人教版物理選擇性必修第三冊課時分層作業(yè)19《核裂變與核聚變“基本”粒子》

1、課時分層作業(yè)(十九)核裂變與核聚變“基本”粒子(建議用時：25分鐘)考點一對核裂變和鏈式反應(yīng)的理解1(多選)當一個重核裂變時，它能產(chǎn)生的兩個核()A一定是穩(wěn)定的B含有的中子數(shù)較裂變前重核的中子數(shù)少C裂變時釋放的能量等于俘獲中子時得到的能量D可以是多種形式的兩個核的組合BD重核裂變?yōu)閮蓚€中等質(zhì)量的核時平均要放出2個或3個中子，裂變釋放的能量比俘獲中子的能量大，故C錯誤；質(zhì)子數(shù)不變，中子數(shù)會減少，故B正確；重核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的，故A錯誤，D正確。2(多選)用中子(n)轟擊鈾核(U)發(fā)生裂變反應(yīng)，會產(chǎn)生鋇核(Ba)和氪(Kr)并釋放出中子(n)，當達到某些條件時可發(fā)生鏈式反應(yīng)，一個鈾核(U)裂

2、變時，釋放的能量約為200 MeV(1 eV1.61019J)。以下說法正確的是()AU的裂變方程為UBaKrnBU的裂變方程為UnBaKr3nCU發(fā)生鏈式反應(yīng)的條件與鈾塊的體積有關(guān)D一個U裂變時，質(zhì)量虧損約為3.61028 kgBCDU的裂變方程為UnBaKr3n，故A錯誤，B正確；當鈾塊體積大于臨界體積時鏈式反應(yīng)才會發(fā)生，故C正確；1 u1.661027 kg，又1 u相當于931.56 MeV，則200 MeV相當于0.214 7 u，故質(zhì)量虧損約為3.61028 kg，故D正確?？键c二核電站與核反應(yīng)堆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

3、是控制反應(yīng)堆的功率C鈾棒的作用是控制反應(yīng)堆的功率D石墨的作用是吸收中子AB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，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，C錯誤；慢中子最容易引發(fā)鈾核裂變，所以在快中子碰到鈾棒前要進行減速，石墨的作用是使中子減速，故D錯誤。4關(guān)于核反應(yīng)堆中用鎘棒控制反應(yīng)速度的原理，下列說法正確的是()A鎘棒能釋放中子，依靠釋放的多少控制反應(yīng)速度B用鎘棒插入的多少控制快中子變?yōu)槁凶拥臄?shù)量C利用鎘棒對中子吸收能力強的特點，依靠插入的多少控制中子數(shù)量D鎘棒對鈾核裂變有一種阻礙作用，利用其與鈾的接觸面積的大小控制反應(yīng)速度C鎘棒不是粒子源

4、不會釋放中子，A錯誤；也不是減速劑，不能使快中子變?yōu)槁凶?，也不阻礙鈾的裂變，B、D錯誤；鎘棒對中子有吸收作用，通過中子強度檢測器檢測，當反應(yīng)太強時，控制棒能自動插入，多吸收中子，反之，自動抽出，少吸收中子，C正確。考點三對核聚變的理解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)比裂變反應(yīng)每個核子釋放的平均能量一定大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)量變大B聚變反應(yīng)的比結(jié)合能大于裂變反應(yīng)的比結(jié)合能，但參與的核子數(shù)目裂變大于聚變，故聚變反應(yīng)釋放的總能量不一定多，故A、C錯誤，B正確；由于聚變反應(yīng)釋放能量

