5.3 核反应 结合能 讲义 -2025-2026学年高二下学期物理同步复习（教科版选择性必修第三册）

本讲义聚焦核反应与结合能核心知识点，系统梳理核反应方程式书写与粒子判断、人工核反应、结合能与比结合能概念及曲线分析、质能方程与质量亏损计算等内容，构建从基础规律到实际应用的学习支架，帮助学生形成完整知识脉络。 该资料以题型分类整合知识，通过卢瑟福人工核反应分析、比结合能曲线解读等典型例题培养科学思维与模型建构能力，结合中子轰击锂核等实验题提升科学探究素养。课中辅助教师分层教学，课后助力学生通过针对性练习巩固物理观念，有效查漏补缺。

第5章第3节 核反应 结合能 题型1 核反应方程式的书写或判断核反应方程式中的粒子 题型2 人工核反应 题型3 结合能与比结合能的概念及物理意义 题型4 比结合能随质量数变化的曲线 题型5 结合能（比结合）与核能的相关判断和计算 题型6 质能方程的内容和表达式 题型7 核反应前后存在质量亏损及其计算 题型8 爱因斯坦质能方程的应用 ▉题型1 核反应方程式的书写或判断核反应方程式中的粒子 【知识点的认识】 一、核反应方程式的书写 （1）熟记常见基本粒子的符号，是正确书写核反应方程的基础。如质子（H）、中子（n）、α粒子（He）、β粒子（e﹣）、正电子（e+）、氘核（H）、氚核（H）等. （2）掌握核反应方程遵守的规律，是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据，由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“→”表示反应方向. （3）核反应过程中质量数守恒，电荷数守恒. 二、判断核反应方程式中的粒子 根据核反应方程中质量数守恒和电荷数守恒判断核反应方程中的粒子 1．某种核电池将钚的同位素衰变释放的核能转换成电能，可用作空间核动力和飞船的电源。在的衰变方程中，x为（　　） A．232 B．233 C．234 D．235 【答案】C 【解答】解：根据核反应中质量数守恒，有238＝x+4，解得x＝234，故C正确，ABD错误。 故选：C。 2．云南晋宁古城村遗址是一处商周时期的大型湖滨贝丘遗址，C测定年代为距今3600至2500年，约相当于中原地区的商代至两周时期。已知C衰变的反应方程式为：C→N+X，其中X是（　　） A．中子 B．质子 C．α粒子 D．电子 【答案】D 【解答】解：根据质量数守恒和电荷数守恒可得： X的质量数A＝14﹣14＝0，电荷数Z＝6﹣7＝﹣1，故X为电子，故D正确，ABC错误。 故选：D。 3．在下列两个核反应方程中 XN→YO YLi→2X X和Y代表两种不同的原子核，以Z和A分别表示X的电荷数和质量数，则（　　） A．Z＝1，A＝1 B．Z＝1，A＝2 C．Z＝2，A＝3 D．Z＝2，A＝4 【答案】D 【解答】解：由题中的两个核反应方程 XN→YO YLi→2X 两方程可简化为：LiN→XO 由质量数和电荷数守恒可得： 14+7＝A+17 7+3＝Z+8 解得：Z＝2，A＝4，故D正确，ABC错误。 故选：D。 4．下列说法中正确的是（　　） A．核反应方程BeHe→C+X中的X为质子 B．钍的半衰期为24天，1g钍经过120天后还剩0.2g钍 C．一群处于n＝4能级的氢原子，最终跃迁到n＝1能级状态，在此过程中能放出6种不同频率的光子 D．丹麦物理学家玻尔进行了α粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型 【答案】C 【解答】解：A、核反应方程中，根据质量数和电荷数守恒可知X的质量数为（9+4﹣12）＝1，电荷数（4+2﹣6）＝0，即X为中子，故A错误； B、钍的半衰期为24天，1g钍经过120天后，即经过n5个半衰期，未衰变的质量m＝m0g，故B错误； C、一群处于n＝4能级的氢原子向基态跃迁时，根6可知，能放出6种不同频率的光，故C正确； D、卢瑟福根据α粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型，故D错误。 故选：C。 5．以下几个原子核反应中，X代表α粒子的反应式是（　　） A．HeBe→C+X B．Th→Pa+X C．HH→n+X D．P→Si+X 【答案】C 【解答】解：A、由核反应前后质量数和核电荷数守恒知X的质量数是1，电荷数是0，X是中子，故A错误； B、由核反应前后质量数和核电荷数守恒知X的质量数是0，电荷数是﹣1，X是电子，故B错误； C、由核反应前后质量数和核电荷数守恒知X的质量数是4，电荷数是2，X是核原子核，故C正确； D、由核反应前后质量数和核电荷数守恒知X的质量数是0，电荷数是1，X是正电子，故D错误； 故选：C。 6．在一次研究原子核内部结构的实验中，让一个速度为7.7×104m/s的中子沿着与磁场垂直的方向射入匀强磁场，击中一个原来静止的锂原子核后产生一个氦核和另一个新核，测得氦核的速度是2.0×104m/s，方向与反应前中子的运动方向相同，设中子质量与质子质量相等． （1）写出核反应方程式； （2）求出氦核和新核的轨道半径之比； （3）当氦核转6周时，另一新核转了几周？ 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）核反应方程式为 nLi→HeH （2）设中子质量为m0，速度为v0，氦核的质量为4m0，速度为v1，新核质量为3m0，速度v2．取中子的速度方向为正方向，由动量守恒定律，得： m0v0＝4m0v1+3m0v2 解得：，负号表示新核速度方向与中子的速度方向相反 由于氦核和新核在磁场中受洛伦兹力做匀速圆周运动，即：qvB＝m 解得 r 即氦核轨道半径 ，新核轨道半径 所以 （3）由Bqv＝mr得： 所以对于氦核有：T1 对于新核有：T2 设氦核转6圈时，6T1＝nT2， 联立解得：n＝4． 答：（1）核反应方程式是nLi→HeH； （2）氦核和新核的轨道半径之比是40：3； （3）当氦核转6周时，另一新核转了4周． ▉题型2 人工核反应 【知识点的认识】 1，定义：人工核反应是指通过人为的方式，利用射线（通常是用高速粒子）来轰击某些元素的原子核，使之发生核反应，这就叫“人工核反应”。 2.