核能利用与社会发展
1．我国已建成投产和已开工兴建的核电站选址都在沿海岛屿，这主要是为了（ ）。
A．考虑辐射安全
B．便于核废料处理
C．便于运输设备
D．减小可能的核泄漏所造成的影响
2．下列说法中不正确的是（ ）。
A．是聚变
B．是裂变
C．是α衰变
D．是裂变
3．我国秦山核电站第三期工程中有两个60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于的裂变，现有四种说法：
①原子核中有92个质子，有143个中子
②的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，核反应方程式为：
③是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期变短
④一个裂变能放出200
MeV的能量，合3.2×1011
J
以上说法中完全正确的有（ ）。
A．①②③
B．②③④
C．①③④
D．①②④
4．太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少。太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026
J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近（ ）。
A．1036
kg
B．1018
kg
C．1013
kg
D．109
kg
5．在核电站中，反应堆里铀核的裂变将________能转化为________能；蒸汽推动汽轮机运转，将________能转化为________；汽轮机带动发电机发电，将________能转化为________能。能量既不会________，也不会________，它只会从________，或者从________，而能量的总量保持不变，这就是能量的转化和守恒定律。
6．核电站中采用核反应堆使重核裂变，将释放出的巨大能量转换成电能。
（1）完成下列核反应方程式：＋反中微子（反中微子的质量数和电荷数均为零）
（2）写出核裂变反应和一般化学反应的不同点（请答3点）
（3）核电站在热量传递的循环系统中应用了钠钾合金作为传热介质，试根据钠钾合金的性质说明这一应用的两点理由。
7．人类利用和开发能源的过程体现了什么哲学道理？
8．有些核反应过程是吸收能量的。例如，在中，核反应吸收的能量Q＝[（mO＋mH）－（mX＋mN）]c2。在该核反应方程中，X表示什么粒子？X粒子以动能Ek轰击静止的核，若Ek＝Q，则该核反应能否发生？请简要说明理由。
参考答案
1．答案：D
解析：本题属环境科学，涉及物理知识、环保、防止核污染等问题。核电站的核心部分是核反应堆。在反应堆里利用中子有控制地轰击重核，使之发生裂变，使核能得到有控制的释放。反应堆外部有很厚的水泥防护层，用以吸收同时产生的中子流和其他辐射，在正常情况下核电站是安全的，但为了防止可能发生的意外失控，核电站的选址常在荒漠或人烟稀少的沿海小岛上，如果一旦发生核泄漏可尽可能减小由此造成的生态环境破坏对人群的影响程度。
2．答案：D
解析：解答本题的关键是正确理解衰变、裂变和聚变的含义，根据各核反应可知：A是轻核聚变，B是重核裂变，C是α衰变，故A、B、C都正确。而D项属于β衰变，不是裂变，在物理学中裂变指的是把重核分裂成两个或几个质量较小的核的过程，故选D。
3．答案：D
解析：由的质量数和电荷数关系易知①正确。由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知②正确。半衰期不受外界因素干扰，故③错误。通过计算知④正确，故答案为D。
4．答案：D
解析：由质能方程ΔE＝Δmc2计算得≈4×109
kg，选项D正确。
5．答案：核 内 内 机械 机械 电 消灭 创生 一种形式转化成另一种形式 一个物体转移到另一个物体
6．答案：（1）
（2）对单位质量的物质而言，核裂变反应释放的能量远远大于化学反应释放的能量。
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不变）
一种同位素不论处于何种价态，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
（3）钠钾合金熔点低，常温下为液态，可在管道中自由流动；钠钾合金是热的良导体。
7．答案：（1）在实践过程中必须尊重客观规律
（2）人可以认识和利用规律
