2020高考物理單元卷 放射性元素的衰變__核能

1、第七模塊 第16章 第2單元一、選擇題1(2020年重慶卷)某科學(xué)家提出年輕熱星體中核聚變的一種理論，其中的兩個核反應(yīng)方程為HCNQ1，HNCXQ2方程中Q1、Q2表示釋放的能量，相關(guān)的原子核質(zhì)量見下表：原子核HHeHeCNN質(zhì)量/u1.00783.01604.002612.000013.005715.0001以下推斷正確的是()AX是He，Q2Q1 BX是He，Q2Q1CX是He，Q2Q1 DX是He，Q2Q1解析：由核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒可確定X是粒子兩個核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損分別為m1(1.007812.000013.0057)u0.0021 u，m2(1.007815.000112.0

2、0004.0026)u0.0053 u，結(jié)合愛因斯坦質(zhì)能方程Qmc2知Q1E1，故可知反應(yīng)中發(fā)生了質(zhì)量虧損答案：(1)8.1106 m/s，與反應(yīng)前中子的速度方向相反(2)E2E1發(fā)生了質(zhì)量虧損8假設(shè)兩個氘核在一直線上相碰發(fā)生聚變反應(yīng)生成氦的同位素和中子，已知氘核的質(zhì)量是2.0136 u，中子的質(zhì)量是1.0087 u，氦核同位素的質(zhì)量是3.0150 u.(1)聚變的核反應(yīng)方程式是_，在聚變核反應(yīng)中釋放出的能量為_MeV(保留兩位有效數(shù)字)(2)若氚核和氦核發(fā)生聚變生成鋰核，反應(yīng)方程式為HHeLi，已知各核子比結(jié)合能分別為EH1.112 MeV、EHe7.075 MeV、ELi5.603 MeV

3、，試求此核反應(yīng)過程中釋放的核能解析：(1)根據(jù)題中條件，可知核反應(yīng)方程式為HHHen.核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損：m2mH(mHemn)22.0136 u(3.01501.0087) u3.5103u.由于1 u的質(zhì)量與931.5 MeV的能量相對應(yīng)，所以氘核聚變時放出的能量：E3.5103931.5 MeV3.3 MeV.(2)H和He分解成7個核子所需的能量為E131.112 MeV47.075 MeV31.636 MeV7個核子結(jié)合成Li，釋放的能量為E275.603 MeV39.221 MeV所以此核反應(yīng)過程中釋放的核能為EE2E139.221 MeV31.636 MeV7.585 MeV

4、.答案：(1)HHHen3.3(2)7.585 MeV9(2020年青島模擬)為了捍衛(wèi)我國的領(lǐng)海主權(quán)，隨著我國綜合國力的不斷增強，相信在不遠的將來，我國會擁有自己的航空母艦，假設(shè)航空母艦的動力來自核反應(yīng)堆，其中主要的核反應(yīng)方程式是UnBaKr()n(1)在括號內(nèi)填出n前的系數(shù)；(2)用m1、m2、m3分別表示U、Ba、Kr核的質(zhì)量，m表示中子的質(zhì)量，則上述核反應(yīng)過程中一個鈾235核發(fā)生裂變產(chǎn)生的核能E是多少？(3)假設(shè)核反應(yīng)堆的功率P6.0105 kW，若一個鈾235核裂變產(chǎn)生的能量為2.81011 J，則該航空母艦在海上航行一個月需要消耗多少kg鈾235？(鈾235的摩爾質(zhì)量M0.235 k

5、g/mol，一個月約為t2.6106 s，阿伏加德羅常數(shù)NA6.01023 mol1，計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)解析：(1)由電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可知系數(shù)為3.(2)Emc2(m1m2m32m)c2(3)一個月內(nèi)核反應(yīng)產(chǎn)生的總能量為EPt，同時ENAE，所以PtNAE，解得m22 kg.答案：(1)3(2)(m1m2m32m)c2(3)22 kg10三個粒子結(jié)合成一個碳C，已知碳原子的質(zhì)量為12.0000 u，氦原子質(zhì)量為4.0026 u.(1)寫出核反應(yīng)方程；(2)這個核反應(yīng)放出的能量是多少？(3)這個能量相當(dāng)多少兆電子伏特？解析：3HeCEm34.0026 u12.0000 u0.007

6、8 um0.00781.661027kg12.951027kgEmc21.161012JE1.161012(1.61019)MeV7.25 MeVE0.0078931.5 MeV7.25 MeV答案：(1)3HeCE(2)1.161012J(3)7.25 MeV11目前我國已啟動第三代核電自主化依托工程，確定三門核電站一號機組于2020年3月份開工，2020年3月澆筑第一罐混凝土，2020年8月首次并網(wǎng)發(fā)電，屆時它將成為世界上第一臺使用AP1000核電技術(shù)的核電站.U受中子轟擊時會發(fā)生裂變，產(chǎn)生Ba和Kr，同時放出200 MeV的能量現(xiàn)要建設(shè)發(fā)電能力是50萬kW的核電站，用鈾235作為原子鍋爐

7、的燃料，假設(shè)核裂變釋放的能量全部被用來發(fā)電，那么一天需要純鈾235的質(zhì)量為多大？(阿伏加德羅常數(shù)取6.021023mol1)解析：鈾235釋放的能量等于一天發(fā)電的電能計算出50萬kW的電站一天發(fā)出的電能，也就是一天所需的鈾235釋放的核能，進而求得鈾235的質(zhì)量根據(jù)發(fā)電功率計算出每天應(yīng)發(fā)電能的總量為：E243.6103P4.321013J要得到這么多能量需要裂變的鈾原子數(shù)目為：n1.351024則對應(yīng)的質(zhì)量為：mM235103 kg0.527 kg答案：0.527 kg12已知氘核(H)質(zhì)量為2.0136 u，中子(n)質(zhì)量為1.0087 u，氦核(He)質(zhì)量為3.0150 u,1 u相當(dāng)于931.5 MeV.(1)寫出兩個氘核聚變成He的核反應(yīng)方程；(2)計算上述核反應(yīng)中釋放的核能(保留三位有效數(shù)字)；(3)若兩個氘核以相同的動能0.35 MeV做對心碰撞即可發(fā)生上述反應(yīng)，且釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為機械能，則反應(yīng)后生成的氦核(He)和中子(n)的速度大小之比是多少？解析：(1)根據(jù)題中條件，可知核反應(yīng)方程為：HHHen(2)質(zhì)量虧損m2mH(mHemn)2.0136 u2(3.0150 u1.0087 u)0.0035