1．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中，重核裂變時(shí)放出的可以使裂變不斷進(jìn)行下去的粒子是( )
A．質(zhì)子 B．中子
C．β粒子 D．α粒子
解析：選B 重核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生依靠中子不斷地轟擊原子核使得裂變不斷進(jìn)行下去，故選項(xiàng)B正確。
2．以下說法正確的是( )
A．最早發(fā)現(xiàn)的輕子是電子，最早發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)子是中子
B．質(zhì)子、中子、介子和超子都屬于強(qiáng)子
C．強(qiáng)子、輕子都有內(nèi)部結(jié)構(gòu)
D．τ子質(zhì)量比核子質(zhì)量大，τ子不屬于輕子
解析：選B 最早發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)子是質(zhì)子，最早發(fā)現(xiàn)的輕子是電子，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；強(qiáng)子有內(nèi)部結(jié)構(gòu)，由夸克組成，輕子沒有內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所以C錯(cuò)誤；質(zhì)子、中子、介子、超子都屬于強(qiáng)子，τ子質(zhì)量比核子質(zhì)量大，但仍屬于輕子，B正確、D不正確。
3．1938年哈恩用中子轟擊鈾核，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物中有原子核鋇(Ba)、氪(Kr)、中子和一些γ射線。下列關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)的說法中正確的是( )
A．這個(gè)實(shí)驗(yàn)的核反應(yīng)方程是eq \\al(235, 92)U＋eq \\al(1,0)n→eq \\al(144, 56)Ba＋eq \\al(89,36)Kr＋eq \\al(1,0)n
B．這是一個(gè)核裂變過程，反應(yīng)后粒子質(zhì)量之和大于反應(yīng)前粒子質(zhì)量之和
C．這個(gè)反應(yīng)中釋放出的能量不可以用愛因斯坦的質(zhì)能方程來計(jì)算
D．實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的γ射線穿透能力極強(qiáng)
解析：選D 根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒，鈾核裂變的核反應(yīng)方程應(yīng)為：eq \\al(235, 92)U＋eq \\al(1,0)n―→eq \\al(144, 56)Ba＋eq \\al(89,36)Kr＋3eq \\al(1,0)n，選項(xiàng)A不正確；鈾核裂變過程中產(chǎn)生γ射線，放出能量，發(fā)生質(zhì)量虧損，釋放的能量根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程計(jì)算，選項(xiàng)B、C不正確；核反應(yīng)中產(chǎn)生的γ射線，穿透能力極強(qiáng)，是能量極高的光子，選項(xiàng)D正確。
4．1個(gè)鈾235吸收1個(gè)中子發(fā)生核反應(yīng)時(shí)，大約放出196 MeV的能量，則1 g純鈾235完全發(fā)生核反應(yīng)放出的能量為(NA為阿伏加德羅常數(shù))( )
A．NA×196 MeV B．235NA×196 MeV
C．235×196 MeV D.eq \f(NA,235)×196 MeV
解析：選D 由于1 ml的鈾核質(zhì)量為235 g,1 g鈾235的物質(zhì)的量為eq \f(1,235) ml，因此1 g鈾235釋放的能量E＝eq \f(NA,235)×196 MeV，故D正確。
5．可控核反應(yīng)堆是驅(qū)動(dòng)航空母艦的理想設(shè)備。其工作原理是利用重核裂變反應(yīng)釋放出大量核能獲得動(dòng)力，eq \\al(235, 92)U＋eq \\al(1,0)n→eq \\al(143, 56)Ba＋eq \\al(89,36)Kr＋yX是若干核反應(yīng)的一種，其中n為中子，X為待求粒子，y為X的個(gè)數(shù)，則( )
A．X是中子，y＝4 B．X是電子，y＝3
C．X是質(zhì)子，y＝2 D．X是中子，y＝3
解析：選A 核反應(yīng)過程中電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)守恒，y個(gè)X粒子的總電荷數(shù)為92－56－36＝0，總質(zhì)量數(shù)為235＋1－143－89＝4，分析可知X為中子，y為4，B、C、D選項(xiàng)錯(cuò)誤，A選項(xiàng)正確。
