核能与社会
1.“嫦娥一号”月球探测卫星于2007年10月24日在西昌卫星发射中心由“长征三号甲”运载火箭发射升空.该卫星用太阳能电池板作为携带科研仪器的电源,它有多项科研任务,其中一项是探测月球上氦3的含量,氦3是一种清洁、安全和高效的核融合发电燃料,可以采用在高温高压下用氘和氦3进行核聚变反应发电.若已知氘核的质量为2.013 6 u,氦3的质量为3.0150 u,氦核的质量为4.001 51 u,质子质量为1.007 83 u,中子质量为1.008 665 u,1 u相当于931.5 MeV.则下列说法正确的是( )
A.氘和氦3的核聚变反应方程式: H+ He→ He+X,其中X是中子
B.氘和氦3的核聚变反应释放的核能约为17.9 MeV
C.核聚变又称热核反应,核聚变时要释放巨大能量,目前人类已经实现了可控热核反应.
D.氘和氦3的核聚变反应方程式: H+ He→ He+X,其中X是中子
2.据《中国科技报》报道,我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称为人造太阳)已经完成了首次工程调试,“人造太阳”的核反应方程是,设氚核质量为m1,氘核质量为m2,氦核质量为m3,X质量为m4,下列关于“人造太阳”的说法中正确的是
A.X是质子
B.“人造太阳”的核反应发生的条件是反应物质的体积要达到临界体积
C.“人造太阳”的核反应过程中发生质量亏损,该过程释放的核能为(m3+m4-m1-m2)c2
D.“人造太阳”的核反应必须在极高温度下,使参与核反应的原子核间的距离接近到10-15米的范围内才能够发生
3.在核反应方程式( )
A.X是中子,k=9 B.X是中子,k=10
C.X是质子,k=9 D.X是质子,k=10
4.放射性同位素钍232经α、β衰变会生成氡,其衰变方程为.若钍232的质量为m1,氡220的质量为m2,α粒子的质量为m3,β粒子的质量为m4,光在真空中的速度为c,则下列说法正确的是( )
A.氡220不再具有放射性
B.衰变方程中x=3,y=2
C.核反应中放出的β粒子( )来自于原子核外
D.核反应中释放的核能为(m1-m2-2m3-3m4)c2
5.下列说法正确的是
A.普朗克在研究黑体辐射问题时提出了光子说
B.康普顿在研究石墨中的电子对X射线的散射时发现,有些散射波的波长比入射波的波长略大
C.由可知,在密闭容器中混合存放一定比例的氦气和N2,几天后将有O2生成
D.由可知,用能量等于2.2MeV的光子照射静止氘核时,氘核将分解为一个质子和一个中子
6.如图所示,镉棒在核反应堆中的作用是( )
A.使快中子变慢中子
B.使慢中子变快中子
C.使反应速度加快
D.控制反应速度,调节反应速度的快慢
7.下列四幅图的有关说法中正确的是( )
A.图(1)是磁场对射线、射线和射线的作用,射线甲由粒子组成,每个粒子带两个单位正电荷,射线乙不带电,是高速运动的中子流
B.图(2)中若改用绿光照射,验电器金属箔不会张开
C.图(3)为氢原子能级示意图,一群氢原子处于的激发态,当它们自发地跃迁到较低能级时,能使逸出功为的金属钾发生光电效应的光谱线有4条
D.图(4)可以得知原子核的比结合能小于原子核的比结合能,原子核和聚变成原子核时会有质量亏损,要释放能量
8.快中子增殖反应堆是当前核裂变第二代核电的主要堆型,反应中主要以在天然铀中占99.3%的铀238作为主要裂变燃料.反应中,裂变产生的快中子,一部分被铀238吸收,铀238吸收中子后变成铀239,铀239是不稳定的,经过两次β衰变,变成钚239,则下列说法正确的是( )
A.铀238比钚239少1个质子
B.铀238比钚239多两个中子
C.精确地讲,一个铀239核的质量比一个钚239核的质量小
D.精确地讲,一个铀239核的质量比一个钚239核与两个β粒子的质量和大
9.下列说法中正确的是( )
A.比结合能越大的原子核越稳定
B.氡的半衰期为3.8天,若取4个氡原子核,经7.6天后就一定剩下1个氡原子核
C.动量相同的质子和电子,它们的德布罗意波的波长可能不相等
D.黑体辐射证明了光具有波动性
10.热核反应方程:21H+31H→42He+X+17.6 MeV,其中X表示某种粒子,则下列表述正确的( )
A.X是电子 B.该反应需要吸收17.6 MeV的能量才能发生
C.平均每个核子能释放的能量大于3.84 MeV D.(m21H+m31H)>(m42He+mX)