（3）人对自然的认识、对人与自然关系的认识在实践过程中不断深化
8．答案： 不能实现，因为不能同时满足能量守恒和动量守恒的要求。核能来自何方
1．氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是（ ）。
A．核力、万有引力、库仑力
B．万有引力、库仑力、核力
C．库仑力、核力、万有引力
D．核力、库仑力、万有引力
2．中子和质子结合成氘核时，质量亏损为Δm，相应的能量ΔE＝Δmc2＝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，氘核不能分解为一个质子和一个中子
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
3．在下列四个核反应中，x表示中子的是（ ）。
A．
B．
C．
D．
4．关于原子和原子核，下列说法正确的是（ ）．
A．原子核能发生β衰变，说明原子核内部存在电子
B．使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小
C．若中子和质子结合成氘核质量亏损为Δm，则放出的光子的能量为Δmc2
D．按照玻尔理论，大量氢原子从n＝6能级向低能级跃迁时发出的光中，最容易发生衍射的光是由n＝6能级跃迁到n＝5能级产生的
5．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．在核反应中，能量与质量都不守恒
6．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E＝mc2，下列说法中不正确的是（ ）。
A．E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比
B．根据ΔE＝Δmc2可以计算核反应中释放的能量
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．E＝mc2中的E是发生核反应中释放的核能
7．一个α粒子轰击一个硼变成一个未知粒子和碳14，还放出0.75×106
eV的能量，写出核反应方程式______________，反应过程中质量亏损为________
kg。
8．为确定爱因斯坦的质能方程ΔE＝Δmc2的正确性，设计了如下实验：用动能为E1＝0.60
MeV的质子轰击静止的锂核，生成两个α粒子，测得两个α粒子的动能之和为E2＝19.9
MeV，已知质子、α粒子、锂核的质量分别取mp＝1.007
3
u、mα＝4.001
5
u。mLi＝7.016
0
u。
（1）写出核反应方程。
（2）通过计算说明ΔE＝Δmc2正确。（1
u＝1.660
6×10－27
kg）
参考答案
1．答案：D
2．答案：AD
3．答案：BCD
解析：可以利用质量数守恒和电荷数守恒判断。在核反应中可根据质量数守恒和电荷守恒，求出未知粒子的质量数和电荷数，只要该粒子的质量数为1，电荷数为0，那么就为中子，由此可以得出答案为B、C、D。
4．答案：CD
解析：衰变反应发生在原子核内部，原子核由质子和中子组成，选项A错误；放射性物质半衰期不随外界条件的改变而变化，选项B错误；由爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，选项C正确；波长越大的光越容易发生衍射现象，即频率越低的光越容易发生衍射现象，选项D正确。
5．答案：C
解析：ΔE＝mc2只是说明质量和释放出核能这两种现象间的联系，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。我们都知道，在核反应中，能量和质量并不违反守恒定律，故D错误。
6．答案：D
7．答案： 1.3×10－30
kg
解析：根据质量数守恒和电荷守恒可以写出核反应方程为；由爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，得，代入数据计算得Δm＝1.3×10－30
kg。
8．答案：（1）
（2）见解析
解析：（1）核反应方程为：
（2）核反应的质量亏损：Δm＝mLi＋mp－2mα
＝（7.016
0＋1.007
3－2×4.001
5）u＝0.020
3
u
由质能方程可得与质量亏损相当的能量：
ΔE＝Δmc2＝0.020
3×1.660
6×10－27×（3×108）2
J＝19.0
MeV
而系统增加的能量：
ΔE′＝E2－E1＝19.3
