专题40 结合能、质量亏损、聚变和裂变—七年高考（2011-2017）物理试题分项精析版

专题40 结合能、质量亏损、聚变和裂变—七年高考（2011-2017）物理试题分项精析版

‎ ‎ 一、单项选择题 ‎1．【2015·上海·5】铀核可以发生衰变和裂变，铀核的 A．衰变和裂变都能自发发生 B．衰变和裂变都不能自发发生 C．衰变能自发发生而裂变不能自发发生 D．衰变不能自发发生而裂变能自发发生 ‎【答案】C ‎【解析】 铀是天然放射性元素，所以铀核的衰变是能自发发生，而铀核的裂变是人工实现的，是用中子轰击铀核实现的，所以铀核的裂变，不能自发发生，故A、B、D错误，C正确。‎ ‎【考点定位】 衰变；裂变 ‎2．【2014·北京卷】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）‎ A．（m1+m2-m3）c B．（m1-m2-m3）c C．（m1+m2-m3）c2 D．（m1-m2-m3）c2‎ ‎【答案】C ‎【解析】根据质能方程知，核反应过程中释放的能量等于质量的减少量与光速c平方的乘积，C正确，A、B、D错误。‎ ‎【考点定位】 主要考查质能方程 ‎3．【2012·福建卷】关于近代物理，下列说法正确的是 A．射线是高速运动的氦原子 B．核聚变反应方程表示质子 C．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比 D．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氦原子光谱的特征 ‎【答案】D ‎ ‎ ‎【考点定位】本题考查了核反应相关知识 ‎4．【2013重庆卷】铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应：，则a+b可能是 A． B． C． D．‎ ‎【答案】D ‎ ‎【解析】 重核裂变反应方程的书写应遵循质量数守恒和电荷数守恒，题述核反应方程左边质量数和电荷数分别为236和92，生成物中“a+b”整体的质量数和电荷数应分别为234和92，则只有选项D符合要求。‎ ‎【考点定位】 重核裂变反应方程的书写 ‎ ‎5．【2014·上海卷】核反应方程式Be+HeC+X中的X表示 A．质子 B．电子 C．光子 D．中子 ‎【答案】D ‎【解析】核反应方程式遵循电荷数守恒和质量数守恒，设X的质量数为，电荷数为，则有，，可得，，所有对应得粒子是中子，选项D对。‎ ‎【考点定位】电荷数守恒和质量数守恒 ‎6．【2014·上海卷】链式反应中，重核裂变时放出的可以使裂变不断进行下去的粒子是 A．质子 B．中子 C．β粒子 D．α粒子 ‎【答案】B ‎【解析】重核裂变时放出的中子引起其他重核的裂变，可以使裂变不断进行下去，这就是链式反应，比如铀核的裂变，选项B对。‎ ‎【考点定位】链式反应 ‎7．【2017·天津卷】我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是 ‎ ‎ A． B．‎ C． D．‎ ‎【答案】A ‎ ‎ ‎【考点定位】核反应的种类 ‎【名师点睛】本题的关键是知道核反应的分类，区别衰变和核反应。‎ ‎8．【2017·新课标Ⅰ卷】大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应方程是。已知的质量为2.013 6 u，的质量为3.015 0 u，的质量为1.008 7 u，1 u=931 MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为 A．3.7 MeV B．3.3 MeV C．2.7 MeV D．0.93 MeV ‎【答案】B ‎【解析】根据质能方程，释放的核能，，则 ‎，故B正确，ACD 错误。‎ ‎【考点定位】质能方程 ‎【名师点睛】本题考查质能方程，注意原子核的质量单位不是kg，由质能方程求核能时要细心。‎ ‎ ‎ 二、多项选择题 ‎1．【2015·广东·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，核反应方程分别为：X＋Y→＋＋4.9MeV和＋→＋X＋17.6MeV，下列表述正确的有 A．X是中子 B．Y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 ‎【答案】AD ‎ ‎ ‎【考点定位】对爱因斯坦质能方程、核聚变反应概念的理解，及核反应方程中质量数、电荷数守恒的应用。‎ ‎2．【2012·广东卷】能源是社会发展的基础，发展核能是发展能源的途径之一。下列释放核能的反应方程，表述正确的有 A．