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第4章核能几个重要的核反应核反应式与其相关的重要内容错误!U→错误!Th＋错误!Heα衰变实质2错误!H＋2错误!n→错误!He错误!Th→错误!Pa＋错误!eβ衰变实质错误!n→错误!H＋错误!e错误!N＋错误!He→错误!O＋错误!H质子的发现(1919年)卢瑟福错误!Be＋错误!He→错误!C＋错误!n中子的发现（1932年)查德威克错误!Al＋错误!He→错误!P＋错误!n人工放射性同位素的发现居里夫妇3015P→错误!Si＋错误!e正电子的发现(1934年)居里夫妇错误!U＋错误!n→错误!Sr＋错误!Xe＋10错误!n错误!U＋错误!n→错误!Ba＋8936Kr＋3错误!n重核的裂变21H＋错误!H→错误!He＋1n轻核的聚变变，四是聚变．核反应可用方程来表示,叫核反应方程．完成下列核反应方程，并指明它属于何种核反应．（1)错误!92U→错误!90Th＋（)属________;（2)错误!Be＋(）→错误!6C＋错误!n,属________；（3）21H＋错误!H→错误!He＋(）,属________；(4)错误!92U＋错误!n→错误!Sr＋错误!54Xe＋(），属________．【解析】根据质量数和电荷数守恒可判定：(1)中的未知核为错误!He，该反应属衰变;(2)中的未知核为错误!He，该反应属人工转变;（3）中的未知核为错误!n,该反应属于聚变；（4)中的未知核为10错误!n，该反应属于裂变．【答案】见解析1．(2013·陕西师大附中检测)1964年、1967年我国分别成功引爆了第一颗原子弹和氢弹,同时庄重承诺任何情况下决不首先使用核武器，决不向无核国家使用核武器．下列核反应方程表示两弹原理的是(）A.14， 7N＋错误!He→错误!O＋错误!HB。
错误!U＋错误!n→错误!Sr＋错误!Xe＋2错误!nC.错误!U→错误!Th＋错误!HeD。
错误!H＋错误!H→错误!He＋错误!n【解析】原子弹利用核裂变，而氢弹利用核聚变获得巨大核能，故B项对应原子弹的爆炸原理;D项对应氢弹的爆炸原理；A项为人工核转变;C项为核衰变反应．故答案为B、D。
1.核分析技术是利用中子、光子、离子、正电子与物质原子或者原子核的相互作用，采用核物理实验技术，研究物质成分和结构的一种分析方法。
它包括活化分析、离子束分析、核效应分析三大类。
2.中子活化分析在微量和痕量元素分析中有重要的地位：高灵敏度，多元素、非破坏性元素分析的可靠方法。
中子活化分析应用：热中子：地质样品分析，环境样品分析，生物医学样品分析，考古样品分析；快中子：金属中O，Be元素分析，蛋白质，碳氢化合物中的N分析原理：中子活化分析是利用中子辐照样品，使其与原子核发生核反应，生成具有一定寿命的放射性核素，然后对生成的放射性核素鉴别，从而确定样品中的核素成分和含量的一种分析方法。
步骤：样品制备、中子辐照样品、取出样品冷却，分离、测量、数据处理。
中子活化设备：辐照中子源，样品传送设备及必要的分离设备，射线能量和强度测量设备，数据记录和处理设备。
中子源1012-1015/cm2.s，但不均匀，中子能量单一，且产额各向同性，但通量大小会随时间变化，多用于快中子活化分析；量小。
中子活化反应：（n，γ）、（n，p）、（n，α），【（n，2n）】射线一般为γ射线，探测器：以前是NaI（Tl），现在多用Ge（Li）或者高纯锗探测器不同元素通过不同的中子反应道形成相同的待分析核素（裂变反应也可以提供初级干扰）。
如63Cu（n，γ）64Cu 【64Zn（n，p）64Cu】；59Co（n，γ）60Co【60Ni（n，p）60Co】；干扰元素的含量。
3.带电粒子活化分析的对象：表面层轻元素分析（轻元素库仑势垒低）及某些重元素分析（用的样品均为固体样品），只能给出薄层轻元素总量，不能给出深度分布应用：半导体中的轻元素分析（如O（3He，p），C（d，n），B（p，n））光子与原子核的反应都是阈能反应。