当初卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素——氧17和一个质子，即BeHe→Cn 这是人类第一次实现的原子核的人工转变。 3.其他人工核反应还有： 查德威克发现质子的反应：HeN→OH 居里夫人发现正电子的反应：AlHe→Pn P→Sie 7．科学家用中子轰击F时，生成了人工放射性元素F，其放出一个β粒子后形成稳定的新核X；用α粒子轰击F时，产生一个稳定的新核Y和一个质子。下列说法正确的是（　　） A．新核X、Y为同位素 B．新核X、Y的质量相等 C．新核X比新核Y少两个质子 D．新核X与新核Y的结合能相等 【答案】A 【解答】解：ABC、科学家用中子轰击F时，生成了人工放射性元素F，其发生β衰变，由质量数和电荷数守恒可得：→，则X为； 用α粒子轰击F时，由质量数和电荷数守恒可得：→，则Y为； 新核X、Y的质子数相同，质量数不同，互为同位素，其质量不等，故A正确，BC错误； D，新核X比新核Y的核子数少，结合能小，故D错误。 故选：A。 8．铀核（U）是制造核武器的主要材料之一，其中一种核反应方程为Un→XSr+2n，下列说法正确的是（　　） A．该核反应在中子的轰击下发生，为人工转变 B．X原子核中含有86个中子 C．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量 D．因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少 【答案】B 【解答】解：A、该核反应为重核裂变，不是人工转变，故A错误； B、根据核反应质量数和电荷数守恒，可得X原子核中的核子数为（235+1）﹣（94+2）＝140个，中子数为140﹣（92﹣38）＝86个，故B正确； C、铀核裂变的产物为氙核和锶核，并会释放能量，故核裂变释放的能量大于它俘获中子时得到的能量，故C错误； D、裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量减少，但总质量数不变，故D错误。 故选：B。 9．1920年，卢瑟福在一次著名演讲中预言了中子的存在。卢瑟福的学生查德威克从1921年开始关于中子的实验探索，历经12年，终于在1932年发现了中子。查德威克发现中子的核反应方程式为：αBe→X+n，则X的原子序数Z和质量数M分别为（　　） A．5 10 B．5 12 C．6 11 D．6 12 【答案】D 【解答】已知在核反应方程中，反应物与生成物质量数与质子数守恒，而α粒子为He，质量数为4，质子数为2；n为中子，质量数为1，质子数为零，从而建立质量数的关系式为：4+9＝M+1，质子数的关系式为：2+4＝Z+0， 从而解得：M＝12，Z＝6，故ABC错误，D正确； 故选：D。 10．1934年，约里奥﹣居里夫妇用α粒子轰击铝核Al，产生了第一个人工放射性核素X：αAl→n+X．X的原子序数和质量数分别为（　　） A．15和28 B．15和30 C．16和30 D．17和31 【答案】B 【解答】解：设X的质量数为m，电荷数为n，根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒可知： 4+27＝1+m； 2+13＝0+n 解得：m＝30；n＝15； 故其原子序数为15，质量数为30；故B正确，ACD错误。 故选：B。 11．100年前，卢瑟福用α粒子轰击氮核打出了质子。后来，人们用α粒子轰击Ni核也打出了质子：HeNi→CuH+X，该反应中的X是 　中子　 （选填“电子”“正电子”或“中子”）。此后，对原子核反应的持续研究为核能利用提供了可能。目前人类获得核能的主要方式是 　核裂变　 （选填“核衰变”“核裂变”或“核聚变”）。 【答案】中子；核裂变 【解答】解：根据质量数守恒和电荷数守恒，核反应方程式为HeNi→CuHX，即X是中子n；目前人类获得核能的主要方式是核裂变，我们可以通过链式反应，反应条件比较简单，反应速度比较容易控制；核衰变不能人为控制，是自然衰变的；而核聚变反应条件苛刻，而且反应速度比较难以控制。 故答案为：中子，核裂变。 ▉题型3 结合能与比结合能的概念及物理意义 【知识点的认识】 1.结合能和比结合能的概念： 结合能：原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能。这个能量也是核子结合成原子核而释放的能量。 比结合能：组成原子核的核子越多，它的结合能越大。原子核的结合能与核子数之比，叫作比结合能，也叫作平均结合能。 2.比结合能的物理意义：比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。 12．核能废料的污染对全人类的危害应该引起重视，核废水中含有大量的放射性元素，这些元素的降解时间长，如果投放到海水中会对海洋生态系统造成严重破坏。关于核废水中原子核的认识。下列说法正确的是（　　） A．核废水中的放射性物质会发生α、β衰变，经过很短时间将完全衰变殆尽 B．核废水中原子核发生β衰变产生的电子来自原子核外层电子 C．核子间的强相互作用使核子聚集到一起形成原子核 D．核子结合成原子核时，原子核质量越大越稳定 【答案】C 【解答】解：A、放射性物质衰变遵循“半衰期”规律，需经历较长时间才会逐渐衰变，并非短时间内完全衰变殆尽。故A错误。 B、β衰变是原子核内中子转化为质子时释放电子的过程，电子来源于核内而非外层电子。故B错误。 C、核子（质子、中子）间通过强相互作用（核力）结合成原子核，核力克服质子间的电磁斥力使核子聚集。故C正确。 D、原子核的稳定性由比结合能决定，中等质量原子核的比结合能最大，最稳定；质量越大的原子核（如铀）比结合能反而较低，更不稳定。故D错误。 故选：C。 13．核电池又称同位素电池，它是利用放射性同位素衰变放出载能粒子（α粒子、β粒子和γ射线）并将其能量转换为电能的装置。某核电池使用的核燃料为Pu，其半衰期为88年。已知Pu的衰变方程为Pu→XY，下列说法正确的是（　　） A．该衰变属于β衰变 B．升高温度，Pu的半衰期变短 C．X的比结合能大于Pu的比结合能 D．