第五章核能与社会知识点题库

核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源．近年来，受控核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站．一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘（又叫重氢）和氚（又叫超重氢）聚合成氦，并释放一个中子．若已知氘原子的质量为m₁ ，氚原子的质量为m₂ ，氦原子的质量为m₃ ，中子的质量为m₄ ，真空中光速为C。

（1）写出氘和氚聚变的核反应方程；
（2）试计算这个核反应释放出来的能量．

在下列四个核反应方程中，符号“X”表示中子的是（）

A .

A+

n→

Mg+X B .

Na→

Mg+X C .

Be+

He→

C+X D .

U→

Np+X

用动能为E_k₁的中子轰击静止的锂核（₃⁶Li），发生核反应，产生动能为E_k2的氚核和一个α粒子，并放出能量，写出核反应方程式．

中科院等离子物理研究所设计并制造的世界上首个“人造太阳”实验装置大部件已安装完毕．若在此装置中发生核反应的方程是

H+

H→

He ，已知

H、

He核的比结合能分别为E_H=1.11MeV、E_He=7.07MeV ，试求此核反应过程中释放的核能．

我国自行设计并研制的“人造太阳”﹣﹣﹣托卡马克实验装置，热核反应进行的聚变反应方程式为 $\text{[math]}$ H+ $\text{[math]}$ H→ $\text{[math]}$ He+ $\text{[math]}$ n，其中反应原料氘（ $\text{[math]}$ H）富存于海水中，氚（ $\text{[math]}$ H）可以通过中子轰击锂核（ $\text{[math]}$ Li）产生一个氚核（ $\text{[math]}$ H）和一个新核的人工转变方程式为 $\text{[math]}$ Li+→+ $\text{[math]}$ H；如果一个氘核和一个氚核发生核聚变时，平均每个核子释放的能量为5.6×10^﹣13J．则该聚变过程中的质量亏损为kg；（已知光速为3.0×10⁸m/s）

以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的是（）

A . 一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，改用波长较长的光照射该金属可能发生光电效应 B . 康普顿效应证实了光子像其他粒子一样，不但具有动能，也具有动量 C . 氡222的半衰期为3.8天，则质量为4g的氡222经过7.6天还剩下1g的氡222 D . 玻尔理论解释了原子发射出来的光子其谱线为什么是不连续的 E . 重核裂变为几个中等质量的核，则其平均核子质量会增加

氘核和氚核可发生热核聚变而释放巨大的能量，该反应方程为：

$\text{[math]}$ ＋ $\text{[math]}$ → $\text{[math]}$ ＋X，式中X是某种粒子。已知： $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 和粒子X的质量分别为m₁＝2.0141u、m₂＝3.0161u、m₃＝4.0026u和m₄＝1.0087u；1u相当于931.5MeV的能量。由上述反应方程和数据可知，粒子X是；该反应的质量亏损为（用m₁、m₂、m₃、m₄表示）；该反应释放出的能量为MeV（结果保留3位有效数字）。

如图为实际测得的不同原子核的比结合能图线，以下说法正确的是（）

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A . 核子数越多的原子核比结合能越大 B . 比结合能越小的原子核越稳定 C . $\text{[math]}$ 裂变时放出能量是因为它的比结合能比产生的新核大 D . $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 聚变时能放出巨大的能量是因为生成的新核 $\text{[math]}$ 的比结合能大

（1）从宏观现象中总结出来的经典物理学规律不一定都能适用于微观体系。但是在某些问题中利用经典物理学规律也能得到与实际比较相符合的结论。
例如，玻尔建立的氢原子模型，仍然把电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动。他认为，氢原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做匀速圆周运动。已知电子质量为m，元电荷为e，静电力常量为k，氢原子处于基态时电子的轨道半径为r₁。氢原子的能量等于电子绕原子核运动的动能、电子与原子核系统的电势能的总和。已知当取无穷远处电势能为零时，系统的电势能 $\text{[math]}$ ，其中r为电子与氢原子核之间的距离，求处于基态的氢原子的能量。
（2）在微观领域，动量守恒定律和能量守恒定律依然适用。
a．在轻核聚变的核反应中，两个氘核（ $\text{[math]}$ ）以相同的动能 $\text{[math]}$ 做相向的弹性正碰，假设该反应中释放的核能全部转化为氦核（ $\text{[math]}$ ）和中子（ $\text{[math]}$ ）的动能。已知氘核的质量 $\text{[math]}$ ，中子的质量 $\text{[math]}$ ，氦核的质量 $\text{[math]}$ ，其中1u相当于931MeV。请写出该核反应方程，并求出在上述轻核聚变的核反应中生成的氦核和中子的动能各是多少？（单位用MeV表示，结果保留1位有效数字）

b．裂变反应可以在人工控制下进行，用慢化剂中的原子核跟中子发生碰撞，使中子的速率降下来，从而影响裂变反应的反应速度。如图所示，一个中子以速度v与慢化剂中静止的原子核发生弹性正碰，中子的质量为m，慢化剂中静止的原子核的质量为M，而且M＞m。为把中子的速率更好地降下来，现在有原子核的质量M大小各不相同的几种材料可以作为慢化剂，通过计算碰撞后中子速度的大小，并说明慢化剂中的原子核M应该选用质量较大的好还是质量较小的好。

