專題40結合能、質量虧損、聚變和裂變一、單項選擇題【2015?上海?5】鈾核可以發生衰變和裂變，鈾核的衰變和裂變都能自發發生 B.衰變和裂變都不能自發發生C.衰變能自發發生而裂變不能自發發生 D.衰變不能自發發生而裂變能自發發生【答案】C【解析】鈾是天然放射性元素，所以鈾核的衰變是能自發發生，而鈾核的裂變是人工實現的，是用中子轟擊鈾核實現的，所以鈾核的裂變，不能自發發生，故A、B、D錯誤，C正確。【2014?北京卷】質子、中子和氘核的質量分別為m「m2和m3，當一個質子和一個中子結合成氘核時，釋放的能量是（c表示真空中的光速）A.（m1+m2-m3）c B.（m1-m2-m3）cC.（m1+m2-m3）c2 D.（m1-m2-m3）c2【答案】C【解析】根據質能方程AE=Nmc2知，核反應過程中釋放的能量等于質量的減少量與光速c平方的乘積，C正確，A、B、D錯誤。【2012?福建卷】關于近代物理，下列說法正確的是?射線是高速運動的氦原子核聚變反應方程：F1'''L：H"l"：：'：：表示質子從金屬表面逸出的光電子的最大初動能與照射光的頻率成正比玻爾將量子觀念引入原子領域，其理論能夠解釋氦原子光譜的特征【答案】D【解析】c射線是高速運動的氮檢流』不杲氨原子.故A錯誤§核漿變反應方程十廠H-中，扛表示中子，故嚀錯誤；根捉光電效應方程耳+-孔,知最大初動能與服射光的頻率成線性關系,不是成正比，故C錯誤F玻爾將量子觀念引人原子領域，其理論能夠解釋氫嫌子光譜的特征，加DJE確。【2013重慶卷】鈾是常用的一種核燃料，若它的原子核發生了如下的裂變反應：235U+1nTa+b+21n，則a+b可能是9200A.140Xe+93Kr B.141Ba+92Kr C.i4iBa+93Sr D.140Xe+94Sr54 36 56 36 56 38 54 38【答案】D【解析】重核裂變反應方程的書寫應遵循質量數守恒和電荷數守恒，題述核反應方程左邊質量數和電荷數分別為236和92,生成物中“a+b”整體的質量數和電荷數應分別為234和92,則只有選項D符合要求。【2014?上海卷】核反應方程式9Be+4Het12C+X中的X表示4 2 6質子 B.電子 C.光子 D.中子

【答案】D【解析】核反應方程式遵循電荷數守恒和質量數守恒，設X的質量數為a，電荷數為b，則有9+4=12+a，4+2=6+b，可得a=1，b=0，所有對應得粒子是中子，選項D對。【2014?上海卷】鏈式反應中，重核裂變時放出的可以使裂變不斷進行下去的粒子是A.質子 B.中子 C.卩粒子 D.a粒子【答案】B【解析】重核裂變時放出的中子引起其他重核的裂變，可以使裂變不斷進行下去，這就是鏈式反應，比如鈾核的裂變235U+mfi37Te+97Zr+2m，選項B對。7.【2017?天津卷】我國自主研發制造的國際熱核聚變核心部件在國際上率先通過權威機構認證，這是我國對國際熱核聚變項目的重大貢獻。下列核反應方程中屬于聚變反應的是7.【2017?天津卷】我國自主研發制造的國際熱核聚變核心部件在國際上率先通過權威機構認證，這是我國對國際熱核聚變項目的重大貢獻。下列核反應方程中屬于聚變反應的是B.14N+4Het17O+1H7 2 8 1A.2H+3HT4He+in1120C.4He+27AlT30P+m2 13 15 0D.C.4He+27AlT30P+m2 13 15 092 0 56 36 0【答案】A【解析】汩十;HT Jn是一個軌核與一個冠核結合成一個氨核」同時放出一個中子，屬于聚變反應,故A正確；號巳T；O+；H是盧瑟福炭現質子的樓反應，他用：粒子轟擊氮原子杈產生氧的同位素一一氧17和一個質子，是人類第一次實現的原子核的人工輕變，屬于人工樓反應，故E錯誤;；氐+備A1T普P+話是小居里夫婦用ci粒子轟擊鋁片時發現了放射?性磷（磷30）,屬于人工核反也故C錯誤；轡17+扣T嘍B齢益Kr+3執杲一種典型的鈾複裂變，屬于裂變反應，故D錯i冠【2017?