带电粒子活化生成的核素大多具有+β衰变，故可测正电子淹没辐射光子强度来确定元素含量。
采用符合相加法可以减少本底计数。
干扰多为初级干扰。
第3节核聚变第4节核能的利用与环境保护学习目标知识脉络1.了解聚变反应的特点及其条件，并能计算核聚变释放的能量．(重点)2.了解可控热核反应及其研究和发展前景．(难点)3.了解核电站的构造和基本原理，了解核武器的种类．(重点)4.了解核能利用的优势、危害及其防护措施．(重点)轻核聚变与可控热核聚变反应[先填空]1．轻核聚变采用轻核聚合成较重核引起结合能变化的方式可获得核能．这样的核反应称为轻核聚变．2．太阳内部核聚变的反应方程21H＋31H→42He＋10n.3．核子聚变的条件要使核子发生聚变，必须使核子接近核力能发生作用的范围．4．物质第四态——等离子态高温等离子体的密度及维持时间达到一定值时才能实现聚变．5．约束等离子体的三种方式引力约束、磁约束、惯性约束．[再判断]1．太阳中发生的是可控热核聚变反应．(×）2．轻核发生聚变反应不需要条件．(×）3．轻核发生聚变反应核子必须接近到核力发生作用的范围．(√）[后思考]为什么制造氢弹必须要具有制造原子弹的能力？【提示】氢弹爆炸是热核反应，需要达到几百万摄氏度的高温才能进行，只有利用原子弹爆炸时的高温高压，才能使氢弹中的聚变材料达到热核反应的条件，故只有具备了制造原子弹能力的国家才能制造氢弹．[核心点击]1．聚变发生的条件：要使轻核聚变，必须使轻核接近核力发生作用的距离10－15m，这要克服电荷间强大的斥力作用，要求使轻核具有足够大的动能，有一种办法就是把它们加热到几百万开尔文的高温．2．轻核聚变是放能反应：从比结合能的图线看，轻核聚变后比结合能增加，因此聚变反应是一个放能反应．3．核聚变的特点(1)在消耗相同质量的核燃料时，轻核聚变比重核裂变释放更多的能量．(2)热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就可以使反应进行下去．(3)普遍性：热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳就是一个巨大的热核反应堆．4．核聚变的应用(1)核武器——氢弹：一种不需要人工控制的轻核聚变反应装置．它利用弹体内的原子弹爆炸产生的高温高压引发热核聚变爆炸．(2)可控热核反应：目前处于探索阶段．5．重核裂变与轻核聚变的区别重核裂变轻核聚变放能原理重核分裂成两个或多个中等质量的原子核，放出核能两个轻核结合成质量较大的原子核，放出核能放能多少聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量要大3～4倍核废料处理难度聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多原料的蕴藏量核裂变燃料铀在地球上储量有限，尤其用于核裂变的铀235在铀矿石中只占0.7%主要原料是氘，氘在地球上的储量非常丰富.1 L海水中大约有0.03 g氘，如果用来进行热核反应，放出的能量约与燃烧300 L汽油相当可控性速度比较容易进行人工控制，现在的核电站都是用核裂变反应释放核能目前，除氢弹以外，人们还不能控制它1．以下说法正确的是( )A．聚变是裂变的逆反应B．如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量C．聚变须将反应物加热至数百万度以上高温，所以聚变反应又叫热核反应D．裂变与聚变均可释放巨大能量E．裂变反应速度可以实现人工控制，但却不容易控制轻核聚变反应速度【解析】聚变是轻核聚合成次轻核，裂变是重核分裂成中等质量的核，二者无直接关系，故A错．聚变和裂变在能量流向上也无直接关系，故B错．核聚变反应是热核反应，需数百万度的高温，但聚变反应一旦开始所释放的能量就远大于所吸收的能量，因此聚变反应还是释放能量的，故C、D正确，现在已经能实现裂变反应速度的人工控制，但除氢弹外，还不能实现轻核聚变的人工控制，E正确．【答案】CDE2．