2024-2025學(xué)年人教高中物理同步講義練習(xí)選擇性必修三5.3核力與結(jié)合能（含答案） （人教2019選擇性必修三）

2024-2025學(xué)年人教高中物理同步講義練習(xí)選擇性必修三5.3核力與結(jié)合能（含答案）（人教2019選擇性必修三）5.3核力與結(jié)合能基礎(chǔ)導(dǎo)學(xué)要點(diǎn)一、核力與四種基本相互作用1．核力：原子核中的核子之間存在一種很強(qiáng)的相互作用，即存在一種核力，它使得核子緊密地結(jié)合在一起，形成穩(wěn)定的原子核．這種作用稱為強(qiáng)相互作用。2．強(qiáng)相互作用的特點(diǎn)(1)強(qiáng)相互作用是短程力，作用范圍只有約10－15m。(2)距離增大時(shí)，強(qiáng)相互作用急劇減?。^10－15m，相互作用不存在。3．弱相互作用(1)弱相互作用是引起原子核β衰變的原因，即引起中子—質(zhì)子轉(zhuǎn)變的原因。(2)弱相互作用是短程力，其力程只有10－18m。4．四種基本相互作用要點(diǎn)二、結(jié)合能與質(zhì)量虧損（一）結(jié)合能1．結(jié)合能：原子核是核子憑借核力結(jié)合在一起構(gòu)成的，要把它們分開，也需要能量，這就是原子核的結(jié)合能。2．比結(jié)合能：原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比，叫作比結(jié)合能，也叫作平均結(jié)合能．比結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定．中等大小的核的比結(jié)合能最大，最穩(wěn)定。（三）質(zhì)量虧損1．質(zhì)能方程：物體的能量與它的質(zhì)量的關(guān)系是：E＝mc2。2．質(zhì)量虧損：原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和的現(xiàn)象。要點(diǎn)突破突破一：四種基本相互作用在不同尺度上發(fā)揮作用(1)引力相互作用：引力主要在宏觀和宏觀尺度上“獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷”。是引力使行星繞著恒星轉(zhuǎn)，并且聯(lián)系著星系團(tuán)，決定著宇宙的現(xiàn)狀。萬有引力是長程力。(2)電磁相互作用：電磁力在原子核外，電磁力使電子不脫離原子核而形成原子，使原子結(jié)合成分子，使分子結(jié)合成液體和固體。(3)強(qiáng)力：即強(qiáng)相互作用，在原子核內(nèi)，強(qiáng)力將核子束縛在一起，強(qiáng)力是短程力。(4)弱相互作用：弱相互作用是引起原子核β衰變的原因，即引起中子—質(zhì)子轉(zhuǎn)變的原因。弱相互作用也是短程力，其力程比強(qiáng)力更短，為10－18m，作用強(qiáng)度則比電磁力小。突破二：核力的性質(zhì)(1)核力是四種相互作用中的強(qiáng)相互作用(強(qiáng)力)的一種表現(xiàn)。(2)核力是短程力。約在10－15m數(shù)量級時(shí)起作用，距離大于0.8×10－15m時(shí)為引力，距離小于0.8×10－15m時(shí)為斥力，距離為10×10－15m時(shí)核力幾乎消失。(3)核力具有飽和性。核子只對相鄰的少數(shù)核子產(chǎn)生較強(qiáng)的引力，而不是與核內(nèi)所有核子發(fā)生作用。(4)核力具有電荷無關(guān)性。核力與核子電荷無關(guān)。突破三：原子核中質(zhì)子與中子的比例關(guān)系(1)較輕的原子核質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等，但對于較重的原子核，其中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)，越重的原子核，兩者相差越多。(2)形成原因：①若質(zhì)子與中子成對地人工構(gòu)建原子核，隨原子核的增大，核子間的距離增大，核力和電磁力都會(huì)減小，但核力減小得更快。所以當(dāng)原子核增大到一定程度時(shí)，相距較遠(yuǎn)的質(zhì)子間的核力不足以平衡它們之間的庫侖力，這個(gè)原子核就不穩(wěn)定了。②若只增加中子，因?yàn)橹凶优c其他核子沒有庫侖斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于維系原子核的穩(wěn)定，所以穩(wěn)定的重原子核中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多。③由于核力的作用范圍是有限的，以及核力的飽和性，若再增大原子核，一些核子間的距離會(huì)大到其間根本沒有核力的作用，這時(shí)候再增加中子，形成的核也一定是不穩(wěn)定的。突破四：結(jié)合能和比結(jié)合能結(jié)合能把原子核分成核子時(shí)吸收的能量或核子結(jié)合成原子核時(shí)放出的能量比結(jié)合能等于原子核的結(jié)合能與原子核中核子個(gè)數(shù)的比值，它反映了原子核的穩(wěn)定程度比結(jié)合能曲線不同原子核的比結(jié)合能隨質(zhì)量數(shù)變化圖線如圖所示從圖中可看出，中等大小的核的比結(jié)合能最大，輕核和重核的比結(jié)合能都比中等大小的核的比結(jié)合能要小2.質(zhì)量虧損核能的計(jì)算（1）質(zhì)量虧損Δm的理解：所謂質(zhì)量虧損，并不是質(zhì)量消失，而是減少的質(zhì)量在核子結(jié)合成核的過程中以能量的形式輻射出去了。反過來，把原子核分裂成核子，總質(zhì)量要增加，總能量也要增加，增加的能量要由外部供給。3．質(zhì)能方程E＝mc2的理解(1)根據(jù)質(zhì)能方程，物體的總能量與其質(zhì)量成正比。物體質(zhì)量增加，則總能量隨之增加；質(zhì)量減少，總能量也隨之減少，這時(shí)質(zhì)能方程也寫作ΔE＝Δmc2。(2)運(yùn)用質(zhì)能方程時(shí)應(yīng)注意單位．一般情況下，公式中各量都應(yīng)取國際單位制單位。但在微觀領(lǐng)域，用國際單位制單位往往比較麻煩，習(xí)慣上常用“原子質(zhì)量單位”和“電子伏特”作為質(zhì)量和能量的單位，1u對應(yīng)931.5MeV能量。典例精析題型一：核力例一．下列的若干敘述中，正確的是（）A．玻爾根據(jù)光的波粒二象性，大膽提出假設(shè)，認(rèn)為實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性B．由黑體輻射強(qiáng)度與波長的關(guān)系，溫度越高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較長的方向移C．將核子束縛在原子核內(nèi)的核力，是不同于萬有引力和電磁力的另一種相互作用D．湯姆遜首先發(fā)現(xiàn)了電子，從而說明原子核內(nèi)有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)變式遷移1：科學(xué)研究表明，自然界存在四種基本相互作用.我們知道分子之間也存在相互作用的引力和斥力，那么分子力實(shí)質(zhì)上是屬于A．引力相互作用B．電磁相互作用C．強(qiáng)相互作用和弱相互作用的共同作用D．四種基本相互作用的共同作用題型二：結(jié)合能與質(zhì)量虧損例二．2021年5月28日，中科院合肥物質(zhì)研究院的EAST裝置，首次使中國“人造太陽”等離子體的電子溫度達(dá)到1.2億度，維持了101秒。已知中國“人造太陽”中的核反應(yīng)方程是，H的比結(jié)合能為1.09MeV，H的比結(jié)合能為2.78MeV，由此可知He的比結(jié)合能為（）A．7.03MeV B．5.56MeV C．4.36MeV D．3.87MeV變式遷移2：下列說法中正確的是（）A．比結(jié)合能越大表示原子核中的核子結(jié)合得越牢固B．氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時(shí)，電子的動(dòng)能增大，原子總能量減小C．β射線為原子的核外電子電離后形成的電子流D．放射性元素衰變的快慢不僅與原子核內(nèi)部自身的因素有關(guān)，還跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件有關(guān)強(qiáng)化訓(xùn)練選擇題1．一靜止的鈾核放出一個(gè)α粒子衰變成釷核，衰變方程為→＋。下列說法正確的是（）A．衰變后釷核的動(dòng)能等于α粒子的動(dòng)能B．衰變后釷核的動(dòng)量大小等于α粒子的動(dòng)量大小C．鈾核的半衰期等于其放出一個(gè)α粒子所經(jīng)歷的時(shí)間D．