七年高考(2011-2017)高考物理試題分項精析專題40結合能、質量虧損、聚變和裂變

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1、專題 40 結合能、質量虧損、聚變和裂變 一、單項選擇題 1．【2015· 上?！?5】鈾核可以發(fā)生衰變和裂變，鈾核的 A．衰變和裂變都能自發(fā)發(fā)生 B ．衰變和裂變都不能自發(fā)發(fā)生 C．衰變能自發(fā)發(fā)生而裂變不能自發(fā)發(fā)生 D ．衰變不能自發(fā)發(fā)生而裂變能自發(fā) 發(fā)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(fā)發(fā)生，而鈾核的裂變是人工 實現(xiàn)的，是用中子轟擊鈾核實現(xiàn)的，所以鈾核的裂變，不能自發(fā)發(fā)生，故 A、B、D錯誤， C 正確。 【考點定位】 衰變；裂變 2．【2014· 北京卷】質子、中子和氘核的質量分別為 m1、m2 和 m3，當一個質子和一個 中子結

2、合成氘核時，釋放的能量是（ c 表示真空中的光速） 2 D ．（m 2 A．（m1+m2- m3）c B ．（m1- m2- m3）c C ．（m1+m2- m3）c 1- m2- m3）c 【答案】 C 【解析】根據質能方程 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。 【考點定位】 主要考查質能方程 3．【2012· 福建卷】關于近代物理，下列說法正確的是 A． 射線是高速運動的氦原子 B．核聚變反應方程 表示質子 C．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 D．玻爾將量子觀念引入原子領域，其理論能夠解

3、釋氦原子光譜的特征 【答案】 D 【考點定位】本題考查了核反應相關知識 4．【2013 重慶卷】鈾是常用的一種核燃料，若它的原子核發(fā)生了如下的裂變反應： ，則 a+b 可能是 A． B ． C ． D． 【答案】 D 【解析】 重核裂變反應方程的書寫應遵循質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，題述核反應方程 左邊質量數(shù)和電荷數(shù)分別為 236 和 92，生成物中“a+b”整體的質量數(shù)和電荷數(shù)應分別為 234 和 92，則只有選項 D符合要求。 【考點定位】 重核裂變反應方程的書寫 5．【2014· 上海卷】核反應方程式 Be+ He C+X中的 X表示 A．質子 B．電子 C．光子

4、D．中子 【答案】 D 【解析】 核反應方程式遵循電荷數(shù)守恒和質量數(shù)守恒， 設 X的質量數(shù)為 ，電荷數(shù)為 ， 則有 ， ，可得 ， ，所有對應得粒子是中子，選項 D 對。 【考點定位】電荷數(shù)守恒和質量數(shù)守恒 6．【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．β 粒子 D．α 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 ，選項 B 對。 【考點定位】鏈式反應 7．【2017· 天津卷】我國自主研發(fā)制造的國際熱核聚變核心部件

5、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 A． B ． C． D ． 2 【答案】 A 【考點定位】核反應的種類 【名師點睛】本題的關鍵是知道核反應的分類，區(qū)別衰變和核反應。 8．【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(fā)電。氘核聚變反應方程是 。已知 的質量為 2.013 6 u， 2 的質量為 3.015 0 u ， 的質量為 1.008 7 u ，1 u=931 MeV/ c 。氘核聚變反應中釋 放的核能約為 A．3.7 MeV B ．3.3 MeV C

6、 ．2.7 MeV D ．0.93 MeV 【答案】 B 【解析】根據質能方程，釋放的核能 ， ，則 ，故 B 正確， ACD錯誤。 【考點定位】質能方程 【名師點睛】本題考查質能方程，注意原子核的質量單位不是 kg，由質能方程求核能時要 細心。 二、多項選擇題 1．【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＋Y→ ＋ ＋4.9MeV和 ＋ → ＋X＋17.6MeV，下列表述正確 的有 A．X是中子 B ．Y的質子數(shù)是 3，中子數(shù)是 6 C．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

7、】 AD 3 【考點定位】對愛因斯坦質能方程、核聚變反應概念的理解，及核反應方程中質量數(shù)、 電荷數(shù)守恒的應用。 2．【2012· 廣東卷】能源是社會發(fā)展的基礎，發(fā)展核能是發(fā)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 A． 是核聚變反應 B． 是 衰變 C． 是核裂變反應 D． 是 衰變 【答案】 AC 【考點定位】本題考查核反應相關知識 3．【2016· 全國新課標Ⅲ卷】一靜止的鋁原子核 俘獲一速度為 m/s 的質子 p 后，變?yōu)樘幱诩ぐl(fā)態(tài)的硅原子核 ，下列說法正確的是 A．核反應方程為 B．核反應方程過程中系統(tǒng)動量守恒 C．核反應過程中系統(tǒng)能量不

