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

2024-2025學年人教高中物理同步講義練習選擇性必修三5.3核力與結合能（含答案）（人教2019選擇性必修三）5.3核力與結合能基礎導學要點一、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的相互作用，即存在一種核力，它使得核子緊密地結合在一起，形成穩(wěn)定的原子核．這種作用稱為強相互作用。2．強相互作用的特點(1)強相互作用是短程力，作用范圍只有約10－15m。(2)距離增大時，強相互作用急劇減?。^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二、結合能與質(zhì)量虧損（一）結合能1．結合能：原子核是核子憑借核力結合在一起構成的，要把它們分開，也需要能量，這就是原子核的結合能。2．比結合能：原子核的結合能與核子數(shù)之比，叫作比結合能，也叫作平均結合能．比結合能越大，原子核中核子結合得越牢固，原子核越穩(wěn)定．中等大小的核的比結合能最大，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“獨領風騷”。是引力使行星繞著恒星轉，并且聯(lián)系著星系團，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，使原子結合成分子，使分子結合成液體和固體。(3)強力：即強相互作用，在原子核內(nèi)，強力將核子束縛在一起，強力是短程力。(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)子轉變的原因。弱相互作用也是短程力，其力程比強力更短，為10－18m，作用強度則比電磁力小。突破二：核力的性質(zhì)(1)核力是四種相互作用中的強相互作用(強力)的一種表現(xiàn)。(2)核力是短程力。約在10－15m數(shù)量級時起作用，距離大于0.8×10－15m時為引力，距離小于0.8×10－15m時為斥力，距離為10×10－15m時核力幾乎消失。(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)核力具有電荷無關性。核力與核子電荷無關。突破三：原子核中質(zhì)子與中子的比例關系(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，核力和電磁力都會減小，但核力減小得更快。所以當原子核增大到一定程度時，相距較遠的質(zhì)子間的核力不足以平衡它們之間的庫侖力，這個原子核就不穩(wěn)定了。②若只增加中子，因為中子與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大到其間根本沒有核力的作用，這時候再增加中子，形成的核也一定是不穩(wěn)定的。突破四：結合能和比結合能結合能把原子核分成核子時吸收的能量或核子結合成原子核時放出的能量比結合能等于原子核的結合能與原子核中核子個數(shù)的比值，它反映了原子核的穩(wěn)定程度比結合能曲線不同原子核的比結合能隨質(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合能最大，輕核和重核的比結合能都比中等大小的核的比結合能要小2.質(zhì)量虧損核能的計算（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，這時質(zhì)能方程也寫作ΔE＝Δmc2。(2)運用質(zhì)能方程時應注意單位．一般情況下，公式中各量都應取國際單位制單位。但在微觀領域，用國際單位制單位往往比較麻煩，習慣上常用“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，認為實物粒子也具有波動性B．由黑體輻射強度與波長的關系，溫度越高，輻射強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)有復雜的結構變式遷移1：科學研究表明，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，那么分子力實質(zhì)上是屬于A．引力相互作用B．電磁相互作用C．強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到1.2億度，維持了101秒。已知中國“人造太陽”中的核反應方程是，H的比結合能為1.09MeV，H的比結合能為2.78MeV，由此可知He的比結合能為（）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．比結合能越大表示原子核中的核子結合得越牢固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，電子的動能增大，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，還跟原子所處的化學狀態(tài)和外部條件有關強化訓練選擇題1．一靜止的鈾核放出一個α粒子衰變成釷核，衰變方程為→＋。下列說法正確的是（）A．衰變后釷核的動能等于α粒子的動能B．衰變后釷核的動量大小等于α粒子的動量大小C．鈾核的半衰期等于其放出一個α粒子所經(jīng)歷的時間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、、，兩個質(zhì)子和兩個中子結合成一個粒子釋放的能量是3、（多選）原子比結合能曲線如圖所示。根據(jù)該曲線，下列說法正確的有（）A．比結合能大于，所以可以裂變成而放出核能B．比結合能越大，原子核中核子結合得越牢固，原子核越穩(wěn)定C．比更穩(wěn)定，結合能更大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．的結合能小于與的結合能之和C．400個钚238經(jīng)過176年還剩下100個D．