衰變后α粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量2．下列對物理知識的理解正確的有（）A．射線的穿透能力較弱，用厚紙板就能擋住B．動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長也相等C．放射性元素釙的半衰期為138天，的釙經(jīng)276天，已發(fā)生衰變的質(zhì)量為D．質(zhì)子、中子、粒子的質(zhì)量分別為、、，兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)粒子釋放的能量是3、（多選）原子比結(jié)合能曲線如圖所示。根據(jù)該曲線，下列說法正確的有（）A．比結(jié)合能大于，所以可以裂變成而放出核能B．比結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定C．比更穩(wěn)定，結(jié)合能更大D．平均核子質(zhì)量小于4、目前人類探索太空需要用核電池對探測器提供電能和熱能，某“核電池”是利用放射性元素钚238（）發(fā)生衰變釋放的能量工作，其衰變方程為，钚238的半衰期為88年，下列說法正確的是（）A．m=92，n=4，比的中子數(shù)多4B．的結(jié)合能小于與的結(jié)合能之和C．400個(gè)钚238經(jīng)過176年還剩下100個(gè)D．若改變238钚的溫度、濃度及其所受的壓力，它的半衰期將會(huì)改變5、2021年12月30日，中科院全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）在7000萬攝氏度的高溫下實(shí)現(xiàn)1056秒的長脈沖高參數(shù)等離子體運(yùn)行。若某次聚變反應(yīng)是4個(gè)氫核H結(jié)合成1個(gè)氦核He，同時(shí)釋放出正電子e。已知?dú)浜说馁|(zhì)量為mp，氦核的質(zhì)量為mα，正電子的質(zhì)量為me，真空中光速為c，則此次核反應(yīng)釋放的能量為（）A．（4mp-mα-me）c2 B．（4mp-mα-2me）c2C．（4mp+mα-me）c2 D．（4mp+mα-2me）c26、科學(xué)研究表明，香煙會(huì)釋放一種危險(xiǎn)的放射性元素釙（），如果每天抽2包香煙，一年后累積的輻射量相當(dāng)于400次胸透的輻射量。的半衰期是138天，可以連續(xù)發(fā)生一次α衰變和一次β衰變后產(chǎn)生新核X。下列說法正確的是（）A．制做香煙時(shí)可以通過升高溫度減小的半衰期，從而減小輻射對人體的傷害B．吸煙時(shí)因?yàn)榘l(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以的半衰期會(huì)減小C．發(fā)生衰變時(shí)，會(huì)發(fā)生質(zhì)量虧損D．新核X的中子數(shù)是206，電荷數(shù)是837、近代物理和相應(yīng)技術(shù)的發(fā)展，極大地改變了人類的生產(chǎn)和生活方式推動(dòng)了人類文明與進(jìn)步。關(guān)于近代物理知識下列說法正確的是（）A．若氫原子從能級向能級躍遷時(shí)輻射出的光不能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則氫原子從能級向能級躍遷時(shí)輻射出的光有可能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)B．查德威克預(yù)言了中子的存在，盧瑟福通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了中子C．玻爾理論成功解釋了大量原子光譜規(guī)律，其局限性在于保留了經(jīng)典粒子的觀念D．釙（）是氡（）的衰變產(chǎn)物之一，故釙（）的比結(jié)合能大于氡（）的比結(jié)合能8、下列說法正確的是（）A．湯姆孫通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了原子具有核式結(jié)構(gòu)B．一群處于n=4能級上的氫原子向低能級躍遷時(shí)最多產(chǎn)生4種譜線C．結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定D．在核反應(yīng)中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒9、考古學(xué)上利用“碳鐘”，也就是利用來推測古文物產(chǎn)生的年代。已知的衰變產(chǎn)物中有穩(wěn)定的，的半衰期為年，下列說法正確的是（）A．的衰變方程為B．該衰變過程中原子核內(nèi)減少一個(gè)中子C．一個(gè)核發(fā)生衰變釋放的核能為為原子的質(zhì)量，為光速D．已經(jīng)死亡年的古樹中不會(huì)含有原子10、中國實(shí)驗(yàn)快堆是第四代核能系統(tǒng)的優(yōu)選堆型，采用钚（）作燃料，在堆心燃料钚的外圍再生區(qū)里放置不易發(fā)生裂變的軸（），钚-239裂變釋放出的快中子被再生區(qū)內(nèi)的鈾-238吸收，轉(zhuǎn)變?yōu)殁?239，鈾-239極不穩(wěn)定，經(jīng)過衰變，進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)橐琢炎兊念?239，從而實(shí)現(xiàn)核燃料的“增殖”。下列說法正確的是（）A．鈾-239轉(zhuǎn)變?yōu)轭?239，經(jīng)過了3次衰變B．鈾-239發(fā)生衰變過程中，電荷數(shù)守恒，質(zhì)量也守恒C．鈾-239發(fā)生衰變的實(shí)質(zhì)是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子D．钚（）裂變生成兩個(gè)中等質(zhì)量的核，钚核的比結(jié)合能大于生成的兩個(gè)核的比結(jié)合能11、運(yùn)動(dòng)的原子核X放出α粒子后變成靜止的原子核Y，已知原子核X、α粒子的質(zhì)量分別是M、m，α粒子的動(dòng)能為E，真空中的光速為c，α粒子的速度遠(yuǎn)小于光速。則在上述核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損是（）A． B．EC．E D．E12、核能作為一種新能源在現(xiàn)代社會(huì)中已不可缺少．核泄漏中的钚是一種具有放射性的超鈾元素，它可破壞細(xì)胞基因，提高患癌癥的風(fēng)險(xiǎn)。已知钚的一種同位素的半衰期為24100年，其衰變方程為，下列有關(guān)說法正確的是（）A．X原子核中含有90個(gè)質(zhì)子B．100個(gè)經(jīng)過24100年后一定還剩余50個(gè)C．由于衰變時(shí)釋放巨大能量，根據(jù)，衰變過程總質(zhì)量增加D．衰變發(fā)出的射線是波長很短的光子，具有很強(qiáng)的穿透能力13、放射性的應(yīng)用非常廣泛，幾乎遍及各行各業(yè)。在農(nóng)業(yè)上，常用于輻射育種、刺激增產(chǎn)、輻射防治蟲害和食品輻照保藏與保鮮等；在醫(yī)學(xué)上，常用于腫瘤的放射治療。一個(gè)發(fā)生核反應(yīng)放出一個(gè)粒子后衰變成一個(gè)，并輻射出光子。已知的半衰期為5.27年，該反應(yīng)中、粒子、的質(zhì)量分別為、、。下列說法正確的是（）A．核反應(yīng)中釋放的能量為B．核反應(yīng)中釋放出的光子的電離能力比粒子強(qiáng)C．光子的能量越高，其頻率越大，動(dòng)量越大D．若有16個(gè)原子核，經(jīng)過5.27年后一定剩下8個(gè)原子核5.3核力與結(jié)合能基礎(chǔ)導(dǎo)學(xué)要點(diǎn)一、核力與四種基本相互作用1．核力：原子核中的核子之間存在一種很強(qiáng)的相互作用，即存在一種核力，它使得核子緊密地結(jié)合在一起，形成穩(wěn)定的原子核．這種作用稱為強(qiáng)相互作用。2．強(qiáng)相互作用的特點(diǎn)(1)強(qiáng)相互作用是短程力，作用范圍只有約10－15m。(2)距離增大時(shí)，強(qiáng)相互作用急劇減?。^10－15m，相互作用不存在。3．弱相互作用(1)弱相互作用是引起原子核β衰變的原因，即引起中子—質(zhì)子轉(zhuǎn)變的原因。(2)弱相互作用是短程力，其力程只有10－18m。4．四種基本相互作用要點(diǎn)二、結(jié)合能與質(zhì)量虧損（一）結(jié)合能1．結(jié)合能：原子核是核子憑借核力結(jié)合在一起構(gòu)成的，要把它們分開，也需要能量，這就是原子核的結(jié)合能。2．比結(jié)合能：原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比，叫作比結(jié)合能，也叫作平均結(jié)合能．