[目標(biāo)定位]1.知道重核的裂變產(chǎn)物和鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生的條件.2.知道核聚變，關(guān)注受控聚變反應(yīng)的研究進(jìn)展.3.會判斷和書寫核裂變、核聚變方程，能計算核反應(yīng)釋放的能量．一、核裂變1．核裂變重核被中子轟擊后分裂成兩個質(zhì)量差不多的新原子核，并放出核能的過程．2．鈾核裂變用中子轟擊鈾核時，鈾核發(fā)生裂變，其產(chǎn)物是多種多樣的，其中一種典型的反應(yīng)是eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n.3．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)當(dāng)一個中子引起一個鈾核裂變后，裂變釋放的中子再引起其他鈾核裂變，且能不斷繼續(xù)下去，這種反應(yīng)叫核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)．4．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件發(fā)生裂變物質(zhì)的體積大于等于臨界體積或裂變質(zhì)量大于等于臨界質(zhì)量．【深度思考】根據(jù)所學(xué)知識想一想核裂變反應(yīng)過程中吸收能量還是放出能量？答案重核的裂變反應(yīng)是放出能量的反應(yīng)，原因是核反應(yīng)前、后質(zhì)量有虧損，根本原因是重核的比結(jié)合能比中等質(zhì)量的核的比結(jié)合能要小，所以在重核分解為兩個中等質(zhì)量核的過程中要釋放能量．【例1】鈾核裂變時，對于產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的重要因素，下列說法中正確的是()A．鈾塊的質(zhì)量是重要因素，與體積無關(guān)B．為了使裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)容易發(fā)生，最好直接利用裂變時產(chǎn)生的中子C．若鈾235的體積超過它的臨界體積，裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)就能夠發(fā)生D．能否發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)與鈾的質(zhì)量無關(guān)解析要使鈾核裂變產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，鈾塊的體積必須大于或等于臨界體積或鈾塊的質(zhì)量大于或等于臨界質(zhì)量，只要組成鈾塊的體積小于臨界體積或質(zhì)量小于臨界質(zhì)量就不會產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，裂變反應(yīng)中產(chǎn)生的中子為快中子，這些快中子不能直接引發(fā)新的裂變，如果鈾塊的質(zhì)量大，則其體積大，若超過臨界體積時則發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，由此知A、B、D錯誤，C正確．答案C鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件：(1)鈾塊的體積大于等于臨界體積．(2)鈾塊的質(zhì)量大于等于臨界質(zhì)量．以上兩個條件滿足一個即可．【例2】用中子轟擊鈾核(eq\o\al(235,92)U)，其中的一個可能反應(yīng)是分裂成鋇(eq\o\al(144,56)Ba)和氪(eq\o\al(89,36)Kr)兩部分，放出3個中子．各個核和中子的質(zhì)量如下：mU＝390.3139×10－27kg，mn＝1.6749×10－27mBa＝234.0016×10－27kg，mKr＝152.6047×10－27試寫出核反應(yīng)方程，求出反應(yīng)中釋放的核能．解析根據(jù)反應(yīng)前、后質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒和反應(yīng)中的能量守恒，就可以寫出核反應(yīng)方程．根據(jù)核反應(yīng)前、后的質(zhì)量虧損，用愛因斯坦質(zhì)能方程就可求出釋放的核能．鈾核裂變方程為eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n，則核反應(yīng)前、后的質(zhì)量虧損為Δm＝mU＋mn－mBa－mKr－3mn＝3.578×10－28kg由愛因斯坦質(zhì)能方程可得釋放的核能為ΔE＝Δmc2＝3.578×10－28×(3×108)2J＝3.2202×10－11J.