能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表述正确的是( )【导学号：18850054】A.31H＋21H―→42He＋10n是核聚变反应B.31H＋21H―→42He＋10n是β衰变C.235 92U＋10n―→144 56Ba＋8936Kr＋310n是核裂变反应D.235 92U＋10n―→140 54Xe＋9438Sr＋210n是α衰变E.10n＋63Li―→42He＋31H是原子核的人工转变反应【解析】31H＋21H―→42He＋10n是轻核聚变反应，A正确，B错误；235 92U＋10n―→144 56Ba＋8936Kr ＋310n和235 92U＋10n―→140 54Xe＋9438Sr＋210n均为重核裂变反应，C正确，D错误；10n＋63Li―→42He＋31H 是用人工方法获得轻核聚变燃料的人工转变反应，E正确．【答案】ACE3．氘核和氚核可发生热核聚变而释放出巨大的能量，该反应方程为：21H＋31H―→42He＋x，式中x是某种粒子．已知：21H、31H、42He和粒子x的质量分别为 2.014 1 u、3.016 1 u、4.0026 u和 1.0087 u；1 u＝931.5 MeVc2，c是真空中的光速．由上述反应方程和数据可知，粒子x是________，该反应释放出的能量为________MeV(结果保留3位有效数字)．【解析】根据质量数和电荷数守恒可得x是10n(中子)．核反应中的质量亏损为Δm＝2.014 1 u＋3.016 1 u－4.002 6 u－1.008 7 u＝0.018 9 u所以该反应释放出的能量为ΔE＝Δm·c2＝17.6 MeV.【答案】10n(或中子) 17.6对轻核聚变理解的两个误区(1)误认为聚变就是裂变的逆反应．产生这种误区的原因是对聚变和裂变的本质没有理解透，裂变时重核分裂成中等核，而聚变是轻核聚合成为次轻核，无直接关联，并非互为逆反应．(2)不能正确判断聚变、裂变、衰变及人工转变的方程．这是由对以上四种核反应方程的理解不到位造成的．这四种方程在形式上很相近，因此判断时容易混淆出错，要想正确判断必须抓住它们的实质：核聚变是轻核结合成质量较大的核，也会放出中子；重核裂变时铀核捕获中子裂变为两个或更多个中等质量的核，并放出几个中子；人工转变常用α粒子或中子去轰击原子核，产生新原子核并放出一个或几个粒子；衰变是原子核自发地转变为另一种核，并向外辐射出α粒子或β粒子的反应，衰变根据向外辐射粒子的不同分为α衰变和β衰变两种．核能的利用及环境保护[先填空]1．核电站：将反应堆释放的核能转化为电能的发电厂．工作流程：将反应堆释放的核能转化为蒸汽的内能，再利用蒸汽驱动汽轮机发电转化为电能．燃料：反应堆以235 92U为燃料．2．核武器：原子弹和氢弹是众所周知的两种核武器．3．核能的优势(1)核能发电比燃煤发电的成本低．(2)核电站对环境污染比燃煤发电小得多．4．核能利用存在的危害(1)核废料的高辐射性．(2)放射性物质泄漏，产生核污染．(3)核武器威力巨大，不仅能摧毁生命，而且会使生态环境受到严重破坏．[再判断]1．太阳自身强大的引力把高温等离子体约束在一起，维持了其内部的热核反应的进行．(√）2．磁压缩装置中的环形线圈通电后可以产生磁场，将等离子体约束在环形真空室内．(√）3．目前，可控热核聚变已经被广泛应用于核电站发电．(×）[后思考]原子弹和氢弹的装置有何不同？【提示】(1)原子弹是一种没有减速剂、不加控制的爆炸性链式反应装置．(2)氢弹是一种靠惯性约束、不需人工控制而实现聚变的反应装置．[核心点击]1．核能利用核原料提供的能量巨大， 1 kg铀释放的全部能量大约相当于 2 700 t标准煤完全燃烧放出的能量．地球上的常规能源一般都无法跟核能相比．除铀外，钍也是一种裂变材料，它比铀更丰富，如果能把钍利用起来，核电的发展前景将更为广阔．热核反应所需的氘更是储量丰富．核原料的运输和储存方便，如：一座100万千瓦核电站一年所需原料铀，只需6辆卡车就可全部运到现场．核电站不排放二氧化碳、氮氧化合物等造成温室效应或酸雨的气体及烟尘，有利于环境保护．