若改變238钚的溫度、濃度及其所受的壓力，它的半衰期將會改變5、2021年12月30日，中科院全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）在7000萬攝氏度的高溫下實現(xiàn)1056秒的長脈沖高參數(shù)等離子體運行。若某次聚變反應是4個氫核H結合成1個氦核He，同時釋放出正電子e。已知氫核的質(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、科學研究表明，香煙會釋放一種危險的放射性元素釙（），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．吸煙時因為發(fā)生化學反應，所以的半衰期會減小C．發(fā)生衰變時，會發(fā)生質(zhì)量虧損D．新核X的中子數(shù)是206，電荷數(shù)是837、近代物理和相應技術的發(fā)展，極大地改變了人類的生產(chǎn)和生活方式推動了人類文明與進步。關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輻射出的光不能使某金屬發(fā)生光電效應，則氫原子從能級向能級躍遷時輻射出的光有可能使該金屬發(fā)生光電效應B．查德威克預言了中子的存在，盧瑟福通過實驗發(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（）的比結合能大于氡（）的比結合能8、下列說法正確的是（）A．湯姆孫通過α粒子散射實驗，提出了原子具有核式結構B．一群處于n=4能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產(chǎn)生4種譜線C．結合能越大，原子核中核子結合得越牢固，原子核越穩(wěn)定D．在核反應中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒9、考古學上利用“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)減少一個中子C．一個核發(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含有原子10、中國實驗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，轉變?yōu)殁?239，鈾-239極不穩(wěn)定，經(jīng)過衰變，進一步轉變?yōu)橐琢炎兊念?239，從而實現(xiàn)核燃料的“增殖”。下列說法正確的是（）A．鈾-239轉變?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)生衰變的實質(zhì)是原子核內(nèi)的中子轉化為一個質(zhì)子和一個電子D．钚（）裂變生成兩個中等質(zhì)量的核，钚核的比結合能大于生成的兩個核的比結合能11、運動的原子核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粒子的動能為E，真空中的光速為c，α粒子的速度遠小于光速。則在上述核反應中的質(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，它可破壞細胞基因，提高患癌癥的風險。已知钚的一種同位素的半衰期為24100年，其衰變方程為，下列有關說法正確的是（）A．X原子核中含有90個質(zhì)子B．100個經(jīng)過24100年后一定還剩余50個C．由于衰變時釋放巨大能量，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，具有很強的穿透能力13、放射性的應用非常廣泛，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)學上，常用于腫瘤的放射治療。一個發(fā)生核反應放出一個粒子后衰變成一個，并輻射出光子。已知的半衰期為5.27年，該反應中、粒子、的質(zhì)量分別為、、。下列說法正確的是（）A．核反應中釋放的能量為B．核反應中釋放出的光子的電離能力比粒子強C．光子的能量越高，其頻率越大，動量越大D．若有16個原子核，經(jīng)過5.27年后一定剩下8個原子核5.3核力與結合能基礎導學要點一、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的相互作用，即存在一種核力，它使得核子緊密地結合在一起，形成穩(wěn)定的原子核．這種作用稱為強相互作用。2．強相互作用的特點(1)強相互作用是短程力，作用范圍只有約10－15m。(2)距離增大時，強相互作用急劇減?。^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二、結合能與質(zhì)量虧損（一）結合能1．結合能：原子核是核子憑借核力結合在一起構成的，要把它們分開，也需要能量，這就是原子核的結合能。2．比結合能：原子核的結合能與核子數(shù)之比，叫作比結合能，也叫作平均結合能．比結合能越大，原子核中核子結合得越牢固，原子核越穩(wěn)定．中等大小的核的比結合能最大，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“獨領風騷”。是引力使行星繞著恒星轉，并且聯(lián)系著星系團，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，使原子結合成分子，使分子結合成液體和固體。(3)強力：即強相互作用，在原子核內(nèi)，強力將核子束縛在一起，強力是短程力。(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)子轉變的原因。弱相互作用也是短程力，其力程比強力更短，為10－18m，作用強度則比電磁力小。突破二：核力的性質(zhì)(1)核力是四種相互作用中的強相互作用(強力)的一種表現(xiàn)。(2)核力是短程力。約在10－15m數(shù)量級時起作用，距離大于0.8×10－15m時為引力，距離小于0.8×10－15m時為斥力，距離為10×10－15m時核力幾乎消失。