1、综合检测(五)(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题包括10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不选的得0分)1(2010上海单科)现已建成的核电站发电的能量来自于()A天然放射性元素衰变放出的能量B人工放射性同位素放出的能量C重核裂变放出的能量D化学反应放出的能量【解析】现在核电站所用原料主要是铀，利用铀裂变放出的核能发电，故C项正确【答案】C2下列说法正确的是()A.NHCHe是衰变方程B.HHHe是核聚变反应方程C.UThHe是核裂变反应方程D.HeAlPn是原子核的人工转变方程【解析】A选
2、项中N在质子的轰击下发生的核反应，属于人工转变，故选项A错误；C选项是衰变，不是裂变，即选项C错误【答案】BD3关于核能的利用，下列说法正确的是()A现在的核电站既有裂变反应堆也有聚变反应堆B在地球上，人类还无法实现聚变反应C当人类实现了受控核聚变，稳定输出核能时，世界就会克服“能源危机”D世界现有核电站能够进行聚变反应而输出核能【解析】现有核电站均为重核裂变反应释放能量而裂变反应和聚变反应的条件不同，现在的核电站不能进行聚变反应，故A、D错误；虽然人类已经掌握了聚变反应的技术但还不能实现大规模的受控核聚变，故B错误；由于地球上储备有大量的聚变原料，一旦实现受控核聚变，世界将不再存在“能源危机
3、”，故C正确【答案】C4下列说法中正确的是()A自由核子结合成原子核时，一定遵守质量守恒B发生核反应时，反应前物质的总质量一定等于反应后所生成物质的总质量C发生核反应时，如果反应前物质的总质量大于反应后的总质量，这个反应是放能反应D发生核反应时，反应前物质的总质量大于反应后的总质量，这个反应必须吸收能量才能发生核反应【解析】自由核子结合成原子核时放出能量、使原子核具有了结合能，质量一定减少，A错误；一般核反应中伴随能量变化，反应前后质量必定变化，若反应过程中质量亏损则放出能量，反之吸收能量，由此知B、D错误，C正确【答案】C5(2011长春检测)某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的
4、两个核反应方程为HCNQ1，HNCXQ2方程式中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：原子核HHeHeCNN质量/u1.007 83.016 04.002 612.000 013.005 715.000 1以下推断正确的是()AX是He，Q2Q1BX是He，Q2Q1CX是He，Q2Q1DX是He，Q2Q1【解析】HCN中质量亏损为m11.007 8 u12.000 0 u13.005 7 u0.002 1 u，根据电荷数守恒和质量数守恒可知HNCX中X的电荷数为2、质量数为4，质量亏损为m21.007 8 u15.000 1 u12.000 0 u4.002 6 u0.005 3
5、u，根据爱因斯坦的质能方程可知Q1m1c2、Q2m2c2，则Q1 Q2.【答案】B6关于核聚变，以下说法不正确的是()A与裂变相比轻核聚变辐射极少，更为安全、清洁B世界上已经有利用核聚变能来发电的核电站C要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到1015 m以内，核力才能起作用D地球聚变燃料的储量十分丰富，从海水中可以提炼出大量核聚变所需的氘核【解析】与核变相比，核聚变有下面的几个优势：(1)安全、清洁、辐射少；(2)核燃料储量多；(3)核废料易处理但核聚变发电还没有投入实际运行所以B项是不正确的【答案】B7使两个氘核发生聚变，必须使它们之间的距离接近到r0，接近到核力能够发生作用的范围温度很高时
6、，由氘原子构成的物质将变为等离子体，已知等离子体热运动的平均动能为Ekk1T，式中k1为波尔兹曼常量，T为热力学温度，两个氘核之间的电势能为Epk，k为静电力常量，r为核之间的距离，则使氘核发生聚变的温度至少应为()A.B.C. D.【解析】聚变时，等离子体由无限远靠近到r0的过程，动能转化为氘核之间的电势能，故2EkEp，即2k1Tk，解得T，故B正确【答案】B8下列说法正确的是()A聚变反应中有质量亏损，所以必向外界放出能量B使核发生聚变反应必须使核之间的距离接近到11015 m，也就是接近到核力能够发生作用的范围内C要使核发生聚变反应，必须克服库仑斥力做功D热核反应只有在人工控制下才能发
7、生【解析】由质能方程可知A正确；轻核结合成质量较大核，必须使轻核间的距离达到能发生核力的范围，才能使它们紧密地结合起来，因此必须克服库仑斥力做功，B、C正确；热核反应必须在很高的温度下才能发生，不一定要人工控制，D错【答案】ABC9(2011福建龙岩检测)关于核反应方程HHHeX，以下说法中正确的是()AX是n，该核反应属于聚变BX是H，该核反应属于裂变CX是n，该反应中的核燃料是当前核电站采用的核燃料DX是H，该反应中的核燃料是当前核电站采用的核燃料【解析】根据质量数守恒，电荷数守恒，可知X是n，该核反应属于聚变，故A正确，B错误；当前核燃料利用的是U235，故C、D错误【答案】A10200
8、6年9月28日，我国最新一代核聚变装置“EAST”在安徽合肥首次放电，显示了“EAST”装置具有良好的整体性能，使等离子体约束时间达1 000 s温度超过1亿度，标志着我国磁约束核聚变研究进入国际先进水平合肥也成为世界上第一个建成此类全超导非圆截面核聚变实验装置并能实际运行的地方核聚变的主要原料是氘，在海水中含量极其丰富，已知氘核的质量为m1，中子的质量为m2，He的质量为m3，质子的质量为m4，则下列说法中正确的是()A两个氘核聚变成一个He所产生的另一个粒子是质子B两个氘核聚变成一个He所产生的另一个粒子是中子C两个氘核聚变成一个He所释放的核能为(2m1m3m4)c2D与受控核聚变比较，
9、现实运行的核反应堆产生的废料具有放射性【解析】由核反应方程知2HHeX，X应为中子，释放的核能应为E(2m1m3m2)c2，聚变反应的污染非常小而现实运行的裂变反应的废料具有很强的放射性，故A、C错误，B、D正确【答案】BD二、填空题(本题2小题，共12分)11(4分)(2011浙江高考)在核反应堆中，铀核吸收中子会发生裂变，裂变的产物是多样的，所生成的核往往还会衰变，其中一个衰变过程可表述为IXe_E.试问式中空格应为何种粒子？【解析】由核反应过程中质量数和核电核数守恒，得该粒子质量数为0，核电荷数为1，核反应方程为IXeeE，空格中粒子为电子【答案】e电子12(8分)(2011高二检测)雷
10、蒙德戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(e)而获得了2002年度诺贝尔物理学奖他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615 t四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程为eClAre已知Cl的质量为36.956 58 u，Ar的质量为36.956 91 u，e的质量为0.000 55 u,1 u质量对应的能量为931.5 MeV.根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为_【解析】上面核反应过程增加的质量：m36.956 91 u0.000 55 u36.956 58 u0.000 88 u应吸收的能量：Emc20.000 88931.