11.国家国防科技工业局首次发布“嫦娥三号”月面虹湾局部影像图,如图所示.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.聚变反应会有质量亏损
D.目前核电站都采用聚变反应发电
12.下列说法正确的是( )
A.放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件无关
B.β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子时所产生的
C.结合能越大,原子中核子结合的越牢固,原子核越稳定
D.各种气体原子的能级不同,跃迁时发射光子的能量(频率)不同,因此利用不同的气体可以制成五颜六色的霓虹灯
E.根据玻尔理论,氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时,要释放一定频率的光子,同时电子的动能减小,电势能增大
13.2017年1月9日,大亚湾反应堆中微子实验工程获得国家自然科学一等奖.大多数原子核发生核反应的过程中都伴有中微子的产生,例如核裂变、核聚变、β衰变等.下列关于核反应的说法,正确的是
A.+→ +是α衰变方程, → +是β衰变方程
B.高速α粒子轰击氮核从氮核中打出粒子,其核反应方程为 +→ +p
C.衰变为,经过3次α衰变,2次β衰变
D. +→ + +3是核裂变方程,也是氢弹的核反应方程
14.一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核,同时辐射一个光子.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
B.聚变反应中的质量亏损△m = m 1 + m2 - m3
C.光子的波长
D.氘核的平均结合能为
15.“两弹一星”可以说长了中国人的志气,助了中国人的威风。下列核反应方程中属研究两弹的基本核反应方程式的是( )
A.
B.U+n→Sr+Xe+10n
C.U→Th+He
D.H+H→He+n
16.下列说法正确的是
A.由波尔原子模型可以推知,氢原子处于激发态,量子数越大,核外电子动能越小
B.康普顿效应的发现,说明了光子不但具有能量,还具有动量.
C.德布罗意指出微观粒子的动量越大,其对应的波长就越长
D.现已建成的核电站的能量均来自于核聚变
17.下列说法正确的是( )
A.157N+11H→126C+42He是α衰变方程 B.β衰变的实质是原子核内10n→11H+0-1e
C.11H+21H→32He+γ是核聚变反应方程 D.U→Ba+Kr+2n是核裂变反应方程
18.下列四幅图的有关说法中,正确的是( )
A.若两球质量相等,碰后m2的速度一定为v
B.射线甲是α粒子流,具有很强的穿透能力
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.链式反应属于重核的裂变
19.日本福岛核电站事故发生时,向空气中泄漏了大量碘131和铯137、钡等放射性物质,这些放射性物质随大气环流飘散到许多国家.有效防治核污染,合理、安全利用核能成为当今全世界关注的焦点和热点.下列说法中正确的是( )
A.福岛核电站是利用原子核衰变时释放的核能来发电的
B.铯、碘、钡等衰变时释放能量,故会发生质量亏损
C.铯137进行β衰变时,往往同时释放出γ射线,γ射线具有很强的穿透能力,甚至能穿几厘米厚的铅板
D.铯137半衰期是30.17年,如果将铯137的温度降低到0 ℃以下,可以延缓其衰变速度
20.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,核反应方程式是反应堆中发生的许多核反应中的一种,n为中子,X为某粒子,a为X的个数,以、、分别表示、、核的质量,、分别表示中子、质子的质量,c为真空中的光速,则以下说法正确的是
A.X为质子
B.
C.上述核反应过程中放出的核能
D.铀块体积必须达到临界体积,有中子通过时,才能发生链式反应
参考答案
1.B
【解析】
【详解】
A:根据电荷数守恒和质量数守恒知X为质子,故A项错误.
B:根据质能方程知
故B项正确.
C:核聚变又称热核反应,核聚变时要释放巨大能量,但是目前人类还没有实现可控热核反应.故C项错误.