答案eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n3.2202×10－11J核裂變反應(yīng)同樣遵循核反應(yīng)規(guī)律：質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒．計算放出的能量時用愛因斯坦質(zhì)能方程求解，ΔE＝Δmc2.二、核電站1．核電站利用核能發(fā)電，它的核心設(shè)施是核反應(yīng)堆．它主要由以下幾部分組成：(1)燃料：鈾棒．(2)慢化劑：鈾235容易捕獲慢中子發(fā)生反應(yīng)，可采用石墨、重水、普通水作減速劑．(3)控制棒：為控制能量釋放的速度，需控制中子的數(shù)目，采用鎘棒作為控制棒來控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度．2．工作原理核燃料裂變釋放的能量，使反應(yīng)區(qū)溫度升高．3．能量輸出利用水或液態(tài)的金屬鈉等流體在反應(yīng)堆內(nèi)、外循環(huán)流動，把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳輸出去，用于發(fā)電，同時也使反應(yīng)堆冷卻．4．核污染的處理在反應(yīng)堆的外面需要修建很厚的水泥層，用來屏蔽裂變產(chǎn)物放出的各種射線，核廢料具有很強(qiáng)的放射性，需要裝入特制的容器，深埋地下．【例3】(多選)關(guān)于核反應(yīng)堆，下列說法正確的是()A．鈾棒是核燃料，裂變時釋放核能B．鎘棒的作用是控制反應(yīng)堆的功率C．石墨的作用是吸收中子D．冷卻劑的作用是控制反應(yīng)堆的溫度和輸出熱能解析鈾棒是核燃料，裂變時可放出能量，故A正確；鎘棒吸收中子的能力很強(qiáng)，作用是調(diào)節(jié)中子數(shù)目以控制反應(yīng)速度，即控制反應(yīng)堆功率，故B正確；慢中子最容易引發(fā)核裂變，所以在快中子碰到鈾棒前要進(jìn)行減速，石墨的作用是使中子減速，故C錯誤；水或液態(tài)金屬鈉等流體在反應(yīng)堆內(nèi)、外循環(huán)流動，把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳輸出去，用于發(fā)電，同時也使反應(yīng)堆冷卻，控制溫度，故D正確．答案ABD核電站的主要部件及作用如下表：部件名稱項目慢化劑控制棒熱循環(huán)介質(zhì)保護(hù)層采用的材料石墨、重水或普通水(也叫輕水)鎘水或液態(tài)鈉很厚的水泥外殼作用降低中子速度，便于鈾235吸收吸收中子，控制反應(yīng)速度把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳輸出去屏蔽射線，防止放射性污染三、核聚變1．定義兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，并釋放出能量的核反應(yīng)．2．舉例eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n＋17.6MeV3．條件(1)輕核的距離要達(dá)到10－15_m以內(nèi)．(2)需要加熱到很高的溫度，因此又叫熱核反應(yīng)．4．氫彈原理首先由普通炸藥引爆原子彈，再由原子彈爆炸產(chǎn)生的高溫高壓引發(fā)熱核爆炸．5．熱核反應(yīng)在宇宙中時時刻刻地進(jìn)行著，太陽就是一個巨大的熱核反應(yīng)堆．【深度思考】核裂變是一個核分裂為兩個核，核聚變是兩個核結(jié)合成一個核，有人說“聚變就是裂變的逆反應(yīng)”，你認(rèn)為這個說法正確嗎？答案這種說法是錯誤的，裂變是重核分裂成中等核，而聚變是輕核聚合成為次輕核，兩反應(yīng)無直接關(guān)聯(lián)，并非互為逆反應(yīng)．重核裂變與輕核聚變的區(qū)別反應(yīng)方式比較項目重核裂變輕核聚變放能原理重核分裂成兩個或多個中等質(zhì)量的原子核，放出核能兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的原子核，放出核能放能多少聚變反應(yīng)比裂變反應(yīng)平均每個核子放出的能量大約要大3～4倍核廢料處理難度聚變反應(yīng)的核廢料處理要比裂變反應(yīng)容易得多【例4】(多選)下列說法正確的是()A.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是聚變B.