MeV
这些能量来自核反应中，在误差允许的范围内可认为相等，所以ΔE＝Δmc2正确。裂变及其应用
1．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
2．原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它主要由四部分组成（ ）。
A．原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统
B．原子燃料、减速剂、发热系统和传热系统
C．原子燃料、减速剂、碰撞系统和传热系统
D．原子燃料、中子源、原子能存聚系统和输送系统
3．下列核反应中，表示核裂变的是（ ）。
A．
B．
C．
D．
4．镉棒在核反应堆中所起的作用是（ ）。
A．使快中子变成慢中子
B．使慢中子变成快中子
C．使反应速度加快
D．控制反应速度，调节反应速度的快慢
5．铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法中正确的是（ ）。
A．反应堆中铀的质量是重要因素，与体积无关
B．为了使裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的中子
C．若铀235的体积超过它的临界体积，裂变的链式反应就能够发生
D．能否发生链式反应与铀块的质量无关
6．铀裂变的产物之一氪是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆，这些衰变是（ ）。
A．1次α衰变，6次β衰变
B．4次β衰变
C．2次α衰变
D．2次α衰变，2次β衰变
7．已知在铀235裂变成钡和氪的过程中，质量亏损Δm＝0.215
3
u，则反应中平均每个核子释放的能量为多少？
8．原子反应堆的功率为104
kW,1
h消耗核燃料为8.75
g，已知每个铀235裂变时放出200
MeV的核能，求该燃料中铀235所占的百分比。
参考答案
1．答案：C
解析：核电站发电的能量来自于重核裂变放出的能量。重核裂变要在一定条件下才能进行，并能有效地进行控制，核电站利用这一反应放出的能量进行发电，将其转化成电能。
2．答案：A
解析：通过学习，我们知道核反应堆的构成分四部分：原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统。
3．答案：B
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。
4．答案：D
解析：在核反应堆中石墨起变快中子为慢中子的作用。镉棒又叫控制棒，起吸收中子、控制反应速度、调节功率大小的作用，故D正确。
5．答案：C
解析：使铀核裂变发生链式反应，铀块的体积必须大于临界体积，但铀核的质量无论怎样，只要组成铀块的体积小于临界体积，则不会发生链式反应，裂变反应中产生的中子为快中子，这些快中子不能直接引发新的裂变。如果铀块的质量大，则其体积大，若超过临界体积则发生链式反应，由此知A、B、D错误，C正确。
6．答案：B
解析：质量数未变，核电荷数增大4，故B对。
7．答案：0.86
MeV
解析：铀核裂变为不同的产物时，每个核子释放的能量不同，一般来说平均每个核子释放的能量为1MeV。由爱因斯坦质能方程，可求得铀核裂变时放出的能量：
ΔE＝Δmc2＝0.215
3×931.5
MeV＝201
MeV
铀核中含有235个核子，所以平均每个核子释放的能量为＝0.86
MeV。
8．答案：5%
解析：反应堆每小时产生的能量为：
E＝Pt＝107×3
600
J＝3.6×1010
J
每个铀核裂变时放出的能量为：
E1＝2×108×1.6×10－19
J＝3.2×10－11
J
每小时需铀235的质量为：
m＝×235
g＝0.44
g
所占比例为×100%＝5%。聚变与受控热核反应
1．关于我国已建成的秦山和大亚湾核电站，下列说法正确的是（ ）。
A．它们都是利用核聚变释放原子能的
B．它们都是利用核裂变释放原子能的
C．裂变和聚变的核燃料都可以是纯铀235
D．一座是利用核裂变释放原子能，一座是利用核聚变释放原子能
2．下列核反应中属于核聚变的是（ ）。
A．
B．
C．
D．
3．一个质子和一个中子聚变组合成一个氚核，同时辐射出一个γ光子。已知质子、中子、氚核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常数为h，真空中的光速为c，下列说法正确的是（ ）。