D:氦的质子数为2,故D项错误.
2.D
【解析】
【详解】
A.人造太阳”的核反应方程是:,X是中子,故A错误;
BD.人造太阳的核聚变是氘核和氚核进行的核聚变反应,聚变反应必须在极高温度下,使参与核反应的原子核间的距离接近到米的范围以内才能够发生,故B错误,D正确;
C.人造太阳”的核反应过程中发生质量亏损,则有,该过程释放的核能为,故C错误。
故选D。
3.B
【解析】
【详解】
设生成物为,则在核反应过程中反应遵循电荷数守恒故有
92+0=38+54+Kz
得kZ=0
在核反应过程中反应遵循质量数守恒故有
235+1=90+136+kA
得 kA=10;
因k≠0,则Z=0,A=1;故生成物X为中子(),k=10,故B正确,ACD错误。
故选B。
4.B
【解析】
(1)在元素周期表中,原子序数大于或等于83的元素,都能自发的放出射线,因此依然具有放射性,A错误;
(2)衰变过程中,电荷数守恒,质量数守恒,所以,解得:=3,=2,B正确;
(3)核反应中,中子转化成一个质子和电子,即:,这个反应来源于原子核内部,故C错误;
(4)根据爱因斯坦只能方程,衰变时释放的核能为,故D错误.
5.B
【解析】爱因斯坦在对光电效应的研究中,提出了光子说:光子是一份一份的,每一份能量为hγ,故A错误;康普顿研究石墨中的电子对X射线的散射时发现,有些散射波的波长λ比入射波的波长λ0略大,说明光除了具有能量还具有动量。故B正确。方程是人工核反应方程,不能自然发生,故C错误;用光子照射静止的氘核时,由于光子有一定的动量,氘核分解为一个质子和一个中子后,质子与中子都有一定的动量,所以它们的总动能大于0,所以若氘核分解为一个质子和一个中子,则需要的光子的能量一定大于2.2MeV,故D错误;故选B。
6.D
【解析】在核反应堆中石墨起变快中子为慢中子的作用,镉棒起吸收中子、控制反应速度、调节功率大小的作用.
7.C
【解析】
【详解】
A、根据带电粒子在磁场中偏转,结合左手定则可知,射线丙由a粒子组成,每个粒子带两个单位正电荷,而射线乙不偏转,说明其不带电,是高速运动的中子流,故A错误;
B、根据光电效应产生条件,当绿光照射,则绿光频率小于紫外线,因此可能不发生光电效应现象,可能发生光电效应现象,则验电器金属箔不一定张开,故B错误;
C、第四能级的氢原子可以放出6条光谱线,其放出的光子能量分别为: ,,,,,,故大于2.21eV的光谱线有4条,故C正确;
D、由图象可知,原子核的比结合能大于原子核的比结合能,D和E核子的平均质量大于F核子的平均质量,原子核D和E聚变成原子核F时,核子总质量减小,有质量亏损,要释放出核能,故D错误;
故选C.
8.D
【解析】
铀239是不稳定的,经过两次β衰变,变成钚239,质量数不变,电荷数多2,即质子数多2,可知中子数少2,则铀238比钚239少2个质子,多1个中子,由于衰变过程中释放能量,根据质能关系可知,一个铀239核的质量比一个钚239核与两个β粒子的质量和大,故ABC错误,D正确.故选D.
9.A
【解析】
A.比结合能越大的原子核越稳定,选项A正确;
B.半衰期是大量原子核衰变的统计规律,对少量原子核不适应,选项B错误;
C.根据可知,动量相同的质子和电子,它们的德布罗意波的波长一定相等,故C错误;
D.黑体辐射证明了辐射能量的量子性,故D错误。
故选A。
10.D
【解析】A、根据电荷数守恒、质量数守恒知x的电荷数为0,质量数为1,为中子,故A错误;
B、该反应为聚变反应,要释放出能量,故B错误;
C、核子数为质量数之和是5,所以平均每个核子能释放能量,故C错误;
D、核反应前后有能量释放,根据质能方程知有质量亏损,故D正确;
故选D。
11.BC
【解析】
A.聚变反应要放出大量能量,故A错误;
B.聚变反应产生了新原子核,故B正确;
C.由爱因斯坦质能方程知释放能量伴随质量亏损,所以聚变过程会有质量亏损,故C正确;D.目前核电站都采用铀核的裂变反应,故D错误.