(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)核力具有電荷無關性。核力與核子電荷無關。突破三：原子核中質(zhì)子與中子的比例關系(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，核力和電磁力都會減小，但核力減小得更快。所以當原子核增大到一定程度時，相距較遠的質(zhì)子間的核力不足以平衡它們之間的庫侖力，這個原子核就不穩(wěn)定了。②若只增加中子，因為中子與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大到其間根本沒有核力的作用，這時候再增加中子，形成的核也一定是不穩(wěn)定的。突破四：結合能和比結合能結合能把原子核分成核子時吸收的能量或核子結合成原子核時放出的能量比結合能等于原子核的結合能與原子核中核子個數(shù)的比值，它反映了原子核的穩(wěn)定程度比結合能曲線不同原子核的比結合能隨質(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合能最大，輕核和重核的比結合能都比中等大小的核的比結合能要小2.質(zhì)量虧損核能的計算（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，這時質(zhì)能方程也寫作ΔE＝Δmc2。(2)運用質(zhì)能方程時應注意單位．一般情況下，公式中各量都應取國際單位制單位。但在微觀領域，用國際單位制單位往往比較麻煩，習慣上常用“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，認為實物粒子也具有波動性B．由黑體輻射強度與波長的關系，溫度越高，輻射強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)有復雜的結構【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，認為實物粒子也具有波動性，選項A錯誤；B．由黑體輻射強度與波長的關系，溫度越高，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，選項B錯誤；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)有復雜的結構，選項D錯誤。故選C。變式遷移1：科學研究表明，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，那么分子力實質(zhì)上是屬于A．引力相互作用B．電磁相互作用C．強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，但由于電磁力遠大于萬有引力，引力相互作用可以忽略不計，因此分子力本質(zhì)上屬于電磁相互作用.A．引力相互作用，與結論不相符，選項A錯誤；B．電磁相互作用，與結論相符，選項B正確；C．強相互作用和弱相互作用的共同作用，與結論不相符，選項C錯誤；D．四種基本相互作用的共同作用，與結論不相符，選項D錯誤；故選B.題型二：結合能與質(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到1.2億度，維持了101秒。已知中國“人造太陽”中的核反應方程是，H的比結合能為1.09MeV，H的比結合能為2.78MeV，由此可知He的比結合能為（）A．7.03MeV B．5.56MeV C．4.36MeV D．3.87MeV【答案】A【分析】設He的比結合能為，根據(jù)放能的核反應發(fā)生規(guī)律是：生成物釋放的結合能與反應物吸收的結合能之差，有解得故選A。變式遷移2：下列說法中正確的是（）A．比結合能越大表示原子核中的核子結合得越牢固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，電子的動能增大，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，還跟原子所處的化學狀態(tài)和外部條件有關【答案】A【分析】A．比結合能越大表示原子核中的核子結合得越牢固，原子越穩(wěn)定，選項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，根據(jù)可知，電子的動能減小，原子能級變大，總能量變大，選項B錯誤；C．β射線為原子核內(nèi)的中子轉化為質(zhì)子時放出的負電子，選項C錯誤；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，跟原子所處的化學狀態(tài)和外部條件無關，選項D錯誤。故選A。強化訓練選擇題1．一靜止的鈾核放出一個α粒子衰變成釷核，衰變方程為→＋。下列說法正確的是（）A．衰變后釷核的動能等于α粒子的動能B．衰變后釷核的動量大小等于α粒子的動量大小C．鈾核的半衰期等于其放出一個α粒子所經(jīng)歷的時間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．衰變過程中滿足動量守恒定律，所以衰變后釷核的動量與α粒子的動量等大反向，故B正確；A．由動能和動量的關系式Ek＝mv2＝可知，由于釷核的質(zhì)量大于α粒子的質(zhì)量，所以釷核的動能小于α粒子的動能，故A錯誤；C．半衰期的定義是放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間，并不是其放出一個α粒子所經(jīng)歷的時間，故C錯誤；D．由于該反應放出能量，所以一定會發(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、、，兩個質(zhì)子和兩個中子結合成一個粒子釋放的能量是【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)德布羅意波長計算表達式，有質(zhì)子的質(zhì)量大于電子的質(zhì)量，當它們動能相等時，質(zhì)子的動量大于電子，所以質(zhì)子的德布羅意波長比電子小。