A．核反应方程是
B．聚变反应的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3
C．辐射出的γ光子能量E＝（m3－m1－m2）c
D．γ光子的波长
4．原子核聚变渴望给人类未来提供丰富的洁净能源。当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，放出能量。这几种反应的总效果可以表示为＋43.15
MeV，由平衡条件可知（ ）。
A．k＝1，d＝4
B．k＝2，d＝2
C．k＝1，d＝6
D．k＝2，d＝3
5．央视报道，中科院离子物理所经过八年的艰苦奋斗努力，终于率先建成了世界上第一个全超导的托卡马克试验装置并调试成功；这种装置被称为“人造太阳”（如图所示），它能够承受上亿摄氏度高温且能够控制等离子态的核子发生聚变并稳定持续的输出能量，就像太阳一样为人类提供无限清洁的能源。在下列核反应方程中有可能是该装置内部所进行的核反应的是（ ）。
A．
B．
C．
D．
6．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。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4个氢核聚变成1个氦核，放出2个正电子。
（1）写出这个核反应方程；
（2）若1
g氢完全聚变，它放出的核能相当于多少优质煤完全燃烧放出的化学能？已知优质煤的热值为3.34×107
J/kg。
8．已知氘核质量为2.013
6
u，中子质量为1.008
7
u，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做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？
参考答案
1．答案：B
解析：现在我国的核电站是利用核裂变，可控热核反应还在实验阶段，故答案为B。
2．答案：A
解析：B项是衰变，C项是裂变；D项是人工转变；A项是轻核聚变。
3．答案：B
解析：A项中核反应方程不满足质量数守恒，错误。B项中Δm正好是结合前核子总质量与原子核质量之差，正确。由质能方程可知辐射出的γ光子的能量为E＝（m1＋m2－m3）c2，C项错误。由c＝λν及E＝hν得，γ光子的波长为，故D错。
4．答案：B
解析：根据核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒知解得，B对。
5．答案：B
6．答案：B
解析：聚变反应是轻核变为中等质量核的反应，发生质量亏损，释放能量。目前核电站采用重核裂变反应。
7．答案：（1） （2）1.8×104
kg
解析：（1）核反应方程为。
（2）查出氢核、氦核和正电子的质量为mH＝1.672
65×10－27
kg，mHe＝6.644
939×10－27
kg，me＝9.11×10－31
kg
则聚变反应的质量亏损为Δm＝4mH－mHe－2me
又由质能方程ΔE＝Δmc2
代入数据解得ΔE＝3.95×10－12
J
1
g氢完全聚变放出的核能为
Q＝×3.95×10－12
J＝5.90×1011
J
设这些核能相当于质量为m的优质煤完全燃烧放出的化学能，则
m＝kg≈1.8×104
kg。
8．答案： （2）3.26
MeV （3）0.99
MeV 2.97
MeV
解析：（1）核反应方程为。
（2）由题给条件可求出质量亏损为
Δm＝2.013
6
u×2－（3.015
0
u＋1.008
7
u）＝0.003
5
u
释放的核能为ΔE＝Δmc2＝0.003
5×931.5
MeV＝3.26
MeV。
（3）该反应中释放的核能全部转化为机械能，即转化为核和中子的动能。若设核和中子的质量分别为m1、m2，速度分别为v1、v2，则由动量守恒及能量守恒定律得
0＝m1v1＋m2v2
2Ek0＋ΔE＝Ek1＋Ek2＝
Ek0＝0.35
MeV
ΔE＝3.26
MeV
解得Ek1＝0.99
MeV Ek2＝2.97
MeV。第五章
核能与社会
本章测评
(时间：90分钟 分值：100分)
一、选择题(共10个小题，每小题4分，共40分)
1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
2某核反应方程为H＋H→He＋X。已知H的质量为2.013
6
u，H的质量为3.018
u，He的质量为4.002
6
u，X的质量为1.008
