1、1第十四章 第 2 讲 原子结构与原子核1(2017全国卷)大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应方程是： H H He n，已知 H 的质量为 2.0136u， He 的质量21 21 12 10 21 32为 3.0150u， n 的质量为 1.0087u,1u931MeV/c 2。氘核聚变反应中释放的核能约为 ( B )10A3.7MeV B3.3MeVC2.7MeV D0.93MeV解析 氘核聚变反应的质量亏损为 m22.0136u(3.0150u1.0087u)0.0035u，释放的核能为 E mc20.0035931 MeV/ c2c23.3Me
2、V，B 正确。2(2017全国卷)一静止的铀核放出一个 粒子衰变成钍核，衰变方程为 U23892Th He，下列说法正确的是 ( B )23490 42A衰变后钍核的动能等于 粒子的动能B衰变后钍核的动量大小等于 粒子的动量大小C铀核的半衰期等于其放出一个 粒子所经历的时间D衰变后 粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量解析 静止的铀核在衰变过程中遵循动量守恒，由于系统的总动量为零，因此衰变后产生的钍核和 粒子的动量等大反向，即 pTh p ，B 正确；因此有 2mThEkTh，由于钍核和 粒子的质量不等，因此衰变后钍核和 粒子的动能不等，A 错2m Ek误；半衰期是有半数铀核衰变所用的时间
3、，并不是一个铀核衰变所用的时间，C 错误；由于衰变过程释放能量，根据爱因斯坦质能方程可知，衰变过程有质量亏损，因此 D 错误。3(2017天津卷)我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是 ( A )导 学 号 21992913A H H He n B N He O H21 31 42 10 147 42 178 1C He Al P n D U n Ba Kr3 n42 2713 3015 10 23592 10 14456 8936 10解析 A 是氢元素的两种同位素氘和氚聚变成氦元素的核反应方
4、程，B 是用 粒子轰击氮原子核发现质子的核反应方程，C 属于原子核的人工转变，D 属于重核的裂变，因此只有 A 符合要求。4(2017江苏，12C(1)(多选)原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，下列2判断中正确的有 ( BC )导 学 号 21992914A He 核的结合能约为 14 MeV42B He 核比 Li 核更稳定42 63C两个 H 核结合成 He 核时释放能量21 42D U 核中核子的平均结合能比 Kr 核中的大23592 8936解析 由题图可知， He 的比结合能为 7MeV，因此它的结合能为427MeV428MeV，A 项错误；比结合能越大，表明原子核中核子结合
5、得越牢固，原子核越稳定，结合题图可知 B 项正确；两个比结合能小的 H 核结合成比结合能大的 He 时，会释21 42放能量，C 项正确；由题图可知， U 的比结合能(即平均结合能)比 Kr 的小，D 项错误。23592 89365(2016全国卷)(多选)一静止的铝原子核 Al 俘获一速度为 1.0107m/s 的质2713子 P 后，变为处于激发态的硅原子核 Si。下列说法正确的是 ( ABE )2814 导 学 号 21992915A核反应方程为 p Al Si2713 2814B核反应方程过程中系统动量守恒C核反应过程中系统能量不守恒D核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的
6、质量之和E硅原子核速度的数量级为 105m/s，方向与质子初速度的方向一致解析 核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，A 项正确；微观粒子相互作用过程中，满足动量守恒定律，B 项正确；题述核反应过程属于“二合一”形式的完全非弹性碰撞，机械能有损失，但对于封闭的系统，能量仍然守恒，C 项错误；核反应过程中的机械能有损失，故存在质量亏损现象，D 项错误；硅原子质量约是质子质量的 28 倍，由动量守恒定律知， m0v028 m0v，所以硅原子核速度数量级为 105m/s，方向与质子初速度的方向一致，E 项正确。6(2016全国卷)在下列描述核过程的方程中，属于 衰变的是_C_，属于 衰变的是_AB_
7、，属于裂变的是_E_，属于聚变的是_F_。(填正确答案标号)导 学 号 21992916A C N e146 147 0 1B P S e3215 3216 0 1C U Th He23892 23490 423D N He O H147 42 178 1E. U n Xe Sr2 n23592 10 1405 9438 10F. H H He n31 21 42 10解析 一个原子核自发地放出一个 粒子，生成一个新核的过程是 衰变，因此C 项是 衰变；一个重核在一个粒子的轰击下，分裂成几个中等质量原子核的过程是重核的裂变，因此 E 项是重核的裂变；两个较轻的原子核聚合成一个较大的原子核，并放
8、出粒子的过程是轻核的聚变，因此 F 项是轻核的聚变；另外，A、B 项是 衰变，D 项是原子核的人工转变。7(2017北京卷)在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次 衰变。放射出的 粒子( He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为42R。以 m、 q 分别表示 粒子的质量和电荷量。 导 学 号 21992917(1)放射性原子核用 X 表示，新核的元素符号用 Y 表示，写出该 衰变的核反应方程；AZ(2) 粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小；(3)设该衰变过程释放的核能都转化为 粒子和新核的动能，新核的质量为 M，求衰变过程的质量亏损 m。答案：(1) X Y He (2) (3) mAZ A 4Z 2 422 mqB q2B2 m M m qBR 22mMc2解析 (1) X Y HeAZ A 4Z 2 42(2)设 粒子的速度大小为 v，由 qvB m ， T ，得v2R 2 Rv 粒子在磁场中运动周期 T2 mqB环形电流大小 I qT q2B2 m(3)由 qvB m ，得 vv2R qBRm设衰变后新核 Y 的速度大小为 v，系统动量守恒Mv mv0， v mvM qBRM由 mc2 Mv 2 mv212 12得 m M m qBR 22mMc2说明：若利用 M m 解答，亦可。A 44
