第六章核能与反应堆技术知识点题库

¹⁴C发生放射性衰变为¹⁴N，半衰期约为5700年。已知植物存活其间，其体内¹⁴C与¹²C的比例不变；生命活动结束后，¹⁴C的比例持续减少。现通过测量得知，某古木样品中¹⁴C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是_____。（双选，填正确答案标号）

A . 该古木的年代距今约为5700年 B . ¹²C、¹³C、¹⁴C具有相同的中子数 C . ¹⁴C衰变为¹⁴N的过程中放出β射线 D . 增加样品测量环境的压强将加速¹⁴C的衰变

下列说法中正确的是（）

A . 康普顿效应表明光子只具有能量，不具有有动量 B . 光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定 C . 设质子、中子、α粒子的质量分别为m₁、m₂、m₃ ，两个质子和两个中子聚合成一个α粒子，释放的能量是（m₁+m₂﹣m₃）c² D . 汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中的偏转实验，发现阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷

研究发现，在核辐射形成的污染中影响最大的是铯137（ $\text{[math]}$ Cs），可广泛散布到几百公里之外，且半衰期大约是30年左右．请写出铯137发生β衰变的核反应方程（新核可用X表示）：．如果在该反应过程中释放的核能为E，光速为c，则其质量亏损为．

如图甲所示，建立Oxy坐标系，两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称，极板长度和板间距均为l。第一、四象限有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于Oxy平面向里。位于极板左侧的钚的同位素离子 $\text{[math]}$ 粒子源沿x轴向右连接发射质量为m、电量为+q、速度相同、重力不计的α粒子后，变成铀（U）的同位素离子。在0~3t₀时间内两板间加上如图乙所示的电压（不考虑极边缘的影响）。已知t=0时刻进入两板间的带电粒子恰好在t₀时刻经极板边缘射入磁场。上述m、q、l、t₀、B为已知量。（不考虑粒子间相互影响和相对论效应及返回板间的情况）

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（1）写出这一过程的核衰变方程
（2）电压U₀的大小。
（3） t₀/2时刻进入两板间的α粒子在磁场中做圆周运动的半径。

铀核裂变的核反应方程是： $\text{[math]}$ ，这个核反应方程中的 $\text{[math]}$ 表示。这个核反应释放出大量核能，已知 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的质量分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，真空中的光速为 $\text{[math]}$ ，这个核反应中释放的核能 $\text{[math]}$ 。

人类在研究光、原子结构及核能利用等方面经历了漫长的过程，我国在相关研究领域虽然起步较晚，但是近年对核能的开发与利用却走在了世界的前列，有关原子的相关知识，下列说法正确的是（）

A . 卢瑟福最先发现电子，并提出了原子的核式结构学说 B . 光电效应和康普顿效应都能说明光子具有粒子性，且前者可说明光子具有能量，后者除证明光子具有能量，还可证明光子具有动量 C . 原子核发生 $\text{[math]}$ 衰变时，产生的 $\text{[math]}$ 射线本质是高速电子流，因核内没有电子，所以 $\text{[math]}$ 射线是核外电子逸出原子形成的 D . 一个铍核（ $\text{[math]}$ ）和一个 $\text{[math]}$ 粒子反应后生成一个碳核，并放出一个中子和能量，核反应方程为 $\text{[math]}$

已知天然放射现象放出α、β、γ 三种射线。下列说法正确是（）

A . α、β、γ三种射线分别是氦原子核、电子和中子 B . 三种射线中β射线电离作用最强、γ射线穿透能力最强 C . α射线轰击氮原子核可以产生质子，核反应方程为 $\text{[math]}$ D . 三种射线在真空中传播速度都是光速

下列有关原子、原子核的说法中正确的是（）

A . 天然放射现象说明原子核内部有电子 B . 卢瑟福用α粒子散射实验证明了原子核内存在中子 C . 结合能越大，原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定 D . 在所有核反应中，都遵从“质量数守恒，电荷数守恒”的规律