经过88年，10g的Pu原子核衰变后总剩余质量为5g 【答案】C 【解答】解：A、根据发生衰变时的电荷数守恒可得生成粒子Y的电荷数为m＝94﹣92＝2，所以Y粒子的电荷数为2，质量数为4，即Y粒子为α粒子，该衰变为α衰变，故A错误； B、半衰期是由原子核自身内部结构决定的，与外在的物理环境无关，所以升高温度，Pu的半衰期不变，故B错误； C、比结合能越大的原子核越稳定，衰变是朝着比结合能大的方向进行的，所以X的比结合能大于Pu的比结合能，故C正确； D、经过88年，10g的Pu原子核衰变后Pu原子核的剩余质量为5g，故D错误。 故选：C。 14．随着科技的发展，大量的科学实验促进了人们对微观领域的认识。下列说法正确的是（　　） A．α粒子散射现象说明原子核具有复杂结构 B．光电效应现象中逸出的电子是原子核内中子转变成质子时产生的 C．在原子核中，比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固 D．原子核外电子跃迁时辐射出光后，其动能增大 【答案】D 【解答】解：A、α粒子散射实验是卢瑟福进行的，通过观察α粒子被金箔散射的现象，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，即原子由一个带正电的原子核和绕核运动的电子组成。这一实验揭示了原子内部的复杂结构，但更准确地说，它揭示了原子核的存在，而不是原子核内部的复杂结构，故A错误； B、光电效应现象中逸出的电子是核外电子，β衰变是原子核内中子转变成质子时产生的，故B错误； C、原子核的结合能与核子数之比，称做比结合能，比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故 C错误； D、原子核外电子跃迁时辐射出光后，按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道，电子的动能增大，原子的能量减小，故D正确。 故选：D。 15．中国首台“华龙一号”核电机组于2020年11月并网发电，有效缓解了新旧能源转换时期电力不足的问题。首台“华龙一号”核电机组使用铀为核燃料，其核反应方程为。下列说法正确的是（　　） A．该核反应是原子核的聚变 B．该核反应过程中铀的半衰期减小 C．该核反应过程中放出能量 D．的比结合能比的比结合能大 【答案】C 【解答】解：A．该反应是铀核吸收中子后分裂为两个中等质量的原子核，属于裂变反应，而非聚变，故A错误； B．半衰期由原子核内部结构决定，与外界条件无关，反应过程中铀的半衰期不变，故B错误； C．重核裂变过程中会有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程ΔE＝mc2，反应过程会释放能量，故C正确； D．比结合能（平均结合能）越大，原子核越稳定，是重核，其比结合能小于中等核的比结合能，故D错误。 故选：C。 16．自然界中的碳主要是碳12，碳14仅占百万分之一。C能自发进行衰变而变成N，其半衰期为5730年，下列说法正确的是（　　） A．该衰变为α衰变 B．衰变放出的粒子来自于C的核外 C．N的结合能比C的结合能小 D．8个C经过5730年后可能剩余3个 【答案】D 【解答】解：AB．C自发进行衰变时，根据质量数和电荷数守恒可知，释放粒子为电子，所以该衰变为β衰变，衰变放出的电子来自于C核内的中子，中子释放β粒子转化为质子，故AB错误； C．衰变释放能量，的比结合能更大，由于质量数相同，则结合能比大，故C错误； D．半衰期是满足大量放射性原子核的统计规律的，对少量的原子核没有意义，8个经过5730年后可能剩余3个，故D正确。 故选：D。 17．自然界的铀中99.28%是铀238，铀238发生衰变产生新核钍234，其衰变方程为，则下列说法正确的是（　　） A．铀238发生的是β衰变 B．X比γ的穿透能力更强 C．的比结合能小于的比结合能 D．γ只能由原子核的衰变产生 【答案】C 【解答】解：A．根据质量数、电荷数守恒可知，X电荷数为92﹣90＝2，质量数为238﹣234＝4，所以X为α粒子，铀238发生的是α衰变。故A错误； B．X为α粒子，X比γ的穿透能力更弱。故B错误； C．衰变后生成的新核更稳定，比结合能更大，即核的比结合能小于核的比结合能。故C正确； D．原子核衰变和核反应均可产生γ射线。故D错误。 故选：C。 （多选）18．下列四幅图分别对应四种说法，其中不正确的是（　　） A．图甲中铀238的半衰期是45亿年，经过45亿年，10个铀238必定有5个发生衰变 B．图乙中氘核的比结合能小于氦核的比结合能 C．图丙中一个氢原子从n＝4的能级向基态跃迁时，最多可以放出6种不同频率的光 D．图丁中为光电效应实验，用不同光照射某金属得到的I﹣U关系图，则c光频率最高 【答案】AC 【解答】解：A．图甲中铀238的半衰期是45亿年，半衰期只适用大量原子核的衰变，所以经过45亿年，10个铀238不一定有5个发生衰变，故A错误； B．图乙中氦核比氘核更稳定，氘核的比结合能小于氦核的比结合能，故B正确； C．图丙中一个氢原子从n＝4的能级向基态跃迁时，跃迁路径可能为4→1、4→2→1、4→3→1、4→3→2→1，所以最多可以放出3种不同频率的光，故C错误； D．图丁中为光电效应实验，用不同光照射某金属得到的I﹣U关系图，根据 Ek＝hν﹣W0，eUc＝Ek 由图像可知，c光对应的遏止电压最大，则c光对应的光电子最大初动能最大，c光频率最高，故D正确。 本题选择不正确的， 故选AC。 ▉题型4 比结合能随质量数变化的曲线 【知识点的认识】 1.不同原子核的比结合能是不一样的，如下图是按照实际测量结果绘制的比结合能随质量数变化的曲线。 2.由图像可以看出，中等大小的核的比结合能最大，这些核最稳定。 19．如图所示为原子核的比结合能与质量数对应的关系图线，由图可知，下列说法正确的是（　　） A．核比核更稳定 B．把核分成两个质子和两个中子要吸收能量 C．核的结合能比核的结合能小 D．的核子平均质量比的核子平均质量小 【答案】B 【解答】解：A.比结合能越大，原子核越稳定。由图可知的比结合能比大，所以核比核更稳定，故A错误。 B.的比结合能较大，原子核稳定，把核分成两个质子和两个中子需要克服核力做功，要吸收能量，故B正确。 C.