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七年高考(2011-2017)高考物理試題分項(xiàng)精析專題40結(jié)合能、質(zhì)量虧損、聚變和裂變

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1、專題 40 結(jié)合能、質(zhì)量虧損、聚變和裂變 一、單項(xiàng)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(shí)現(xiàn)的,是用中子轟擊鈾核實(shí)現(xiàn)的,所以鈾核的裂變,不能自發(fā)發(fā)生,故 A、B、D錯(cuò)誤, C 正確。 【考點(diǎn)定位】 衰變;裂變 2.【2014· 北京卷】質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為 m1、m2 和 m3,當(dāng)一個(gè)質(zhì)子和一個(gè) 中子結(jié)

2、合成氘核時(shí),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(jù)質(zhì)能方程 知,核反應(yīng)過程中釋放的能量等于質(zhì)量的減少量與 光速 c 平方的乘積, C正確, A、B、D錯(cuò)誤。 【考點(diǎn)定位】 主要考查質(zhì)能方程 3.【2012· 福建卷】關(guān)于近代物理,下列說法正確的是 A. 射線是高速運(yùn)動(dòng)的氦原子 B.核聚變反應(yīng)方程 表示質(zhì)子 C.從金屬表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能與照射光的頻率成正比 D.玻爾將量子觀念引入原子領(lǐng)域,其理論能夠解

3、釋氦原子光譜的特征 【答案】 D 【考點(diǎn)定位】本題考查了核反應(yīng)相關(guān)知識(shí) 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(yīng): ,則 a+b 可能是 A. B . C . D. 【答案】 D 【解析】 重核裂變反應(yīng)方程的書寫應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒,題述核反應(yīng)方程 左邊質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別為 236 和 92,生成物中“a+b”整體的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)應(yīng)分別為 234 和 92,則只有選項(xiàng) D符合要求。 【考點(diǎn)定位】 重核裂變反應(yīng)方程的書寫 5.【2014· 上海卷】核反應(yīng)方程式 Be+ He C+X中的 X表示 A.質(zhì)子 B.電子 C.光子

4、D.中子 【答案】 D 【解析】 核反應(yīng)方程式遵循電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒, 設(shè) X的質(zhì)量數(shù)為 ,電荷數(shù)為 , 則有 , ,可得 , ,所有對(duì)應(yīng)得粒子是中子,選項(xiàng) D 對(duì)。 【考點(diǎn)定位】電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒 6.【2014· 上海卷】鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中,重核裂變時(shí)放出的可以使裂變不斷進(jìn)行下去的粒子 是 A.質(zhì)子 B.中子 C.β 粒子 D.α 粒子 【答案】 B 【解析】 重核裂變時(shí)放出的中子引起其他重核的裂變, 可以使裂變不斷進(jìn)行下去, 這就 是鏈?zhǔn)椒磻?yīng),比如鈾核的裂變 ,選項(xiàng) B 對(duì)。 【考點(diǎn)定位】鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 7.【2017· 天津卷】我國(guó)自主研發(fā)制造的國(guó)際熱核聚變核心部件

5、在國(guó)際上率先通過權(quán)威機(jī) 構(gòu)認(rèn)證,這是我國(guó)對(duì)國(guó)際熱核聚變項(xiàng)目的重大貢獻(xiàn)。下列核反應(yīng)方程中屬于聚變反應(yīng)的 是 A. B . C. D . 2 【答案】 A 【考點(diǎn)定位】核反應(yīng)的種類 【名師點(diǎn)睛】本題的關(guān)鍵是知道核反應(yīng)的分類,區(qū)別衰變和核反應(yīng)。 8.【2017· 新課標(biāo)Ⅰ卷】大科學(xué)工程“人造太陽(yáng)”主要是將氘核聚變反應(yīng)釋放的能量用來 發(fā)電。氘核聚變反應(yīng)方程是 。已知 的質(zhì)量為 2.013 6 u, 2 的質(zhì)量為 3.015 0 u , 的質(zhì)量為 1.008 7 u ,1 u=931 MeV/ c 。氘核聚變反應(yīng)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(jù)質(zhì)能方程,釋放的核能 , ,則 ,故 B 正確, ACD錯(cuò)誤。 【考點(diǎn)定位】質(zhì)能方程 【名師點(diǎn)睛】本題考查質(zhì)能方程,注意原子核的質(zhì)量單位不是 kg,由質(zhì)能方程求核能時(shí)要 細(xì)心。 二、多項(xiàng)選擇題 1.【2015· 廣東· 18】科學(xué)家使用核反應(yīng)獲取氚,再利用氘和氚核反應(yīng)獲得能量,核 反應(yīng)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(zhì)子數(shù)是 3,中子數(shù)是 6 C.兩個(gè)核反應(yīng)都沒有質(zhì)量虧損 D .氘和氚的核反應(yīng)是核聚變反應(yīng) 【答案