比結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定．中等大小的核的比結(jié)合能最大，最穩(wěn)定。（三）質(zhì)量虧損1．質(zhì)能方程：物體的能量與它的質(zhì)量的關(guān)系是：E＝mc2。2．質(zhì)量虧損：原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和的現(xiàn)象。要點(diǎn)突破突破一：四種基本相互作用在不同尺度上發(fā)揮作用(1)引力相互作用：引力主要在宏觀和宏觀尺度上“獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷”。是引力使行星繞著恒星轉(zhuǎn)，并且聯(lián)系著星系團(tuán)，決定著宇宙的現(xiàn)狀。萬有引力是長程力。(2)電磁相互作用：電磁力在原子核外，電磁力使電子不脫離原子核而形成原子，使原子結(jié)合成分子，使分子結(jié)合成液體和固體。(3)強(qiáng)力：即強(qiáng)相互作用，在原子核內(nèi)，強(qiáng)力將核子束縛在一起，強(qiáng)力是短程力。(4)弱相互作用：弱相互作用是引起原子核β衰變的原因，即引起中子—質(zhì)子轉(zhuǎn)變的原因。弱相互作用也是短程力，其力程比強(qiáng)力更短，為10－18m，作用強(qiáng)度則比電磁力小。突破二：核力的性質(zhì)(1)核力是四種相互作用中的強(qiáng)相互作用(強(qiáng)力)的一種表現(xiàn)。(2)核力是短程力。約在10－15m數(shù)量級時(shí)起作用，距離大于0.8×10－15m時(shí)為引力，距離小于0.8×10－15m時(shí)為斥力，距離為10×10－15m時(shí)核力幾乎消失。(3)核力具有飽和性。核子只對相鄰的少數(shù)核子產(chǎn)生較強(qiáng)的引力，而不是與核內(nèi)所有核子發(fā)生作用。(4)核力具有電荷無關(guān)性。核力與核子電荷無關(guān)。突破三：原子核中質(zhì)子與中子的比例關(guān)系(1)較輕的原子核質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等，但對于較重的原子核，其中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)，越重的原子核，兩者相差越多。(2)形成原因：①若質(zhì)子與中子成對地人工構(gòu)建原子核，隨原子核的增大，核子間的距離增大，核力和電磁力都會(huì)減小，但核力減小得更快。所以當(dāng)原子核增大到一定程度時(shí)，相距較遠(yuǎn)的質(zhì)子間的核力不足以平衡它們之間的庫侖力，這個(gè)原子核就不穩(wěn)定了。②若只增加中子，因?yàn)橹凶优c其他核子沒有庫侖斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于維系原子核的穩(wěn)定，所以穩(wěn)定的重原子核中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多。③由于核力的作用范圍是有限的，以及核力的飽和性，若再增大原子核，一些核子間的距離會(huì)大到其間根本沒有核力的作用，這時(shí)候再增加中子，形成的核也一定是不穩(wěn)定的。突破四：結(jié)合能和比結(jié)合能結(jié)合能把原子核分成核子時(shí)吸收的能量或核子結(jié)合成原子核時(shí)放出的能量比結(jié)合能等于原子核的結(jié)合能與原子核中核子個(gè)數(shù)的比值，它反映了原子核的穩(wěn)定程度比結(jié)合能曲線不同原子核的比結(jié)合能隨質(zhì)量數(shù)變化圖線如圖所示從圖中可看出，中等大小的核的比結(jié)合能最大，輕核和重核的比結(jié)合能都比中等大小的核的比結(jié)合能要小2.質(zhì)量虧損核能的計(jì)算（1）質(zhì)量虧損Δm的理解：所謂質(zhì)量虧損，并不是質(zhì)量消失，而是減少的質(zhì)量在核子結(jié)合成核的過程中以能量的形式輻射出去了。反過來，把原子核分裂成核子，總質(zhì)量要增加，總能量也要增加，增加的能量要由外部供給。3．質(zhì)能方程E＝mc2的理解(1)根據(jù)質(zhì)能方程，物體的總能量與其質(zhì)量成正比。物體質(zhì)量增加，則總能量隨之增加；質(zhì)量減少，總能量也隨之減少，這時(shí)質(zhì)能方程也寫作ΔE＝Δmc2。(2)運(yùn)用質(zhì)能方程時(shí)應(yīng)注意單位．一般情況下，公式中各量都應(yīng)取國際單位制單位。但在微觀領(lǐng)域，用國際單位制單位往往比較麻煩，習(xí)慣上常用“原子質(zhì)量單位”和“電子伏特”作為質(zhì)量和能量的單位，1u對應(yīng)931.5MeV能量。典例精析題型一：核力例一．下列的若干敘述中，正確的是（）A．玻爾根據(jù)光的波粒二象性，大膽提出假設(shè)，認(rèn)為實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性B．由黑體輻射強(qiáng)度與波長的關(guān)系，溫度越高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較長的方向移C．將核子束縛在原子核內(nèi)的核力，是不同于萬有引力和電磁力的另一種相互作用D．湯姆遜首先發(fā)現(xiàn)了電子，從而說明原子核內(nèi)有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)【答案】C【分析】A．德布羅意根據(jù)光的波粒二象性，大膽提出假設(shè)，認(rèn)為實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．由黑體輻射強(qiáng)度與波長的關(guān)系，溫度越高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動(dòng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．將核子束縛在原子核內(nèi)的核力，是不同于萬有引力和電磁力的另一種相互作用，選項(xiàng)C正確；D．湯姆遜首先發(fā)現(xiàn)了電子，從而說明原子內(nèi)有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選C。變式遷移1：科學(xué)研究表明，自然界存在四種基本相互作用.我們知道分子之間也存在相互作用的引力和斥力，那么分子力實(shí)質(zhì)上是屬于A．引力相互作用B．電磁相互作用C．強(qiáng)相互作用和弱相互作用的共同作用D．四種基本相互作用的共同作用【答案】B【分析】分子力作用范圍約在數(shù)量級上.強(qiáng)相互作用和弱相互作用都是短程力，作用范圍在和之內(nèi)，在分子力作用范圍內(nèi)強(qiáng)相互作用和弱相互作用都不存在，在分子力作用范圍內(nèi)引力相互作用和電磁相互作用都存在，但由于電磁力遠(yuǎn)大于萬有引力，引力相互作用可以忽略不計(jì)，因此分子力本質(zhì)上屬于電磁相互作用.A．引力相互作用，與結(jié)論不相符，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．電磁相互作用，與結(jié)論相符，選項(xiàng)B正確；C．強(qiáng)相互作用和弱相互作用的共同作用，與結(jié)論不相符，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．四種基本相互作用的共同作用，與結(jié)論不相符，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；故選B.題型二：結(jié)合能與質(zhì)量虧損例二．2021年5月28日，中科院合肥物質(zhì)研究院的EAST裝置，首次使中國“人造太陽”等離子體的電子溫度達(dá)到1.2億度，維持了101秒。已知中國“人造太陽”中的核反應(yīng)方程是，H的比結(jié)合能為1.09MeV，H的比結(jié)合能為2.78MeV，由此可知He的比結(jié)合能為（）A．7.03MeV B．5.56MeV C．4.36MeV D．3.87MeV【答案】A【分析】設(shè)He的比結(jié)合能為，根據(jù)放能的核反應(yīng)發(fā)生規(guī)律是：生成物釋放的結(jié)合能與反應(yīng)物吸收的結(jié)合能之差，有解得故選A。變式遷移2：下列說法中正確的是（）A．比結(jié)合能越大表示原子核中的核子結(jié)合得越牢固B．氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時(shí)，電子的動(dòng)能增大，原子總能量減小C．β射線為原子的核外電子電離后形成的電子流D．