结合能等于比结合能乘以核子数，的核子数比多，且的比结合能也比大，所以核的结合能比核的结合能大，故C错误。 D.的比结合能比小，根据比结合能与质量亏损的关系，比结合能小的原子核，核子平均质量大，所以 的核子平均质量比的核子平均质量大，故D错误。 故选：B。 （多选）20．原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，下列判断正确的有（　　） A．He核的结合能约为14MeV B．He核比Li核更稳定 C．两个H核结合成He核时释放能量 D．U核中核子的平均结合能比Kr核中的大 【答案】BC 【解答】解：A、根据图象可知，He核的比结合能约为7Mev，结合能为7×4Mev＝28Mev．故A错误； B、比结合能越大，则原子核越稳定，由图象可知，He核比Li核的比结合能大，故He核比Li核更稳定。故B正确； C、两个H核结合成He核后，原子核中核子的比结合能增大，亏损的质量越多，故向外释放能量。故C正确； D、由图象可知，U核中核子的平均结合能比Kr核中的小。故D错误。 故选：BC。 ▉题型5 结合能（比结合）与核能的相关判断和计算 【知识点的认识】 1.原子核的结合能＝核子的比结合能×核子数。 2.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，就是该核反应所释放（或吸收）的核能。 即核能＝反应物的总结核能﹣生成物的总结核能 如果结果为正，表明核反应吸收能量，如果结果为负，表明核反应释放能量。 （多选）21．核动力航空母舰因其性能强劲堪称海上霸主，它利用可控制核裂变释放的核能获得动力，核反应方程为nU→BaKr+yX。已知光在真空中速度为c，U的比结合能为E1，Kr的比结合能为E2，Ba的比结合能为E3，反应过程中释放的核能为E。下列说法正确的是（　　） A．X为中子，y＝4 B．反应过程中的质量亏损为是 C．三种比结合能的大小关系为E1＞E2＞E3 D．此核裂变释放核能约为E＝141E3+92E2﹣235E1 【答案】BD 【解答】解：A、核反应方程为nU→BaKr+yX，由核电荷数守恒知X的电荷数为0，故X为中子；由质量数守恒知，y＝3，故A错误； B、由质能方程E＝Δm•c2，结合释放的核能E，那么核反应过程中的质量亏损Δm，故B正确； C、根据比结合能的曲线图，那么三种比结合能的大小关系为：E2＞E3＞E1，故C错误； D、依据一个原子核中每个粒子结合能的平均值被称作比结合能，因U的比结合能为E1，Kr的比结合能为E2，Ba的比结合能为E3，那么核裂变释放核能约为：E＝141E3+92E2﹣235E1，故D正确； 故选：BD。 （多选）22．下列说法正确的是（　　） A．电子的发现说明原子核具有内部结构 B．光电效应实验中，逸出的光电子来源于金属中的自由电子 C．比结合能大的原子核分裂成比结合能小的原子核时一定放出核能 D．玻尔将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念。成功解释了氢原子光谱的实验规律 【答案】BD 【解答】解：A、电子的发现说明原子是可以再分的，不能说明原子核具有内部结构，故A错误； B、根据光电效应的概念知在光电效应实验中，逸出的光电子来源于金属中自由电子，故B正确； C、比结合能大的原子核分裂成比结合能小的原子核时要吸收能量，故C错误； D、玻尔将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功解释了氢原子光谱的实验规律，符合史实，故D正确。 故选：BD。 ▉题型6 质能方程的内容和表达式 【知识点的认识】 1.质能方程的表达式：E＝mc2。 2.质量亏损 所谓质量亏损，并不是质量消失，减少的质量在核子结合成原子核的过程中以能量的形式辐射出去了，反过来，把原子核分裂成核子，总质量要增加，总能量也要增加，增加的能量要由外部供给。总之，物体的能量和质量之间存在着密切的联系，它们之间的关系就是爱因斯坦质能方程E＝mc2。 3.对质能方程的理解 （1）质能方程说明，一定的质量总是跟一定的能量相联系的。具体地说，一定质量的物体所具有的总能量是一定的，等于光速的平方与其质量之积，这里所说的总能量，不是单指物体的动能、核能或其他哪一种能量，而是物体所具有的各种能量的总和。 （2）根据质能方程，物体的总能量与其质量成正 比。物体质量增加，则总能量随之增加；质量减少，总能量也随之减少，这时质能方程也写作ΔE＝Δmc2。 （多选）23．医学影像诊断设备PET/CT是借助于示踪剂可以聚集到病变部位的特点来发现疾病，具有放射性的原子常用作示踪剂。可由小型回旋加速器输出的高速质子流轰击获得，下列说法正确的是（　　） A．核反应前、后物质的总质量相等 B．核反应方程为 C．核反应前、后物质的总电荷量相等 D．核反应生成的α粒子具有很强的穿透能力 【答案】BC 【解答】解：BC．根据质量数守恒和电荷数守恒知，该核反应方程为，故BC正确； A．核反应放出能量，根据质能方程可知核反应后的质量小于核反应前的质量，故A错误； D．核反应生成的α粒子具有很强的电离能力，穿透能力很弱，故D错误。 故选：BC。 ▉题型7 核反应前后存在质量亏损及其计算 【知识点的认识】 1.定义：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫作质量亏损。 2.质量亏损＝反应物的所有的核子质量之和﹣生成物的所有的核子质量之和 24．铀原子核发生衰变时的衰变方程为→X，其中、、X的质量分别为m1、m2、m3，光在真空中的传播速度为c。下列说法正确的是（　　） A．铀原子核发生的是β衰变 B．6个铀原子4.5×109年后还有3个 C．衰变时释放的能量为（m1﹣m2﹣m3）c2 D．八氧化三铀（U3O8）是最稳定的铀氧化物，它呈橄榄绿色至黑色固体。该氧化物中的铀元素不会发生衰变 【答案】C 【解答】解：A．根据质量数和电荷数守恒，可知X中的电荷数为2，质量数为4，即铀原子核发生衰变时的衰变方程为 故铀原子核发生的是α衰变，故A错误； B．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量原子核衰变不适用，6个铀原子核衰变具有随机性，故B错误； C．