2．环境保护核电站为防止放射性物质的泄漏，一般有4道安全屏障：二氧化铀陶瓷体燃料芯块滞留裂变产物，外面密封锆合金包壳，第三道是压力边界，第四道是安全壳．这些措施大大提高了核能利用的安全性．3．废料处理对核废料先回收利用，剩下的废料就很少了，将其中低放射性废料进行沥青固化或水泥固化后，储存在地下浅层废料库，对高放射性的废料采用玻璃固化后，埋藏在深层废料库．加之实时监测等措施都降低了对环境污染的可能性．4．核电站(1)原理原子核的链式反应是在人工控制下进行．释放的核能转化为内能，再由蒸汽轮机带动发电机转化为电能，使核能为人类和平建设服务．(2)优点①核能发电比燃煤发电的成本低，一座百万千瓦级的核电站，一年只消耗浓缩铀30 t 左右，而同样功率的燃煤发电站每年要消耗250万吨优质煤．②核电站对环境的污染要比燃煤发电小得多．4．为应对能源危机和优化能源结构，提高清洁能源的比重，我国制定了优先选择核能，其次加快发展风电和再生能源的政策，在《核电中长期发展规划》中要求2020年核电运行装机总容量达到 4 000万千瓦的水平，请根据所学物理知识，判断下列说法中正确的是( ) A．核能发电对环境的污染比火力发电要小B．核能发电对环境的污染比火力发电要大C．所有核电站都只利用重核裂变释放大量的原子能D．所有核电站既有重核裂变，又有轻核聚变释放大量的原子能E．如果核电站能实现可控轻核聚变发电，其核废料处理更简单，对环境污染更小【解析】目前核电站都用核裂变，其原料是铀，且核能是比较清洁的能源，故A、C 正确，B、D错，如果核电站能实现可控轻核聚变发电，其核废料处理起来比铀核裂变废料更容易，对环境污染也更小，E正确．【答案】ACE5．关于核能的利用，下列说法正确的是( )A．核电站的反应堆将释放的核能转化为蒸汽的内能，再转化为电能B．采用“内爆法”促使链式反应，做成的原子弹设计难度大，但材料利用率高C．核电站对环境的污染比燃煤发电大D．核燃料的危害主要是其具有放射性E．太阳发光主要来自太阳内部重核裂变产生的核能【解析】核电站的能量转化过程为核能到内能再到电能，A正确．“内爆法”难度大，但材料利用率高，B正确．核电站不排放二氧化碳、氮氧化合物等造成温室效应或酸雨的气体及烟尘，有利于环境保护，C错误．放射性对人体和环境都有危害，D正确，太阳发光主要来自太阳内部轻核聚变反应释放的能量，E错误．【答案】ABD。
【步步高】2014-2015学年高中物理第四章章末总结（含解析）粤教版选修3-5一、对核反应方程及类型的理解1．四类核反应方程的比较名称核反应方程时间其它衰变α衰变238 92U→234 90Th＋42He1896年贝可勒尔β衰变234 90Th→234 91Pa＋0 -1e裂变23592U＋10n→9038Sr＋13654Xe＋1010n＋141MeV1938年原子弹原理聚变21H＋31H→42He＋10n＋17.6 MeV氢弹原理人工转变正电子2713Al＋42He→3015P＋10n3015P→3014Si＋＋1e1934年约里奥—居里夫妇发现质子147N＋42He→178O＋11H1919年卢瑟福发现中子94Be＋42He→126C＋10n1932年查德威克2.解题时注意事项 (1)熟记一些粒子的符号α粒子(42He)、质子(11H)、中子(10n)、电子( 0-1e)、氘核(21H)、氚核(31H)(2)注意在核反应方程中，质量数和电荷数是守恒的；在解有关力学综合问题时，还有动量守恒和能量守恒．例 1 在下列四个核反应中，X 不表示中子的是________；属于原子核的人工转变的是________． A.147N ＋42He→17 8O ＋X B.2713Al ＋42He→3015P ＋X C.21H ＋31H→42He ＋XD.23592U ＋X→9038Sr ＋13654Xe ＋10X解析 在核反应中，不管是什么类型的核反应，都遵守电荷数守恒和质量数守恒，据此，可以判断未知粒子属于什么粒子，在A 中，未知粒子的质量数为x ：14＋4＝17＋x ，x ＝1，其电荷数为y ：7＋2＝8＋y ，y ＝1，即未知粒子是质子(11H)；对B ，未知粒子的质量数：27＋4＝30＋x ，x ＝1，电荷数：13＋2＝15＋y ，y ＝0，所以是中子(10n)；对C ，未知粒子的质量数：2＋3＝4＋x ，x ＝1，电荷数：1＋1＝2＋y ，y ＝0，也是中子(10n)；对D ，未知粒子质量数235＋x ＝90＋136＋10x ，x ＝1，电荷数：92＋y ＝38＋54＋10y ，y ＝0，也是中子(10n)，故方程中X 不是中子的核反应只有A.A 、B 为原子核的人工转变． 