放射性元素衰變的快慢不僅與原子核內(nèi)部自身的因素有關(guān)，還跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件有關(guān)【答案】A【分析】A．比結(jié)合能越大表示原子核中的核子結(jié)合得越牢固，原子越穩(wěn)定，選項(xiàng)A正確；B．氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時(shí)，根據(jù)可知，電子的動(dòng)能減小，原子能級變大，總能量變大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．β射線為原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)放出的負(fù)電子，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．放射性元素衰變的快慢僅與原子核內(nèi)部自身的因素有關(guān)，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選A。強(qiáng)化訓(xùn)練選擇題1．一靜止的鈾核放出一個(gè)α粒子衰變成釷核，衰變方程為→＋。下列說法正確的是（）A．衰變后釷核的動(dòng)能等于α粒子的動(dòng)能B．衰變后釷核的動(dòng)量大小等于α粒子的動(dòng)量大小C．鈾核的半衰期等于其放出一個(gè)α粒子所經(jīng)歷的時(shí)間D．衰變后α粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量【答案】B【分析】B．衰變過程中滿足動(dòng)量守恒定律，所以衰變后釷核的動(dòng)量與α粒子的動(dòng)量等大反向，故B正確；A．由動(dòng)能和動(dòng)量的關(guān)系式Ek＝mv2＝可知，由于釷核的質(zhì)量大于α粒子的質(zhì)量，所以釷核的動(dòng)能小于α粒子的動(dòng)能，故A錯(cuò)誤；C．半衰期的定義是放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間，并不是其放出一個(gè)α粒子所經(jīng)歷的時(shí)間，故C錯(cuò)誤；D．由于該反應(yīng)放出能量，所以一定會(huì)發(fā)生質(zhì)量虧損，衰變后α粒子與釷核的質(zhì)量之和小于衰變前鈾核的質(zhì)量，故D錯(cuò)誤。故選B。2．下列對物理知識的理解正確的有（）A．射線的穿透能力較弱，用厚紙板就能擋住B．動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長也相等C．放射性元素釙的半衰期為138天，的釙經(jīng)276天，已發(fā)生衰變的質(zhì)量為D．質(zhì)子、中子、粒子的質(zhì)量分別為、、，兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)粒子釋放的能量是【答案】A【分析】A．射線在空氣中的射程只有幾厘米，只要一張紙就能擋住。故A正確；B．根據(jù)德布羅意波長計(jì)算表達(dá)式，有質(zhì)子的質(zhì)量大于電子的質(zhì)量，當(dāng)它們動(dòng)能相等時(shí)，質(zhì)子的動(dòng)量大于電子，所以質(zhì)子的德布羅意波長比電子小。故B錯(cuò)誤；C．放射性元素釙的半衰期為138天，的釙經(jīng)276天，發(fā)生兩次衰變，質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼乃姆种唬寻l(fā)生衰變的質(zhì)量為。故C錯(cuò)誤；D．質(zhì)子、中子、粒子的質(zhì)量分別為、、，兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)粒子釋放的能量是。故D錯(cuò)誤。故選A。3、（多選）原子比結(jié)合能曲線如圖所示。根據(jù)該曲線，下列說法正確的有（）A．比結(jié)合能大于，所以可以裂變成而放出核能B．比結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定C．比更穩(wěn)定，結(jié)合能更大D．平均核子質(zhì)量小于【答案】BD【解析】A．比結(jié)合能大于，所以可以通過聚變成釋放能量，故A錯(cuò)誤；B．比結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定，故B正確；C．比比結(jié)合能更大，更穩(wěn)定，但結(jié)合能小于結(jié)合能，故C錯(cuò)誤；D．比結(jié)合能大，所以平均核子質(zhì)量小，故D正確。故選BD。4、目前人類探索太空需要用核電池對探測器提供電能和熱能，某“核電池”是利用放射性元素钚238（）發(fā)生衰變釋放的能量工作，其衰變方程為，钚238的半衰期為88年，下列說法正確的是（）A．m=92，n=4，比的中子數(shù)多4B．的結(jié)合能小于與的結(jié)合能之和C．400個(gè)钚238經(jīng)過176年還剩下100個(gè)D．若改變238钚的溫度、濃度及其所受的壓力，它的半衰期將會(huì)改變【答案】B【解析】A．與的中子數(shù)之差為A錯(cuò)誤；B．衰變釋放能量，的結(jié)合能小于與的結(jié)合能之和，B正確；C．半衰期是統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對少量不適用，C錯(cuò)誤；D．半衰期與溫度、濃度及其所受的壓力無關(guān)，它的半衰期不會(huì)改變，D錯(cuò)誤。故選B。5、2021年12月30日，中科院全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）在7000萬攝氏度的高溫下實(shí)現(xiàn)1056秒的長脈沖高參數(shù)等離子體運(yùn)行。若某次聚變反應(yīng)是4個(gè)氫核H結(jié)合成1個(gè)氦核He，同時(shí)釋放出正電子e。已知?dú)浜说馁|(zhì)量為mp，氦核的質(zhì)量為mα，正電子的質(zhì)量為me，真空中光速為c，則此次核反應(yīng)釋放的能量為（）A．（4mp-mα-me）c2 B．（4mp-mα-2me）c2C．（4mp+mα-me）c2 D．（4mp+mα-2me）c2【答案】B【解析】核聚變方程為根據(jù)質(zhì)能方程，可知核反應(yīng)釋放的能量故選B。6、科學(xué)研究表明，香煙會(huì)釋放一種危險(xiǎn)的放射性元素釙（），如果每天抽2包香煙，一年后累積的輻射量相當(dāng)于400次胸透的輻射量。的半衰期是138天，可以連續(xù)發(fā)生一次α衰變和一次β衰變后產(chǎn)生新核X。下列說法正確的是（）A．制做香煙時(shí)可以通過升高溫度減小的半衰期，從而減小輻射對人體的傷害B．吸煙時(shí)因?yàn)榘l(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以的半衰期會(huì)減小C．發(fā)生衰變時(shí)，會(huì)發(fā)生質(zhì)量虧損D．新核X的中子數(shù)是206，電荷數(shù)是83【答案】C【解析】AB．半衰期是由原子核內(nèi)部自身的因素決定的，與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒有關(guān)系，AB錯(cuò)誤；C．發(fā)生衰變時(shí)，會(huì)放出能量，根據(jù)質(zhì)能方程可知有質(zhì)量虧損，C正確；D．連續(xù)發(fā)生一次α衰變和一次β衰變后產(chǎn)生新核X的質(zhì)量數(shù)為206，電荷數(shù)為83，則新核X的中子數(shù)為123，D錯(cuò)誤。故選C。7、近代物理和相應(yīng)技術(shù)的發(fā)展，極大地改變了人類的生產(chǎn)和生活方式推動(dòng)了人類文明與進(jìn)步。關(guān)于近代物理知識下列說法正確的是（）A．若氫原子從能級向能級躍遷時(shí)輻射出的光不能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則氫原子從能級向能級躍遷時(shí)輻射出的光有可能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)B．查德威克預(yù)言了中子的存在，盧瑟福通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了中子C．玻爾理論成功解釋了大量原子光譜規(guī)律，其局限性在于保留了經(jīng)典粒子的觀念D．釙（）是氡（）的衰變產(chǎn)物之一，故釙（）的比結(jié)合能大于氡（）的比結(jié)合能【答案】D【分析】A．氫原子從能級躍遷至?xí)r輻射的光子能量大于從躍遷至輻射的光子能量，故A錯(cuò)；B．