正确率40.0%运动的原子核$${{X}}$$放出$${{α}}$$粒子后变成静止的原子核$${{Y}}$$.已知原子核$${{X}{、}{α}}$$粒子的质量分别是$$M, ~ m, ~ \alpha$$粒子的动能为$${{E}}$$,真空中的光速为$${{c}{,}{α}}$$粒子的速度远小于光速.则在上述核反应中的质量亏损是()
B
A.$$\frac{M-m} {m c^{2}} E$$
B.$$\frac{M-m} {M c^{2}} E$$
C.$$\frac{m} {( M-m ) c^{2}} E$$
D.$$\frac{M} {( M-m ) c^{2}} E$$
2、['动量与能量的其他综合应用', '核反应', '质量亏损', '质能方程的计算']正确率40.0%一个静止的原子核$${^{a}_{b}{X}}$$经$${{α}}$$衰变放出一个$${{α}}$$粒子并生成一个新核,$${{α}}$$粒子的动能为$${{E}_{0}}$$.设衰变时产生的能量全部变成$${{α}}$$粒子和新核的动能,则在此衰变过程中的质量亏损为()
D
A.$$\frac{E_{0}} {c^{2}}$$
B.$$\frac{E_{0}} {( a-4 ) c^{2}}$$
C.$$\frac{( a-4 ) E_{0}} {c^{2}}$$
D.$$\frac{a E_{0}} {( a-4 ) c^{2}}$$
3、['质量亏损', '质能方程的计算']正确率60.0%已知四个氢核可聚变成一个氦核,同时放出两个正电子,若未来核电站能使氢核完全聚变,则一座$${{1}{0}{0}}$$万千瓦的核电站每年$$( t=3. 1 5 \times1 0^{7} \mathrm{s} )$$大约需要消耗的氢的质量为$${{(}}$$氢核的质量为$$1. 0 0 7 8 \mathrm{u},$$氦核的质量为$$4. 0 0 2 6 \mathrm{u}, ~ \mathrm{1 u}$$为$$1. 6 6 \times1 0^{-2 7} \mathrm{k g.} \, \, \, N_{\mathrm{A}}=6. 0 2 \times1 0^{2 3} \mathrm{m o l}^{-1} )$$()
B
A.$${{2}{0}{{k}{g}}}$$
B.$${{5}{0}{{k}{g}}}$$
C.$${{1}{5}{0}{{k}{g}}}$$
D.$${{2}{0}{0}{{k}{g}}}$$
4、['质量亏损', '聚变反应', '质能方程的计算']正确率60.0%一个氘核和一个氚核经过核反应后生成一个氦核和一个中子,同时释放核能。已知氘核$${、}$$氚核$${、}$$氦核$${、}$$中子的质量分别为 $${{m}}$$$${_{1}{、}}$$ $${{m}}$$$${_{2}{、}}$$ $${{m}}$$$${_{3}{、}}$$ $${{m}}$$$${_{4}}$$,真空中的光速为 $${{c}}$$。下列说法不正确的是
D
A.该核反应属于轻核聚变
B.svg异常
C.核反应中的质量亏损$${{Δ}}$$ $${{m}}$$$${=}$$ $${{m}}$$$${_{1}{+}}$$ $${{m}}$$$${_{2}{-}}$$ $${{m}}$$$${_{3}{-}}$$ $${{m}}$$$${_{4}}$$
D.释放的能量$${{Δ}}$$ $${{E}}$$$${={(}}$$ $${{m}}$$$${_{3}{-}}$$ $${{m}}$$$${_{4}{-}}$$ $${{m}}$$$${_{1}{-}}$$ $${{m}}$$$${_{2}{)}}$$ $${{c}}$$$${^{2}}$$
5、['半衰期的相关计算', '质能方程的计算']正确率60.0%下列说法不正确的是()
C
A.$$2 3 2_{9 0} T h$$经过$${{6}}$$次$${{α}}$$衰变和$${{4}}$$次$${{β}}$$衰变后成为稳定的原子核$$\bigoplus_{8 2}^{2 0 8} P b$$