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(140,54)Xe＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n是裂變C.eq\o\al(226,88)Ra→eq\o\al(222,86)Rn＋eq\o\al(4,2)He是α衰變D.eq\o\al(24,11)Na→eq\o\al(24,12)Mg＋eq\o\al(0,－1)e是裂變解析A選項中是兩個質(zhì)量較輕的核結(jié)合成了一個質(zhì)量較重的核，是聚變反應(yīng)，故A選項正確；B選項的核反應(yīng)中是鈾核捕獲中子裂變?yōu)閮蓚€(或更多)中等質(zhì)量的核，并放出幾個中子，是裂變反應(yīng)，故B選項正確；在C選項的核反應(yīng)中沒有中子的轟擊自發(fā)地放出了α粒子，是α衰變，C選項是正確的；而D應(yīng)是β衰變，故答案為A、B、C.答案ABC主要核反應(yīng)類型有：(1)衰變：衰變是原子核自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N核并輻射出α粒子或β粒子．(2)人工轉(zhuǎn)變：人工轉(zhuǎn)變常用α粒子(也可用中子等)轟擊原子核，該核捕獲α粒子后產(chǎn)生新原子核，并放出一個或幾個粒子．(3)核裂變：核裂變時鈾核捕獲中子裂變?yōu)閮蓚€(或更多)中等質(zhì)量的核，并放出幾個中子．(4)核聚變：輕核聚變時也會放出中子．【例5】一個質(zhì)子和兩個中子聚變?yōu)橐粋€氚核，已知質(zhì)子質(zhì)量mH＝1.0073u，中子質(zhì)量mn＝1.0087u，氚核質(zhì)量mT＝3.0180u．求：(1)寫出聚變方程；(2)釋放出的核能多大？(3)平均每個核子釋放的能量是多大？解析(1)聚變方程eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,1)H.(2)質(zhì)量虧損Δm＝mH＋2mn－mT＝(1.0073＋2×1.0087－3.0180)u＝0.0067u，釋放的核能ΔE＝Δmc2＝0.0067×931.5MeV≈6.24MeV.(3)平均每個核子放出的能量為eq\f(6.24,3)MeV＝2.08MeV.答案(1)eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,1)H(2)6.24MeV(3)2.08MeV四、粒子和宇宙1．“基本粒子”不基本直到19世紀(jì)末，人們稱光子、電子、質(zhì)子和中子是基本粒子．2．發(fā)現(xiàn)新粒子1932年發(fā)現(xiàn)了正電子，1937年發(fā)現(xiàn)了μ子，1947年發(fā)現(xiàn)了K介子和π介子及以后的超子等．3．粒子的分類按照粒子與各種相互作用的不同關(guān)系，可以將粒子分為三大類：強(qiáng)子、輕子和媒介子．4．夸克模型上夸克、下夸克、奇異夸克、粲夸克、底夸克、頂夸克；它們帶的電荷量分別為元電荷的＋eq\f(2,3)或－eq\f(1,3)，每種夸克都有對應(yīng)的反夸克．【例6】關(guān)于粒子，下列說法正確的是()A．電子、質(zhì)子和中子是組成物質(zhì)的不可再分的最基本的粒子B．強(qiáng)子都是帶電粒子C．夸克模型是探究三大類粒子結(jié)構(gòu)的理論D．夸克模型說明電子電荷不再是電荷的最小單位解析由于質(zhì)子、中子是由不同夸克組成的，它們不是最基本的粒子，不同夸克構(gòu)成強(qiáng)子，有的強(qiáng)子帶電，有的強(qiáng)子不帶電，故A、B錯誤．夸克模型是研究強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的理論，不同夸克帶電不同，分別為＋eq\f(2,3)e和－eq\f(e,3)，說明電子電荷不再是電荷的最小單位，故C錯誤，D正確．答案D1．(對核裂變的理解)(多選)鈾核裂變是核電站核能的重要來源，其一種裂變反應(yīng)為eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n，下列說法正確的有()A．上述裂變反應(yīng)中伴隨著中子放出B．鈾塊體積對鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)生無影響C．鈾核的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可人工控制D．鈾核的半衰期會受到環(huán)境溫度的影響答案AC解析從裂變反應(yīng)方程式可以看出裂變反應(yīng)中伴隨著中子放出，A對；鈾塊體積對鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)生有影響，B錯；鈾核的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可人工控制，C對；鈾核的半衰期不會受到環(huán)境溫度的影響，D錯．