新課標I卷】大科學工程“人造太陽”主要是將氘核聚變反應釋放的能量用來發電。氘核聚變反應方程是2H+2Hf3He+1n。已知2H的質量為2.0136u，3He的質量為3.015Ou,5的質量為11201201.0087u，1u=931MeV/c2。氘核聚變反應中釋放的核能約為A.3.7MeV B.3.3MeV C.2.7MeV D.0.93MeV答案】B【解析】根據質能方程，釋放的核能AE二Amc2，Am二2m-m-m二0.0035u，貝yHHenAE=0.0035ux931MeV/c2xc2=3.2585MeV?3.3MeV，故b正確，ACD錯誤。（2018?全國卷III?T14）1934年,約里奧一居里夫婦用a粒子轟擊鋁核27A1,產生了第一個人工放射性核13素X:a+27Al——n+X。X的原子序數和質量數分別為（ ）13A.15和28 B.15和30 C.16和30 D.17和31【答案】B【解析】因為a粒子是4He、中子是m,所以根據反應方程式前后質量數、質子數相等得出204He+27Altin+3oX。故選B。TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"2 13 0 15（2018?北京高考?T1）在核反應方程4He+14Nt17O+X中，X表示的是（ ）2 7 8A.質子B.中子C.電子D.a粒子【答案】A【解析】設X為zX,根據核反應的質量數守恒:4+14=17+Z,則Z=10電荷數守恒:2+7=8+A,則A=1,即X為1HA1為質子，故選項A正確,B、C、D錯誤。（2018?天津高考?T1）國家大科學工程——中國散裂中子源（CSNS）于2017年8月28日首次打靶成功,獲得中子束流,可以為諸多領域的研究和工業應用提供先進的研究平臺,下列核反應中放出的粒子為中子的是（ ）A.14N俘獲一個a粒子，產生170并放出一個粒子7827A1俘獲一個a粒子，產生30P并放出一個粒子13 15俘獲一個質子，產生4Be并放出一個粒子D.6Li俘獲一個質子，產生3He并放出一個粒子32【答案】B【解析】根據質量數和電荷數守恒可知四個核反應方程分別為14N+4Het170+1H、7 2 8 127Al+4Het30P+1n、11B+1Ht8Be+4He、6Li+1Ht3He+4He,故只有B項正確。13 2 15 0 5 1 4 2 3 1 2 2二、多項選擇題【2015?廣東?18】科學家使用核反應獲取氚，再利用氘和氚核反應獲得能量，核反應方程分別為:X+Yf4He+3H+4.9MeV和2H+3H—4He+X+17.6MeV，下列表述正確的有21112A.X是中子 B.Y的質子數是3,中子數是6C.兩個核反應都沒有質量虧損 D.氘和氚的核反應是核聚變反應【答案】AD【解析】由陽十國血十X十17儀屆V,根據反應前后質量數i電荷數守恒可知，才的質量數為b電荷數為山因此X是中子』故選項A正確$再由疋+F—懣+說根據反應前后質量如電荷數守恒可知』F的質量數為g電荷數為知即苴質子數為矢中子數也為3』故選項E錯誤$由于兩個反應中都軽放了能量，因此根擔愛因斯坦質能方程可知，兩個反應中都存在質量虧損，故選項C錯誤；根據核聚變反應的定冥可知，軌和冠反應生成了一個核;融，故詵項D正確。【2012?廣東卷】能源是社會發展的基礎，發展核能是發展能源的途徑之一。下列釋放核能的反應方程，表述正確的有3H+2Ht4He+1n是核聚變反應TOC\o"1-5"\h\z1 1 2 03H+2Ht4He+m是0衰變1 1 2 0235U+1nt144Ba+89Kr+31n是核裂變反應92 0 56 36 0235U+1nt140Xe+94Sr+21n是a衰變92 0 54 38 0【答案】AC【解析】核聚孌的過程與核裂糜相瓦是幾個原子核聚合成一個師子核的過程，氫博子核聚變為氮原子核，故A正確；尸衰變放出的是電子，而這里是中子故日錯i吳；核裂變杲一個原子核分裂成幾個原子垓的變化』質量非常大的原子核才能發生檢裂虬故G正確」a衰孌放出的是檢原子杯it是裂變反應,故D錯誤,故選：AC /【2016?