6．[多選]我國核聚變反應(yīng)研究大科學(xué)裝置“人造太陽”2018年獲得重大突破，等離子體中心電子溫度首次達(dá)到1億度，為人類開發(fā)利用核聚變能源奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。下列關(guān)于聚變的說法正確的是( )
A．核聚變比核裂變更為安全、清潔
B．任何兩個(gè)原子核都可以發(fā)生聚變
C．兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，總質(zhì)量較聚變前增加
D．兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，核子的比結(jié)合能增加
解析：選AD 與核裂變相比，輕核聚變沒有放射性污染，安全、清潔，A正確；只有原子序數(shù)小的輕核才能發(fā)生聚變，B錯(cuò)誤；輕核聚變成質(zhì)量較大的原子核，比結(jié)合能增加、總質(zhì)量減小，故C錯(cuò)誤，D正確。
7．[多選]已知π＋介子、π－介子都是由一個(gè)夸克(夸克u或夸克d)和一個(gè)反夸克(反夸克eq \x\t(u)或反夸克eq \x\t(d))組成的，它們的帶電荷量如下表所示，表中e為元電荷。
下列說法正確的是( )
A．π＋由u和eq \x\t(d)組成 B．π＋由d和eq \x\t(u)組成
C．π－由u和eq \x\t(d)組成 D．π－由d和eq \x\t(u)組成
解析：選AD 根據(jù)電荷量關(guān)系可知由于π＋介子帶有＋e的電荷量，又由于π＋介子是由一個(gè)夸克和一個(gè)反夸克組成，根據(jù)題意可知π＋介子(＋e)應(yīng)由一個(gè)夸克u(＋eq \f(2,3)e) 和一個(gè)反夸克eq \x\t(d)(＋eq \f(1,3)e)組成，故A對(duì)，B錯(cuò)；同理π－介子由夸克d和反夸克eq \x\t(u)組成，故C錯(cuò)，D正確。
8．我國自行研制了可控?zé)岷朔磻?yīng)實(shí)驗(yàn)裝置“超導(dǎo)托卡馬克”(俗稱“人造太陽”)。設(shè)可控?zé)岷藢?shí)驗(yàn)反應(yīng)前氘核(eq \\al(2,1)H)的質(zhì)量為m1，氚核(eq \\al(3,1)H)的質(zhì)量為m2，反應(yīng)后氦核(eq \\al(4,2)He)的質(zhì)量為m3，中子(eq \\al(1,0)n)的質(zhì)量為m4，光速為c，下列有關(guān)說法正確的是( )
A．這種裝置中發(fā)生的核反應(yīng)方程式是eq \\al(2,1)H＋eq \\al(3,1)H→eq \\al(4,2)He＋eq \\al(1,0)n
B．由核反應(yīng)過程質(zhì)量守恒可知m1＋m2＝m3＋m4
C．核反應(yīng)放出的能量等于(m1－m2－m3－m4)c2
D．這種裝置與我國大亞灣核電站所使用裝置的核反應(yīng)原理相同
解析：選A 核反應(yīng)方程為eq \\al(2,1)H＋eq \\al(3,1)H→eq \\al(4,2)He＋eq \\al(1,0)n，選項(xiàng)A正確；反應(yīng)過程中向外釋放能量，故質(zhì)量有虧損，且釋放的能量ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3－m4)c2，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；可控?zé)岷朔磻?yīng)原理為核聚變，大亞灣核電站所用核裝置反應(yīng)原理為核裂變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
9．假設(shè)有一種放射線是由鈾核eq \\al(238, 92)U衰變成eq \\al(234, 90)Th，并釋放一種粒子產(chǎn)生的。
(1)寫出eq \\al(238, 92)U衰變?yōu)閑q \\al(224, 90)Th的方程式；
(2)已知鈾核質(zhì)量為3.853 131×10－25 kg，釷核的質(zhì)量為3.786 567×10－25 kg，α粒子的質(zhì)量為6.646 72×10－27 kg，求衰變釋放的能量。
解析：(1)反應(yīng)方程式為eq \\al(238, 92)U→eq \\al(234, 90)Th＋eq \\al(4,2)He。
(2)核反應(yīng)中質(zhì)量虧損Δm＝mU－mTh－mα，
由質(zhì)能方程得，釋放的能量ΔE＝Δmc2＝(mU－mTh－mα)c2，
代入數(shù)據(jù)得ΔE＝8.7×10－13 J。
答案：(1)eq \\al(238, 92)U→eq \\al(234, 90)Th＋eq \\al(4,2) He (2)8.7×10－13 J
B級(jí)—選考提能
10．關(guān)于熱核反應(yīng)是一種理想能源的原因，以下說法不正確的是( )
A．就平均每一個(gè)核子來說，熱核反應(yīng)比重核裂變時(shí)釋放的能量多
B．對(duì)環(huán)境的放射性污染較重核裂變輕，且較容易處理