2．(對核聚變的理解)(多選)在某次核反應(yīng)中，1個氘核和1個氚核結(jié)合生成1個氦核，則下列說法中正確的是()A．這是一個聚變反應(yīng)B．核反應(yīng)方程式為eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nC．目前核電站都采用上述核反應(yīng)發(fā)電D．該核反應(yīng)沒有質(zhì)量虧損答案AB解析1個氘核和1個氚核結(jié)合生成1個氮核，反應(yīng)方程為eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n，這是聚變反應(yīng)．故A、B正確；目前核電站都采用核裂變發(fā)電．故C錯誤；該反應(yīng)放出熱量，所以一定有質(zhì)量虧損．故D錯誤．3．(對核聚變的理解)關(guān)于太陽輻射的主要由來，下列說法正確的是()A．來自太陽中氫元素聚變反應(yīng)釋放的核能B．來自太陽中碳元素氧化釋放的化學(xué)能C．來自太陽中重元素裂變反應(yīng)釋放的核能D．來自太陽中本身貯存的大量內(nèi)能答案A解析太陽的能量來自于太陽內(nèi)部原子核的聚變，通過聚變可以使太陽表面產(chǎn)生約6000℃4．(核聚變釋放核能的計算)太陽內(nèi)部持續(xù)不斷地發(fā)生著四個質(zhì)子聚變?yōu)橐粋€氦核同時放出兩個正電子的熱核反應(yīng)，這個核反應(yīng)釋放出的大量能量就是太陽的能源．(已知質(zhì)子質(zhì)量為mH＝1.0073u，氦核質(zhì)量為mHe＝4.0015u，電子質(zhì)量為me＝0.00055u)(1)寫出這個核反應(yīng)方程．(2)這一核反應(yīng)能釋放多少能量？(3)已知太陽每秒釋放的能量為3.8×1026J，則太陽每秒減少的質(zhì)量為多少千克？答案(1)4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,＋1)e(2)24.78MeV(3)4.22×10解析(1)由題意可得核反應(yīng)方程應(yīng)為4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,＋1)e.(2)反應(yīng)前的質(zhì)量m1＝4mH＝4×1.0073u＝4.0292u，反應(yīng)后的質(zhì)量m2＝mHe＋2me＝4.0015u＋2×0.00055u＝4.0026u，Δm＝m1－m2＝0.0266u，由質(zhì)能方程得，釋放能量ΔE＝Δmc2＝0.0266×931.5MeV≈24.78MeV.(3)由質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2得太陽每秒減少的質(zhì)量Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝eq\f(3.8×1026,3×1082)kg≈4.22×109kg.題組一對核裂變的理解1．一個eq\o\al(235,92)U核在中子的轟擊下發(fā)生一種可能的裂變反應(yīng)，其裂變方程為eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→X＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n，則下列敘述正確的是()A．X原子核中含有86個中子B．X原子核中含有141個核子C．因為裂變時釋放能量，根據(jù)E＝mc2，所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)增加D．因為裂變時釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以生成物的總質(zhì)量數(shù)減少答案A解析X原子核中的核子數(shù)為(235＋1)－(94＋2)＝140，B錯誤；中子數(shù)為140－(92－38)＝86，故A正確；裂變時釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，但是其總質(zhì)量數(shù)是不變的，故C、D錯誤．2．為使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)平穩(wěn)進(jìn)行，可采用下列辦法中的()A．鈾塊可制成任何的體積B．鈾核裂變釋放的中子可直接去轟擊另外的鈾核C．通過慢化劑將產(chǎn)生的中子減速D．