故B錯誤；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?，已發(fā)生衰變的質(zhì)量為。故C錯誤；D．質(zhì)子、中子、粒子的質(zhì)量分別為、、，兩個質(zhì)子和兩個中子結合成一個粒子釋放的能量是。故D錯誤。故選A。3、（多選）原子比結合能曲線如圖所示。根據(jù)該曲線，下列說法正確的有（）A．比結合能大于，所以可以裂變成而放出核能B．比結合能越大，原子核中核子結合得越牢固，原子核越穩(wěn)定C．比更穩(wěn)定，結合能更大D．平均核子質(zhì)量小于【答案】BD【解析】A．比結合能大于，所以可以通過聚變成釋放能量，故A錯誤；B．比結合能越大，原子核中核子結合得越牢固，原子核越穩(wěn)定，故B正確；C．比比結合能更大，更穩(wěn)定，但結合能小于結合能，故C錯誤；D．比結合能大，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．的結合能小于與的結合能之和C．400個钚238經(jīng)過176年還剩下100個D．若改變238钚的溫度、濃度及其所受的壓力，它的半衰期將會改變【答案】B【解析】A．與的中子數(shù)之差為A錯誤；B．衰變釋放能量，的結合能小于與的結合能之和，B正確；C．半衰期是統(tǒng)計規(guī)律，對少量不適用，C錯誤；D．半衰期與溫度、濃度及其所受的壓力無關，它的半衰期不會改變，D錯誤。故選B。5、2021年12月30日，中科院全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）在7000萬攝氏度的高溫下實現(xiàn)1056秒的長脈沖高參數(shù)等離子體運行。若某次聚變反應是4個氫核H結合成1個氦核He，同時釋放出正電子e。已知氫核的質(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，可知核反應釋放的能量故選B。6、科學研究表明，香煙會釋放一種危險的放射性元素釙（），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．吸煙時因為發(fā)生化學反應，所以的半衰期會減小C．發(fā)生衰變時，會發(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，與原子所處的化學狀態(tài)和外部條件沒有關系，AB錯誤；C．發(fā)生衰變時，會放出能量，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錯誤。故選C。7、近代物理和相應技術的發(fā)展，極大地改變了人類的生產(chǎn)和生活方式推動了人類文明與進步。關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輻射出的光不能使某金屬發(fā)生光電效應，則氫原子從能級向能級躍遷時輻射出的光有可能使該金屬發(fā)生光電效應B．查德威克預言了中子的存在，盧瑟福通過實驗發(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（）的比結合能大于氡（）的比結合能【答案】D【分析】A．氫原子從能級躍遷至時輻射的光子能量大于從躍遷至輻射的光子能量，故A錯；B．盧瑟福預言了中子的存在，查德威克發(fā)現(xiàn)了中子，故B錯；C．玻爾理論只成功解釋了氫原子光譜規(guī)律，故C錯；D．衰變產(chǎn)物新核更穩(wěn)定，比結合能更大，故D對。故選D。8、下列說法正確的是（）A．湯姆孫通過α粒子散射實驗，提出了原子具有核式結構B．一群處于n=4能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產(chǎn)生4種譜線C．結合能越大，原子核中核子結合得越牢固，原子核越穩(wěn)定D．在核反應中，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驗，提出了原子具有核式結構，故A錯誤；B．一群處于n=4能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產(chǎn)生種譜線，故B錯誤；C．比結合能越大，原子核中核子結合得越牢固，原子核越穩(wěn)定，故C錯誤；D．在核反應中，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)減少一個中子C．一個核發(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錯誤；B．衰變的本質(zhì)是該衰變過程中原子核內(nèi)減少一個中子，新生成一個質(zhì)子和一個電子，B正確；C．一個核發(fā)生衰變釋放的核能為，C錯誤；D．半衰期是放射性元素的特征參量，對于而言，年為兩個半衰期，已經(jīng)死亡年的古樹遺骸中的含量為原來的，D錯誤。故選B。10、中國實驗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，轉變?yōu)殁?239，鈾-239極不穩(wěn)定，經(jīng)過衰變，進一步轉變?yōu)橐琢炎兊念?239，從而實現(xiàn)核燃料的“增殖”。下列說法正確的是（）A．鈾-239轉變?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)生衰變的實質(zhì)是原子核內(nèi)的中子轉化為一個質(zhì)子和一個電子D．钚（）裂變生成兩個中等質(zhì)量的核，钚核的比結合能大于生成的兩個核的比結合能【答案】C【解析】A．鈾-239轉變?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A錯誤；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，由于反應放出能量，則由質(zhì)量虧算，選項B錯誤；C．鈾-239發(fā)生衰變，實質(zhì)是原子核內(nèi)的中子轉化為一個質(zhì)子和一個電子，選項C正確；D．