质能方程知识点题库

下列说法正确的是（）

A . 结合能越大的原子核，原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定 B . 较轻的原子核和较重的原子核的比结合能比中等大小原子核的比结合能要小，在重核裂变反应和轻核聚变反应中都会出现质量亏损的现象 C . 核力是强相互作用的一种表现，在原子核的尺度内，核力比库伦力小得多，在原子的尺度内，电磁力比核力要大，核力是短程力 D . 目前，人类已经可以做到稳定地输出聚变能，所以人类不再有“能源危机”

太阳向空间辐射太阳能的功率大约为3.8×10²⁶W ，太阳的质量为2.0×10³⁰Kg ．太阳内部不断发生着四个质子聚变为一个氦核的反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳能源．（M_p=1.0073u，M_α=4.0292u，M_e=0.00055u ， 1u=931MeV）．试求：

（1）写出这个核反应的核反应方程．
（2）这一核反应释放出多少能量？
（3）太阳每秒钟减少的质量为多少？

“人造太阳”并不是像太阳一样悬挂在天空，而是建造在地球上的受控热核聚变反应堆或核聚变电站，它能像太阳一样通过核聚变反应放出能量，进而发电，在合肥科学岛，我国最新一代核聚变实验装置“EAST”首次成功获得电流超过200 kA ．时间近3 s的高温等离子放电，人造太阳能来自下面的反应：4个质子(氢核)聚变成1个a粒子，同时发射2个正电子和2个没有静止质量的中微子，“人造太阳”的总功率为P，质子、氢核、正电的质分别为，真空中的光速为c ．

（1）写出核反应方程；
（2）求核反应所释放的能量△E
（3）求在时间内参与上述热核反应的质子数目。

已知氘核的比结合能是1.09MeV ，氚核的比结合能是2.78MeV ，氦核的比结合能是7.03MeV ．在某次棱反应中，1个氘核和1个氚核结台生成1个氮核，则下列说法中正确的是（）

A . 这是一个裂变反应 B . 核反应方程式为

H+

H→

HE+

n C . 核反应过程中释放的核能是19.6MeV D . 目前核电站都采用上述核反应发电

能量守恒定律、动量守恒定律、电荷守恒定律等等是自然界普遍遵循的规律，在微观粒子的相互作用过程中也同样适用．

卢瑟福发现质子之后，他猜测：原子核内可能还存在一种不带电的粒子．

（1）为寻找这种不带电的粒子，他的学生查德威克用a粒子轰击一系列元素进行实验．当他用a粒子（⁴₂He）轰击铁原子核（⁹₄Be）时发现了一种未知射线，并经过实验确定这就是中子，从而证实了卢瑟福的猜测．请你完成此核反应方程共⁴₂He+⁹₄Be→+¹₀n．
（2）为了测定中子的质量m_n ，查德威克用初速度相同的中子分别与静止的氢核与静止的氮核发生弹性正碰．实验中他测得碰撞后氮核的速率与氢核的速率关系是v_N= $\text{[math]}$ v_H ．已知氮核质量与氢核质量的关系是m_N=14m_H ，将中子与氢核、氮核的碰撞视为完全弹性碰撞．请你根据以上数据计算中子质量m_n与氢核质量m_H的比值．
（3）以铀235为裂变燃料的“慢中子”核反应堆中，裂变时放出的中子有的速度很大，不易被铀235俘获，需要使其减速．在讨论如何使中子减速的问题时，有人设计了一种方案：让快中子与静止的粒子发生碰撞，他选择了三种粒子：铅核、氢核、电子．以弹性正碰为例，仅从力学角度分析，哪一种粒子使中子减速效果最好，请说出你的观点并说明理由．

对爱因斯坦光电效应方程E_k=hν﹣W，下面的理解错误的有（）

A . 用同种频率的光照射同一种金属，从金属中逸出的光电子可能具有不同的初动能 B . 式中的W表示使电子脱离金属过程克服正电荷引力所做功的最小值 C . 逸出功W和极限频率ν₀之间应满足W=hν₀ D . 光电子的最大初动能和入射光的频率成正比

根据所学知识完成题目：

（1）某种紫外线波长为300nm，该紫外线光子的能量为 J．金属镁的逸出功为5.9×10^﹣19J，则让该紫外线照射金属镁时逸出光电子的最大初动能为 J（普朗克常量h=6.63×10^﹣34J•s）．
（2）一个静止的铀核 $\text{[math]}$ U（原子质量为232.0372u）放出一个α粒子（原子质量为4.0026u）后衰变成钍核 $\text{[math]}$ Th（原子质量为228.0287u）．（已知：原子质量单位1u=1.67×10^﹣27kg，1u相当于931MeV）
①写出核衰变反应方程并算出该核衰变反应中释放出的核能；
②假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和α粒子的动能，则钍核获得的动能有多大？

铁的比结合能比铀核的比结合能大，下列关于它们的说法正确的是（）

A . 铁的结合能大于铀核的结合能 B . 铁核比铀核稳定 C . 铀核发生核变化变成铁核要放出能量 D . 铀核发生核变化变成铁核质量要亏损

钚的放射性同位素₉₄²³⁹Pu静止时衰变为铀核激发态₉₂²³⁵U和α粒子，而铀核激发态₉₂²³⁵U立即衰变为铀核₉₂²³⁵U，并放出能量为0.097MeV的γ光子．已知：₉₄²³⁹Pu、₉₂²³⁵U和α粒子的质量分别为m_Pu=239.0521u、m_U=235.0439u和m_α=4.002 6u，1u的质量相当于931.5MeV的能量．