根据质能方程，衰变时释放的能量为 故C正确； D．半衰期由核内部本身的因素决定，与原子所处的物理状态或化学状态无关，故该氧化物中的铀元素会发生衰变，故D错误。 故选：C。 25．静止的氡核Rn放出α粒子后变成钋核Po，α粒子动能为Eα．若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能，真空中的光速为c，则该反应中的质量亏损为（　　） A． B．0 C． D． 【答案】C 【解答】解：设α粒子的质量为m1，反冲核的质量为m2，反冲核的速度大小为v′。 则根据动量守恒定律可得：m1v＝m2v′① 得： α粒子动能为Eα4×v2 反冲核的动能E′218×（v）2Eα 则释放的总动能为：EαEαEα 根据能量守恒，则释放的核能EEα 根据爱因斯坦质能方程：Eα＝Δmc2 得：Δm； 故选：C。 （多选）26．以下有关近代物理内容的若干叙述，正确的是（　　） A．紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大 B．质子和中子结合成新原子核一定有质量亏损，释放出能量 C．有10个放射性元素的原子核，当有5个原子核发生衰变所需的时间就是该放射性元素的半衰期 D．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时氢原子的电势能减小，电子的动能增大 【答案】BD 【解答】解：A、紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，根据光电效应方程，最大初动能与入射光的频率有关，与光强度无关。故A错误。 B、质子和中子结合成原子核一定有质量亏损，根据质能方程知，有能量放出。故B正确。 C、半衰期具有统计规律，对大量原子核适用。故C错误。 D、氢原子的核外电子由较高能级迁到较低能级时，能量减小，释放光子，由高轨道跃迁到低轨道， 根据km知，速度增大，动能增大，能量减小，则电势能减小。故D正确。 故选：BD。 ▉题型8 爱因斯坦质能方程的应用 【知识点的认识】 1．爱因斯坦质能方程为E＝mc2，若核反应中的质量亏损为△m，释放的核能△E＝△mc2． 27．中国核能行业协会在“2025春季核能可持续发展国际论坛”上透露，我国核准在建机组数量刷新为54台，商运核电机组为58台，总规模升至世界第一。核反应堆是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能。 Un→BaKr+aX是反应堆中发生的许多核反应中的一种，X是某种粒子，a是X粒子的个数，用mU、mBa、mKr分别表示U、Ba、Kr核的质量，mX表示X粒子的质量，c为真空中的光速。下列说法正确的是（　　） A．X为电子 B．a＝2 C．U原子核的比结合能比Ba原子核的大 D．上述核反应中放出的核能ΔE＝（mU﹣mBa﹣mKr﹣2mX）c2 【答案】D 【解答】解：A.根据电荷数守恒，反应前后总电荷数均为92，所以X不带电，应为中子，故A错误； B.根据质量数守恒，反应前总质量数为235+1＝236，反应后与的总质量数为141+92＝233，可得a×1＝236﹣233，解得a＝3，故B错误； C.生成核更稳定，所以原子核的比结合能比原子核的小，故C错误； D.质量亏损为反应前总质量减去反应后总质量，则Δm＝（mU+mX）﹣（mBa+mKr+3mX）＝mU﹣mBa﹣mKr﹣2mX，根据质能方程ΔE＝Δm•c2，可得，故D正确。 故选：D。 28．一个原本静止的镭核发生衰变，放出一个粒子变为氡核，已知镭核质量为226.0254u，氡核质量为222.0163u，放出粒子的质量为4.0026u，已知1u的质量对应931.5MeV的能量。下列说法正确的是（　　） A．该反应的核反应方程为 B．氡核的平均核子质量比镭核的平均核子质量大 C．该反应的质量亏损为Δm＝0.0055u D．若不计衰变过程中放出的光子能量，衰变后放出的粒子动能约为5.9MeV 【答案】D 【解答】解：A、由质量数与核电荷数守恒可知核衰变反应方程为：Ra→Rn，故A错误； B、比结合能越大原子核越稳定，其平均核子质量越小， 由于生成物比反应物更稳定，比结合能更大，所以氡核的平均核子质量比镭核的平均核子质量小，故B错误； CD、该核衰变反应中质量亏损为：Δm＝226.0254u﹣222.0163u﹣4.0026u＝0.0065u 根据爱因斯坦质能方程得：ΔE＝Δm•c2＝0.0065×931.5MeV＝6.055MeV； 衰变的过程中动量守恒，若衰变放出的能量均转变为氡核和放出的粒子的动能，选择粒子运动的方向为正方向，则： mαv1﹣mRnv2＝0 联立方程得：5.9Me，故C错误，D正确。 故选：D。 （多选）29．1932年，考克饶夫和瓦尔顿用质子加速器进行人工蜕变实验，验证了质能关系的正确性。锂原子核心俘获了一个质子生成不稳定的铍，铍蜕变成两个x原子核，该核反应方程是LiH→Be→2x，其中11H的质量为m1＝1.00728u，73Li的质量为m2＝7.01601u，x的质量为m3＝4.00151u，则以下正确的是（　　） A．应该中质量亏损Δm＝4.02178u B．释放的核能ΔE＝（m1+m2﹣2m3）c2 C．铍原子核内的中子数为4 D．x表示的是氚 【答案】BC 【解答】解：AB、核反应的质量亏损为： Δm＝m1+m2﹣2m3＝1.00728u+7.01601u﹣2×4.00151u＝0.02027u 释放的能量为： ΔE＝（m1+m2﹣2m3）c2，故A错误，B正确； CD、根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，可知方程为 LiH→Be 则铍原子核的中子数是4，x表示的是氦核，故C正确，D错误； 故选：BC。 30．氚是核聚变中重要的核燃料，氚在自然界中存量极少，工业上用中子轰击锂核（）发生核反应，生成氚核并产生α粒子。已知中子、氚核、α粒子、锂核的质量分别是mn＝1.0087u，mH＝3.0160u，ma＝4.0026u，mLi＝6.0151u。质量亏损1u释放的核能为931.5MeV。