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

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1、專(zhuān)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· 上海· 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(guò)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(shuō)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(shū)寫(xiě)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(shū)寫(xiě) 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(guò)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(lèi) 【名師點(diǎn)睛】本題的關(guān)鍵是知道核反應(yīng)的分類(lèi)，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(lái) 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(méi)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(ài)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(shuō)法正確的是 A．核反應(yīng)方程為 B．核反應(yīng)方程過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒 C．核反應(yīng)過(guò)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(guò)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(guò)程中系統(tǒng)能量守恒， C錯(cuò)誤； 由于反應(yīng)過(guò)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(lái)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(guò)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(guò)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(lèi)型 【名師點(diǎn)睛】此題考查核反應(yīng)的基本類(lèi)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(lèi)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(jiàn)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(ài)因斯坦質(zhì)能方程 ，可求： 7 【考點(diǎn)】 核能的計(jì)算。 8