（1）写出衰变方程；
（2）计算释放的核能；（保留4位小数）
（3）已知衰变放出的光子的动量可忽略，求α粒子的动能．（保留3位小数）

用一个中子轰击₉₂²³⁵U，可发生裂变反应生成 $\text{[math]}$ Ba和 $\text{[math]}$ Kr，已知 $\text{[math]}$ U的质量为235.043 9u， $\text{[math]}$ Ba的质量为140.9139u， $\text{[math]}$ Kr的质量为91.8973u，中子质量为1.008 7u，

（1）请写出裂变中的核反应方程，
（2）求一个 $\text{[math]}$ U在裂变反应中释放的核能
（3） lg $\text{[math]}$ U全部反应释放的能量为多少？

科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X+Y→ $\text{[math]}$ He+ $\text{[math]}$ H+4.9MeV和 $\text{[math]}$ H+ $\text{[math]}$ H→ $\text{[math]}$ He+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

一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为 $\text{[math]}$ ，下列说法正确的是（）

A . 衰变后钍核的动能等于α粒子的动能 B . 铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间 C . 衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小 D . 衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量

下面是铀核裂变反应中的一个： $\text{[math]}$ ＋ $\text{[math]}$ ―→ $\text{[math]}$ ＋ $\text{[math]}$ ＋10 $\text{[math]}$

已知铀235的质量为235.043 9u，中子质量为1.008 7u，锶90的质量为89.907 7 u，氙136的质量为135.907 2u，则此核反应中( )

A . 质量亏损为Δm＝235.043 9u＋1.008 7u－89.907 7 u－135.907 2u B . 质量亏损为Δm＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.0087)u C . 释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.0087)×(3×10⁸)²J D . 释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.0087)×931.5MeV

“核反应堆”是通过可控的链式反应实现核能释放的，核燃料是铺棒，在铀棒周围要放“慢化剂”，快中子和慢化剂中的碳原子核碰撞后，中子能量减少，变为慢中子，碳核的质量是中子的12倍，假设中子与碳核是弹性正碰，而且认为碰撞前中子动能是E₀ ，碳核都是静止的，则下列说法错误的是（）

A . 链式反应是指由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程 B . 镉棒的作用是与铀棒发生化学反应，消耗多余的铀原子核，从而达到控制核反应速度的目的 C . 经过一次碰撞，中子失去的动能为 $\text{[math]}$ E₀ D . 在反应堆的外面修建很厚的水泥防护层的目的是屏蔽裂变产物不能防护层放出的各种射线

下列说法正确的是（）

A . $\text{[math]}$ 粒子散射实验的结果证明原子核是由质子和中子构成 B . 平均结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定 C . 核力是短程力，其表现一定为吸引力 D . 质子、中子、 $\text{[math]}$ 粒子的质量分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 质子和中子结合成一个 $\text{[math]}$ 粒子，释放的能量是： $\text{[math]}$

太阳能量的来源是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，核聚变反应可以看作是4个氢核(

H)结合成1个氦核同时放出2个正电子。下表中列出了部分粒子的质量(1 u相当于931.5Mev)

粒子名称	质子(p)	α粒子	正电子(e)	中子(n)
质量/u	1.007 3	4.001 5	0.000 55	1.008 7

（1）写出核聚变反应方程
（2）求核聚变反应过程中的质量亏损和释放的能量（保留三位有效数字）

下列对物理知识的理解正确的有( )

A . α射线的穿透能力较弱，用厚纸板就能挡住 B . 动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等 C . 放射性元素钋的半衰期为138天，100 g的钋经276天，已发生衰变的质量为75 g D . 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结合成一个α粒子，释放的能量是(m₁＋m₂－m₃)c²

人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量（原子核的质量除以核子数）与原子序数有如图所示的关系。下列关于原子结构和核反应的说法错误的是（）

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A . 由图可知，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损要放出能量 B . 由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能 C . 已知原子核A裂变成原子核B和C时放出的γ射线能使某金属板逸出光电子，若增加γ射线强度，则逸出光电子的最大初动能增大 D . 在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度

上海市洋山的海关首次在进口板材中检测出人工核素铯137（ $\text{[math]}$ ），且铯137活度浓度超过了国家规定的免管浓度值，199.5吨被放射性污染的樟子松板材被退运出境。已知人工核素铯137的半衰期长达30年，衰变时会辐射 $\text{[math]}$ 射线，其衰变方程为 $\text{[math]}$ 。则下列说法正确的是（）

A . 衰变方程中的X来自源 $\text{[math]}$ 内的质子向中子的转化 B . 升高温度，经过大约60年铯 $\text{[math]}$ 将衰变殆尽 C . X的质量等于衰变过程中亏损的质量 D . 该反应产生的新核 $\text{[math]}$ 的比结合能大于铯Cs的比结合能

2020年3月2日9时12分，我国具有完全自主知识产权的三代核电“华龙一号”全球首堆——中核集团福清核电5号机组热态性能试验基本完成，为后续机组装料、并网发电等工作奠定了坚实基础。该机组正式运行后的核反应方程之一为 $\text{[math]}$ ，下列说法正确的是（）

A . 该核反应中，X是质子 B . 该核反应属于热核反应 C . $\text{[math]}$ 的比结合能比 $\text{[math]}$ 的比结合能大 D . 该核反应的产物的结合能之和小于反应物的结合能之和

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