在用铀235（ $\text{[math]}$ ）做燃料的核反应堆中，铀235核吸收一个中子后，可发生裂变反应生成钡（ $\text{[math]}$ ）、氪（ $\text{[math]}$ ）和x个中子，并放出能量，其核反应方程为 $\text{[math]}$

（1）其中x等于多少？
（2）已知中子的质量为m， $\text{[math]}$ 核的质量为m₁ ， $\text{[math]}$ 核的质量为m₂ ， $\text{[math]}$ 核的质量为m₃ ，真空中光速为c，一个铀235核发生上述裂变反应释放的核能为多少？
（3）上述裂变反应产生的中子速度太快，铀核不能捉住它，从而不能使反应堆中裂变反应进行下去，所以要将反应放出的中子减速。石墨、重水常用作减速剂，中子在石墨中与碳核碰撞减速，在重水中与氘核碰撞减速。假设上述碰撞均为正碰，且为弹性碰撞，并认为碰撞前碳核和氘核都是静止的，碰撞模型可简化为如图所示，其中1代表中子，质量为m，碰前速度为v；2代表碳核或氘核，质量用M表示（其中碳核质量M₁=12m，氘核质量M₂=2m），碰前速度为0.通过计算说明，仅从一次碰撞角度考虑，用石墨、重水做减速剂，那种减速效果更好？

已知 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的质量分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，关于核反应： $\text{[math]}$ ，下列说法正确的是（）

①这是核裂变反应

②这是核聚变反应

③反应中放出的能量为 $\text{[math]}$

④反应中放出的能量为 $\text{[math]}$

A . ①③ B . ①④ C . ②③ D . ②④

核电池又称“放射性同位素电池”，利用衰变放出的射线能量转变为电能而制成。科学家利用 $\text{[math]}$ → $\text{[math]}$ +x变反应制成核电池，已知 $\text{[math]}$ 的半衰期约为2.6年， $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 原子核及x粒子的质量分别为m₁、m₂、m，真空中的光速为c，则（）

A . 射线粒子x的符号是 $\text{[math]}$ B . 5.2年后所有 $\text{[math]}$ 原子核均已衰变 C . 每个 $\text{[math]}$ 原子核衰变放出的能量为（m₁-m₂-m）c² D . 单位时间内该电池因衰变而放出的核能一直保持不变

核聚变是指由两个轻核结合成质量较大的核，如 $\text{[math]}$ 。近日中国自主设计的如图所示的核聚变实验装置，被称为“人造太阳”的东方超环更是取得了重大突破，在1亿度的超高温度下稳定运行了近10秒，是人类最终实现可控热核反应迈出了坚实的一步，关于氢核聚变，下列说法正确的是（）

A . 核聚变后 $\text{[math]}$ 的比结合能大于 $\text{[math]}$ 的比结合能 B . 轻核聚变和重核裂变都没有放射性危害 C . $\text{[math]}$ 是轻核聚变过程释放的核能，也是指核聚变前后反应物的结合能之差 D . 要实现核聚变，需要将轻核加热到很高的温度，使它们具有足够的动能才能克服核力作用而碰撞结合在一起

在测定年代较近的湖泊沉积物形成年份时，常利用沉积物中半衰期较短的 $\text{[math]}$ ，其衰变方程为 $\text{[math]}$ 。以下说法正确的是（）

A . 衰变方程中的X是电子 B . 升高温度可以加快 $\text{[math]}$ 的衰变 C . $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 的质量差等于衰变的质量亏损 D . 方程中的X来自于 $\text{[math]}$ 内质子向中子的转化

放射性元素 $\text{[math]}$ 经过多次 $\text{[math]}$ 衰变和 $\text{[math]}$ 衰变，最终变成稳定的 $\text{[math]}$ ，则关于此衰变过程，下列说法正确的是（）