盧瑟福預(yù)言了中子的存在，查德威克發(fā)現(xiàn)了中子，故B錯(cuò)；C．玻爾理論只成功解釋了氫原子光譜規(guī)律，故C錯(cuò)；D．衰變產(chǎn)物新核更穩(wěn)定，比結(jié)合能更大，故D對。故選D。8、下列說法正確的是（）A．湯姆孫通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了原子具有核式結(jié)構(gòu)B．一群處于n=4能級上的氫原子向低能級躍遷時(shí)最多產(chǎn)生4種譜線C．結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定D．在核反應(yīng)中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒【答案】D【分析】A．盧瑟福通過粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了原子具有核式結(jié)構(gòu)，故A錯(cuò)誤；B．一群處于n=4能級上的氫原子向低能級躍遷時(shí)最多產(chǎn)生種譜線，故B錯(cuò)誤；C．比結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定，故C錯(cuò)誤；D．在核反應(yīng)中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒，故D正確。故選D。9、考古學(xué)上利用“碳鐘”，也就是利用來推測古文物產(chǎn)生的年代。已知的衰變產(chǎn)物中有穩(wěn)定的，的半衰期為年，下列說法正確的是（）A．的衰變方程為B．該衰變過程中原子核內(nèi)減少一個(gè)中子C．一個(gè)核發(fā)生衰變釋放的核能為為原子的質(zhì)量，為光速D．已經(jīng)死亡年的古樹中不會(huì)含有原子【答案】B【解析】A．的衰變屬于衰變，其衰變方程為A錯(cuò)誤；B．衰變的本質(zhì)是該衰變過程中原子核內(nèi)減少一個(gè)中子，新生成一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，B正確；C．一個(gè)核發(fā)生衰變釋放的核能為，C錯(cuò)誤；D．半衰期是放射性元素的特征參量，對于而言，年為兩個(gè)半衰期，已經(jīng)死亡年的古樹遺骸中的含量為原來的，D錯(cuò)誤。故選B。10、中國實(shí)驗(yàn)快堆是第四代核能系統(tǒng)的優(yōu)選堆型，采用钚（）作燃料，在堆心燃料钚的外圍再生區(qū)里放置不易發(fā)生裂變的軸（），钚-239裂變釋放出的快中子被再生區(qū)內(nèi)的鈾-238吸收，轉(zhuǎn)變?yōu)殁?239，鈾-239極不穩(wěn)定，經(jīng)過衰變，進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)橐琢炎兊念?239，從而實(shí)現(xiàn)核燃料的“增殖”。下列說法正確的是（）A．鈾-239轉(zhuǎn)變?yōu)轭?239，經(jīng)過了3次衰變B．鈾-239發(fā)生衰變過程中，電荷數(shù)守恒，質(zhì)量也守恒C．鈾-239發(fā)生衰變的實(shí)質(zhì)是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子D．钚（）裂變生成兩個(gè)中等質(zhì)量的核，钚核的比結(jié)合能大于生成的兩個(gè)核的比結(jié)合能【答案】C【解析】A．鈾-239轉(zhuǎn)變?yōu)轭?239，質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)增加，電荷增加2，則經(jīng)過了2次衰變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．鈾-239發(fā)生衰變過程中，電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)也守恒，由于反應(yīng)放出能量，則由質(zhì)量虧算，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．鈾-239發(fā)生衰變，實(shí)質(zhì)是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，選項(xiàng)C正確；D．钚（）裂變生成兩個(gè)中等質(zhì)量的核，反應(yīng)放出核能，生成的新核更加穩(wěn)定，則钚核的比結(jié)合能小于生成的兩個(gè)核的比結(jié)合能，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選C。11、運(yùn)動(dòng)的原子核X放出α粒子后變成靜止的原子核Y，已知原子核X、α粒子的質(zhì)量分別是M、m，α粒子的動(dòng)能為E，真空中的光速為c，α粒子的速度遠(yuǎn)小于光速。則在上述核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損是（）A． B．EC．E D．E【答案】B【分析】核反應(yīng)中動(dòng)量守恒，有mvα=MvXα粒子的動(dòng)能為根據(jù)能量守恒得由愛因斯坦質(zhì)能方程得聯(lián)立解得故選B。12、核能作為一種新能源在現(xiàn)代社會(huì)中已不可缺少．核泄漏中的钚是一種具有放射性的超鈾元素，它可破壞細(xì)胞基因，提高患癌癥的風(fēng)險(xiǎn)。已知钚的一種同位素的半衰期為24100年，其衰變方程為，下列有關(guān)說法正確的是（）A．X原子核中含有90個(gè)質(zhì)子B．100個(gè)經(jīng)過24100年后一定還剩余50個(gè)C．由于衰變時(shí)釋放巨大能量，根據(jù)，衰變過程總質(zhì)量增加D．衰變發(fā)出的射線是波長很短的光子，具有很強(qiáng)的穿透能力【答案】D【分析】A．根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知，設(shè)X的電荷數(shù)為m，質(zhì)量數(shù)為n，則解得X的電荷數(shù)為92，質(zhì)量數(shù)為235，則有92質(zhì)子，A錯(cuò)誤；B．半衰期具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對大量的原子核適用，B錯(cuò)誤；C．由于衰變時(shí)釋放巨大能量，根據(jù)衰變過程總質(zhì)量減小，C錯(cuò)誤；D．衰變發(fā)出的γ放射線是波長很短的光子，具有很強(qiáng)的穿透能力，D正確。故選D。13、放射性的應(yīng)用非常廣泛，幾乎遍及各行各業(yè)。在農(nóng)業(yè)上，常用于輻射育種、刺激增產(chǎn)、輻射防治蟲害和食品輻照保藏與保鮮等；在醫(yī)學(xué)上，常用于腫瘤的放射治療。一個(gè)發(fā)生核反應(yīng)放出一個(gè)粒子后衰變成一個(gè)，并輻射出光子。已知的半衰期為5.27年，該反應(yīng)中、粒子、的質(zhì)量分別為、、。下列說法正確的是（）A．核反應(yīng)中釋放的能量為B．核反應(yīng)中釋放出的光子的電離能力比粒子強(qiáng)C．光子的能量越高，其頻率越大，動(dòng)量越大D．若有16個(gè)原子核，經(jīng)過5.27年后一定剩下8個(gè)原子核【答案】C【分析】A．根據(jù)質(zhì)能方程可知核反應(yīng)中釋放的能量為（m1-m2-m3）c2，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)三種射線的特點(diǎn)與穿透性，可知光子的穿透本領(lǐng)比粒子強(qiáng)，故B錯(cuò)誤；C．光子能量越高，由可知，對應(yīng)的頻率越高，由知，對應(yīng)的波長越短，由得，對應(yīng)的動(dòng)量越大，故C正確；D．半衰期具有統(tǒng)計(jì)意義，對少數(shù)的原子沒有意義，故D錯(cuò)誤。故選C。5.4核裂變與核聚變基礎(chǔ)導(dǎo)學(xué)要點(diǎn)一、核裂變（一）核裂變的發(fā)現(xiàn)1．核裂變：鈾核在被中子轟擊后分裂成兩塊質(zhì)量差不多的碎塊，這類核反應(yīng)定名為核裂變。2．鈾核裂變：用中子轟擊鈾核時(shí)，鈾核發(fā)生裂變，其產(chǎn)物是多種多樣的，其中一種典型的反應(yīng)是eq\o\al(235,

92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,

