第六章核能与反应堆技术知识点题库

太阳内部进行着剧烈的轻核聚变反应．氦核是由4个质子聚变生成的，同时有正电子放出，正电子又会和负电子湮灭成一对光子，在这一核反应过程中放出4.5×10^﹣¹²J的能量．已知现在太阳每秒辐射5.0×10²⁶J的能量．

（1）写出上述两个核反应的反应方程．
（2）计算出太阳每秒产生的氦核数目及每年减少的质量．（结果保留两位有效数字）．已知1年时间约为3.15×10⁷s ．

关于近代物理，下列说法正确的是（）

A . α射线是高速运动的氦原子核 B . 核聚变反应方程 $\text{[math]}$ H+ $\text{[math]}$ H﹣→ $\text{[math]}$ He+ $\text{[math]}$ n中， $\text{[math]}$ n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，其理论能够解释氢原子光谱的特征

核反应方程 $\text{[math]}$ Th→ $\text{[math]}$ Pa+X中的X表示（）

A . 质子 B . 电子 C . 光子 D . 中子

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？

下列说法中正确的是（）

A . $\text{[math]}$ 衰变成 $\text{[math]}$ 要经过 6 次 a 衰变和 4 次 β 衰变 B . 汤姆孙的 a粒子散射实验揭示了原子具有核式结构 C . β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的 D . 质能方程反映出能量与质量是统一的

核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设．核泄漏中的钚（Pu）是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高罹患癌症的风险．已知钚的一种同位素 $\text{[math]}$ Pu的半衰期为24100年，其衰变方程为 $\text{[math]}$ Pu→X+ $\text{[math]}$ He+γ，下列有关说法正确的是（　　）

A . X原子核中含有143个中子 B . 100个 $\text{[math]}$ Pu经过24100年后一定还剩余50个 C . 由于衰变时释放巨大能量，根据E=mc² ，衰变过程总质量增加 D . 衰变发出的γ放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力

放射性同位素碘131是对甲状腺癌有辅助治疗作用。研究表明，碘131只在甲状腺组织聚集，利用碘131的放射性能有效的清除残留甲状腺组织及转移的癌细胞。已知碘131的半衰期为8天，其衰变变方程为 $\text{[math]}$ ,下列说法正确的是（）

A . 碘131衰变中释放出的X粒子为中子 B . 碘131衰变中释放出的X粒子为质子 C . 碘131与碘127具有相同的核子数 D . 10g的碘131经过16天有7.5g发生了衰变

一个中子与质子发生核反应，生成一个氘核，其核反应方程为 $\text{[math]}$ H+ $\text{[math]}$ n→ $\text{[math]}$ H．若该核反应放出的核能为△E，则氘核的比结合能为（）

A .

B .

C .

D . △E

恒星内部发生着各种热核反应，其中氦燃烧的核反应方程为： $\text{[math]}$ ，其中X表示某种粒子， $\text{[math]}$ 是不稳定的粒子，其半衰期为T，则下列说法正确的是( )

A . X粒子是 $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ 的衰变需要外部作用激发才能发生 C . 经过3个T，剩下的 $\text{[math]}$ 占开始时的 $\text{[math]}$ D . 氦燃烧的核反应是裂变反应

⁶⁰Co是金属元素钴的一种放射性同位素，用中子辐照金属钴（ $\text{[math]}$ ）可得到⁶⁰Co．质量为m₀、速度大小为v₀的中子打进一个质量为m₁的原子核 $\text{[math]}$ ，形成一个处于激发态的新核 $\text{[math]}$ ，新核辐射光子后跃迁到基态．已知真空中光速为c，不考虑相对论效应．

①求处于激发态新核⁶⁰Co的速度大小v；

②已知原子核⁶⁰Co的质量为m₂ ，求整个过程中由于质量亏损释放的核能ΔE．

方程一： $\text{[math]}$ ；方程二： $\text{[math]}$ 。关于上面两个核反应方程的说法正确的是（）

A . 方程一表示原子核发生裂变 B . 方程一表示原子核发生β衰变 C . 两个核反应方程，在反应中都会释放核能 D . 方程二中Kr核的质子数 $\text{[math]}$ ，产生的中子数 $\text{[math]}$