答案 A AB二、半衰期及衰变次数的计算1．半衰期：原子核数目因衰变减少到原来的一半所经过的时间． 计算公式：N ＝N 0(12)n 或m ＝m 0(12)n，其中n ＝tT 1/2，T 1/2为半衰期． 2．确定衰变次数的方法 (1)AZ X→A′Z′Y ＋n 42He ＋m 0－1e 根据质量数、电荷数守恒得 A ＝A′＋4n Z ＝Z′＋2n －m二式联立求解得α衰变次数n 和β衰变次数m .(2)根据α衰变和β衰变(β衰变质量数不变)直接求解．例 2 (单选)某放射性元素经过11.4天有78的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为( )A ．11.4天B ．7.6天C ．5.7天D ．3.8天解析 根据(12)t T 1/2＝18，得t T 1/2＝3，因为t ＝11.4天，所以T 1/2＝11.43＝3.8天，选D.答案 D 例3图1(单选)放射性元素23892U 衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成21083Bi ，而21083Bi 可以经一次衰变变成210a X(X 代表某种元素)，也可以经一次衰变变成 b81Tl ，210a X 和 b81Tl 最后都变成20682Pb ，衰变路径如图1所示．则( ) A ．a ＝82，b ＝211B.21083Bi→210a X 是β衰变，21083Bi→ b81Tl 是α衰变 C.21083Bi→210a X 是α衰变，21083Bi→ b81Tl 是β衰变 D. b81Tl 经过一次α衰变变成20682Pb解析 由21083Bi→210a X ，质量数不变，说明发生的是β衰变，同时知a ＝84.由21083Bi→ b81Tl 是核电荷数减2，说明发生的是α衰变，同时知b ＝206，由20681Tl →20682Pb 发生了一次β衰变．故选B. 答案 B三、核能的计算方法 1．利用质能方程来计算核能(1)根据核反应方程，计算核反应前与核反应后的质量亏损Δm .(2)根据爱因斯坦质能方程E ＝mc 2或ΔE ＝Δmc 2计算核能．方程ΔE ＝Δmc 2中若Δm 的单位用“kg”、c 的单位用“m/s”，则ΔE 的单位为“J”；若Δm 的单位用“u”，可直接用质量与能量的关系式1 u 相当于931.5 MeV 推算ΔE ，此时ΔE 的单位为“兆电子伏(MeV)”，即原子质量单位1 u 对应的能量为931.5 MeV ，这个结论可在计算中直接应用．2．利用平均结合能来计算核能原子核的结合能＝核子的平均结合能×核子数．核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差，就是该次核反应所释放(或吸收)的核能．例4 试计算用α粒子轰击铍(94Be)核发现中子的核反应中所释放的能量．(已知铍核、碳核、α粒子和中子的质量分别为m Be＝9.012 19 u，m C＝12.000 u，mα＝4.002 6 u，m n＝1.008 665 u．1 u＝1.660 566×10－27kg)解析核反应方程为94Be＋42He→126C＋10n＋ΔE，核反应中的质量亏损为Δm＝m Be＋mα－m C －m n＝9.012 19 u＋4.002 6 u－12.000 0 u－1.008 665 u＝0.006 125 uΔE＝Δmc2＝0.006 125×931.5 MeV≈5.705 MeV或ΔE＝0.006 125×1.660 566×10－27×(3×108)2 J≈9.15×10－13 J答案 5.705 MeV(或9.15×10－13 J)例5 (单选)已知氘核的平均结合能为1.1 MeV，氦核的平均结合能为7.1 MeV，则两个氘核结合成一个氦核时( )A．