求： （1）一个中子轰击锂核的核反应，放出的能量为多少； （2）一个氚核（）和一个氘核（）可发生核聚变，可以得到一个氦核和一个中子，已知的平均结合能是1.09MeV，的平均结合能是2.78MeV，的平均结合能是7.03MeV，中子的结合能为零，则氚核和氘核发生核聚变时释放的能量为多少； （3）在（2）问中，若氘核与氚核碰撞前，氘核的动能为0.24MeV，碰撞时，氘核与氚核的动量等大反向，核反应过程释放的核能全部转化为机械能，则反应后生成的核和中子的动能分别是多少？ 【答案】（1）一个中子轰击锂核的核反应，放出的能量为4.8438MeV； （2）氚核和氘核发生核聚变时释放的能量为17.6MeV； （3）反应后生成的核和中子的动能分别是3.6MeV、14.4MeV。 【解答】解：（1）根据质量数和电荷数守恒得核反应方程为：→ 核反应中的质量亏损为：Δm＝mLi+mn﹣（mH+mα）＝6.0151u+1.0087u﹣（3.0160u+4.0026u）＝0.0052u 已知质量亏损1u释放的核能为931.5MeV，可得此反应放出的能量为： ΔE＝0.0052×931.5MeV＝4.8438MeV （2）已知的平均结合能是E1＝1.09MeV，的平均结合能是E2＝2.78MeV，的平均结合能是E3＝7.03MeV，中子的结合能为零。 根据平均结合能与结合能的关系和物理意义，可得氚核和氘核发生核聚变时释放的能量为： ΔE1＝4E3﹣（2E1+3E2） 解得：ΔE1＝17.6MeV （3）已知碰撞前氘核的动能为Ek2＝0.24MeV，碰撞时氘核与氚核的动量等大反向。设反应前氚核的动能为Ek3。 根据动能与动量大小的关系： 可得反应前氘核和氚核的动能之比等于它们质量数的反比，则有： 解得： 核反应过程满足动量守恒定律，故反应后氦核与中子的动量也等大反向，设反应后氦核与中子的动能分别为Ek4、Ek1。 同理可得： 由题意得：Ek4+Ek1＝Ek2+Ek3+ΔE1＝0.24MeV+0.16MeV+17.6MeV＝18MeV 联立解得：Ek4＝3.6MeV，Ek1＝14.4MeV 即反应后生成的核和中子的动能分别是3.6MeV、14.4MeV。 答：（1）一个中子轰击锂核的核反应，放出的能量为4.8438MeV； （2）氚核和氘核发生核聚变时释放的能量为17.6MeV； （3）反应后生成的核和中子的动能分别是3.6MeV、14.4MeV。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第5章第3节 核反应 结合能 题型1 核反应方程式的书写或判断核反应方程式中的粒子 题型2 人工核反应 题型3 结合能与比结合能的概念及物理意义 题型4 比结合能随质量数变化的曲线 题型5 结合能（比结合）与核能的相关判断和计算 题型6 质能方程的内容和表达式 题型7 核反应前后存在质量亏损及其计算 题型8 爱因斯坦质能方程的应用 ▉题型1 核反应方程式的书写或判断核反应方程式中的粒子 【知识点的认识】 一、核反应方程式的书写 （1）熟记常见基本粒子的符号，是正确书写核反应方程的基础。如质子（H）、中子（n）、α粒子（He）、β粒子（e﹣）、正电子（e+）、氘核（H）、氚核（H）等. （2）掌握核反应方程遵守的规律，是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据，由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“→”表示反应方向. （3）核反应过程中质量数守恒，电荷数守恒. 二、判断核反应方程式中的粒子 根据核反应方程中质量数守恒和电荷数守恒判断核反应方程中的粒子 1．某种核电池将钚的同位素衰变释放的核能转换成电能，可用作空间核动力和飞船的电源。在的衰变方程中，x为（　　） A．232 B．233 C．234 D．235 2．云南晋宁古城村遗址是一处商周时期的大型湖滨贝丘遗址，C测定年代为距今3600至2500年，约相当于中原地区的商代至两周时期。已知C衰变的反应方程式为：C→N+X，其中X是（　　） A．中子 B．质子 C．α粒子 D．电子 3．在下列两个核反应方程中 XN→YO YLi→2X X和Y代表两种不同的原子核，以Z和A分别表示X的电荷数和质量数，则（　　） A．Z＝1，A＝1 B．Z＝1，A＝2 C．Z＝2，A＝3 D．Z＝2，A＝4 4．下列说法中正确的是（　　） A．核反应方程BeHe→C+X中的X为质子 B．钍的半衰期为24天，1g钍经过120天后还剩0.2g钍 C．一群处于n＝4能级的氢原子，最终跃迁到n＝1能级状态，在此过程中能放出6种不同频率的光子 D．丹麦物理学家玻尔进行了α粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型 5．以下几个原子核反应中，X代表α粒子的反应式是（　　） A．HeBe→C+X B．Th→Pa+X C．HH→n+X D．P→Si+X 6．在一次研究原子核内部结构的实验中，让一个速度为7.7×104m/s的中子沿着与磁场垂直的方向射入匀强磁场，击中一个原来静止的锂原子核后产生一个氦核和另一个新核，测得氦核的速度是2.0×104m/s，方向与反应前中子的运动方向相同，设中子质量与质子质量相等． （1）写出核反应方程式； （2）求出氦核和新核的轨道半径之比； （3）当氦核转6周时，另一新核转了几周？ ▉题型2 人工核反应 【知识点的认识】 1，定义：人工核反应是指通过人为的方式，利用射线（通常是用高速粒子）来轰击某些元素的原子核，使之发生核反应，这就叫“人工核反应”。 2.当初卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素——氧17和一个质子，即BeHe→Cn 这是人类第一次实现的原子核的人工转变。 3.其他人工核反应还有： 查德威克发现质子的反应：HeN→OH 居里夫人发现正电子的反应：AlHe→Pn P→Sie 7．科学家用中子轰击F时，生成了人工放射性元素F，其放出一个β粒子后形成稳定的新核X；用α粒子轰击F时，产生一个稳定的新核Y和一个质子。下列说法正确的是（　　） A．新核X、Y为同位素 B．新核X、Y的质量相等 C．新核X比新核Y少两个质子 D．新核X与新核Y的结合能相等 8．铀核（U）是制造核武器的主要材料之一，其中一种核反应方程为Un→XSr+2n，下列说法正确的是（　　） A．