C．熱核反應(yīng)的原料在地球上儲(chǔ)量豐富
D．熱核反應(yīng)的速度容易控制
解析：選D 由熱核反應(yīng)的優(yōu)勢(shì)可知，選項(xiàng)A、B、C正確，熱核反應(yīng)的速度不容易人為控制，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。
11．[多選]一種典型的鈾核裂變是生成鋇和氪，同時(shí)放出3個(gè)中子，核反應(yīng)方程是eq \\al(235, 92)U＋X→eq \\al(144, 56)Ba＋eq \\al(89,36)Kr＋3eq \\al(1,0)n。已知部分原子核的比結(jié)合能與核子數(shù)的關(guān)系如圖所示，下列說法正確的是( )
A．核反應(yīng)方程中，X粒子是中子
B．核反應(yīng)方程中，X粒子是質(zhì)子
C.eq \\al(235, 92)U、eq \\al(144, 56)Ba和eq \\al(89,36)Kr相比，eq \\al(144, 56)Ba核的比結(jié)合能最大，它最穩(wěn)定
D.eq \\al(235, 92)U、eq \\al(144, 56)Ba和eq \\al(89,36)Kr相比，eq \\al(235, 92)U核的核子數(shù)最多，它的結(jié)合能最大
解析：選AD 根據(jù)核反應(yīng)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知題中的核反應(yīng)方程中X粒子是中子，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)題圖，核子數(shù)為80左右的原子核的比結(jié)合能最大，最穩(wěn)定，所以eq \\al(235, 92)U、eq \\al(144, 56)Ba和eq \\al(89,36)Kr相比，eq \\al(89,36)Kr核的比結(jié)合能最大，最穩(wěn)定，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；eq \\al(235, 92)U、eq \\al(144, 56)Ba和eq \\al(89,36)Kr相比，eq \\al(235, 92)U的核子數(shù)最多，它的結(jié)合能最大，選項(xiàng)D正確。
12．兩個(gè)氘核聚變產(chǎn)生一個(gè)中子和一個(gè)氦核(氦的同位素)。已知氘核質(zhì)量m0＝2.013 6 u，氦核質(zhì)量mHe＝3.015 0 u，中子質(zhì)量mn＝1.008 7 u。
(1)寫出聚變方程并算出釋放的核能(已知1 u相當(dāng)于931.5 MeV)；
(2)若反應(yīng)前兩氘核的動(dòng)能均為Ek0＝0.35 MeV，它們正面對(duì)撞發(fā)生核聚變，且反應(yīng)后釋放的核能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，則反應(yīng)產(chǎn)生的氦核和中子的動(dòng)能各為多大？
解析：(1)聚變的核反應(yīng)方程為2eq \\al(2,1)H→eq \\al(3,2)He＋eq \\al(1,0)n。
這個(gè)核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為：
Δm＝2m0－(mHe＋mn)
＝(2×2.013 6－3.015 0－1.008 7)u＝0.003 5 u。
釋放的核能為ΔE＝0.003 5×931.5 MeV＝3.26 MeV。
(2)把兩個(gè)氘核作為一個(gè)系統(tǒng)，對(duì)撞過程中動(dòng)量守恒，由于反應(yīng)前兩核動(dòng)能相同，其動(dòng)量等值反向，因此反應(yīng)前后系統(tǒng)的總動(dòng)量恒為零，即：
0＝mHevHe＋mnvn①
又由于反應(yīng)前后能量守恒，故反應(yīng)后氦核和中子的總動(dòng)能為：eq \f(1,2)mHevHe2＋eq \f(1,2)mnvn2＝ΔE＋2Ek0②
因?yàn)閙He∶mn＝3∶1，
所以氦核和中子的速率之比為：eq \f(vHe,vn)＝eq \f(1,3)
把這兩個(gè)關(guān)系式代入②式得：
ΔE＋2Ek0＝4×eq \f(1,2)mHevHe2＝4EkHe。
解得氦核的動(dòng)能和中子的動(dòng)能分別為：
EkHe＝eq \f(1,4)×(3.26＋2×0.35)MeV＝0.99 MeV，
Ekn＝3EkHe＝2.97 MeV。
答案：(1)2eq \\al(2,1)H→eq \\al(3,2)He＋eq \\al(1,0)n 3.26 MeV
(2)0.99 MeV 2.97 MeV
粒子
π＋
π－
u
d
eq \x\t(u)
eq \x\t(d)
帶電量
＋e
－e
＋eq \f(2,3)e
－eq \f(1,3)e
－eq \f(2,3)e
＋eq \f(1,3)e

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