全國新課標III卷】一靜止的鋁原子核2；A1俘獲一速度為1.0x107m/s的質子p后，變為處于激發態的硅原子核28Si*，下列說法正確的是14核反應方程為p+27Alt28Si*13 14核反應方程過程中系統動量守恒核反應過程中系統能量不守恒核反應前后核子數相等，所以生成物的質量等于反應物的質量之和硅原子核速度的數量級為105m/s，方向與質子初速度方向一致【答案】ABE【解析】根據質量數和電荷數守恒可得核反應方程P+27AlT28Si*，A正確；過程中釋放的核力遠遠13 14大于外力，故系統動量守恒，B正確；核反應過程中系統能量守恒，C錯誤；由于反應過程中，要釋放大量

的能量，即伴隨著質量虧損，所以生成物的質量小于反應物的質量之和，D錯誤；由動量守恒可知,mv=28mv1.0mv=28mv解得v'= x107m/s，故數量級約為105m/s,故E正確。284.【2017?江蘇卷】原子核的比結合能曲線如圖所示，根據該曲線，下列判斷中正確的 比站臺艙1比站臺艙1AhQ1 i\illiiii*1ft2050WO1502002504He核的結合能約為14MeV24He核比6Li核更穩定23兩個2H核結合成4He核時釋放能量12235U核中核子的平均結合能比89Kr核中的大92 36【答案】BC【解析】由團知;氐核的比結合能約為7MeV,所以結合能約対4x7=28MeV,故A錯誤；：皿核比口核的比結合能応所以.割已核比口核更穩定，￡正確‘兩個;H核結合成;氐核時，即由比結合能彳啲反應生成比結合能大的釋放能量』C正蹴由團知嗥匕檢中檢子的平均結合能比器Kr核中的卜所以D錯溟.三、非選擇題【2016?全國新課標II卷】在下列描述的核過程的方程中，屬于a衰變的是 ，屬于卩衰變的是 ，屬于裂變的是 ，屬于聚變的是 。(填正確答案標號)A.A.14CT14N+0e6 7 -1B.32Pt32S+0e15 16 -1C.C.238UT234Th+4He92 90 2D.14N+4HeT17O+1H7 2 8 1F.3H+2Ht4He+m1120E.235U+mF.3H+2Ht4He+m112092 0 54 38 0【答案】CABEF【解析】衰變的反應物只有一個，生成物有；H“-0e；重核裂變的反應物一般是重核和中子，生成較輕的核；氫核聚變是輕核合成為較重的核。【2013新課標全國卷I】一質子束入射到靜止靶核27ai上，產生如下核反應：p+27Aj+n式中p代表質子，n代表中子，x代表核反應產生的新核。由反應式可知，新核x的質子數為 ，中子數為 。【答案】1413【解析】由1H+27AlT27X+m，由質量數守恒定律和電荷數守恒可得，新核的質子數為14,中113140子數為13。23 4【2012噺課標卷】氘核和氚核可發生熱核聚變而釋放巨大的能量，該反應方程為：；H+；H一;He+x，234式中x是某種粒子。已知：］H、］H、2He和粒子x的質量分別為2.0141U、3.0161u、4.0026u和1.0087u；1u=931.5MeV/c2,c是真空中的光速。由上述反應方程和數據可知，粒子x是 ，該反應釋放出的能量為 MeV（結果保留3位有效數字）【答案】中子；17.6；【解析】由核電荷數守恒可規乳粒子的核電荷數為；1十由質量數守恒可規乳粒子的質量數対：2+1八則兀粒子杲卜或中子,核反應過程中釋放的能量為H少宀皿血門【2015?江蘇?12C（2）】核電站利用原子核鏈式反應放出的巨大能量進行發電，235U是常用的核92燃料。235U受一個中子轟擊后裂變成144Ba和89K兩部分，并產生 個中子。要使鏈式反應發生，裂變92 56 36物質的體積要 （選填“大于”或者“小于”）它的臨界體積。【答案】3大于【解析】 由質量數和電荷數守可知：235U