钚（）裂變生成兩個中等質(zhì)量的核，反應放出核能，生成的新核更加穩(wěn)定，則钚核的比結合能小于生成的兩個核的比結合能，選項D錯誤。故選C。11、運動的原子核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粒子的動能為E，真空中的光速為c，α粒子的速度遠小于光速。則在上述核反應中的質(zhì)量虧損是（）A． B．EC．E D．E【答案】B【分析】核反應中動量守恒，有mvα=MvXα粒子的動能為根據(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，它可破壞細胞基因，提高患癌癥的風險。已知钚的一種同位素的半衰期為24100年，其衰變方程為，下列有關說法正確的是（）A．X原子核中含有90個質(zhì)子B．100個經(jīng)過24100年后一定還剩余50個C．由于衰變時釋放巨大能量，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錯誤；B．半衰期具有統(tǒng)計規(guī)律，對大量的原子核適用，B錯誤；C．由于衰變時釋放巨大能量，根據(jù)衰變過程總質(zhì)量減小，C錯誤；D．衰變發(fā)出的γ放射線是波長很短的光子，具有很強的穿透能力，D正確。故選D。13、放射性的應用非常廣泛，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)學上，常用于腫瘤的放射治療。一個發(fā)生核反應放出一個粒子后衰變成一個，并輻射出光子。已知的半衰期為5.27年，該反應中、粒子、的質(zhì)量分別為、、。下列說法正確的是（）A．核反應中釋放的能量為B．核反應中釋放出的光子的電離能力比粒子強C．光子的能量越高，其頻率越大，動量越大D．若有16個原子核，經(jīng)過5.27年后一定剩下8個原子核【答案】C【分析】A．根據(jù)質(zhì)能方程可知核反應中釋放的能量為（m1-m2-m3）c2，故A錯誤；B．根據(jù)三種射線的特點與穿透性，可知光子的穿透本領比粒子強，故B錯誤；C．光子能量越高，由可知，對應的頻率越高，由知，對應的波長越短，由得，對應的動量越大，故C正確；D．半衰期具有統(tǒng)計意義，對少數(shù)的原子沒有意義，故D錯誤。故選C。5.4核裂變與核聚變基礎導學要點一、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，這類核反應定名為核裂變。2．鈾核裂變：用中子轟擊鈾核時，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．鏈式反應：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，引起新的核裂變，使核裂變反應一代接一代繼續(xù)下去，這樣的過程叫作核裂變的鏈式反應。4．臨界體積和臨界質(zhì)量：核裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈式反應的最小體積叫作它的臨界體積，相應的質(zhì)量叫作臨界質(zhì)量。（二）反應堆與核電站1．核電站：利用核能發(fā)電，它的核心設施是反應堆，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)目以控制反應速度，還需要在鈾棒之間插進一些鎘棒，它吸收中子的能力很強，當反應過于激烈時，將鎘棒插入深一些，讓它多吸收一些中子，鏈式反應的速度就會慢一些，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區(qū)溫度升高，水或液態(tài)的金屬鈉等流體在反應堆內(nèi)外循環(huán)流動，把反應堆內(nèi)的熱量傳輸出去，用于發(fā)電，同時也使反應堆冷卻。3．核污染的處理在反應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．核廢料具有很強的放射性，需要裝入特制的容器，深埋地下。要點二、核聚變1．定義：兩個輕核結合成質(zhì)量較大的核，這樣的核反應叫作核聚變。2．核反應方程：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：氫彈．首先由化學炸藥引爆原子彈，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：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：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，會發(fā)生質(zhì)量虧損，釋放核能。3．鏈式反應發(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；一個鈾235核裂變時釋放的能量如果按200MeV估算，1kg鈾235全部裂變放出的能量相當于2800t標準煤完全燃燒時釋放的能量，裂變時能產(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，控制反應速度熱交換器水或液態(tài)的金屬鈉傳輸熱量防護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(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能。要使原子核具有足夠大的動能，有一種方法就是給它們加熱，使物質(zhì)達到幾百萬開爾文的高溫。2．輕核聚變是放能反應：從比結合能的圖線看，輕核聚變后比結合能增加，因此聚變反應是一個放能反應。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或多個中等質(zhì)量的原子核，放出核能兩個輕核結合成質(zhì)量較大的原子核，放出核能放能多少聚變反應比裂變反應平均每個核子放出的能量要大3～4倍典例精析題型一：核裂變例一．