8、守恒 D．核反應前后核子數(shù)相等，所以生成物的質量等于反應物的質量之和 E．硅原子核速度的數(shù)量級為 m/s，方向與質子初速度方向一致 【答案】 ABE 【解析】根據質量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得核反應方程 ，A正確；過程中 4 釋放的核力遠遠大于外力，故系統(tǒng)動量守恒， B 正確；核反應過程中系統(tǒng)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， ，解得 ，故數(shù)量級約 為 10 5 m/s ，故 E 正確。 【考點定位】考查了動量守恒、能量守恒、核反應方程 【方法技巧】 由質量數(shù)、 電荷數(shù)

9、守恒可知核反應方程； 由動量守恒可知硅原子核速度的 數(shù)量級及速度方向， 本大題包含了 3-5 原子物理的內容， 難度不大， 但從題目來看考查范圍 很廣，要求能全面掌握。 4．【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 有 ． （A） 核的結合能約為 14 MeV （B） 核比 核更穩(wěn)定 （C）兩個 核結合成 核時釋放能量 （D） 核中核子的平均結合能比 核中的大 【答案】 BC 【考點定位】比結合能 結合能 【名師點睛】 本題主要是要理解比結合能的含義， 知道結合能與比結合能的區(qū)分與關系． 以 及在核反應過程中由比結合能小的反應生成

10、比結合能大的要釋放能量． 5 三、非選擇題 1．【2016· 全國新課標Ⅱ卷】 在下列描述的核過程的方程中， 屬于 α 衰變的是 _______， 屬于 β 衰變的是 _______，屬于裂變的是 _______，屬于聚變的是 _______。（填正確答案標 號） A ． B． C ． D． E． F ． 【答案】 C AB E F 【解析】衰變的反應物只有一個，生成物有 或 ；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。 【考點定位】核反應方程、核反應類型 【名師點睛】此題考查核反應的基本類型；要知道核反應分為四種：衰變、重核

11、裂變、 輕核聚變和人工核轉變；記住各種類型方程的特點即可解決此題。 2．【2013 新課標全國卷Ⅰ】 一質子束入射到靜止靶核 上， 產生如下核反應： p+ →x+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(shù)為 ，中子數(shù)為 。 【答案】 14 13 【解析】 由 ，由質量數(shù)守恒定律和電荷數(shù)守恒可得，新核的質 6 子數(shù)為 14，中子數(shù)為 13。 【考點定位】核反應方程。 3．【2012· 新課標卷】氘核和氚核可發(fā)生熱核聚變而釋放巨大的能量，該反應方程為： EQ \* jc0 \* "Font:Calibri" \* h

12、ps21 \o(\s\up 9(4 2,EQ \* jc0 \* "Font:Calibri" \* hps21 \o(\s\up 9(4,2 ，式中 x 是某種粒子。已知： EQ \* jc0 \* "Font:Calibri" \* hps21 \o(\s\up 9(2 1,EQ \* jc0 \* "Font:Calibri" \* hps21 \o(\s\up 9(2,1 、 EQ \* jc0 \* "Font:Calibri" \* hps21 \o(\s\up 9(3 1,EQ \* jc0 \* "Font:Calibri" \* hps21 \o(\

13、s\up 9(3,1 、 EQ \* jc0 \* "Font:Calibri" \* hps21 \o(\s\up 9(4 2,EQ \* jc0 \* "Font:Calibri" \* hps21 \o(\s\up 9(4,2 和粒子 x 的質量分別為 2.0141u 、3.0161u 、4.0026u 和 1.0087u ；1u=931.5MeV/c 2，c 是真空中的光速。由上述反應 方程和數(shù)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(shù)字） 【答案】中子； 17.6 ； 【考點定位

14、】本題考查核反應方程，質能方程 4．【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(fā)電， 是常用的核燃料。 受一個中子轟擊后裂變成 和 兩部分，并產生 _____ 個中子。要使鏈式反應發(fā)生，裂變物質的體積要 _________（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(shù)和電荷數(shù)守可知： ，可見產生了 3 個中子，鏈式反應的一個條件是鈾燃料的體積必須大于或等于臨界體積。 【考點定位】核反應、重核裂變 5．【2015· 江蘇· 12C（3）】取質子的質量 mp=1.6726× 10 -27 kg，中子的質量 mn=1.6749× 10 -27 kg， α 粒子的質 m α=6.6 467× 10 α=6.6 467× 10 -27 kg，光速c=3× 108m/s，請計算 α 粒子的結 合能。（計算結果保留兩位有效數(shù)字） 【答案】 【解析】 根據愛因斯坦質能方程 ，可求： 7 【考點】 核能的計算。 8