B.发现中子的核反应方程是$$~_{4}^{9} B e+_{2}^{4} H e \to_{6}^{1 2} C+_{0}^{1} n ~$$
C.$${{2}{0}{0}}$$个$$\frac{2 3 8} {9 2} \, U$$的原子核经过两个半衰期后剩下$${{5}{0}}$$个$$\frac{2 3 8} {9 2} \, U$$
D.$$2 3 5_{9 2} U$$在中子轰击下生成$$\bigoplus_{3 8}^{9 4} S r$$和$$\frac{1 4 0} {5 4} \, X e$$的过程中,原子核中的平均核子质量变小
6、['裂变反应', '裂变的理解及计算', '半衰期的相关计算', '质能方程的计算']正确率40.0%用中子轰击$$2 3 5_{9 2} U$$原子核某次的裂变方程为$$2 3 5_{9 2} U+_{0}^{1} n \to Y+_{3 8}^{1 3 6} X e+1 0_{0}^{1} n, \, \,_{9 2}^{2 3 5} U, \, \,_{0}^{1} n, \, \, Y, \, \,_{3 8}^{1 3 6} X e$$的质量分别为$$m_{1}, ~ m_{2}, ~ m_{3}, ~ m_{4}, ~_{9 2}^{2 3 5} U$$半衰期为$${{T}}$$,真空中的光速为$${{c}}$$。下列说法正确的是()
A
A.裂变时质量亏损$$m_{1}-9 m_{2}-m_{3}-m_{4}$$
B.裂变时释放的能量为$$\frac{1} {2} \, \left( \, m_{1}-9 m_{2}-m_{3}-m_{4} \right) \, c^{2}$$
C.若增大对$$2 3 5_{9 2} U$$的压力,$$2 3 5_{9 2} U$$的半衰期小于$${{T}}$$
D.$${{Y}}$$原子核中含有$${{5}{4}}$$个中子
7、['质能方程的计算']正确率60.0%中子$${{n}}$$、质子$${{p}}$$、氘核$${{D}}$$的质量分别为$${{m}_{n}}$$、$${{m}_{p}}$$、$${{m}_{D}}$$.现用光子能量为$${{E}}$$的$${{γ}}$$射线照射静止氘核使之分解,核反应方程为$${{γ}{+}{D}}$$→$${{p}{+}{n}{,}}$$若分解后中子、质子的动能可视为相等,则中子的动能是()
C
A.$${\frac{1} {2}} [ ( m_{\mathrm{D}}-m_{\mathrm{p}}-m_{\mathrm{n}} ) c^{2}-E ]$$
B.$${\frac{1} {2}} [ ( m_{\mathrm{D}}+m_{\mathrm{n}}-m_{\mathrm{p}} ) c^{2}+E ]$$
C.$${\frac{1} {2}} [ ( m_{\mathrm{D}}-m_{\mathrm{p}}-m_{\mathrm{n}} ) c^{2}+E ]$$
D.$${\frac{1} {2}} [ ( m_{\mathrm{D}}+m_{\mathrm{n}}-m_{\mathrm{p}} ) c^{2}-E ]$$
8、['α衰变的特点、本质及其方程的写法', '质量亏损', '质能方程的计算']正确率40.0%一个静止的铀核$$\mathrm{^{2 3 2} U}$$(质量为$$2 3 2. 0 3 7 2 u$$)放出一个$${{α}}$$粒子(质量为$$4. 0 0 2 6 u$$)后衰变成钍核$$\mathrm{^{2 2 8} T h}$$(质量为$$2 2 8. 0 2 8 7 u$$),已知$${{1}{u}}$$相当于$${{9}{3}{1}{{M}{e}{V}}}$$的能量。下列说法错误的是()
B
A.该核衰变反应方程为$$\mathrm{_{9 2}^{2 3 2} U \to_{9 0}^{2 2 8} T h+_{2}^{4} H e}$$
B.该核衰变反应产生的钍核和$${{α}}$$粒子的动量相同
C.该核衰变反应中释放出的核能约为$${{5}{{.}{4}{9}}{{M}{e}{V}}}$$