56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n。3．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：中子轟擊重核發(fā)生裂變后，裂變釋放的中子繼續(xù)與其他重核發(fā)生反應(yīng)，引起新的核裂變，使核裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去，這樣的過程叫作核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。4．臨界體積和臨界質(zhì)量：核裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積叫作它的臨界體積，相應(yīng)的質(zhì)量叫作臨界質(zhì)量。（二）反應(yīng)堆與核電站1．核電站：利用核能發(fā)電，它的核心設(shè)施是反應(yīng)堆，它主要由以下幾部分組成：(1)燃料：鈾棒；(2)慢化劑：石墨、重水和普通水(也叫輕水)；(3)控制棒：為了調(diào)節(jié)中子數(shù)目以控制反應(yīng)速度，還需要在鈾棒之間插進(jìn)一些鎘棒，它吸收中子的能力很強(qiáng)，當(dāng)反應(yīng)過于激烈時(shí)，將鎘棒插入深一些，讓它多吸收一些中子，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度就會(huì)慢一些，這種鎘棒叫作控制棒。2．工作原理核燃料發(fā)生核裂變釋放的能量使反應(yīng)區(qū)溫度升高，水或液態(tài)的金屬鈉等流體在反應(yīng)堆內(nèi)外循環(huán)流動(dòng)，把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳輸出去，用于發(fā)電，同時(shí)也使反應(yīng)堆冷卻。3．核污染的處理在反應(yīng)堆的外面需要修建很厚的水泥層，用來屏蔽裂變產(chǎn)物放出的各種射線．核廢料具有很強(qiáng)的放射性，需要裝入特制的容器，深埋地下。要點(diǎn)二、核聚變1．定義：兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，這樣的核反應(yīng)叫作核聚變。2．核反應(yīng)方程：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n＋17.6MeV。3．條件：使輕核的距離達(dá)到10－15m以內(nèi)。4．宇宙中的核聚變：太陽能是太陽內(nèi)部的氫核聚變成氦核釋放的核能。5．人工熱核反應(yīng)：氫彈．首先由化學(xué)炸藥引爆原子彈，再由原子彈爆炸產(chǎn)生的高溫高壓引發(fā)熱核爆炸。6．核聚變與核裂變的比較：(1)優(yōu)點(diǎn)：①輕核聚變產(chǎn)能效率高；②地球上核聚變?nèi)剂想碗暗膬α控S富；③輕核聚變更為安全、清潔；(2)缺點(diǎn)：核聚變需要的溫度太高，地球上沒有任何容器能夠經(jīng)受如此高的溫度。要點(diǎn)突破突破一：核裂變1．典型的裂變方程(1)eq\o\al(235,

92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(139,

54)Xe＋eq\o\al(95,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n(2)eq\o\al(235,

92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,

56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n2．核能的釋放由于重核的核子的平均質(zhì)量大于中等質(zhì)量原子核的核子的平均質(zhì)量，因此，鈾核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的原子核時(shí)，會(huì)發(fā)生質(zhì)量虧損，釋放核能。3．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生的條件(1)鈾塊的體積大于或等于臨界體積；(2)有足夠濃度的鈾235；(3)有足夠數(shù)量的慢中子；4．裂變反應(yīng)的能量大?。衡櫤肆炎?yōu)橹械荣|(zhì)量的原子核，發(fā)生質(zhì)量虧損，所以放出能量；一個(gè)鈾235核裂變時(shí)釋放的能量如果按200MeV估算，1kg鈾235全部裂變放出的能量相當(dāng)于2800t標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒時(shí)釋放的能量，裂變時(shí)能產(chǎn)生幾百萬度的高溫。5．核電站的主要部件及作用組成部分材料作用裂變材料(核燃料)濃縮鈾提供核燃料減速劑(慢化劑)石墨、重水或普通水(也叫輕水)使裂變產(chǎn)生的快中子減速控制棒鎘棒吸收中子，控制反應(yīng)速度熱交換器水或液態(tài)的金屬鈉傳輸熱量防護(hù)層厚水泥層防止放射線泄露，對人體及其他生物體造成傷害6.核電站發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)(1)消耗的核燃料少；(2)作為核燃料的鈾、釷等在地球上可采用儲量大，所能提供的能量大；(3)對環(huán)境的污染要比火力發(fā)電小。突破二：核聚變1．聚變發(fā)生的條件：要使輕核發(fā)生聚變，必須使輕核間的距離達(dá)到核力發(fā)生作用的距離10－15m以內(nèi)，這要克服原子核間巨大的庫侖斥力作用，使輕核具有足夠大的動(dòng)能。要使原子核具有足夠大的動(dòng)能，有一種方法就是給它們加熱，使物質(zhì)達(dá)到幾百萬開爾文的高溫。2．輕核聚變是放能反應(yīng)：從比結(jié)合能的圖線看，輕核聚變后比結(jié)合能增加，因此聚變反應(yīng)是一個(gè)放能反應(yīng)。3．聚變方程：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n＋17.6MeV。4．重核裂變與輕核聚變的區(qū)別重核裂變輕核聚變放能原理重核分裂成兩個(gè)或多個(gè)中等質(zhì)量的原子核，放出核能兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的原子核，放出核能放能多少聚變反應(yīng)比裂變反應(yīng)平均每個(gè)核子放出的能量要大3～4倍典例精析題型一：核裂變例一．下列關(guān)于核反應(yīng)方程及描述，正確的是（）A．He+Al→P+n是居里夫婦發(fā)現(xiàn)人工放射性的核反應(yīng)方程B．U→Xe+Sr+n是核聚變方程C．H+H→He+n是α衰變方程D．N+He→O+H是α衰變方程變式遷移1：下列說法正確的是（）A．能量耗散現(xiàn)象不滿足能量守恒定律B．核電站是利用可控的核聚變來發(fā)電的C．來源于太陽能的水能、風(fēng)能、潮汐能等屬于可再生能源D．能量是守恒的，不會(huì)憑空消失，所以不會(huì)發(fā)生能源危機(jī)題型二：核聚變例二．能源是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一。下列核反應(yīng)方程及其表述都正確的是（）A．He＋Al→P＋H是原子核的人工轉(zhuǎn)變B．F＋H→O＋He是α衰變C．H＋H→He＋γ是核聚變反應(yīng)D．U→Sr＋Xe＋3n是核裂變反應(yīng)變式遷移2：有關(guān)原子結(jié)構(gòu)和原子核的認(rèn)識，下列說法正確的是（）A．γ射線是高速運(yùn)動(dòng)的中子流B．氫原子輻射光子后，其繞核運(yùn)動(dòng)的電子動(dòng)能增大C．太陽輻射能量的主要來源是太陽中發(fā)生的重核裂變D．Bi的半衰期是5天，200gBi經(jīng)過10天后還剩下25g強(qiáng)化訓(xùn)練選擇題1、鈾核裂變時(shí)，對于產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的重要因素，下列說法中正確的是()A.鈾塊的質(zhì)量是重要因素，與體積無關(guān)B.為了使裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)容易發(fā)生，最好直接利用裂變時(shí)產(chǎn)生的中子C.若鈾235的體積超過它的臨界體積，裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)就能夠發(fā)生D.能否發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)與鈾的質(zhì)量無關(guān)2、一個(gè)?92235UA.X原子核中含有86個(gè)中子B.X原子核中含有141個(gè)核子C.因?yàn)榱炎儠r(shí)釋放能量，根據(jù)E=mcD.因?yàn)榱炎儠r(shí)釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以生成物的總質(zhì)量數(shù)減少3、下列有關(guān)核反應(yīng)方程的說法正確的是（）A．