下列關于核反應方程及描述，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、風能、潮汐能等屬于可再生能源D．能量是守恒的，不會憑空消失，所以不會發(fā)生能源危機題型二：核聚變例二．能源是社會發(fā)展的基礎，發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一。下列核反應方程及其表述都正確的是（）A．He＋Al→P＋H是原子核的人工轉變B．F＋H→O＋He是α衰變C．H＋H→He＋γ是核聚變反應D．U→Sr＋Xe＋3n是核裂變反應變式遷移2：有關原子結構和原子核的認識，下列說法正確的是（）A．γ射線是高速運動的中子流B．氫原子輻射光子后，其繞核運動的電子動能增大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強化訓練選擇題1、鈾核裂變時，對于產(chǎn)生鏈式反應的重要因素，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B.為了使裂變的鏈式反應容易發(fā)生，最好直接利用裂變時產(chǎn)生的中子C.若鈾235的體積超過它的臨界體積，裂變的鏈式反應就能夠發(fā)生D.能否發(fā)生鏈式反應與鈾的質(zhì)量無關2、一個?92235UA.X原子核中含有86個中子B.X原子核中含有141個核子C.因為裂變時釋放能量，根據(jù)E=mcD.因為裂變時釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以生成物的總質(zhì)量數(shù)減少3、下列有關核反應方程的說法正確的是（）A．，是核裂變反應之一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，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，屬于β衰變D．氫核聚變可以簡化為4個氫核（）聚變生成氦核（），并放出2個X，同時伴隨著產(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.鋇核的比結合能比鈾核的大B.若碰撞前中子的動能為E0，經(jīng)過一次彈性碰撞后中子動能變成C.鎘棒插入深一些可增大鏈式反應的速度D.水泥防護層可用來屏蔽裂變產(chǎn)物放出的射線5、關于近代物理知識下列說法中正確的是（）A．核反應方程中，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．一個中子可轉化成一個質(zhì)子和一個電子，同時釋放出能量D．在輻射防護中，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。下列關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．聚變反應中吸收的能量大于釋放的能量D．是聚變反應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）正式建成并實現(xiàn)首次放電，放電溫度達太陽芯部溫度近10倍?！叭嗽焯枴睂嶒炛械目煽責岷朔磻姆匠淌?，海水中富含反應原料氘（），氚核（）可以用中子轟擊鋰核（）得到。下列說法正確的是（）A．上述核反應前后核子數(shù)相等，生成物的質(zhì)量等于反應物的質(zhì)量B．中子轟擊鋰核（）反應方程為C．中子轟擊鋰核（）發(fā)生了衰變D．氘核（）和氚核（）的比結合能均比氦核（）的比結合能大8、下列核反應方程中，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“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基礎，核聚變反應方程中，X表示（）A．質(zhì)子 B．正電子 C．負電子 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，被科學家們稱為“完美能源”。有關聚變的核反應方程如下：①，②；下列說法正確的是（）A．X為質(zhì)子，Y為中子B．的比結合能比的比結合能大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方程5.4核裂變與核聚變基礎導學要點一、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，這類核反應定名為核裂變。2．鈾核裂變：用中子轟擊鈾核時，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．鏈式反應：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，引起新的核裂變，使核裂變反應一代接一代繼續(xù)下去，這樣的過程叫作核裂變的鏈式反應。4．臨界體積和臨界質(zhì)量：核裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈式反應的最小體積叫作它的臨界體積，相應的質(zhì)量叫作臨界質(zhì)量。（二）反應堆與核電站1．核電站：利用核能發(fā)電，它的核心設施是反應堆，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)目以控制反應速度，還需要在鈾棒之間插進一些鎘棒，它吸收中子的能力很強，當反應過于激烈時，將鎘棒插入深一些，讓它多吸收一些中子，鏈式反應的速度就會慢一些，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區(qū)溫度升高，水或液態(tài)的金屬鈉等流體在反應堆內(nèi)外循環(huán)流動，把反應堆內(nèi)的熱量傳輸出去，用于發(fā)電，同時也使反應堆冷卻。3．核污染的處理在反應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．核廢料具有很強的放射性，需要裝入特制的容器，深埋地下。要點二、核聚變1．