项错误;
放射性元素放出的 射线和伦琴射线都是电磁波,它们都能穿透黑纸使照相底片感光,并不能说明 射线来自原子核,C项错误;
由于 粒子带电,质量又比较大,通过气体时很容易把气体分子中的电子剥离,使气体电离,从而使验电器上的正电荷转移或中和,使箔片的张角减小,但并不能说明射线来自于原子核,D项错误.
3.研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示，放射源能放出 、 、 三种射线，两块平行放置的金属板、分别与电源的两极连接.放射源发出的射线从其上方小孔向外射出，下列说法正确的是( )
A.到达板的射线穿透能力最强
B.到达板的射线穿透能力最强
C.到达板的射线为 射线，是原子核内的中子转化为质子时放出的
D.到达板的射线电离本领最强，可以用于治疗肿瘤
√
[解析] 由图可知A板带正电，B板带负电，由于 射线带正电， 射线带负电， 射线不带电，故打在A板上的是 射线，打在B板上的是 射线，不发生弯曲的是 射线，其中 射线的穿透能力最强，可用于治疗肿瘤，故A、B、D错误；
到达A板的射线为 射线，由电子组成，是原子核内的中子转化为质子时放出的，故C正确.
4.2021年9月在甘肃武威,全球首台第四代核电技术钍基熔盐核反应堆试运行,反应堆工作原理如图所示,
A.核反应堆通过核聚变把核能转化为电能
B.核比核多一个质子
C.镤233变成铀233的核反应方程式是
D.核反应中产生的新核镤从高能级向低能级跃迁时,会伴随 辐射
钍吸收一个中子后会变成钍233,钍233不稳定,会变成易裂变铀,下列说法正确的是( )
√
[解析] 核反应堆是通过核裂变将核能转化为电能的,A错误;
释放一个电子,变成,根据质量数守恒和电荷数守恒,可知核比核少一个质子,B错误;
根据电荷数守恒和质量数守恒,镤233变成铀233的核反应方程式是,C正确;
新核镤从高能级向低能级跃迁时,会伴随 辐射,D错误.
5.[2024·湖南长沙一中月考] 在医疗技术中有时需要利用放射线治疗肿瘤,所用的放射源必须具备以下两个条件:(1)放出的放射线有较强的穿透能力,以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.下表给出了四种放射性同位素的辐射线及半衰期,在表中所列的四种同位素中,最适宜作为放疗使用的放射源应是( )
同位素 钋210 锶90 锝99 钴60
辐射线
半衰期 138年 28年 6小时 5年
A.钋210 B.锶90 C.锝99 D.钴60
√
[解析] 三种射线中 射线的穿透能力最强, 射线与 射线的穿透性都相对于 射线较弱,不适合用作医学的放射源,故A、B错误;
锝99的半衰期较短,而钴60的半衰期较长,钴60在较长时间内具有相对稳定的辐射强度,更适合用作医学的放射源,故C错误,D正确.
同位素 钋210 锶90 锝99 钴60
辐射线
半衰期 138年 28年 6小时 5年
6.太阳内部进行着剧烈的核反应的主要模式之一是质子—质子循环，循环的结果可表示为，已知和的质量分别为和，，为光速.在4个转变成1个的过程中，下列说法正确的是( )
A.此反应是裂变反应 B.中本身就存在
C.释放的能量约为 D.释放的能量约为
√
[解析] 裂变反应是指一个重核分裂为两个或更多较轻原子核、并释放巨大能量的过程，故A错误；
正电子是核反应的产物，中不存在正电子，故B错误；
由质能方程可得释放的能量为，故C正确，D错误.
7.[2024·镇海中学月考] 一静止的钠核发生衰变，衰变方程为，假设释放的核能全部转化为和的动能，下列说法正确的是( )
A.中的为24，与的中子数相同
B.衰变后的动能小于的动能
C.钠核的比结合能大于镁核的比结合能
D.衰变后的动量大小大于的动量大小
√
[解析] 根据质量数与电荷数守恒，则衰变方程为，所以，中的A为24，的中子数为12，的中子数为13，不相同，故A错误；
设的反冲速度大小为，的速度是，由动量守恒定律得，则有，根据动能的表达式，由于两者动量大小相等，且的质量大于的质量，则衰变后的动能小于的动能，故B正确，D错误；
钠核衰变的过程中释放能量，则与的结合能的和大于钠核的结合能，而的比结合能较小，所以钠核的比结合能小于的比结合能，故C错误.
