1、 第第 109 节节 核反应核反应 核能核能. 【2019 年 4 月浙江物理选考】静止在匀强磁场中的原子核 X 发生 衰变后变成新原子核 Y。已知 核 X 的质量数为 A，电荷数为 Z，核 X、核 Y 和 粒子的质量分别为 mX、mY和 m， 粒子在磁场中运 动的半径为 R。则 A. 衰变方程可表示为 B. 核 Y的结合能为（mx-my-m）c 2 C. 核 Y在磁场中运动的半径为 D. 核 Y的动能为 【答案】AC 【解析】 【详解】A根据质量数和电荷数守恒可知，衰变方程可表示为，选项 A 正确； B此反应中放出的总能量为：E=（mx-my-m）c2，可知核 Y 的结合能不等于（mx-my
2、-m）c2，选 项 B 错误； C根据半径公式，又 mv=P（动量） ，则得，在衰变过程遵守动量守恒，根据动量守 恒定律得：0=PY-P，则 PY=P， 得半径之比为 ，则核 Y 在磁场中运动的半径为， 故 C 正确； D两核的动能之比：，因 ，解 得，选项 D错误。 【2019 年物理全国卷 2】太阳内部核反应的主要模式之一是质子-质子循坏，循环的结果可表示为 140 121 4 HHe+2 e+2v，已知1 1H和 4 2He的质量分别为 P 1.0078um 和 4.0026um ，1u=931MeV/c2，c为光 速。在 4个1 1H转变成 1个 4 2He的过程中，释放的能量约为 A
3、. 8 MeV B. 16 MeV C. 26 MeV D. 52 MeV 【答案】C 【解析】 【详解】由 2 EmC 知 2 42 pe Emmmc ， 2 E m c = 619 16 931 101.6 10J 9 10 2731 1.7 10kg0.9 10kg ，忽略电子质量，则： 2 4 1.00784.0026MeV26Euuc ，故 C选项符合题意； 【2019 年物理天津卷】我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018 年获得重大突破，等离子 体中心电子温度首次达到 1 亿度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础。下列关于聚变的 说法正确的是（ ） A. 核聚变
4、比核裂变更为安全、清洁 B. 任何两个原子核都可以发生聚变 C. 两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加 D. 两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加 【答案】AD 【解析】 【详解】核聚变的最终产物时氦气无污染，而核裂变会产生固体核废料，因此核聚变更加清洁和安 全，A正确；发生核聚变需要在高温高压下进行，大核不能发生核聚变，故 B错误；核聚变反应会放出 大量的能量，根据质能关系可知反应会发生质量亏损，故 C错误；因聚变反应放出能量，因此反应前的 比结合能小于反应后的比结合能，故 D 正确。 1. 2014 年年物理物理上海卷上海卷 2.核反应方程XCHeBe 12 6 4 2
5、 9 4 中的 X 表示 （ ） A质子 B电子 C光子 D中子 【答案】D 【解析】核反应同时遵循质量数和电荷数守恒，根据质量数守恒，可知 X 的质量数是 1，电荷数是 0，所以该粒子是中子，D 项正确。 2.2013 年上海卷年上海卷 21放射性元素 210 84Po衰变为 206 82Pb，此衰变过程的核反应方程是 ；用此衰变过程中 发出的射线轰击19 9F，可得到质量数为 22 的氖(Ne)元素和另一种粒子，此核反应过程的方程 是 。 答案： 210 84Po 206 82Pb+ 4 2He 4 2He+ 19 9F 22 10Ne+ 1 1H。 解析：根据衰变规律，此衰变过程的核反应
6、方程是 210 84Po 206 82Pb+ 4 2He。用 射线轰击 19 9F，可得 到质量数为 22 的氖(Ne)元素和另一种粒子，此核反应过程的方程是： 4 2He+ 19 9F 22 10Ne+ 1 1H。 3.2012 年理综广东卷年理综广东卷 18. 能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表 述正确的有 A. nHeHH 1 0 4 2 2 1 3 1 是核聚变反应 B. nHeHH 1 0 4 2 2 1 3 1 是 衰变 C. nKrBanU 1 0 89 36 144 56 1 0 235 92 3是核裂变反应 D nSrXenU
7、1 0 94 38 140 54 1 0 235 92 2是衰变 【解析】选 AC。两个轻核聚合成一个较重的核的反应为核聚变反应，故 A 对 B 错。重核被中子轰 击后分裂成二个中等质量的原子核并放出若干个中子的反应为核裂变反应，故 C 对 D 错。原子核放出 或 粒子后变成另一种原子核的反应称为原子核的衰变。原子核的衰变的反应物只有一种，故 AC 选项 正确。 4.2012 年理综重庆卷年理综重庆卷 19以下是物理学史上 3 个著名的核反应方程 yLix2 7 3 1 41 7 78 yNxO CzBey 12 6 9 4 x、y和 z 是 3 种不同的粒子，其中 z 是 A 粒子 B质子