用鎘棒作為慢化劑使中子減速答案C解析使鈾塊發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的體積應(yīng)大于等于臨界體積，故A錯誤；鈾核裂變釋放出的為快中子，不能直接去轟擊另外的鈾核，必須用慢化劑減速，而鎘棒是用于控制中子數(shù)量的，故C正確，B、D錯誤．3．(多選)為應(yīng)對能源危機(jī)和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，提高清潔能源的比重，我國制定了優(yōu)先選擇核能，其次加快發(fā)展風(fēng)能和再生能源的政策，在《核電中長期發(fā)展規(guī)劃》中要求2020年核電運(yùn)行裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)到4000萬千瓦的水平，請根據(jù)所學(xué)物理知識，判斷下列說法中正確的是()A．核能發(fā)電對環(huán)境的污染比火力發(fā)電要小B．核能發(fā)電對環(huán)境的污染比火力發(fā)電要大C．現(xiàn)有核電站都只利用重核裂變釋放大量的原子能D．現(xiàn)有核電站既可以利用重核裂變，又可以利用輕核聚變釋放大量的原子能答案AC解析目前，核電站都用核裂變，其原料是鈾，且核裂變在核反應(yīng)堆中應(yīng)用的是比較清潔的能源，故A、C正確，B、D錯誤．4．(多選)核電站的核能來源于eq\o\al(235,92)U核的裂變，下列說法中正確的是()A．反應(yīng)后的核廢料已不具有放射性，不需要進(jìn)一步處理B.eq\o\al(235,92)U的一種可能的裂變是變成兩個中等質(zhì)量的原子核，如eq\o\al(139,54)Xe和eq\o\al(95,38)Sr，反應(yīng)方程式為eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(139,54)Xe＋eq\o\al(95,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)nC.eq\o\al(235,92)U是天然放射性元素，常溫下它的半衰期約為45億年，升高溫度半衰期縮短D.eq\o\al(235,92)U原子核中有92個質(zhì)子、143個中子E．一個eq\o\al(235,92)U核裂變的質(zhì)量虧損為Δm＝0.2155u，則釋放的核能約201MeV答案BDE解析反應(yīng)后的核廢料仍然具有放射性，需要進(jìn)一步處理，故A錯誤；發(fā)生核反應(yīng)的過程滿足電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，可判斷B正確；半衰期的大小由原子核內(nèi)部因素決定，與外部環(huán)境無關(guān)，故C錯誤；92為U元素的質(zhì)子數(shù)，中子數(shù)為：235－92＝143.故D正確；根據(jù)質(zhì)能方程與質(zhì)量虧損可知，裂變時釋放的能量是ΔE＝Δm·c2＝0.2155×931.5MeV≈201MeV，故E正確．題組二對核聚變的理解5．關(guān)于輕核聚變釋放核能，下列說法正確的是()A．一次聚變反應(yīng)一定比一次裂變反應(yīng)釋放的能量多B．聚變反應(yīng)每個核子釋放的平均能量一定比裂變反應(yīng)大C．聚變反應(yīng)中粒子的比結(jié)合能變小D．聚變反應(yīng)中由于形成質(zhì)量較大的核，故反應(yīng)后質(zhì)量增大答案B解析在一次聚變反應(yīng)中釋放的能量不一定比裂變反應(yīng)多，故A錯誤；由于聚變反應(yīng)中釋放出巨大的能量，則比結(jié)合能一定增加，質(zhì)量發(fā)生虧損，故C、D錯誤．6．以下說法正確的是()A．聚變是裂變的逆反應(yīng)B．如果裂變釋放能量，則聚變反應(yīng)必定吸收能量C．聚變必須將反應(yīng)物加熱至數(shù)百萬攝氏度以上高溫，顯然是吸收能量D．裂變與聚變均可釋放巨大的能量答案D解析裂變是重核分裂成中等質(zhì)量的核，而聚變則是輕核聚合成為較重的核，無直接關(guān)聯(lián)，并非互為逆反應(yīng)，A、B錯；要實(shí)現(xiàn)聚變反應(yīng)，必須使參加反應(yīng)的輕核充分接近，需要達(dá)到數(shù)百萬攝氏度高溫，但聚變一旦實(shí)現(xiàn)，所釋放的能量遠(yuǎn)大于所吸收的能量，因此，總的說來，聚變反應(yīng)還是釋放能量，故正確答案為D.7．(多選)據(jù)《中國科技報》報道，我國自行設(shè)計、研制的世界第一套全超導(dǎo)核聚變實(shí)驗裝置(又稱為“人造太陽”)已經(jīng)完成了首次工程調(diào)試，下列關(guān)于“人造太陽”的說法正確的是()A．