是核聚变反应 B．是衰变 C．是核裂变反应 D．是衰变 ‎【答案】AC ‎ ‎ ‎【考点定位】本题考查核反应相关知识 ‎3．【2016·全国新课标Ⅲ卷】一静止的铝原子核俘获一速度为m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核，下列说法正确的是 A．核反应方程为 B．核反应方程过程中系统动量守恒 C．核反应过程中系统能量不守恒 D．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和 E．硅原子核速度的数量级为m/s，方向与质子初速度方向一致 ‎【答案】ABE ‎【解析】根据质量数和电荷数守恒可得核反应方程，A正确；过程中释放的核力远远大于外力，故系统动量守恒，B正确；核反应过程中系统能量守恒，C错误；由于反应过程中，要释放大量的能量，即伴随着质量亏损，所以生成物的质量小于反 应物的质量之和，D错误；由动量守恒可知，，解得，故数量级约为‎105 m/s，故E正确。‎ ‎【考点定位】考查了动量守恒、能量守恒、核反应方程 ‎【方法技巧】由质量数、电荷数守恒可知核反应方程；由动量守恒可知硅原子核速度的数量级及速度方向，本大题包含了3-5原子物理的内容，难度不大，但从题目来看考查范围很广，要求能全面掌握。‎ ‎4．【2017·江苏卷】原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的有 ．‎ ‎ ‎ ‎（A）核的结合能约为14 MeV ‎（B）核比核更稳定 ‎（C）两个核结合成核时释放能量 ‎（D）核中核子的平均结合能比核中的大 ‎【答案】BC ‎ ‎ ‎【考点定位】比结合能 结合能 ‎【名师点睛】本题主要是要理解比结合能的含义，知道结合能与比结合能的区分与关系．以及在核反应过程中由比结合能小的反应生成比结合能大的要释放能量．‎ ‎ ‎ 三、非选择题 ‎1．【2016·全国新课标Ⅱ卷】在下列描述的核过程的方程中，属于α衰变的是 ‎_______，属于β衰变的是_______，属于裂变的是_______，属于聚变的是_______。（填正确答案标号）‎ A． B．‎ C． D． ‎ E． F．‎ ‎【答案】C AB E F ‎【解析】衰变的反应物只有一个，生成物有或；重核裂变的反应物一般是重核和中子，生成较轻的核；氢核聚变是轻核合成为较重的核。‎ ‎【考点定位】核反应方程、核反应类型 ‎【名师点睛】此题考查核反应的基本类型；要知道核反应分为四种：衰变、重核裂变、轻核聚变和人工核转变；记住各种类型方程的特点即可解决此题。‎ ‎2．【2013新课标全国卷Ⅰ】一质子束入射到静止靶核上，产生如下核反应：p+→x+n式中p代表质子，n代表中子，x代表核反应产生的新核。由反应式可知，新核x的质子数为 ，中子数为 。‎ ‎【答案】 14 13‎ ‎【解析】 由，由质量数守恒定律和电荷数守恒可得，新核的质子数为14，中子数为13。‎ ‎【考点定位】核反应方程。‎ ‎3．【2012·‎ 新课标卷】氘核和氚核可发生热核聚变而释放巨大的能量，该反应方程为：，式中x是某种粒子。已知：、、和粒子x的质量分别为2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u；1u=931.5MeV/c2，c是真空中的光速。由上述反应方程和数据可知，粒子x是__________，该反应释放出的能量为_________ MeV（结果保留3位有效数字）‎ ‎【答案】中子；17.6； ‎ ‎ ‎ ‎【考点定位】本题考查核反应方程，质能方程 ‎4．【2015·江苏·‎12C（2）】核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电， 是常用的核燃料。受一个中子轰击后裂变成和两部分，并产生_____个中子。要使链式反应发生，裂变物质的体积要_________（选填“大于”或者“小于”）它的临界体积。‎ ‎【答案】3 大于 ‎【解析】 由质量数和电荷数守可知：，可见产生了3个中子，链式反应的一个条件是铀燃料的体积必须大于或等于临界体积。‎ ‎【考点定位】核反应、重核裂变 ‎5．【2015·江苏·‎12C（3）】取质子的质量mp=1.6726×10‎-27kg，中子的质量mn=1.6749×10‎-27kg，α粒子的质mα=6.6467×10‎-27kg，光速c=3×‎108m/s，请计算α粒子的结合能。（计算结果保留两位有效数字）‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】 根据爱因斯坦质能方程，可求：‎ ‎【考点】 核能的计算。‎ ‎ ‎