1、第4章 核能(時(shí)間：60分鐘滿(mǎn)分：100分)一、選擇題(本題共8小題，每小題6分，共48分全部選對(duì)得6分，選對(duì)但不全得3分，有錯(cuò)選或不答得0分)1我國(guó)物理學(xué)家錢(qián)三強(qiáng)、何澤慧夫婦，1946年發(fā)現(xiàn)了鈾的三分裂和四分裂，這是我國(guó)科學(xué)家在核物理研究中做出的貢獻(xiàn)，這是將中子打入鈾核后所發(fā)生的核反應(yīng)，它屬于() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：】A人工核轉(zhuǎn)變B重核的裂變C鈾核的衰變 D以上說(shuō)法都不對(duì)【解析】鈾核裂變的產(chǎn)物是多樣的，所以我國(guó)科學(xué)家錢(qián)三強(qiáng)、何澤慧夫婦發(fā)現(xiàn)了鈾核的三分裂和四分裂【答案】B2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(yīng)：Unab2n，則ab可能是()A.XeKr B.BaKrC.BaSr D.

2、XeSr【解析】根據(jù)核反應(yīng)中的質(zhì)量數(shù)守恒可知，ab的質(zhì)量數(shù)應(yīng)為23512234，質(zhì)子數(shù)應(yīng)為92，A項(xiàng)中的質(zhì)量數(shù)為14093233，B項(xiàng)中質(zhì)量數(shù)是14192233，C項(xiàng)中質(zhì)量數(shù)為14193234，質(zhì)子數(shù)為563894，D項(xiàng)中質(zhì)量數(shù)為14094234，質(zhì)子數(shù)為543892，綜上可知，答案為D.【答案】D3下列說(shuō)法正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：】A天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，揭示了原子的核式結(jié)構(gòu)B射線(xiàn)是波長(zhǎng)很短的電磁波，它的穿透能力比射線(xiàn)要弱C若能測(cè)出核反應(yīng)過(guò)程中的質(zhì)量虧損，就能根據(jù)Emc2計(jì)算出核反應(yīng)中釋放的核能D一個(gè)氘核(H)與一個(gè)氚核(H)聚變生成一個(gè)氦(He)的同時(shí)放出一個(gè)電子【解析】粒子散射實(shí)驗(yàn)揭示了原

3、子的核式結(jié)構(gòu)，A錯(cuò)誤；射線(xiàn)是波長(zhǎng)很短的電磁波，它的穿透能力比射線(xiàn)要強(qiáng)，B錯(cuò)誤；若能測(cè)出核反應(yīng)過(guò)程中的質(zhì)量虧損，就能根據(jù)Emc2計(jì)算出核反應(yīng)中釋放的核能，C正確；一個(gè)氘核(H)與一個(gè)氚核(H)聚變生成一個(gè)氦核(He)的同時(shí)放出一個(gè)中子，D錯(cuò)誤【答案】C4太陽(yáng)因核聚變釋放出巨大的能量，同時(shí)其質(zhì)量不斷減少太陽(yáng)每秒鐘輻射出的能量約為41026 J，根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程，太陽(yáng)每秒鐘減少的質(zhì)量最接近()A1036 kg B1018 kgC1013 kg D109 kg【解析】根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程Emc2，得m kg4109 kg，故D項(xiàng)最接近【答案】D5(多選)關(guān)于核衰變和核反應(yīng)的類(lèi)型，下列表述正確的有(

4、)A.UThHe是衰變B.NHeOH是衰變C.HHHen是輕核聚變D.SeKr2e是重核裂變【解析】據(jù)核反應(yīng)各類(lèi)型特點(diǎn)可知：A、D項(xiàng)均為衰變，A中放出粒子，A正確，D錯(cuò)誤B項(xiàng)為人工轉(zhuǎn)變，B錯(cuò)誤，C項(xiàng)為輕核聚變，C正確【答案】AC6(多選)質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)互換的核互為“鏡像核”，例如He是H的“鏡像核”，同樣H也是He的“鏡像核”，則下列說(shuō)法正確的是()A.N和O互為“鏡像核”B.N和C互為“鏡像核”C衰變的本質(zhì)是一個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)質(zhì)子，同時(shí)放出一個(gè)電子D核反應(yīng)HHHen的生成物中有粒子，該反應(yīng)是衰變【解析】根據(jù)“鏡像核”的定義，N和C互為“鏡像核”，選項(xiàng)B正確，A錯(cuò)誤；衰變的本質(zhì)是一個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

5、一個(gè)質(zhì)子，同時(shí)放出一個(gè)電子，選項(xiàng)C正確；核反應(yīng)HHHen的生成物中雖有粒子，但該反應(yīng)是聚變反應(yīng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤【答案】BC7(多選)下列說(shuō)法中正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：】A太陽(yáng)輻射的能量主要來(lái)自太陽(yáng)內(nèi)部的熱核反應(yīng)B中等核的平均結(jié)合能比重核的平均結(jié)合能大，所以重核裂變要放出能量C只要有核反應(yīng)發(fā)生，就一定會(huì)釋放出核能D輕核中質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等，重核中中子數(shù)小于質(zhì)子數(shù)【解析】太陽(yáng)的能量來(lái)自輕核聚變放出的能量，A正確中等核的平均結(jié)合能比重核的平均結(jié)合能大，B正確核反應(yīng)是否釋放能量取決于反應(yīng)前后是否發(fā)生了質(zhì)量虧損，C錯(cuò)誤隨核子數(shù)增加，若只增加中子，中子與其他核子沒(méi)有庫(kù)侖斥力，但有相互吸引的核力，有助于維系