该核反应在中子的轰击下发生，为人工转变 B．X原子核中含有86个中子 C．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量 D．因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少 9．1920年，卢瑟福在一次著名演讲中预言了中子的存在。卢瑟福的学生查德威克从1921年开始关于中子的实验探索，历经12年，终于在1932年发现了中子。查德威克发现中子的核反应方程式为：αBe→X+n，则X的原子序数Z和质量数M分别为（　　） A．5 10 B．5 12 C．6 11 D．6 12 10．1934年，约里奥﹣居里夫妇用α粒子轰击铝核Al，产生了第一个人工放射性核素X：αAl→n+X．X的原子序数和质量数分别为（　　） A．15和28 B．15和30 C．16和30 D．17和31 11．100年前，卢瑟福用α粒子轰击氮核打出了质子。后来，人们用α粒子轰击Ni核也打出了质子：HeNi→CuH+X，该反应中的X是 　　 （选填“电子”“正电子”或“中子”）。此后，对原子核反应的持续研究为核能利用提供了可能。目前人类获得核能的主要方式是 　　 （选填“核衰变”“核裂变”或“核聚变”）。 ▉题型3 结合能与比结合能的概念及物理意义 【知识点的认识】 1.结合能和比结合能的概念： 结合能：原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能。这个能量也是核子结合成原子核而释放的能量。 比结合能：组成原子核的核子越多，它的结合能越大。原子核的结合能与核子数之比，叫作比结合能，也叫作平均结合能。 2.比结合能的物理意义：比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。 12．核能废料的污染对全人类的危害应该引起重视，核废水中含有大量的放射性元素，这些元素的降解时间长，如果投放到海水中会对海洋生态系统造成严重破坏。关于核废水中原子核的认识。下列说法正确的是（　　） A．核废水中的放射性物质会发生α、β衰变，经过很短时间将完全衰变殆尽 B．核废水中原子核发生β衰变产生的电子来自原子核外层电子 C．核子间的强相互作用使核子聚集到一起形成原子核 D．核子结合成原子核时，原子核质量越大越稳定 13．核电池又称同位素电池，它是利用放射性同位素衰变放出载能粒子（α粒子、β粒子和γ射线）并将其能量转换为电能的装置。某核电池使用的核燃料为Pu，其半衰期为88年。已知Pu的衰变方程为Pu→XY，下列说法正确的是（　　） A．该衰变属于β衰变 B．升高温度，Pu的半衰期变短 C．X的比结合能大于Pu的比结合能 D．经过88年，10g的Pu原子核衰变后总剩余质量为5g 14．随着科技的发展，大量的科学实验促进了人们对微观领域的认识。下列说法正确的是（　　） A．α粒子散射现象说明原子核具有复杂结构 B．光电效应现象中逸出的电子是原子核内中子转变成质子时产生的 C．在原子核中，比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固 D．原子核外电子跃迁时辐射出光后，其动能增大 15．中国首台“华龙一号”核电机组于2020年11月并网发电，有效缓解了新旧能源转换时期电力不足的问题。首台“华龙一号”核电机组使用铀为核燃料，其核反应方程为。下列说法正确的是（　　） A．该核反应是原子核的聚变 B．该核反应过程中铀的半衰期减小 C．该核反应过程中放出能量 D．的比结合能比的比结合能大 16．自然界中的碳主要是碳12，碳14仅占百万分之一。C能自发进行衰变而变成N，其半衰期为5730年，下列说法正确的是（　　） A．该衰变为α衰变 B．衰变放出的粒子来自于C的核外 C．N的结合能比C的结合能小 D．8个C经过5730年后可能剩余3个 17．自然界的铀中99.28%是铀238，铀238发生衰变产生新核钍234，其衰变方程为，则下列说法正确的是（　　） A．铀238发生的是β衰变 B．X比γ的穿透能力更强 C．的比结合能小于的比结合能 D．γ只能由原子核的衰变产生 （多选）18．下列四幅图分别对应四种说法，其中不正确的是（　　） A．图甲中铀238的半衰期是45亿年，经过45亿年，10个铀238必定有5个发生衰变 B．图乙中氘核的比结合能小于氦核的比结合能 C．图丙中一个氢原子从n＝4的能级向基态跃迁时，最多可以放出6种不同频率的光 D．图丁中为光电效应实验，用不同光照射某金属得到的I﹣U关系图，则c光频率最高 ▉题型4 比结合能随质量数变化的曲线 【知识点的认识】 1.不同原子核的比结合能是不一样的，如下图是按照实际测量结果绘制的比结合能随质量数变化的曲线。 2.由图像可以看出，中等大小的核的比结合能最大，这些核最稳定。 19．如图所示为原子核的比结合能与质量数对应的关系图线，由图可知，下列说法正确的是（　　） A．核比核更稳定 B．把核分成两个质子和两个中子要吸收能量 C．核的结合能比核的结合能小 D．的核子平均质量比的核子平均质量小 （多选）20．原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，下列判断正确的有（　　） A．He核的结合能约为14MeV B．He核比Li核更稳定 C．两个H核结合成He核时释放能量 D．U核中核子的平均结合能比Kr核中的大 ▉题型5 结合能（比结合）与核能的相关判断和计算 【知识点的认识】 1.原子核的结合能＝核子的比结合能×核子数。 2.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，就是该核反应所释放（或吸收）的核能。 即核能＝反应物的总结核能﹣生成物的总结核能 如果结果为正，表明核反应吸收能量，如果结果为负，表明核反应释放能量。 （多选）21．核动力航空母舰因其性能强劲堪称海上霸主，它利用可控制核裂变释放的核能获得动力，核反应方程为nU→BaKr+yX。已知光在真空中速度为c，U的比结合能为E1，Kr的比结合能为E2，Ba的比结合能为E3，反应过程中释放的核能为E。下列说法正确的是（　　） A．