“人造太陽”的核反應(yīng)方程是eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)nB．“人造太陽”的核反應(yīng)過程中一定發(fā)生質(zhì)量虧損，該過程釋放的核能可以用ΔE＝Δmc2來計算C．“人造太陽”的核反應(yīng)方程是eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nD．“人造太陽”的核反應(yīng)必須在極高溫度下，使參與核反應(yīng)的原子核間的距離接近到10－15m答案BCD解析人造太陽的核聚變是氘核和氚核進(jìn)行的核聚變反應(yīng)，A錯誤，C正確；核聚變過程中出現(xiàn)質(zhì)量虧損，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2可求出核反應(yīng)釋放的能量，B正確；聚變反應(yīng)必須在極高溫度下，使參與核反應(yīng)的原子核間的距離接近到10－15m8．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eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(12,6)C→eq\o\al(13,7)N＋Q1，eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(15,7)N→eq\o\al(12,6)C＋X＋Q2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eq\o\al(1,1)Heq\o\al(3,2)Heeq\o\al(4,2)Heeq\o\al(12,6)Ceq\o\al(13,7)Neq\o\al(15,7)N質(zhì)量/u1.00783.01604.002612.000013.005715.0001以下推斷正確的是()A．X是eq\o\al(3,2)He，Q2>Q1 B．X是eq\o\al(4,2)He，Q2>Q1C．X是eq\o\al(3,2)He，Q2<Q1 D．X是eq\o\al(4,2)He，Q2<Q1答案B解析根據(jù)核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒容易求得新核X的質(zhì)量數(shù)為4、電荷數(shù)為2，即X是eq\o\al(4,2)He；根據(jù)表中提供的數(shù)據(jù)，可以求得第2個核反應(yīng)的質(zhì)量虧損大，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程必然有Q1<Q2.9．當(dāng)兩個中子和兩個質(zhì)子結(jié)合成一個α粒子時，放出28.3MeV的能量，當(dāng)三個α粒子結(jié)合成一個碳(C)核時，放出7.26MeV的能量，則當(dāng)6個中子和6個質(zhì)子結(jié)合成一個碳(C)核時，釋放的能量約為()A．21.04MeV B．35.56MeVC．77.64MeV D．92.16MeV答案D解析6個中子和6個質(zhì)子可結(jié)合成3個α粒子，放出能量3×28.3MeV＝84.9MeV,3個α粒子再結(jié)合成一個碳核，放出7.26MeV能量，故6個中子和6個質(zhì)子結(jié)合成一個碳核時，釋放能量為84.9MeV＋7.26MeV＝92.16MeV.題組三綜合應(yīng)用10．設(shè)氫彈內(nèi)裝的是氘和氚，試求在氫彈中當(dāng)合成1kg的氦時所釋放出的能量．(氘核eq\o\al(2,1)H的質(zhì)量為2.0136u，氚核eq\o\al(3,1)H的質(zhì)量為3.0166u，氦核eq\o\al(4,2)He的質(zhì)量為4.0026u，中子的質(zhì)量為1.0087u)答案2.64×1027MeV解析氘和氚在高溫下聚變生成氦，核聚變方程為eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n當(dāng)一個氘核eq\o\al(2,1)H與一個氚核eq\o\al(3,1)H發(fā)生反應(yīng)時放出的能量為ΔE＝Δmc2＝(2.0136＋3.0166－4.0026－1.0087)×931.5MeV≈17.6MeV.1kg氦(eq\o\al(4,2)He)中所含的原子核數(shù)目為N＝nNA＝eq\f(1000,4.0026)×6.02×1023個≈1.5×1026個．這樣合成1kgeq\o\al(4,2)He時所放出的總能量為E＝NΔE＝1.5×1026×17.6MeV＝2.64×1027MeV.11．兩個氘核聚變產(chǎn)生一個中子和一個氦核，已知氘核質(zhì)量mD＝2.0136u，氦核質(zhì)量mHe＝3.0150u，中子質(zhì)量mn＝1.0