6、原子核的穩(wěn)定，所以穩(wěn)定的重原子核中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多，D錯(cuò)誤【答案】AB8(多選)“中國(guó)月球著陸探測(cè)器”在中國(guó)航天館揭開(kāi)神秘面紗，它將帶著中國(guó)制造的月球車(chē)，在38萬(wàn)千米之外的月球表面閑庭信步，月球的表面長(zhǎng)期受到宇宙射線(xiàn)的照射，使得“月壤”中的He含量十分豐富，科學(xué)家認(rèn)為，He是發(fā)生核聚變的極好原料，將來(lái)He也許是人類(lèi)重要的能源，所以探測(cè)月球意義十分重大，關(guān)于He，下列說(shuō)法正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：】A.He的原子核內(nèi)有三個(gè)中子、兩個(gè)質(zhì)子B.He的原子核內(nèi)有一個(gè)中子、兩個(gè)質(zhì)子C.He發(fā)生核聚變，放出能量，一定會(huì)發(fā)生質(zhì)量虧損D.He原子核的核子靠萬(wàn)有引力緊密結(jié)合在一起【解析】He是氦元素的一種同位素，

7、質(zhì)量數(shù)是3，電荷數(shù)是2，原子核內(nèi)有兩個(gè)質(zhì)子、一個(gè)中子，所以A錯(cuò)誤，B正確；發(fā)生核聚變放出能量就會(huì)有質(zhì)量虧損，C正確；原子核內(nèi)的核子是靠核力緊密結(jié)合在一起的，而不是靠萬(wàn)有引力緊密結(jié)合在一起的，D錯(cuò)誤【答案】BC二、非選擇題(本題共4小題，共52分，按題目要求作答)9(8分)核電站利用原子核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)放出的巨大能量進(jìn)行發(fā)電，U是核電站常用的核燃料.U受一個(gè)中子轟擊后裂變成Ba和Kr兩部分，并產(chǎn)生_個(gè)中子要使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生，裂變物質(zhì)的體積要_(選填“大于”或“小于”)它的臨界體積【解析】核反應(yīng)方程遵守質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，且該核反應(yīng)方程為：UnBaKr3n，即產(chǎn)生3個(gè)中子臨界體積是發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體

8、積，要使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生，裂變物質(zhì)的體積要大于它的臨界體積【答案】3大于10(12分)同位素原子在許多方面有著廣泛的應(yīng)用，1934年，科學(xué)家在用粒子轟擊鋁箔時(shí)，除探測(cè)到預(yù)料中的中子外，還探測(cè)到了正電子，更意外的是，拿走放射源時(shí)，鋁箔雖不再發(fā)射中子，但仍能繼續(xù)發(fā)射正電子，而且這種放射性隨時(shí)間衰減的規(guī)律跟天然放射性一樣，也有一定的半衰期(1)寫(xiě)出粒子轟擊鋁Al產(chǎn)生中子的核反應(yīng)方程式；(2)上述產(chǎn)生的具有放射性的同位素叫做放射性同位素，寫(xiě)出其產(chǎn)生正電子的核反應(yīng)方程式；(3)簡(jiǎn)要說(shuō)明放射性同位素的應(yīng)用，并至少舉出兩個(gè)實(shí)際應(yīng)用的例子【解析】(1)AlHePn.(2)PSie.(3)利用射線(xiàn)輻射育種，作為示蹤

9、原子，檢查管道等【答案】見(jiàn)解析11(16分)天文學(xué)家測(cè)得銀河系中氦的含量約為25%.有關(guān)研究表明，宇宙中氦生成的途徑有兩條：一是在宇宙誕生后3分鐘左右生成的；二是在宇宙演化到恒星誕生后，由恒星內(nèi)部的氫核聚變反應(yīng)生成的(1)把氫核聚變反應(yīng)簡(jiǎn)化為4個(gè)氫核(H)聚變成氦核(He)，同時(shí)放出2個(gè)正電子(e)和2個(gè)中微子(e)，請(qǐng)寫(xiě)出該氫核聚變反應(yīng)的方程，并計(jì)算一次反應(yīng)釋放的能量(2)研究表明，銀河系的年齡約為t3.81017 s，每秒銀河系產(chǎn)生的能量約為11037 J(即P11037 J/s)現(xiàn)假定該能量全部來(lái)自上述氫核聚變反應(yīng)，試估算銀河系中氦的含量(最后結(jié)果保留一位有效數(shù)字)(3)根據(jù)你的估算結(jié)果

10、，對(duì)銀河系中氦的主要生成途徑作出判斷(可能用到的數(shù)據(jù)：銀河系質(zhì)量約為M31041 kg，原子質(zhì)量單位1 u1.661027 kg,1 u相當(dāng)于1.51010 J的能量，電子質(zhì)量me0.000 5 u，氦核質(zhì)量m4.002 6 u，氫核質(zhì)量mp1.007 8 u，中微子e質(zhì)量為零)【解析】(1)4HHe2e2em4mpm2meEmc24.141012 J.(2)mm6.11039 kg氦的含量k2%.(3)由估算結(jié)果可知，k2%遠(yuǎn)小于25%的實(shí)際值，所以銀河系中的氦主要是宇宙誕生后不久生成的【答案】(1)4HHe2e2e4.141012 J(2)2%(3)銀河系中的氦主要是宇宙誕生后不久生成的12(16分)運(yùn)動(dòng)的原子核X放出粒子后變成靜止的原子核Y.已知X、Y和粒子的質(zhì)量分別是M、m1和m2，真空中的光速為c，粒子的速度遠(yuǎn)小于