X为中子，y＝4 B．反应过程中的质量亏损为是 C．三种比结合能的大小关系为E1＞E2＞E3 D．此核裂变释放核能约为E＝141E3+92E2﹣235E1 （多选）22．下列说法正确的是（　　） A．电子的发现说明原子核具有内部结构 B．光电效应实验中，逸出的光电子来源于金属中的自由电子 C．比结合能大的原子核分裂成比结合能小的原子核时一定放出核能 D．玻尔将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念。成功解释了氢原子光谱的实验规律 ▉题型6 质能方程的内容和表达式 【知识点的认识】 1.质能方程的表达式：E＝mc2。 2.质量亏损 所谓质量亏损，并不是质量消失，减少的质量在核子结合成原子核的过程中以能量的形式辐射出去了，反过来，把原子核分裂成核子，总质量要增加，总能量也要增加，增加的能量要由外部供给。总之，物体的能量和质量之间存在着密切的联系，它们之间的关系就是爱因斯坦质能方程E＝mc2。 3.对质能方程的理解 （1）质能方程说明，一定的质量总是跟一定的能量相联系的。具体地说，一定质量的物体所具有的总能量是一定的，等于光速的平方与其质量之积，这里所说的总能量，不是单指物体的动能、核能或其他哪一种能量，而是物体所具有的各种能量的总和。 （2）根据质能方程，物体的总能量与其质量成正 比。物体质量增加，则总能量随之增加；质量减少，总能量也随之减少，这时质能方程也写作ΔE＝Δmc2。 （多选）23．医学影像诊断设备PET/CT是借助于示踪剂可以聚集到病变部位的特点来发现疾病，具有放射性的原子常用作示踪剂。可由小型回旋加速器输出的高速质子流轰击获得，下列说法正确的是（　　） A．核反应前、后物质的总质量相等 B．核反应方程为 C．核反应前、后物质的总电荷量相等 D．核反应生成的α粒子具有很强的穿透能力 ▉题型7 核反应前后存在质量亏损及其计算 【知识点的认识】 1.定义：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫作质量亏损。 2.质量亏损＝反应物的所有的核子质量之和﹣生成物的所有的核子质量之和 24．铀原子核发生衰变时的衰变方程为→X，其中、、X的质量分别为m1、m2、m3，光在真空中的传播速度为c。下列说法正确的是（　　） A．铀原子核发生的是β衰变 B．6个铀原子4.5×109年后还有3个 C．衰变时释放的能量为（m1﹣m2﹣m3）c2 D．八氧化三铀（U3O8）是最稳定的铀氧化物，它呈橄榄绿色至黑色固体。该氧化物中的铀元素不会发生衰变 25．静止的氡核Rn放出α粒子后变成钋核Po，α粒子动能为Eα．若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能，真空中的光速为c，则该反应中的质量亏损为（　　） A． B．0 C． D． （多选）26．以下有关近代物理内容的若干叙述，正确的是（　　） A．紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大 B．质子和中子结合成新原子核一定有质量亏损，释放出能量 C．有10个放射性元素的原子核，当有5个原子核发生衰变所需的时间就是该放射性元素的半衰期 D．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时氢原子的电势能减小，电子的动能增大 ▉题型8 爱因斯坦质能方程的应用 【知识点的认识】 1．爱因斯坦质能方程为E＝mc2，若核反应中的质量亏损为△m，释放的核能△E＝△mc2． 27．中国核能行业协会在“2025春季核能可持续发展国际论坛”上透露，我国核准在建机组数量刷新为54台，商运核电机组为58台，总规模升至世界第一。核反应堆是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能。 Un→BaKr+aX是反应堆中发生的许多核反应中的一种，X是某种粒子，a是X粒子的个数，用mU、mBa、mKr分别表示U、Ba、Kr核的质量，mX表示X粒子的质量，c为真空中的光速。下列说法正确的是（　　） A．X为电子 B．a＝2 C．U原子核的比结合能比Ba原子核的大 D．上述核反应中放出的核能ΔE＝（mU﹣mBa﹣mKr﹣2mX）c2 28．一个原本静止的镭核发生衰变，放出一个粒子变为氡核，已知镭核质量为226.0254u，氡核质量为222.0163u，放出粒子的质量为4.0026u，已知1u的质量对应931.5MeV的能量。下列说法正确的是（　　） A．该反应的核反应方程为 B．氡核的平均核子质量比镭核的平均核子质量大 C．该反应的质量亏损为Δm＝0.0055u D．若不计衰变过程中放出的光子能量，衰变后放出的粒子动能约为5.9MeV （多选）29．1932年，考克饶夫和瓦尔顿用质子加速器进行人工蜕变实验，验证了质能关系的正确性。锂原子核心俘获了一个质子生成不稳定的铍，铍蜕变成两个x原子核，该核反应方程是LiH→Be→2x，其中11H的质量为m1＝1.00728u，73Li的质量为m2＝7.01601u，x的质量为m3＝4.00151u，则以下正确的是（　　） A．应该中质量亏损Δm＝4.02178u B．释放的核能ΔE＝（m1+m2﹣2m3）c2 C．铍原子核内的中子数为4 D．x表示的是氚 30．氚是核聚变中重要的核燃料，氚在自然界中存量极少，工业上用中子轰击锂核（）发生核反应，生成氚核并产生α粒子。已知中子、氚核、α粒子、锂核的质量分别是mn＝1.0087u，mH＝3.0160u，ma＝4.0026u，mLi＝6.0151u。质量亏损1u释放的核能为931.5MeV。求： （1）一个中子轰击锂核的核反应，放出的能量为多少； （2）一个氚核（）和一个氘核（）可发生核聚变，可以得到一个氦核和一个中子，已知的平均结合能是1.09MeV，的平均结合能是2.78MeV，的平均结合能是7.03MeV，中子的结合能为零，则氚核和氘核发生核聚变时释放的能量为多少； （3）在（2）问中，若氘核与氚核碰撞前，氘核的动能为0.24MeV，碰撞时，氘核与氚核的动量等大反向，核反应过程释放的核能全部转化为机械能，则反应后生成的核和中子的动能分别是多少？ 学科网（北京）股份有限公司 $