故选BC
12.ABD
【解析】
(1)放射性元素的半衰期只与原子核内部的自身因素决定,而与所处化学状态和外部条件没有关系,A项正确;
(2)核反应中,原子核内部的中子转化成一个质子和电子,即:,B正确;
(3)比结合能是衡量原子核稳定程度的物理量,故C错误;
(4)从原子的线状谱可以看出,不同元素的原子,其内部电子跃迁产生的光的频率不同,故D正确;
(5)电子从高能级向低能级跃迁,根据动能定理,原子核对电子的静电力做正功,其动能增大,电势能减小,E错误.
故本题选ABD.
13.BC
【解析】
A. 核反应方程是轻核的聚变,中放射出电子,是β衰变方程,故A错误;
B. 高速α粒子轰击氮核可从氮核中打出质子,其核反应方程为,故B错误;
C.在α衰变的过程中,电荷数少2,质量数少4,在β衰变的过程中,电荷数多1,质量数不变.设经过了m次α衰变,则:4m=234?222=12,所以m=3;设经过了n次β衰变,有:2m?n=90?86=4,所以n=2.故C正确;
D. 是重核裂变方程,也是原子弹的核反应方程.故D错误;
故选C
14.BD
【解析】
A.一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核,同时辐射一个光子;核反应方程是
故A项错误.
B.据反应方程可得,聚变反应中的质量亏损△m = m 1 + m2 - m3.故B项正确.
C.据反应方程可得,光子的能量
则
光子的波长
故C项错误.
D.据反应方程可得,氘核的平均结合能
故D项正确.
故选BD。
15.BD
【解析】是卢瑟福利用α粒子轰击氦核打出了质子实验的核反应方程式,故A错误;是原子弹爆炸裂变反应方程式,故B正确;是α衰变,故C错误;是氢弹爆炸聚变反应方程式,故D正确,故选BD。
16.AB
【解析】
由波尔原子模型可以推知,氢原子处于激发态,量子数越大,核外电子半径越大,根据可知,动能越小,选项A正确;康普顿效应的发现,说明了光子不但具有能量,还具有动量,选项B正确;德布罗意指出微观粒子的动量越大,其对应的波长就越短,选项C错误;现已建成的核电站的能量均来自于核裂变,选项D错误;故选AB.
17.BC
【解析】
【详解】
A.α衰变是自发的放出氦原子核,不是人工合成的,故A错误;
B.β衰变的实质在于核内的中子数转化为了一个质子和一个电子,故B正确;
C.轻核聚变是把轻核结合成质量较大的核,释放出核能的反应称聚变反应,故C正确;
D.重核裂变是粒子轰击原子核,产生中等核,因此此反应不属于核裂变反应方程,故D错误;
故选BC.
18.CD
【解析】
A图中,两球碰撞过程动量守恒,碰撞过程机械能不增加,如果两球质量相等,则碰撞后的速度不大于v,但不是一定等于v,A错误;B图中,由左手定则可知,丙带正电,则丙射线由α粒子组成,具有很强的电离能力,B正确;C图中图中光的颜色保持不变的情况下,光照越强,光电子数目越多,则饱和光电流越大,C正确;D图中的链式反应属于重核裂变,故D错误;
19.BC
【解析】
【详解】
A.福岛第一核电站是利用重核裂变释放的核能进行发电的,故A错误;
B.铯、碘、钡等衰变时释放能量,根据质能方程知会发生质量亏损,故B正确;
C.铯137进行β衰变时,往往同时释放出γ射线,γ射线具有很强的穿透能力,甚至能穿透几厘米厚的铅板,故C正确;
D.半衰期只与原子核本身有关,与其它因素无关,故D错误;
故选BC.
20.BCD
【解析】
【详解】
AB.由核电荷数守恒知X的电荷数为0,故X为中子;由质量数守恒知,A错误B正确;
C.注意到反应后生成的中子是2个,根据质能方程
C正确;
D.根据链式反应的条件可知,铀块体积必须达到临界体积,有中子通过时,才能发生链式反应,D正确.
故选BCD。