7、】 AD 3 【考點(diǎn)定位】對(duì)愛因斯坦質(zhì)能方程、核聚變反應(yīng)概念的理解,及核反應(yīng)方程中質(zhì)量數(shù)、 電荷數(shù)守恒的應(yīng)用。 2.【2012· 廣東卷】能源是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ),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(yīng)方程,表述正確的有 A. 是核聚變反應(yīng) B. 是 衰變 C. 是核裂變反應(yīng) D. 是 衰變 【答案】 AC 【考點(diǎn)定位】本題考查核反應(yīng)相關(guān)知識(shí) 3.【2016· 全國(guó)新課標(biāo)Ⅲ卷】一靜止的鋁原子核 俘獲一速度為 m/s 的質(zhì)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(yīng)方程為 B.核反應(yīng)方程過程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒 C.核反應(yīng)過程中系統(tǒng)能量不

8、守恒 D.核反應(yīng)前后核子數(shù)相等,所以生成物的質(zhì)量等于反應(yīng)物的質(zhì)量之和 E.硅原子核速度的數(shù)量級(jí)為 m/s,方向與質(zhì)子初速度方向一致 【答案】 ABE 【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得核反應(yīng)方程 ,A正確;過程中 4 釋放的核力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力,故系統(tǒng)動(dòng)量守恒, B 正確;核反應(yīng)過程中系統(tǒng)能量守恒, C錯(cuò)誤; 由于反應(yīng)過程中, 要釋放大量的能量, 即伴隨著質(zhì)量虧損, 所以生成物的質(zhì)量小于反應(yīng)物的 質(zhì)量之和, D錯(cuò)誤;由動(dòng)量守恒可知, ,解得 ,故數(shù)量級(jí)約 為 10 5 m/s ,故 E 正確。 【考點(diǎn)定位】考查了動(dòng)量守恒、能量守恒、核反應(yīng)方程 【方法技巧】 由質(zhì)量數(shù)、 電荷數(shù)

9、守恒可知核反應(yīng)方程; 由動(dòng)量守恒可知硅原子核速度的 數(shù)量級(jí)及速度方向, 本大題包含了 3-5 原子物理的內(nèi)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(jié)合能曲線如圖所示,根據(jù)該曲線,下列判斷中正確的 有 . (A) 核的結(jié)合能約為 14 MeV (B) 核比 核更穩(wěn)定 (C)兩個(gè) 核結(jié)合成 核時(shí)釋放能量 (D) 核中核子的平均結(jié)合能比 核中的大 【答案】 BC 【考點(diǎn)定位】比結(jié)合能 結(jié)合能 【名師點(diǎn)睛】 本題主要是要理解比結(jié)合能的含義, 知道結(jié)合能與比結(jié)合能的區(qū)分與關(guān)系. 以 及在核反應(yīng)過程中由比結(jié)合能小的反應(yīng)生成

10、比結(jié)合能大的要釋放能量. 5 三、非選擇題 1.【2016· 全國(guó)新課標(biāo)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(biāo) 號(hào)) A . B. C . D. E. F . 【答案】 C AB E F 【解析】衰變的反應(yīng)物只有一個(gè),生成物有 或 ;重核裂變的反應(yīng)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(diǎn)定位】核反應(yīng)方程、核反應(yīng)類型 【名師點(diǎn)睛】此題考查核反應(yīng)的基本類型;要知道核反應(yīng)分為四種:衰變、重核

11、裂變、 輕核聚變和人工核轉(zhuǎn)變;記住各種類型方程的特點(diǎn)即可解決此題。 2.【2013 新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ】 一質(zhì)子束入射到靜止靶核 上, 產(chǎn)生如下核反應(yīng): p+ →x+n 式中 p 代表質(zhì)子,n 代表中子,x 代表核反應(yīng)產(chǎn)生的新核。 由反應(yīng)式可知, 新核 x 的質(zhì)子數(shù)為 ,中子數(shù)為 。 【答案】 14 13 【解析】 由 ,由質(zhì)量數(shù)守恒定律和電荷數(shù)守恒可得,新核的質(zhì) 6 子數(shù)為 14,中子數(shù)為 13。 【考點(diǎn)定位】核反應(yīng)方程。 3.【2012· 新課標(biāo)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(yīng)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(zhì)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(yīng) 方程和數(shù)據(jù)可知,粒子 x 是__________,該反應(yīng)釋放出的能量為 _________ MeV(結(jié)果保留 3 位有效數(shù)字) 【答案】中子; 17.6 ; 【考點(diǎn)定位

14、】本題考查核反應(yīng)方程,質(zhì)能方程 4.【2015· 江蘇· 12C(2)】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, 是常用的核燃料。 受一個(gè)中子轟擊后裂變成 和 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”或者“小于”) 它的臨界體積。 【答案】 3 大于 【解析】 由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守可知: ,可見產(chǎn)生了 3 個(gè)中子,鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的一個(gè)條件是鈾燃料的體積必須大于或等于臨界體積。 【考點(diǎn)定位】核反應(yīng)、重核裂變 5.【2015· 江蘇· 12C(3)】取質(zhì)子的質(zhì)量 mp=1.6726× 10 -27 kg,中子的質(zhì)量 mn=1.6749× 10 -27 kg, α 粒子的質(zhì) m α=6.6 467× 10 α=6.6 467× 10 -27 kg,光速c=3× 108m/s,請(qǐng)計(jì)算 α 粒子的結(jié) 合能。(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 【答案】 【解析】 根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程 ,可求: 7 【考點(diǎn)】 核能的計(jì)算。 8

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