，是核裂變反應(yīng)之一B．鈾核是一種常用的核燃料，若它的原子核發(fā)生如下裂變反應(yīng)，則a+b可能是C．钚238的同位素打造的“核電池”為“玉兔二號”提供保暖，其核反應(yīng)，屬于β衰變D．氫核聚變可以簡化為4個(gè)氫核（）聚變生成氦核（），并放出2個(gè)X，同時(shí)伴隨著產(chǎn)生γ光子，則X是電子4、如圖為普通使用的“慢中子”核反應(yīng)堆的示意圖，鈾棒是核燃料，一種典型的鈾核裂變方程?92235UA.鋇核的比結(jié)合能比鈾核的大B.若碰撞前中子的動(dòng)能為E0，經(jīng)過一次彈性碰撞后中子動(dòng)能變成C.鎘棒插入深一些可增大鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度D.水泥防護(hù)層可用來屏蔽裂變產(chǎn)物放出的射線5、關(guān)于近代物理知識下列說法中正確的是（）A．核反應(yīng)方程中，生成物X的中子數(shù)為128B．鈾235吸收慢中子裂變成中等質(zhì)量原子核的過程中，核子的平均質(zhì)量變大C．一個(gè)中子可轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，同時(shí)釋放出能量D．在輻射防護(hù)中，可以用電磁場來加速、減速以及束縛中子6、2021年5月，中國的“人造太陽”，在1.2億攝氏度下，成功“燃燒”101秒。這標(biāo)志著我國核聚變研究又獲得重大突破，也為人類獲得可控核聚變能源奠定了商用的物理和工程基礎(chǔ)。下列關(guān)于核聚變的說法正確的是（

）A．核聚變可以在常溫下發(fā)生B．太陽釋放的巨大能量是核聚變產(chǎn)生的C．聚變反應(yīng)中吸收的能量大于釋放的能量D．是聚變反應(yīng)7、2020年12月4日，新一代“人造太陽”中國環(huán)流二號M裝置（HL-2M）正式建成并實(shí)現(xiàn)首次放電，放電溫度達(dá)太陽芯部溫度近10倍?！叭嗽焯枴睂?shí)驗(yàn)中的可控?zé)岷朔磻?yīng)的方程是，海水中富含反應(yīng)原料氘（），氚核（）可以用中子轟擊鋰核（）得到。下列說法正確的是（）A．上述核反應(yīng)前后核子數(shù)相等，生成物的質(zhì)量等于反應(yīng)物的質(zhì)量B．中子轟擊鋰核（）反應(yīng)方程為C．中子轟擊鋰核（）發(fā)生了衰變D．氘核（）和氚核（）的比結(jié)合能均比氦核（）的比結(jié)合能大8、下列核反應(yīng)方程中，屬于輕核聚變的是（）A． B．C． D．9、2020年12月4日在成都，我國核聚變反應(yīng)“人造太陽”已獲得重大突破新一代可控核聚變研究裝置“中國環(huán)流器二號M”（）正式建成并首次放電，為人類開發(fā)利用核聚變能源奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)，核聚變反應(yīng)方程中，X表示（）A．質(zhì)子 B．正電子 C．負(fù)電子 D．中子10、中國“嫦娥五號”在月球采集的約2公斤月壤中含有地球上鮮有的，是地球上很難得到的清潔、安全和高效的核聚變發(fā)電燃料，被科學(xué)家們稱為“完美能源”。有關(guān)聚變的核反應(yīng)方程如下：①，②；下列說法正確的是（）A．X為質(zhì)子，Y為中子B．的比結(jié)合能比的比結(jié)合能大C．方程①中：質(zhì)量虧損約為5.9×10-31kgD．方程②中：核子平均釋放的能量約為2.14MeV11、下列關(guān)于原子核的敘述正確的是（）A．陰極射線表明原子核內(nèi)部有電子B．輕核聚變反應(yīng)方程：，其中x表示電子C．輕核聚變和重核裂變過程中都有質(zhì)量虧損，都向外界放出能量D．方程式是重核裂變反應(yīng)方程5.4核裂變與核聚變基礎(chǔ)導(dǎo)學(xué)要點(diǎn)一、核裂變（一）核裂變的發(fā)現(xiàn)1．核裂變：鈾核在被中子轟擊后分裂成兩塊質(zhì)量差不多的碎塊，這類核反應(yīng)定名為核裂變。2．鈾核裂變：用中子轟擊鈾核時(shí)，鈾核發(fā)生裂變，其產(chǎn)物是多種多樣的，其中一種典型的反應(yīng)是eq\o\al(235,

92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,

56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n。3．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：中子轟擊重核發(fā)生裂變后，裂變釋放的中子繼續(xù)與其他重核發(fā)生反應(yīng)，引起新的核裂變，使核裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去，這樣的過程叫作核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。4．臨界體積和臨界質(zhì)量：核裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積叫作它的臨界體積，相應(yīng)的質(zhì)量叫作臨界質(zhì)量。（二）反應(yīng)堆與核電站1．核電站：利用核能發(fā)電，它的核心設(shè)施是反應(yīng)堆，它主要由以下幾部分組成：(1)燃料：鈾棒；(2)慢化劑：石墨、重水和普通水(也叫輕水)；(3)控制棒：為了調(diào)節(jié)中子數(shù)目以控制反應(yīng)速度，還需要在鈾棒之間插進(jìn)一些鎘棒，它吸收中子的能力很強(qiáng)，當(dāng)反應(yīng)過于激烈時(shí)，將鎘棒插入深一些，讓它多吸收一些中子，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度就會(huì)慢一些，這種鎘棒叫作控制棒。2．工作原理核燃料發(fā)生核裂變釋放的能量使反應(yīng)區(qū)溫度升高，水或液態(tài)的金屬鈉等流體在反應(yīng)堆內(nèi)外循環(huán)流動(dòng)，把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳輸出去，用于發(fā)電，同時(shí)也使反應(yīng)堆冷卻。3．核污染的處理在反應(yīng)堆的外面需要修建很厚的水泥層，用來屏蔽裂變產(chǎn)物放出的各種射線．核廢料具有很強(qiáng)的放射性，需要裝入特制的容器，深埋地下。要點(diǎn)二、核聚變1．定義：兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，這樣的核反應(yīng)叫作核聚變。2．核反應(yīng)方程：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n＋17.6MeV。3．條件：使輕核的距離達(dá)到10－15m以內(nèi)。4．宇宙中的核聚變：太陽能是太陽內(nèi)部的氫核聚變成氦核釋放的核能。5．人工熱核反應(yīng)：氫彈．首先由化學(xué)炸藥引爆原子彈，再由原子彈爆炸產(chǎn)生的高溫高壓引發(fā)熱核爆炸。6．核聚變與核裂變的比較：(1)優(yōu)點(diǎn)：①輕核聚變產(chǎn)能效率高；②地球上核聚變?nèi)剂想碗暗膬α控S富；③輕核聚變更為安全、清潔；(2)缺點(diǎn)：核聚變需要的溫度太高，地球上沒有任何容器能夠經(jīng)受如此高的溫度。要點(diǎn)突破突破一：核裂變1．典型的裂變方程(1)eq\o\al(235,

92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(139,

54)Xe＋eq\o\al(95,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n(2)eq\o\al(235,

92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,