某核反应方程为 $\text{[math]}$ ，方程中Q表示释放的能量。已知 $\text{[math]}$ 的质量为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 的质量为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 的质量为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 的质量为 $\text{[math]}$ ，且 $\text{[math]}$ 相当于 $\text{[math]}$ ，求：

（1）求Z原子核的质量数x和电荷数y；
（2）该反应释放的能量Q（用 $\text{[math]}$ 表示，结果保留三位有效数字）。

下列核反应中属于裂变反应的是（　　）

A . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$

太阳内部有多种热核反应，其中“质子—质子链式反应”（或称为“PP反应”）是主要反应类型，而“PP反应”有多个分支，其主要分支的各步核反应方程分别为： $\text{[math]}$ ＋0.42MeV、 $\text{[math]}$ ＋5.49MeV、 $\text{[math]}$ ＋12.86MeV，下列说法中正确的是（　　）

A . X是正电子 B . “PP反应”为核裂变反应 C . “PP反应”可在常温下发生 D . $\text{[math]}$ 原子核的结合能大于 $\text{[math]}$ 原子核的结合能

山东海阳核电站建成并实现并网发电，有效缓解了山东电力不足的情况，为建设生态山东做出了贡献。核电站核反应堆中，用中子轰击 $\text{[math]}$ 原子核的核反应方程为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、X的质量分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，其中 $\text{[math]}$ 是不稳定的，其衰变的周期为T，真空中的光速为c，以下说法正确的是（）

A . X原子核中含有的中子数为50 B . 该反应属于人工转变核反应 C . 该反应中释放的能量为 $\text{[math]}$ D . 经过2T，一定质量的 $\text{[math]}$ 原子核衰变了的质量占开始时的 $\text{[math]}$

2020年12月8日，月表最强“打工人”嫦娥四号迎来从地球出发两周年纪念日。已知嫦娥四号上有一块备用的核燃料电池，能在夜里为其提供动力，核燃料为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 核的核反应式为 $\text{[math]}$ ，已知 $\text{[math]}$ 核、 $\text{[math]}$ 核以及 $\text{[math]}$ 核的质量分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 。则下列说法正确的是（　　）

A . $\text{[math]}$ 核比 $\text{[math]}$ 核多四个中子 B . 该反应释放的核能为 $\text{[math]}$ C . 该核反应的类型为 $\text{[math]}$ 衰变 D . 该核反应的速度随处环境的压强和温度的变化而发生改变

如图所示，图甲为原子核的比结合能与质量数关系曲线，图乙为原子核的平均核子质量与原子序数的关系曲线，根据两曲线，下列说法正确的是（）

A . 根据图甲可知， $\text{[math]}$ 核的结合能约为7MeV B . 根据图甲可知， $\text{[math]}$ 核的结合能比 $\text{[math]}$ 核的结合能更大 C . 根据图乙可知，核D裂变成核E和F的过程中，比结合能减小 D . 根据图乙可知，若A，B能结合成C，结合过程一定要吸收能量

下列说法不正确的是（）

A . $\text{[math]}$ 是核裂变 B . $\text{[math]}$ 是重核裂变 C . $\text{[math]}$ 是α衰变 D . $\text{[math]}$ 是轻核聚变

铀核裂变是核电站获得核能的主要途径，一种裂变反应方程为 $\text{[math]}$ ，下列说法正确的是（）

A . 人类对原子核变化规律的认识是从 $\text{[math]}$ 粒子散射实验开始的 B . 反应方程可化简为 $\text{[math]}$ C . 要产生链式反应，应使铀块的体积达到或超过临界体积 D . $\text{[math]}$ 的比结合能大于 $\text{[math]}$ 的比结合能

2022年2月21日23时49分，华龙一号海外示范工程、全球第四台机组——巴基斯坦卡拉奇核电工程3号机组反应堆首次达到临界状态，标志着机组正式进入带功率运行阶段，为后续并网发电和商业运行奠定了基础。卡拉奇核电工程利用的是铀核 $\text{[math]}$ 裂变释放的核能。下列说法正确的是（）

A . 铀核 $\text{[math]}$ 主要用于核反应堆中的核燃料，也是制造核武器的主要原料之一 B . 自然界中的轴元素只有 $\text{[math]}$ 这两种同位素 C . 铀核 $\text{[math]}$ 不具有放射性 D . 铀核 $\text{[math]}$ 裂变可能的一种核反应方程式为 $\text{[math]}$

核聚变可以提供高效、清洁的能量。一种核聚变是一个质子 $\text{[math]}$ 和两个中子 $\text{[math]}$ 结合为一个氚核并放出一个光子。已知质子的质量是1.0073u，中子的质量是1.0087u， $\text{[math]}$ 的质量是3.0160u， $\text{[math]}$ 的质量是12.0000u， $\text{[math]}$ MeV，普朗克常量 $\text{[math]}$ 。

（1）写出这种核聚变的核反应方程式；
（2）求放出光子的频率；（结果保留2位有效数字）
（3）通过计算比较 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 哪个更稳定。

以下说法正确的是（）

A . 在核聚变反应 $\text{[math]}$ 中，X为中子 B . 氡的半衰期为3.8天，1g氡原子核在经过7.6天后只剩下0.2g氡原子核 C . 发生 $\text{[math]}$ 衰变时原子核放出电子，说明电子是原子核的组成部分 D . 中子和质子结合成氘核，此过程质量亏损为 $\text{[math]}$ ，则氘核的结合能为 $\text{[math]}$

第五章核能与社会 知识点题库

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