第1节核反应和核能知识点题库

取质子的质量m_p=1.6726×10^-27kg，中子的质量m_n=1.6749×10^-27kg，α粒子的质m_α=6.6467×10^-27kg，光速c=3×10⁸m/s，请计算α粒子的结合能，（计算结果保留两位有效数字）

[物理--选修3-5]在下列描述的核过程的方程中，属于α衰变的是，属于β衰变的是，属于裂变的是，属于聚变的是．（填正确答案的标号）

A. $\text{[math]}$ C→ $\text{[math]}$ N+ $\text{[math]}$ e

B. $\text{[math]}$ P→ $\text{[math]}$ S+ $\text{[math]}$ e

C. $\text{[math]}$ U→ $\text{[math]}$ Th+ $\text{[math]}$ He

D. $\text{[math]}$ N+ $\text{[math]}$ He→ $\text{[math]}$ O+ $\text{[math]}$ H

E. $\text{[math]}$ U+ $\text{[math]}$ n→ $\text{[math]}$ Xe+ $\text{[math]}$ Sr+2 $\text{[math]}$ n

F. $\text{[math]}$ H+ $\text{[math]}$ H→ $\text{[math]}$ He+ $\text{[math]}$ n．

钍核 $\text{[math]}$ Th发生衰变生成镭核 $\text{[math]}$ Ra并放出一个粒子，设该粒子的质量为m、电荷量为q，它进入电势差为U的带窄缝的平行平板电极S₁和S₂间电场时，其速度为v₀ ，经电场加速后，沿ox方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的有界匀强磁场，ox垂直平板电极S₂ ，当粒子从p点离开磁场时，其速度方向与0x方位的夹角θ=60°，如图所示，整个装置处于真空中．

（1）写出钍核衰变方程；
（2）求粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径R；
（3）求粒子在磁场中运动所用时间t．

中国的核聚变研究已进入世界前列，主要利用2个氘核聚变成³He，被称为人造太阳，已知氘核的质量为2.013u，中子质量为1.0087u，³He的质量为3.015u，质子的质量为1.0078u，α粒子的质量为4.0026u，1uc²=931MeV，则（）

A . 该核反应中产生的新粒子为中子 B . 该核反应中产生的新粒子为质子 C . 该核反应中释放出的核能为3.26 MeV D . 该核反应中释放出的核能为4.10 MeV

在匀强磁场中，有一个静止的原子核发生衰变，放出一个粒子而转变为一个新原子核，放射出的粒子与新原子核的速度方向都与磁感线方向垂直，形成的径迹是两个相外切的圆，如图所示．下列说法正确的是（　　）

A . 放射出的粒子可能是α粒子也可能是β粒子 B . 放射出的粒子和新原子核都做顺时针方向的圆周运动 C . 图中小圆是放射出的粒子的径迹，大圆是新原子核的径迹 D . 放射出的粒子的动能小于新原子核的动能

在原子和 $\text{[math]}$ U经过一系列α衰变和β衰变，成为新原子核 $\text{[math]}$ Pb的过程中，原子核 $\text{[math]}$ U发生β衰变的次数为（）

A . 3 B . 4 C . 5 D . 6

能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一．下列释放核能的反应方程中，表述正确的是( )

A . $\text{[math]}$ 是原子核的人工转变 B . $\text{[math]}$ 是原子核的人工转变 C . $\text{[math]}$ 是α衰变 D . $\text{[math]}$ 是裂变反应

国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台。下列核反应中放出的粒子为中子的是( )

A . $\text{[math]}$ N俘获一个α粒子，产生 $\text{[math]}$ O并放出一个粒子 B . $\text{[math]}$ Al俘获一个α粒子，产生 $\text{[math]}$ P并放出一个粒子 C . $\text{[math]}$ B俘获一个质子，产生 $\text{[math]}$ Be并放出一个粒子 D . $\text{[math]}$ Li俘获一个质子，产生 $\text{[math]}$ He并放出一个粒子

一静止的质量为M的铀核（ $\text{[math]}$ ）发生α衰变转变成钍核（Th），放出的α粒子速度为v₀、质量为m。假设铀核发生衰变时，释放的能量全部转化为α粒子和钍核的动能。

（1）写出衰变的核反应方程；
（2）求钍核的反冲速度大小v（用M、m、v₀表示）；
（3）求出衰变过程中释放的核能。

某核反应过程中产生了一种新的原子核X，反应方程为 $\text{[math]}$ He + $\text{[math]}$ N→ $\text{[math]}$ O+ $\text{[math]}$ X，将该方程配平后，可知它的质量数m为电荷数n为

下列说法正确的是( )