释放出4.9 MeV的能量B．释放出6.0 MeV的能量C．释放出24.0 MeV的能量D．吸收4.9 MeV的能量解析依据题意可写出两个氘核结合成一个氦核的核反应方程为21H＋21H→42He，因氘核的平均结合能为1.1 MeV，氦核的平均结合能为7.1 MeV，故氘核的结合能为E1＝2×1.1 MeV，氦核的结合能E2＝4×7.1 MeV，于是吸收的能量为ΔE＝2E1－E2＝－24.0 MeV，式中负号表示释放核能，故选C.答案 C四、原子核物理与动量、能量相结合的综合问题1．核反应过程中满足四个守恒：质量数守恒、电荷数守恒、动量守恒、能量守恒．2．核反应过程若在匀强磁场中发生，粒子在磁场中做匀速圆周运动，衰变后的新核和放出的粒子(α粒子、β粒子)形成外切圆或内切圆．例6 用中子轰击锂核(63Li)发生核反应，生成氚核(31H)和α粒子，并放出4.8 MeV的能量．(1)写出核反应方程．(2)求出质量亏损．(3)若中子和锂核是以等大反向的动量相碰，则氚核和α粒子的动能比是多少？(4)α粒子的动能是多大？解析(1)核反应方程为63Li＋10n→31H＋42He＋4.8 MeV(2)依据ΔE＝Δmc2得Δm＝4.8931.5u≈0.005 2 u (3)根据题意有m1v1＝m2v2式中m 1、m 2、v 1、v 2分别为氚核和α粒子的质量和速度，由上式及动能E k ＝p 22m ，可得它们的动能之比为E k1∶E k2＝p 22m 1∶p 22m 2＝12m 1∶12m 2＝m 2∶m 1＝4∶3.(4)α粒子的动能E k2＝37(E k1＋E k2)＝37×4.8 MeV≈2.06 MeV答案 (1)63Li ＋10n→31H ＋42He ＋4.8 MeV (2)0.005 2 u (3)4∶3 (4)2.06 MeV1．(单选)下列说法不正确的是( ) A.21H ＋31H→42He ＋10n 是聚变B.23592U ＋10n→14054Xe ＋9438Sr ＋210n 是裂变 C.22688Ra→22286Rn ＋42He 是α衰变 D.2411Na→2412Mg ＋ 0－1e 是裂变 答案 D解析 原子核的变化通常包括衰变、人工转变、裂变和聚变．衰变是指原子核放出α粒子或β粒子后，变成新的原子核的变化，如本题中的C 和D 两选项．原子核的人工转变是指在其他粒子的轰击下产生新的原子核的过程．裂变是重核分裂成质量较小的核，如B 选项．聚变是轻核结合成质量较大的核，如A 选项．由上述可知D 选项是错误的． 2．(单选)一块含铀的矿石质量为M ，其中铀元素的质量为m .那么下列说法中正确的有( )A ．经过两个半衰期后这块矿石中基本不再含有铀了B ．经过两个半衰期后原来所含的铀元素的原子核有m /4发生了衰变C ．经过三个半衰期后，其中铀元素的质量还剩m /8D ．经过一个半衰期后该矿石的质量剩下M /2 答案 C解析 经过两个半衰期后铀元素的质量还剩m /4，A 、B 项均错误；经过三个半衰期后，铀元素的质量还剩m /8，C 项正确；经过一个半衰期后该矿石的质量剩下M －m2，故D 项错误． 3．(双选)图2238 92U 放射性衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成21083Bi ，而21083Bi 可以经一次①衰变变成210a X(X 代表某种元素)，也可以经一次②衰变变成 b81Tl ，210a X 和 b81Tl 最后都变成20682Pb ，衰变路径如图2所示．则图中的( ) A ．a ＝84，b ＝206B ．①是β衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的C ．