7
u，则下列说法中正确的是( )
A．X是质子，该反应释放能量
B．X是中子，该反应释放能量
C．X是质子，该反应吸收能量
D．X是中子，该反应吸收能量
3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
4重核的裂变和轻核的聚变是人类利用原子核能的两种主要方法，下面关于它们的说法中正确的是( )
A．裂变和聚变过程都有质量亏损
B．裂变过程有质量亏损，聚变过程质量有所增加
C．裂变过程质量有所增加，聚变过程有质量亏损
D．裂变和聚变过程质量都有所增加
5下列核反应方程中，哪个是不平衡的( )
A.B＋(α粒子)→N＋H
B.Al＋n→Mg＋(质子)
C.Be＋He→C＋(中子)
D.N＋He→O＋(质子)
6由图所示可得出结论( )
A．质子和中子的质量之和小于氘核的质量
B．质子和中子的质量之和等于氘核的质量
C．氘核分解为质子和中子时要吸收能量
D．质子和中子结合成氘核时要吸收能量
7由原子核的衰变规律可知( )
A．放射性元素一次衰变就同时产生α射线、β射线，放出结合能
B．放射性元素发生β衰变，产生的新核的化学性质不变
C．放射性元素衰变的快慢跟它所处的物理、化学状态无关
D．放射性元素发生正电子衰变时，产生的新核质量数不变，核电荷数减少1
8有两束均由质子和氘核混合组成的粒子流，第一束中的质子和氘核具有相同的动量，第二束中的质子和氘核具有相同的动能。现打算将质子和氘核分开，有以下一些做法，这些方法中可行的是( )
A．让第一束粒子流垂直电场方向进入匀强电场后穿出
B．让第一束粒子流垂直磁场方向进入匀强磁场后穿出
C．让第二束粒子流垂直电场方向进入匀强电场后穿出
D．让第二束粒子流垂直磁场方向进入匀强磁场后穿出
9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
10下列说法正确的是( )
A．铀235只要俘获中子就能进行链式反应
B．所有的铀核俘获中子后都能裂变
C．太阳不断地向外辐射大量能量，太阳质量应不断减小，日地间距离应不断增大，地球公转速度应不断减小
D．α粒子散射实验的结果证明原子核是由质子和中子组成的
二、填空题(共3个小题，每小题5分，共15分。把答案填写在题中的横线上)
11.
(1)下列说法正确的是( )
A．康普顿效应和电子的衍射现象说明粒子的波动性
B．α粒子散射实验可以用来确定原子核电荷量和估算原子核半径
C．氢原子辐射出一个光子后能量减小，核外电子的运动加速度减小
D．比结合能越大表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定
(2)一个高能γ光子，经过重核附近时与原子核场作用，能产生一对正负电子，请完成相应的反应方程：γ→______________。已知电子质量m1＝9.1×10－31
kg，光在真空中的传播速度为c＝3×108
m/s，则γ光子的能量至少为____________。
12美国科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池，它是采用半衰期长达100年的放射性同位素镍63(Ni)和铜两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63发生β衰变时释放电子给铜片，把镍63和铜片作电池两极，外接负载为负载提供电能时负极是________；镍63的衰变方程是________________。(钴Co－27，铜Cu－29)
13
(3)水(包括海水)是未来的“煤炭”，能从根本上解决人类能源问题。这是指________(填“氢能”、“核能”、“氢能和核能”)和利用。请说明理由。
三、计算与论证(共4个小题，共45分。要有必须的解析过程，直接写出结果的不得分)
14．(9分)用γ光子轰击氘核，使之产生质子和中子，已知氘核的质量为2.013
5
u，质子的质量为1.007
2
u，中子的质量为1.008
7
u，又有1
u＝1.660×10－27
kg，普朗克恒量h＝6.63×10－34
J·s，则γ光子的波长应为多少？
15(12分)α衰变是指放射性元素的原子核自发地放出α射线的衰变。
(1)设元素X是放射性元素，其质量数和核电荷数分别为A、Z，α衰变后的原子核是Y，写出核反应方程。
(2)α衰变释放的能量称为α衰变能，用Q表示，设原子核X、Y和α粒子的质量分别是mX、mY、mα，求Q是多少？