8、C中子 D电子 答：C 解析：x 是质子，y 是粒子，z 是中子，选项 C 正确。 5. 2014 年理综北京卷年理综北京卷 14.质子、中子和氘核的质量分别为 m1、m2和 m3.当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能 量是（c 表示真空中的光速） （ ） Ac )mmm( 321 Bc )mmm( 321 C 2 321 c )mmm( D 2 321 c )mmm( 【答案】C 【解析】根据爱因斯坦质能方程E=mc2，此核反应放出的能量 2 321 c )mmm(E，故 C 正确。 6.2015 年广东卷年广东卷 18.科学家使用核反应获取氚， 再利用氘和氚 核反应获得能量， 核反应
9、方程分别为： MeV94 3 1 4 2 .HHeYX 和 MeV617 4 2 3 1 2 1 .XHeHH，下列表述正确的有（ AD ） AX 是中子 BY 的质子数是 3，中子数是 6 C两个核反应都没有质量亏损 D氘和氚的核反应是核聚变反应 解析：根据质量数和电荷数守恒规律，由第二个核反应方程得到 X 为中子(n 1 0 )，选项 A 正确；再 由第一个方程得到 Y 质子数为 3，质量数为 6，则中子数 = 质量数 质子数 = 3 ，选项 B 错误；两个 核反应都产生了能量，根据爱因斯坦质能方程可知一定有质量亏损，选项 C 错误；氘和氚的核反应是核 聚变反应，选项 D 正确。 7.20
10、17 年新课标年新课标 I 卷卷 17大科学工程“人造太阳”主要是将氚核聚变反应释放的能量用来发电，氚核 聚变反应方程是 2231 1120 HHHen，已知 2 1H的质量为 2.0136u， 3 2He的质量为 3.0150u， 1 0n的质量为 1.0087u，1u931MeV/c2。氚核聚变反应中释放的核能约为 A3.7MeV B3.3MeV C2.7MeV D0.93MeV 【答案】B 【解析】根据质能方程，释放的核能 2 mcE，ummmm nHeH 0035. 02，则 3.3MeV3.26025MeVMeV5 .9310035. 0E，故 B 正确；A、C、D 错误。 8.20
11、18 年北京卷、年北京卷、13在核反应方程 41417 278 He + NO + X中，X 表示的是 （ A ） A质子 B中子 C电子 D粒子 解析：设 X 为X A Z ，根据核反应的电荷数守恒有 2+7=8+Z ,则 Z=1； 根据核反应的质量数守恒有 4+14=17+A，则 A=1，所以 X 为质子H 1 1 ，故选项 A 正确、BCD 错误。 9.2018 年天津卷年天津卷 1国家大科学过程中国散裂中子源 （CSNS）于 2017 年 8 月 28 日首次打靶成功，获得中子束流，可 以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台，下列核反 应中放出的粒子为中子的是 （ B ） A1
12、4 7 N俘获一个 粒子，产生 17 8 O并放出一个粒子 B 27 13Al俘获一个 粒子，产生 30 15P并放出一个粒子 C11 5 B俘获一个质子，产生 8 4Be并放出一个粒子 D 6 3Li俘获一个质子，产生 3 2He并放出一个粒子 解析：根据质量守恒和电荷数守恒写出 4 个核反应方程如下 HOHeN 1 1 17 8 4 2 14 7 nPPHeAl 1 0 30 15 4 2 27 13 HeBeHB 4 2 8 4 1 1 11 5 HeHeHLi 4 2 3 2 1 1 6 3 可见选项 B 正确。 10.2018 年全国卷年全国卷 III、141934 年，约里奥-居里
13、夫妇用粒子轰击铝核 27 13Al，产生了第一个人工 放射性核素 X： 27 13 AlnX。X的原子序数和质量数分别为 （ B ） A15 和 28 B15 和 30 C16 和 30 D17 和 31 解析： 根据核反应遵循的质量数守恒和电荷数守恒可知，质量数为 4+27-1=30，X 的电荷数为 2+13=15，根据原子核的电荷数等于原子序数，可知 X的原子序数为 15，质量数为 30，选项 B正确。 11.2018 年浙江年浙江卷（卷（4 月选考）月选考）14 【加试题】下列说法正确的是（ BD ） A组成原子核的核子越多，原子核越稳定 BU 238 92 衰变为Rn 222 86 经
14、过 4 次 衰，2 次 衰变 C在 LC 振荡电路中，当电流最大时，线圈两端电势差也最大 D 在电子的单缝衍射实验中，狭缝变窄，电子动量的不确定量变大 解析 ：比结合能是结合能与核子数之比，比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越 稳定。中等质量的原子核，比结合能最大，组成原子核的核子数越多，它的比结合能不一定越大，选项 A 错误；由核反应中质量数守恒和电荷数守恒可知，222+4 4+0=238， 86+4 2-1 2=92，选项 B 正确； 在 LC 振荡电路中，当电流最大时，线圈中磁场能最大，而电场能为零，这时极板间场强为零，电势差 为零，即电容器极板间电压为零，C 错误；根据不确定关系可知，位置和动量不能同时测定，当狭缝越 窄，位置的不确定量减小了，但动量不确定量却增大了，选项 D 正确。故选 BD。