8.一个静止的放射性原子核处于垂直纸面向里、磁感应强度为的匀强磁场中，由于发生了 (或衰变而得到两种粒子，一种是 (或粒子，另一种是反冲核.如图所示为两种粒子在磁场中的圆形轨迹，已知衰变前核的质量为，衰变后形成的两种新粒子的质量分别为、，在磁场中的轨迹半径分别为、.两圆半径之比为，则以下说法正确的是( )
A.该原子核发生的是 衰变，得到的两种新粒子在磁场中做圆周运动的绕向相反
B.原来静止的原子核的原子序数为92，反冲核的轨道半径为
C.衰变过程释放的核能，得到的射线在空气中具有较强的穿透本领
D.该衰变的衰变方程可能为
√
[解析] 两圆形轨迹外切，可知该原子核发生的是 衰变，两种新粒子均带正电，根据左手定则可知两种新粒子在磁场中做圆周运动的绕向相同，A错误；
衰变过程动量守恒，根据动量守恒定律得，所以静止原子 核衰变后得到的两种新粒子动量等大、反向，根据,,解得,结合，可知反冲核的电荷数为，为钍核，又因为电荷数大的半径小，则反冲核的轨迹圆半径为，B错误；
衰变过程释放的核能为,得到的射线是 射线，但 射线在空气中电离本领较强，贯穿本领较弱，C错误；
根据衰变过程中质量数守恒与电荷数守恒可知，该衰变的衰变方程可能是，D正确.
二、多项选择题
9.关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是( )
A.做示踪原子是利用放射性同位素的贯穿能力很强的性质
B.做示踪原子是利用放射性同位素放出射线可被仪器探测的特点
C. 射线探伤利用了 射线贯穿能力很强的性质
D. 射线探伤利用了 射线电离能力很强的性质
[解析] 做示踪原子是利用了放射性同位素的射线可以被仪器探测的特点； 射线探伤是利用了 射线贯穿能力很强的性质，故B、C正确．
√
√
10.核动力航空母舰是以核反应堆为动力装置的航空母舰，它利用可控制核裂变释放的核能获得动力.有一种核裂变的方程为，关于该核裂变，下列说法正确的是( )
A.核反应方程可以简化为
B.的核子数为132
C.的中子数为68
D.的比结合能比的比结合能大
√
√
[解析] 核反应方程应表现出中子轰击铀核，故不可简化，A错误；
的核子数为，B正确；
的质子数为，则中子数为，错误；
核反应后的原子核更稳定，故的比结合能比的比结合能大，D正确.
11.太阳内部高温高压使三个氦核发生短暂的核反应，被称为氦闪.该核反应的方程式为，已知核的比结合能为，核的比结合能为，真空中的光速为.下列说法正确的是( )
A.该核反应又称热核反应
B.原子核中有8个中子
C.该核反应释放的能量为
D.该核反应核子的质量亏损为
√
√
[解析] 根据质量数和电荷数守恒，可知核反应方程为，该核反应属于轻核聚变，需要超高温才能反应，又称热核反应，选项A正确；
中子数等于质量数减去质子数，则核中有6个中子，选项 B错误；
该核反应放出的能量等于反应前、后结合能的增加值，释放的能量，选项C错误；
根据爱因斯坦质能方程知，该核反应核子的质量亏损，选项D正确.
12.[2024·山东青岛二中月考] 中国自主三代核电“华龙一号”示范工程第2台机组——福清核电6号机组于2022年3月25日投入商业运行,至此“华龙一号”示范工程全面建成投运.“华龙一号”利用铀核裂变释放能量,原子核的比结合能与质量数之间的关系图线如图所示,两台机组每年总发电量约200亿千瓦时,一千瓦时等于,光速.下列说法正确的是( )
A.铀核裂变的一个重要核反应方程是
B.“华龙一号”两台机组发电一年需消耗核约为
C.核的平均核子质量小于核的平均核子质量
D.三个中子和三个质子结合成核时释放能量约为
√
√
[解析] 铀核裂变的核反应方程为,故A项错误;
根据质能方程可知,“华龙一号”一年产生200亿千瓦时电能,对应的质量亏损为,所以其参与反应的铀核质量大于,故B项错误;
由题图可知,核的比结合能大于核的比结合能,比结合能大的粒子稳定性高,平均核子质量指的是原子质量与核子数的比值,比结合能越大,平均核子质量越小,所以核的平均核子质量小于核的平均核子质量,故C项正确;
因为核子结合成原子核时,存在质量亏损,释放核能,所以三个中子和三个质子结合成核时释放能量,由题图可知核的比结合能约,所以其释放的核能约为,故D项正确.