②是β衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的 D.23892U 经过10次β衰变，8次α衰变可变成20682Pb 答案 AB解析 ①是β衰变，②是α衰变，因此a ＝84，b ＝206，23892U 经过10次β衰变和8次α衰变可变成质量数为206，电荷数为86的元素．4．一个铀核衰变为钍核时释放出一个α粒子，已知铀核的质量为3.853 131×10－25kg ，钍核的质量为3.786 567×10－25kg ，α粒子的质量为6.646 72×10－27kg.在这个衰变过程中释放出的能量等于________J ．(保留两位有效数字) 答案 8.7×10－13解析 因为Δm ＝m U －m Th －m α＝3.853 131×10－25kg －3.786 567×10－25kg －6.64672×10－27kg≈9.7×10－30kg故ΔE ＝Δmc 2＝9.7×10－30×(3×108)2J≈8.7×10－13J5．两个动能均为1 MeV 的氘核发生正面碰撞，引起如下反应：21H ＋21H→31H ＋11H. (1)此核反应中放出的能量ΔE 为______________．(2)若放出的能量全部变为新生核的动能，则新生的氚核具有的动能是__________．(已知m 21H ＝2.013 6 u ，m 31H ＝3.015 6 u ，m 11H ＝1.007 3 u) 答案 (1)4.005 MeV (2)1.001 MeV解析 (1)此核反应中的质量亏损和放出的能量分别为： Δm ＝(2×2.013 6－3.015 6－1.007 3) u ＝0.004 3 u ， ΔE ＝Δmc 2＝0.004 3×931.5 MeV≈4.005 MeV.(2)因碰前两氘核动能相同，相向正碰，故碰前的总动量为零．因核反应中的动量守恒，故碰后质子和氚核的总动量也为零．设其动量分别为p 1、p 2，必有p 1＝－p 2.设碰后质子和氚核的动能分别为E k1和E k2，质量分别为m 1和m 2.则E k1E k2＝12m 1v 2112m 2v 22＝m 1v 21m 2v 22＝p 21m 1p 22m 2＝m 2m 1＝31， 故新生的氚核具有的动能为E k2＝14ΔE ＝14×4.005 MeV≈1.001 MeV.6．假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应生成氦核的同位素和中子，已知氘核的质量是2.013 6 u ，中子的质量是1.008 7 u ，氦核同位素的质量是3.015 0 u. (1)聚变的核反应方程是____________________，在聚变核反应中释放出的能量为______MeV(保留两位有效数字)．(2)若氚核和氦核发生聚变生成锂核，核反应方程为31H ＋42He→73Li ，已知各核子平均结合能分别为E H ＝1.112 MeV 、E He ＝7.075 MeV 、E Li ＝5.603 MeV ，试求此核反应过程中释放的核能．答案 (1)21H ＋21H→32He ＋10n 3.3 (2)7.585 MeV 解析 (1)根据题中条件，可知核反应方程为21H ＋21H→32He ＋10n核反应过程中的质量亏损： Δm ＝2m H －(m He ＋m n )＝2×2.013 6 u－(3.015 0＋1.008 7)u ＝3.5×10－3u由于1 u 的质量与931.5 MeV 的能量相对应，所以氘核聚变反应时放出的能量： ΔE ＝3.5×10－3×931.5 MeV≈3.3 MeV. (2)31H 和42He 分解成7个核子所需的能量为E 1＝3×1.112 MeV＋4×7.075 MeV＝31.636 MeV7个核子结合成73Li ，释放的能量为E 2＝7×5.603 MeV＝39.221 MeV所以此核反应过程中释放的核能为ΔE ＝E 2－E 1＝39.221 MeV －31.636 MeV ＝7.585 MeV.。