56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n2．核能的釋放由于重核的核子的平均質(zhì)量大于中等質(zhì)量原子核的核子的平均質(zhì)量，因此，鈾核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的原子核時(shí)，會(huì)發(fā)生質(zhì)量虧損，釋放核能。3．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生的條件(1)鈾塊的體積大于或等于臨界體積；(2)有足夠濃度的鈾235；(3)有足夠數(shù)量的慢中子；4．裂變反應(yīng)的能量大?。衡櫤肆炎?yōu)橹械荣|(zhì)量的原子核，發(fā)生質(zhì)量虧損，所以放出能量；一個(gè)鈾235核裂變時(shí)釋放的能量如果按200MeV估算，1kg鈾235全部裂變放出的能量相當(dāng)于2800t標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒時(shí)釋放的能量，裂變時(shí)能產(chǎn)生幾百萬度的高溫。5．核電站的主要部件及作用組成部分材料作用裂變材料(核燃料)濃縮鈾提供核燃料減速劑(慢化劑)石墨、重水或普通水(也叫輕水)使裂變產(chǎn)生的快中子減速控制棒鎘棒吸收中子，控制反應(yīng)速度熱交換器水或液態(tài)的金屬鈉傳輸熱量防護(hù)層厚水泥層防止放射線泄露，對人體及其他生物體造成傷害6.核電站發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)(1)消耗的核燃料少；(2)作為核燃料的鈾、釷等在地球上可采用儲量大，所能提供的能量大；(3)對環(huán)境的污染要比火力發(fā)電小。突破二：核聚變1．聚變發(fā)生的條件：要使輕核發(fā)生聚變，必須使輕核間的距離達(dá)到核力發(fā)生作用的距離10－15m以內(nèi)，這要克服原子核間巨大的庫侖斥力作用，使輕核具有足夠大的動(dòng)能。要使原子核具有足夠大的動(dòng)能，有一種方法就是給它們加熱，使物質(zhì)達(dá)到幾百萬開爾文的高溫。2．輕核聚變是放能反應(yīng)：從比結(jié)合能的圖線看，輕核聚變后比結(jié)合能增加，因此聚變反應(yīng)是一個(gè)放能反應(yīng)。3．聚變方程：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n＋17.6MeV。4．重核裂變與輕核聚變的區(qū)別重核裂變輕核聚變放能原理重核分裂成兩個(gè)或多個(gè)中等質(zhì)量的原子核，放出核能兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的原子核，放出核能放能多少聚變反應(yīng)比裂變反應(yīng)平均每個(gè)核子放出的能量要大3～4倍典例精析題型一：核裂變例一．下列關(guān)于核反應(yīng)方程及描述，正確的是（）A．He+Al→P+n是居里夫婦發(fā)現(xiàn)人工放射性的核反應(yīng)方程B．U→Xe+Sr+n是核聚變方程C．H+H→He+n是α衰變方程D．N+He→O+H是α衰變方程【答案】A【分析】A．該方程是居里夫婦發(fā)現(xiàn)人工放射性的核反應(yīng)方程，找到了放射性的同位素30P，故A正確；B．該方程是核裂變方程，但書寫錯(cuò)誤，不是核聚變方程，故B錯(cuò)誤；C．該方程是輕核聚變反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；D．該方程是盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的方程，故D錯(cuò)誤。故選A。變式遷移1：下列說法正確的是（）A．能量耗散現(xiàn)象不滿足能量守恒定律B．核電站是利用可控的核聚變來發(fā)電的C．來源于太陽能的水能、風(fēng)能、潮汐能等屬于可再生能源D．能量是守恒的，不會(huì)憑空消失，所以不會(huì)發(fā)生能源危機(jī)【答案】C【分析】A．能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是普遍規(guī)律，能量耗散不違反能量守恒定律，故A錯(cuò)誤；B．核電站是利用可控的核裂變來發(fā)電的，故B錯(cuò)誤；C．水能、風(fēng)能、潮汐能等在自然界中可以不斷再生，屬于可再生能源，故C正確；D．能量的轉(zhuǎn)化是有方向性的，即使能量符合守恒定律，某些能量在短期內(nèi)也無法再生，故D錯(cuò)誤。故選C。題型二：核聚變例二．能源是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一。下列核反應(yīng)方程及其表述都正確的是（）A．He＋Al→P＋H是原子核的人工轉(zhuǎn)變B．F＋H→O＋He是α衰變C．H＋H→He＋γ是核聚變反應(yīng)D．U→Sr＋Xe＋3n是核裂變反應(yīng)【答案】C【分析】A．該方程書寫錯(cuò)誤，電荷數(shù)兩邊不相等，故A錯(cuò)誤；B．該方程是人工轉(zhuǎn)變方程，故B錯(cuò)誤；C．該方程是核聚變反應(yīng)，故C正確；D．該方程書寫錯(cuò)誤，反應(yīng)物中應(yīng)該有中子，故D錯(cuò)誤。故選C。變式遷移2：有關(guān)原子結(jié)構(gòu)和原子核的認(rèn)識，下列說法正確的是（）A．γ射線是高速運(yùn)動(dòng)的中子流B．氫原子輻射光子后，其繞核運(yùn)動(dòng)的電子動(dòng)能增大C．太陽輻射能量的主要來源是太陽中發(fā)生的重核裂變D．Bi的半衰期是5天，200gBi經(jīng)過10天后還剩下25g【答案】B【分析】A．γ射線是光子流，A錯(cuò)誤；B．氫原子輻射光子后，從高軌道躍遷到低軌道，電子軌道半徑減小，根據(jù)，聯(lián)立解得所以電子動(dòng)能增大，B正確；C．太陽輻射能量的主要來源是太陽中發(fā)生的輕核聚變，C錯(cuò)誤；D．Bi的半衰期是5天，經(jīng)過10天，即經(jīng)過2個(gè)半衰期，剩余質(zhì)量D錯(cuò)誤。故選B。強(qiáng)化訓(xùn)練選擇題1、鈾核裂變時(shí)，對于產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的重要因素，下列說法中正確的是()A.鈾塊的質(zhì)量是重要因素，與體積無關(guān)B.為了使裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)容易發(fā)生，最好直接利用裂變時(shí)產(chǎn)生的中子C.若鈾235的體積超過它的臨界體積，裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)就能夠發(fā)生D.能否發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)與鈾的質(zhì)量無關(guān)答案：C解析：要使鈾核裂變產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，鈾塊的體積必須大于或等于臨界體積或鈾塊的質(zhì)量大于或等于臨界質(zhì)量，裂變反應(yīng)中產(chǎn)生的中子為快中子，這些快中子不能直接引發(fā)新的裂變，鈾塊的質(zhì)量大，則其體積大，若超過臨界體積則發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，由此知A、B、D三項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確。2、一個(gè)?92235UA.X原子核中含有86個(gè)中子B.X原子核中含有141個(gè)核子C.因?yàn)榱炎儠r(shí)釋放能量，根據(jù)E=mcD.因?yàn)榱炎儠r(shí)釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以生成物的總質(zhì)量數(shù)減少答案：A解析：根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知，X的質(zhì)量數(shù)為140，電荷數(shù)為54，則中子數(shù)為86，核子數(shù)為140，故A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；在裂變的過程中，有能量釋放，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程知，裂變后的總質(zhì)量小于反應(yīng)前的質(zhì)量，但是質(zhì)量數(shù)守恒，故C、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤。3、下列有關(guān)核反應(yīng)方程的說法正確的是（）A．，是核裂變反應(yīng)之一B．鈾核是一種常用的核燃料，若它的原子核發(fā)生如下裂變反應(yīng)，則a+b可能是C．钚238的同位素打造的“核電池”為“玉兔二號”提供保暖，其核反應(yīng)，屬于β衰變D．氫核聚變可以簡化為4個(gè)氫核（）聚變生成氦核（），并放出2個(gè)X，同時(shí)伴隨著產(chǎn)生γ光子，則X是電子【答案】A【解析】A．核反應(yīng)方程是核裂變反應(yīng)之一，A正確；B．核反應(yīng)方程如果a+b是，則不滿足電荷數(shù)守恒，B錯(cuò)誤；C．核反應(yīng)方程屬于α衰變，C錯(cuò)誤；D．4個(gè)氫核（）聚變生成氦核（），并放出2個(gè)X，根據(jù)質(zhì)量守恒與電荷數(shù)守恒，得出X