11、5 MeV0.82 MeV.【答案】0.82 MeV三、计算题(本题包括4个小题，共48分，解答时要写出必要的文字说明、主要的解题步骤，有数值计算的要注明单位)13(8分)1993年，中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素Pt，制取过程如下：(1)用质子轰击铍靶Be产生快中子；(2)用快中子轰击汞Hg，反应过程可能有两种：生成Pt，放出氦原子核；生成Pt，同时放出质子、中子(3)生成的铂Pt发生两次衰变，变成稳定的原子核汞0Hg.写出上述核反应方程【解析】由题目可知制得Pt的过程，可根据每个过程中已知的原子核、粒子，依据电荷数、质量数守恒的原则写出核反应方程根据质量数守恒、电荷
12、数守恒，确定新生核的电荷数和质量数，然后写出核反应方程如下：(1)BeHBn(2) Hgn PtHe； HgnPt2Hn(3)Pt Au01e；Au Hge.【答案】见解析14(10分)在原子反应堆中，常用石墨(碳)作减速剂使快中子减速已知碳核的质量是中子的12倍，假设中子与碳核的碰撞是弹性的(即碰撞中不损失动能)，而且碰撞前碳核是静止的，设碰撞前中子的动能为E0，问经过一次碰撞后，中子的动能损失多少？【解析】(1)设中子的质量为m，速度为v0，碳核的质量为M，碰撞后中子、碳核的速度分别为v1、v，则mv0mv1MvmvmvMv2由解得v1v0.碰撞一次，中子损失的动能为：EmvmvmvE0.
13、【答案】 E015(12分)已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226.试问：(1)镭核中质子数和中子数分别是多少？(2)镭核的核电荷数和所带电荷量是多少？(3)若镭原子呈中性，它核外有多少电子？(4)Ra是镭的一种同位素，让Ra和Ra以相同速度垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，它们运动的轨道半径之比是多少？【解析】因为原子序数与核内质子数、核电荷数、中性原子的核外电子数都是相等的原子核的质量数等于核内质子数与中子数之和由此可得：(1)镭核中的质子数等于其原子序数，故质子数为88，中子数N等于原子核的质量数A与质子数Z之差，即NAZ22688138.(2)镭核的核电荷数和所带电量分别是Z8
14、8，QZe881.61019 C1.411017 C.(3)核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88.(4)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，故有qvBm，r两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故.【答案】(1)138(2)1.411017 C(3)88(4)11311416(18分)太阳现正处于主序星演化阶段，它主要是由电子和H、He等原子核组成，维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是2e4HHe释放的核能，这些能量最后转化为辐射能，根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的H核数目从现有数减少10%，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演
15、化阶段，为了简单，假定目前太阳全部由电子和H核组成(1)为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量M，已知地球半径R6.4106 m地球质量m6.01024 kg，日地中心的距离r1.51011 m，地球表面处的重力加速度g10 m/s2,1年约为3.2107秒，试估算目前太阳的质量M；(2)已知质子质量mp1.67261027 kg，He质量m6.64581027 kg，电子质量me0.91030 kg，光速c3108 m/s，求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能；(3)又知地球上与太阳光垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能1.35103 W/m2，试估算太阳继续保持在主序星阶
16、段还有多少年的寿命(估算结果只要求一位有效数字)【解析】(1)估算太阳的质量M设T为地球绕日心运动的周期，则由万有力定律和牛顿定律可知Gm()2r，地球表面处的重力加速度gG由、式联立解得Mm()2以题给数值代入，得M21030 kg.(2)根据质量亏损和质能公式，该核反应发生一次释放的核能为E(4mp2mem)c2，代入数值，解得E4.21012 J(3)根据题给假定，在太阳继续保持在主星序阶段的时间内，发生题中所述的核聚变反应的次数为N10%因此，太阳总共辐射出的能量为ENE设太阳辐射是各向同性的，则每秒内太阳向外放出的辐射能为E4r2，所以太阳继续保持在主星序的时间为t由以上各式解得t以题给数据代入，并以年为单位，可得t11010年【答案】(1)21030 kg(2)4.21012 J (3)11010年