定義：兩個輕核結合成質(zhì)量較大的核，這樣的核反應叫作核聚變。2．核反應方程：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：氫彈．首先由化學炸藥引爆原子彈，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：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：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，會發(fā)生質(zhì)量虧損，釋放核能。3．鏈式反應發(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．裂變反應的能量大小：鈾核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的原子核，發(fā)生質(zhì)量虧損，所以放出能量；一個鈾235核裂變時釋放的能量如果按200MeV估算，1kg鈾235全部裂變放出的能量相當于2800t標準煤完全燃燒時釋放的能量，裂變時能產(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，控制反應速度熱交換器水或液態(tài)的金屬鈉傳輸熱量防護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(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能。要使原子核具有足夠大的動能，有一種方法就是給它們加熱，使物質(zhì)達到幾百萬開爾文的高溫。2．輕核聚變是放能反應：從比結合能的圖線看，輕核聚變后比結合能增加，因此聚變反應是一個放能反應。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或多個中等質(zhì)量的原子核，放出核能兩個輕核結合成質(zhì)量較大的原子核，放出核能放能多少聚變反應比裂變反應平均每個核子放出的能量要大3～4倍典例精析題型一：核裂變例一．下列關于核反應方程及描述，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，但書寫錯誤，不是核聚變方程，故B錯誤；C．該方程是輕核聚變反應，故C錯誤；D．該方程是盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的方程，故D錯誤。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、風能、潮汐能等屬于可再生能源D．能量是守恒的，不會憑空消失，所以不會發(fā)生能源危機【答案】C【分析】A．能的轉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錯誤；B．核電站是利用可控的核裂變來發(fā)電的，故B錯誤；C．水能、風能、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錯誤。故選C。題型二：核聚變例二．能源是社會發(fā)展的基礎，發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一。下列核反應方程及其表述都正確的是（）A．He＋Al→P＋H是原子核的人工轉變B．F＋H→O＋He是α衰變C．H＋H→He＋γ是核聚變反應D．U→Sr＋Xe＋3n是核裂變反應【答案】C【分析】A．該方程書寫錯誤，電荷數(shù)兩邊不相等，故A錯誤；B．該方程是人工轉變方程，故B錯誤；C．該方程是核聚變反應，故C正確；D．該方程書寫錯誤，反應物中應該有中子，故D錯誤。故選C。變式遷移2：有關原子結構和原子核的認識，下列說法正確的是（）A．γ射線是高速運動的中子流B．氫原子輻射光子后，其繞核運動的電子動能增大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錯誤；D．Bi的半衰期是5天，經(jīng)過10天，即經(jīng)過2個半衰期，剩余質(zhì)量D錯誤。故選B。強化訓練選擇題1、鈾核裂變時，對于產(chǎn)生鏈式反應的重要因素，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B.為了使裂變的鏈式反應容易發(fā)生，最好直接利用裂變時產(chǎn)生的中子C.若鈾235的體積超過它的臨界體積，裂變的鏈式反應就能夠發(fā)生D.能否發(fā)生鏈式反應與鈾的質(zhì)量無關答案：C解析：要使鈾核裂變產(chǎn)生鏈式反應，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)生鏈式反應，由此知A、B、D三項錯誤，C項正確。2、一個?92235UA.X原子核中含有86個中子B.X原子核中含有141個核子C.因為裂變時釋放能量，根據(jù)E=mcD.因為裂變時釋放能量，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項正確，B項錯誤；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)量小于反應前的質(zhì)量，但是質(zhì)量數(shù)守恒，故C、D兩項錯誤。3、下列有關核反應方程的說法正確的是（）A．，是核裂變反應之一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，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，屬于β衰變D．氫核聚變可以簡化為4個氫核（）聚變生成氦核（），并放出2個X，同時伴隨著產(chǎn)生γ光子，則X是電子【答案】A【解析】A．核反應方程是核裂變反應之一，A正確；B．核反應方程如果a+b是，則不滿足電荷數(shù)守恒，B錯誤；C．核反應方程屬于α衰變，C錯誤；D．4個氫核（）聚變生成氦核（），并放出2個X，根據(jù)質(zhì)量守恒與電荷數(shù)守恒，得出X