三、计算题
13.[2024·江苏南京一中月考] 历史上第一次利用加速器实现的核反应，是利用加速后的质子轰击静止的，生成两个，和的结合能分别为和，质量分别为和，已知真空中的光速为.
(1) 写出核反应方程；
[答案]
[解析] 核反应方程为
(2) 求出释放的核能；
[答案]
[解析] 释放的核能
13.[2024·江苏南京一中月考] 历史上第一次利用加速器实现的核反应，是利用加速后的质子轰击静止的，生成两个，和的结合能分别为和，质量分别为和，已知真空中的光速为.
(3) 求出质子的质量.
[答案]
[解析] 根据质能方程知
解得
13.[2024·江苏南京一中月考] 历史上第一次利用加速器实现的核反应，是利用加速后的质子轰击静止的，生成两个，和的结合能分别为和，质量分别为和，已知真空中的光速为.
14.核动力航空母舰的动力来自核反应堆，其中主要的核反应方程是( ) .
(1) 在括号内填写前的系数；
[答案] 10
[解析] 由质量数与电荷数守恒可知，
得
(2) 用、、分别表示、、核的质量，表示中子的质量，则上述核反应过程中一个铀235核发生裂变产生的核能是多少？(真空中的光速为
[答案]
[解析] 由题意知，质量亏损为
由质能方程可知，释放的核能为
14.核动力航空母舰的动力来自核反应堆，其中主要的核反应方程是( ) .
(3) 假设核反应堆的功率，若一个铀235核裂变产生的能量为，则该航空母舰在海上航行一个月需要消耗多少千克铀235？(铀235的摩尔质量，一个月约为,阿伏加德罗常数，计算结果保留两位有效数字)
[答案]
14.核动力航空母舰的动力来自核反应堆，其中主要的核反应方程是( ) .
[解析] 一个月内核反应产生的总能量为
同时有
可得
15.如图所示，匀强磁场磁感应强度为，一静止的核在匀强磁场中发生 衰变， 粒子与新核运动轨迹为两个圆周，衰变过程中释放的核能全部转化为动能.
(1) 写出衰变方程(新核用表示)，并判断小圆是谁的轨迹.
[答案] 小圆是新核的轨迹
[解析] 根据质量数与电荷数守恒，衰变方程为
粒子在磁场中做匀速圆周运动，则有
解得
由于静止的核在匀强磁场中发生 衰变的过程满足动量守恒定律，即 粒子与新核的动量大小相等，则电荷量越大，轨道半径越小，即小圆是新核的轨迹
(2) 粒子和反冲核的运动半径之比、周期之比各为多少？
[答案] ;
15.如图所示，匀强磁场磁感应强度为，一静止的核在匀强磁场中发生 衰变， 粒子与新核运动轨迹为两个圆周，衰变过程中释放的核能全部转化为动能.
[解析] 衰变的过程满足动量守恒定律，则有
粒子做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有，
解得，
则有，
16.[2024·山东日照期末] 在磁感应强度为的匀强磁场中,一个静止的放射性原子核发生了一次 衰变.放射出的 粒子在与磁场垂直的平面内做圆周运动,其轨迹半径为.以、分别表示 粒子的质量和电荷量.已知真空中的光速为,不考虑相对论效应.
(1) 放射性原子核用表示,新核元素符号用表示,写出该 衰变的核反应方程;
[答案]
[解析] 该 衰变的核反应方程为
16.[2024·山东日照期末] 在磁感应强度为的匀强磁场中,一个静止的放射性原子核发生了一次 衰变.放射出的 粒子在与磁场垂直的平面内做圆周运动,其轨迹半径为.以、分别表示 粒子的质量和电荷量.已知真空中的光速为,不考虑相对论效应.
(2) 粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流,求环形电流大小;
[答案]
[解析] 粒子在磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力,有
所以,
环形电流
16.[2024·山东日照期末] 在磁感应强度为的匀强磁场中,一个静止的放射性原子核发生了一次 衰变.放射出的 粒子在与磁场垂直的平面内做圆周运动,其轨迹半径为.以、分别表示 粒子的质量和电荷量.已知真空中的光速为,不考虑相对论效应.
(3) 设该衰变过程释放的核能都转化为 粒子和新核的动能,新核的质量为,求衰变过程的质量亏损.
[答案]
[解析] 衰变过程动量守恒,有
所以,“-”表示方向相反
由动量和动能关系,可知
由质能方程得 ,
其中
所以