A . $\text{[math]}$ 衰变的次数为5次 B . $\text{[math]}$ 衰变的次数为5次 C . 某次衰变中，会同时放出一个 $\text{[math]}$ 粒子和 $\text{[math]}$ 粒子 D . 衰变中产生的 $\text{[math]}$ 粒子比 $\text{[math]}$ 粒子在空气中传播得远

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 . $\text{[math]}$ 可以通过链式反应聚变成 $\text{[math]}$ 而放出核能 B . $\text{[math]}$ 比 $\text{[math]}$ 的结合能大 C . 两个 $\text{[math]}$ 结合成 $\text{[math]}$ 放出核能 $\text{[math]}$ D . 质量数小于50的原子核，随着质量数增大，比结合能不一定增大

2020年12月4日，我国新一代“人造太阳装置——中国环流器二号M装置在成都建成并成功发电，如图所示。“人造太阳”装置中的核反应主要是一个氚核 $\text{[math]}$ 与一个氘核 $\text{[math]}$ 反应生成一个新核，同时放出一个中子释放核能 $\text{[math]}$ 。已知真空中光速为c，下列说法正确的是（）

A . “人造太阳”装置中的核反应是热核反应 B . 一个 $\text{[math]}$ 核与一个 $\text{[math]}$ 核反应生成的新核中子数为3 C . 一个 $\text{[math]}$ 核与一个 $\text{[math]}$ 核反应过程中的质量亏损为 $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$ 核的比结合能为 $\text{[math]}$

目前人类探索太空需要用核电池对探测器提供电能和热能，某“核电池”是利用放射性元素钚238（ $\text{[math]}$ ）发生衰变释放的能量工作，其衰变方程为 $\text{[math]}$ ，钚238的半衰期为88年，下列说法正确的是（）

A . m=92，n=4， $\text{[math]}$ 比 $\text{[math]}$ 的中子数多4 B . $\text{[math]}$ 的结合能小于 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 的结合能之和 C . 400个钚238经过176年还剩下100个 D . 若改变238钚的温度、浓度及其所受的压力，它的半衰期将会改变

增殖反应堆将不能用作裂变核燃料的铀238（ $\text{[math]}$ U）和钍232（ $\text{[math]}$ Th）转换成裂变核燃料钚239（ $\text{[math]}$ P）和铀233（ $\text{[math]}$ U），其中，钍232通过与慢中子反应生成钍233，钍233经过两次β衰变后生成铀233，从而得到裂变核燃料铀233，达到增殖的目的。下列说法正确的是（）

A . 钍232核转化成铀233核的过程是化学反应过程 B . 钍233核比钍232核多一个电子 C . 铀238核比铀233核多5个质子 D . 铀233核比钍233核多两个质子

下列说法正确的是（）

A . 太阳辐射的能量主要来自核聚变 B . 电子衍射实验说明电子具有粒子性 C . 光电效应中的光电子形成的电子流称为 $\text{[math]}$ 射线 D . 原子核辐射出 $\text{[math]}$ 射线后，比结合能变小

太阳辐射的总功率约为 $\text{[math]}$ ，其辐射的能量来自于聚变反应。在聚变反应中，一个质量为 $\text{[math]}$ 的氘核（ $\text{[math]}$ ）和一个质量为 $\text{[math]}$ 的氚核（ $\text{[math]}$ ）结合为一个质量为 $\text{[math]}$ 的氦核（ $\text{[math]}$ ），并放出一个X粒子，同时释放大约17.6MeV的能量，已知光速 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 。下列说法正确的是（）

A . X粒子是中子 B . X粒子的质量等于 $\text{[math]}$ C . 太阳每进行一次核聚变反应亏损质量约为 $\text{[math]}$ D . 太阳每秒因为辐射损失的质量约为 $\text{[math]}$

第六章 核能与反应堆技术 知识点题库

第六章核能与反应堆技术知识点题库