A . 比结合能小的原子核结合成比结合能大的原子核时一定释放核能 B . 一定强度的入射光照射某金属发生光电效应时，入射光的频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多 C . 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 . β射线的速度接近光速，普通一张白纸就可挡住

氘核和氚核聚变的核反应方程为 $\text{[math]}$ ，已知 $\text{[math]}$ 的比结合能是2.78MeV， $\text{[math]}$ 的比结合能是1.09MeV， $\text{[math]}$ 的比结合能是7.03MeV，则（）

A . 该核反应释放17.6MeV能量 B . 该核反应释放3.16MeV能量 C . 该核反应吸收17.6MeV能量 D . 该核反应吸收3.16 MeV能量

现代科学研究表明，太阳可以不断向外辐射能量，其来源是它内部的核聚变反应，其中主要的核反应方程是 4 个质子和 2 个负电子聚合在一起，并释放核能。在地球上与太阳光垂直的表面上，单位面积接收到的太阳能辐射功率为P。已知普朗克常量 h，光速 c，太阳到地球之间的距离为 r₀。若太阳“释放的核能”最后都以可见光的形式辐射，其平均频率为 v，球面面积公式 S=4πr²。求：

（1）写出太阳的核聚变反应方程；
（2）太阳发出的光子的平均动量大小；
（3）地球上与太阳光垂直且面积为 S 的平面，在t时间内接收到的太阳辐射光子个数；
（4）每年太阳由于核聚变所减少的质量。（设一年的时间为 t₀）

关于近代物理，下列说法正确的是（）

A . 两个氢核在聚变时会出现质量亏损 B . 光电效应中被光子打出来的电子来自原子的核外电子 C . 卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子衰变有固定的半衰期 D . 玻尔能级理论中，氢原子从高能级向低能级跃迁时要从外界吸收能量

中子衰变后转化成质子和电子，同时放出质量可视为零的反中微子，其核反应方程为 $\text{[math]}$ 已知∶中子质量m_n=939.57MeV/c² ，质子质量m_P=938.27MeV/c² ，电子质量m_e=0.51MeV/c² ， c为光速，不考虑粒子之间的相互作用，不考虑中子的初动能。若质子的动量p=3×10^-8MeV·s·m^-1。以下说法正确的是（）

A . 核反应产物中子、质子、中微子总动量为零 B . 质子的动能为0.043MeV C . 电子和反中微子的总动能为0.747Me D . 电子和反中微子的总动能为0.833MeV

黄旭华是中国核潜艇研究设计专家、核潜艇之父，2019年获国家最高科学技术奖，核潜艇是以核反应堆为动力来源的潜艇，如图，反应堆的核反应方程式为： $\text{[math]}$ ，下列说法正确的是（）

A . Kr有36个质子，89个中子 B . $\text{[math]}$ 比 $\text{[math]}$ 的平均结合能小 C . 核反应前、后原子核的总质量保持不变 D . 镉棒插入深些会吸收更多反应生成的中子使反应减慢

2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置一中国环流器二号M装置（HL-2M）在成都建成并实现首次放电，HL-2M反应堆的成功对于全世界而言都有重大研究意义，它意味着中国能够掌握利用核聚变技术发电，氘核聚变反应的方程为： $\text{[math]}$ ，已知氘核的比结合能为E，核反应中释放的核能为△E，核反应中发射一种γ光子，该γ光子照射到逸出功为W₀的金属上打出的最大初动能的光电子的速度为v，已知光电子的质量为m，光速为c，普朗克常量为h，下列说法正确的是（）

A . 裂变反应比聚变反应更难控制 B . x的比结合能为 $\text{[math]}$ C . 光电子的德布罗意波长为 $\text{[math]}$ D . γ光子的频率为 $\text{[math]}$

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

A . $\text{[math]}$ 发生的是β衰变 B . 在低温低压环境中， $\text{[math]}$ 的半衰期变长 C . $\text{[math]}$ 核和 $\text{[math]}$ 核的质量相等 D . 方程中的X来源于 $\text{[math]}$ 核内质子向中子的转化

下列说法中错误的是（）

A . 若系统不受外力作用，则该系统的机械能守恒 B . 若系统不受外力作用，则该系统的动量守恒 C . 若系统内发生原子弹爆炸，则该系统的能量守恒 D . 若系统内发生氢弹爆炸，则该系统存在质量亏损

下列说法正确的是（）

A . 光电效应表明光具有能量，康普顿效应表明光具有动量 B . 电子束穿过铝箔的衍射现象说明电子具有粒子性 C . 目前核能发电主要使用的是轻核聚变反应 D . 由于铀核裂变反应释放能量，裂变产物原子核的比结合能小于铀核的比结合能

第1节 核反应和核能 知识点题库

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