D.假设释放出的核能都转化为钍核和$${{α}}$$粒子的动能,则它们获得的动能之比约为$${{4}{:}{{2}{2}{8}}}$$
9、['核裂变的发现--链式反应', '理解核子、电荷数和质量数', '核反应', '质能方程的计算']正确率40.0%$${{2}{0}{1}{9}}$$年$${{4}}$$月$${{1}}$$日,在中国核能可持续发展论坛上,生态环境部介绍$${{2}{0}{1}{9}}$$年会有核电项目陆续开工建设。某核电站获得核能的核反应方程为$$2 3 5_{9 2} U+_{0}^{1} n \to_{5 6}^{1 4 4} B a+_{3 6}^{8 9} K r+x_{0}^{1} n$$,己知铀核$$2 3 5_{9 2} U$$的质量为$${{m}_{1}}$$,钡核$$\frac{1 4 4} {5 6} B a$$的质量为$${{m}_{2}}$$,氪核$$\protect_{3 6}^{8 9} K r$$的质量为$${{m}_{3}}$$,中子$${^{1}_{0}{n}}$$的质量为$${{m}_{4}}$$,下列说法中正确的是$${{(}{)}}$$
C
A.该核电站通过核聚变获得核能
B.铀核$$2 3 5_{9 2} U$$的质子数为$${{2}{3}{5}}$$
C.在上述核反应方程中$${{x}{=}{3}}$$
D.一个铀核$$2 3 5_{9 2} U$$发生上述核反应,释放的能量为$$( m_{1}-m_{2}-m_{3}-m_{4} ) c^{2}$$
10、['能级及能级跃迁', '半衰期的概念', '光电效应方程的基本计算', '光电效应的实验规律的理解', '质能方程的计算']正确率40.0%下列说法正确的是
C
A.某种放射性元素处于单质态时与化合态时的半衰期不同
B.对同种金属,入射光波长越长,对应的遏止电压越大
C.根据波尔理论,氢原子从高能级跃迁到低能级时,核外电子的动能增大
D.核电厂中,若质量亏损为$${{1}{k}{g}}$$,则释放出的核能为$${{3}{×}{{1}{0}^{8}}{J}}$$
1. 解析:根据动量守恒,原子核X放出α粒子后,Y核的动量与α粒子的动量大小相等方向相反。设α粒子的动量为$$p$$,则Y核的动量也是$$p$$。由于Y核静止,说明系统总动量为零,因此X核初始静止。由能量守恒,反应前后的能量差为质量亏损对应的能量,即$$ΔE = (M - m - M_Y)c^2$$。由于Y核静止,其动能为零,α粒子的动能为$$E$$,因此质量亏损对应的能量为$$E + E_Y$$。根据动量关系,$$E_Y = \frac{p^2}{2M_Y} = \frac{m}{M_Y}E$$。由于$$M_Y = M - m$$,代入得质量亏损为$$Δm = \frac{E + \frac{m}{M - m}E}{c^2} = \frac{M}{(M - m)c^2}E$$。答案为D。
2. 解析:α衰变过程中,动量守恒,α粒子和新核的动量大小相等方向相反。设新核的质量为$$M = a - 4$$(因为α粒子质量为4),动能为$$E_Y$$。由动量守恒得$$p_\alpha = p_Y$$,因此动能关系为$$\frac{E_0}{E_Y} = \frac{M}{m_\alpha} = \frac{a - 4}{4}$$。总动能为$$E_0 + E_Y = E_0 \left(1 + \frac{4}{a - 4}\right) = \frac{a}{a - 4}E_0$$。质量亏损为$$Δm = \frac{ΔE}{c^2} = \frac{aE_0}{(a - 4)c^2}$$。答案为D。