(3)若α衰变能是以反冲核和α粒子的动能的形式释放的，已知自发式α衰变多数发生在核质量数大于209的重核，试证明α衰变能的98%以上表现为α粒子的动能。
16(12分)氘核与氚核的聚变反应：H＋H→He＋n＋17.6×106
eV，已知电子电量e＝1.6×10－19
C，普朗克常量h＝6.6×10－34
J·s，求：
(1)这一过程的质量亏损是多少千克？
(2)1
g氘核完全参与上述反应，共释放核能多少(阿伏伽德罗常量NA＝6.0×1023
mol－1)
17Ⅱ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0.097MeV的γ光子。已知：Pu、U和α粒子的质量分别为mPu＝239.0
521u、mu＝235.0
439u和mα＝4.0
026u，1
u＝931.5MeV/c2
(1)写出衰变方程；
(2)已知衰变放出的光子的动量可忽略，求α粒子的动能。
参考答案
1答案：B
2解析：由电荷数、质量数守恒得知X是中子；反应前总质量为5.031
6
u大于反应后的总质量5.011
3
u，存在质量亏损，是放能反应。
答案：B
3答案：AC
4解析：裂变和聚变都有核能的放出，因此都有质量亏损，A正确。
答案：A
5解析：A项电荷数不守恒；其他三项都符合规律。
答案：A
6解析：该反应是吸能反应，所以两个核子质量之和大于氘核的质量。
答案：C
7解析：一种元素的原子核只有一种衰变，A错；对β衰变，新核质量数不变，电荷数加1，它在元素周期表中退后一位，B错；半衰期只与该元素有关，C对；正电子放射性产生的新核质量数不变，电核数减1，质量数相等，D对；电荷数不等的原子核又称为同质异位素。
答案：CD
8解析：第一束动量相同，垂直进入匀强磁场分不开，因为半径相同，A对；第二束动能相同，垂直进入匀强电场后轨道重合，不能分开，D对。
答案：AD
9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，A错；C选项是α衰变，不是裂变，C错。
答案：BD
10解析：链式反应需要条件，元素的体积必须大于临界体积，A错；U238就不能裂变，B错；由于太阳质量减少，对地球的万有引力也就减小，地球做离心运动，C正确；α粒子散射实验说明了核式结构，D错。
答案：C
11答案：(1)BD (2)e＋e 1.64×10－13
J
12答案：铜 Ni→e＋Cu
13答案：(1)核能
理由：因为海水中含有大量核聚变的材料氘，通过核聚变能够释放大量的核能。
(2)核能和氢能
理由：因为海水中含有大量核聚变的材料氘，通过核聚变能够释放大量的核能。氢能有便于储存与运输的优点，也可以为解决能源问题作出贡献。
14解析：Δm＝1.007
2
u＋1.008
7
u－2.013
5
u＝0.002
4
u＝4.0×10－30
kg，
ΔE＝Δmc＝，则λ＝＝5.6×10－13
m。
答案：5.6×10－13
m
15解析：(1)X→Y＋He
(2)(mX－mY－mα)c2
(3)放射性元素X可看作是静止的，由α衰变动量守恒知：mYvY＝mαvα；由动量关系可得：Q＝＋；所以Q＝(＋1)mαvα2＝(＋1)Ekα；
变形得Ekα＝Q
当mY取209时，Ekα＝Q，即Ekα＝98.12%Q。
答案：(1)X→Y＋He
(2)(mX－mY－mα)c2
(3)略
16解析：(1)Δm＝＝
kg＝3.13×10－29
kg。
(2)氘的摩尔质量为2×10－3
kg/mol，则1
g氘核的数目为n＝NA＝×6.0×1023＝3×1023，这些氘完全燃烧共释放的能量为
E＝nΔE＝3×1023×17.6×106×1.6×10－19
J＝8.45×1011
J
答案：(1)3.13×10－29
kg
(2)8.45×1011
J
17解析：Ⅱ(1)衰变方程为
Pu→U
＋α ①
U
→U＋γ ②
或合起来有
Pu→U＋α＋γ ③
(2)上述衰变过程的质量亏损为
Δm＝mPu－mU－mα ④
放出的能量为
ΔE＝c2·Δm ⑤
这部分能量是铀核92U的动能 EU、α粒子的动能Eα和γ光子的能量Eγ之和
ΔE＝EU＋Eα＋Eγ ⑥
由④⑤⑥式得
EU＋Eα＝(mPu－mU－mα)c2－Eγ ⑦
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＝mαvα ⑧
又由动能的定义知
EU＝mUvU，Eα＝mαvα ⑨
由⑧⑨式得
＝ ⑩
由⑦⑩式得
Eα＝[(mPu－mU＋mα)c2－Eγ]
代入题给数据得
Eα＝5.034
MeV