有“人造太阳”之称的“东方超环”是我国自主设计建造的世界上第一个非圆截面全超导托卡马克核聚变实验装置。“人造太阳”核聚变的反应方程为 $\text{[math]}$ ，此反应中释放的核能为 $\text{[math]}$ ，已知光速为c。

（1）请确定聚变方程中Z、M的数值；
（2）求上述聚变反应中的质量亏损 $\text{[math]}$ ；
（3）轻核聚变、重核裂变是两种重要的核反应类型，请你结合实际，说明它们的异同点。

首次用实验验证“爱因斯坦质能方程”的核反应方程是 $\text{[math]}$ ，已知m_Li＝7.016 0 u，m_H＝1.007 8 u，m_He＝4.002 6 u，则该核反应方程中的k值和质量亏损分别是( )

A . 1和4.021 2 u B . 1和2.005 6 u C . 2和0.018 6 u D . 2和1.997 0 u

下列说法正确的是（）

A . α粒子散射实验的结果证明原子核是由质子和中子组成的 B . 比结合能越大，原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定 C . 放射性元素的半衰期与外界的温度有关 D . 质子、中子、α粒子的质量分别为m₁、m₂、m₃ ，由2个质子和2个中子结合成一个α粒子，释放的能量是（m₁+m₂-m₃）c²

2021年5月28日中国科学院合肥物质科学研究院全超导托卡马克实验装置EAST（东方超环，又称“人造太阳”）控制大厅里传来捷报，正在开展的第16轮EAST装置物理实验实现了可重复的1.2亿摄氏度101秒等离子体运行和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，再次创造托卡马克实验装置运行新的世界纪录。若核反应方程为 $\text{[math]}$ ，下列说法正确的是（）

A . 该核反应为 $\text{[math]}$ 衰变 B . 该核反应过程吸收能量 C . 该核反应前后核子总数不变 D . $\text{[math]}$ 的比结合能小于 $\text{[math]}$ 的比结合能

1932年，考克饶夫和瓦尔顿用质子加速器进行人工核蜕变实验，验证了质能关系的正确性。在实验中，锂原子核俘获一个质子后成为不稳定的铍原子核，随后又蜕变为两个原子核，核反应方程为 $\text{[math]}$ 。已知 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、X的质量分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，光在真空中的传播速度为c，则在该核反应中（）

A . 质量亏损 $\text{[math]}$ B . 释放的核能 $\text{[math]}$ C . 铍原子核内的中子数是5 D . X表示的是氚原子核

与原子核相关的下列说法正确的是（）

A . $\text{[math]}$ 粒子轰击 $\text{[math]}$ ，生成 $\text{[math]}$ ，并产生了中子 B . 核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度 C . 放射性 $\text{[math]}$ 射线其实质是高速中子流，可用于医学的放射治疗 D . $\text{[math]}$ 经过4次 $\text{[math]}$ 衰变，2次 $\text{[math]}$ 衰变，新核与原来的原子核相比，中子数少了6个

碳-14是碳-12的一种同位素，具有放射性，其半衰期为5730年，考古学上可通过测定古木中碳-14的含量来判定其年代。如图所示为某检测仪器的简化示意图，粒子源释放出经电离后的碳-14与碳-12原子核（初速度忽略不计，电荷量均为 $\text{[math]}$ ），经直线加速器加速后由通道入口的中缝MN进入通道，该通道的上下表面是内半径为R、外半径为3R的半圆环，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于半圆环，正对着通道出口处放置一张照相底片，能记录粒子从出口射出时的位置。当直线加速器的加速电压为 $\text{[math]}$ 时，碳-12原子核恰好能击中照相底片的正中间位置，已知碳-12原子核的质量为m，则：

（1）碳-14具有放射性，会发生 $\text{[math]}$ 衰变，请写出它的衰变方程；
（2）照相底片上碳-14与碳-12原子核所击中位置间的距离（结果用根号表示）；
（3）考虑加速电压有波动，在（ $\text{[math]}$ ）到（ $\text{[math]}$ ）之间变化，若要碳-14与碳-12原子核在底片上没有重叠区域，求 $\text{[math]}$ 满足的条件。