3. 解析:四个氢核聚变成一个氦核,质量亏损为$$Δm = 4 \times 1.0078u - 4.0026u = 0.0286u$$。释放的能量为$$ΔE = 0.0286 \times 931.5 \text{MeV} = 26.64 \text{MeV}$$。核电站功率为100万千瓦,每年能量需求为$$E = 10^9 \text{W} \times 3.15 \times 10^7 \text{s} = 3.15 \times 10^{16} \text{J}$$。每个聚变反应释放的能量为$$26.64 \times 1.6 \times 10^{-13} \text{J} = 4.26 \times 10^{-12} \text{J}$$。所需氢核数为$$\frac{3.15 \times 10^{16}}{4.26 \times 10^{-12}} \approx 7.39 \times 10^{27}$$。氢的质量为$$7.39 \times 10^{27} \times 1.0078 \times 1.66 \times 10^{-27} \text{kg} \approx 123.6 \text{kg}$$。最接近的选项是C(150kg)。答案为C。
4. 解析:氘核和氚核聚变生成氦核和中子,属于轻核聚变,A正确。质量亏损为$$Δm = m_1 + m_2 - m_3 - m_4$$,C正确。释放的能量为$$ΔE = (m_1 + m_2 - m_3 - m_4)c^2$$,D错误(符号反了)。答案为D。
5. 解析:A选项,$$^{232}_{90}Th$$衰变为$$^{208}_{82}Pb$$,质量数减少24(6次α衰变),电荷数减少8(6次α衰变减12,需4次β衰变补回4),A正确。B选项,发现中子的核反应方程正确。C选项,半衰期是统计规律,200个原子核经过两个半衰期后剩余数量不确定,C错误。D选项,核裂变后平均核子质量变小,释放能量,D正确。答案为C。
6. 解析:裂变方程中释放10个中子,但初始有1个中子,净增9个中子,质量亏损为$$m_1 + m_2 - m_3 - m_4 - 10m_2 = m_1 - 9m_2 - m_3 - m_4$$,A错误。释放的能量为$$(m_1 - 9m_2 - m_3 - m_4)c^2$$,B错误。半衰期与外界条件无关,C错误。Y的质子数为92 - 38 = 54,中子数为136 - 54 = 82,D错误(题目描述不完整)。答案为D(题目可能有误)。
7. 解析:光子能量$$E$$用于克服氘核结合能和质量亏损,剩余能量转化为质子和中子的动能。质量亏损为$$m_D - m_p - m_n$$,结合能为$$(m_D - m_p - m_n)c^2$$。总动能为$$E - (m_D - m_p - m_n)c^2$$,中子的动能为一半,即$$\frac{1}{2}[E - (m_D - m_p - m_n)c^2]$$。答案为A。
8. 解析:A选项,核反应方程正确。B选项,钍核和α粒子动量大小相等方向相反,B错误。C选项,质量亏损为$$232.0372u - 228.0287u - 4.0026u = 0.0059u$$,释放能量为$$0.0059 \times 931.5 \text{MeV} \approx 5.49 \text{MeV}$$,C正确。D选项,动能之比为动量平方比质量,即$$\frac{p^2}{2m_{Th}} : \frac{p^2}{2m_\alpha} = m_\alpha : m_{Th} = 4 : 228$$,D正确。答案为B。
9. 解析:A选项,该反应为核裂变,A错误。B选项,铀核的质子数为92,B错误。C选项,根据质量数守恒,$$235 + 1 = 144 + 89 + x \times 1$$,解得$$x = 3$$,C正确。D选项,释放的能量为$$(m_1 + m_4 - m_2 - m_3 - 3m_4)c^2 = (m_1 - m_2 - m_3 - 2m_4)c^2$$,D错误。答案为C。
10. 解析:A选项,半衰期与物理化学状态无关,A错误。B选项,入射光波长越长,光子能量越小,遏止电压越小,B错误。C选项,氢原子从高能级跃迁到低能级,电子轨道半径减小,动能增大,C正确。D选项,质量亏损1kg释放能量为$$1 \times (3 \times 10^8)^2 \text{J} = 9 \times 10^{16} \text{J}$$,D错误。答案为C。