5、，發(fā)生質(zhì)量虧損，故聚變后核的質(zhì)量減少，故D錯誤。6(多選)我國最新一代核聚變裝置“EAST”在安徽合肥首次放電，顯示了“EAST”裝置具有良好的整體性能，使等離子體約束時間達1 000 s，溫度超過1億攝氏度，這標志著我國磁約束核聚變研究進入國際先進水平。合肥也成為世界上第一個建成此類全超導(dǎo)非圓截面核聚變實驗裝置并能實際運行的地方。核聚變的主要原料是氘，在海水中含量極其豐富。已知氘核的質(zhì)量為m1，中子的質(zhì)量為m2，He的質(zhì)量為m3，質(zhì)子的質(zhì)量為m4，則下列說法中正確的是()A兩個氘核聚變成一個He所產(chǎn)生的另一個粒子是質(zhì)子 B兩個氘核聚變成一個He所產(chǎn)生的另一個粒子是中子C兩個氘核聚變成一個He

6、所釋放的核能為(2m1m3m4)c2D兩個氘核聚變成一個He所釋放的核能為(2m1m3m2)c2BD由核反應(yīng)方程2HHeX知X應(yīng)為中子，釋放的核能應(yīng)為E(2m1m3m2)c2，故A、C錯誤，B、D正確。7(多選)核聚變能是一種具有經(jīng)濟性能優(yōu)越、安全可靠、無環(huán)境污染等優(yōu)勢的新能源。近年來，受控核聚變的科學(xué)可行性已得到驗證，目前正在突破關(guān)鍵技術(shù)，最終將建成商用核聚變電站。一種常見的核聚變反應(yīng)是由氫的同位素氘(又叫重氫)和氚(又叫超重氫)聚合成氦，并釋放一個中子。若已知氘原子的質(zhì)量為2.014 1 u，氚原子的質(zhì)量為3.016 0 u，氦原子的質(zhì)量為4.002 6 u，中子的質(zhì)量為1.008 7 u

7、，1 u1.661027 kg。則這個核反應(yīng)釋放出來的能量為(光速c3.00108 m/s，1 u相當于931.5 MeV)()A2.81010 JB2.81012 JC1.75 MeVD17.5 MeVBD核反應(yīng)釋放出來的能量：Emc2，m(m氘m氚)(mHemn)0.018 8 u，由計算得：E2.81012 J17.5 MeV，故B、D正確。考點四“基本”粒子8(多選)下列所述正確的是()A強子是參與強相互作用的粒子B輕子是不參與強相互作用的粒子C目前發(fā)現(xiàn)的輕子只有8種D夸克有6種，它們帶的電荷量分別為元電荷的或ABD由三類粒子的特性可知A、B正確；而目前發(fā)現(xiàn)的輕子只有6種，C錯誤；夸克

8、模型經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已知夸克有6種，它們帶的電荷分別為元電荷的或，D正確。9已知氘核質(zhì)量為2.013 6 u，中子質(zhì)量為1.008 7 u，He核的質(zhì)量為3.015 0 u。兩個速率相等的氘核對心碰撞聚變成He并放出一個中子，釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為機械能。(質(zhì)量虧損為1 u時，釋放的能量為931.5 MeV。除了計算質(zhì)量虧損外，He的質(zhì)量可以認為是中子的3倍)(1)寫出該核反應(yīng)的反應(yīng)方程式。(2)該核反應(yīng)釋放的核能是多少？(3)若測得反應(yīng)后生成中子的動能是3.12 MeV，則反應(yīng)前每個氘核的動能是多少MeV?解析(1)核反應(yīng)方程為：HHHen(2)質(zhì)量虧損為：m2.013 62 u(3.015

9、 0 u1.008 7 u)0.003 5 u，釋放的核能為：Emc20.003 5931.5 MeV3.26 MeV(3)設(shè)中子和He核的質(zhì)量分別為m1、m2，速度分別為v1、v2。反應(yīng)前每個氘核的動能是E0，反應(yīng)后中子和He核動能分別為E1、E2，根據(jù)動量守恒定律，得m1v1m2v20，3，E21.04 MeV由能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律，得E1E22E0E，E00.45 MeV。答案(1)HHHen(2)3.26 MeV(3)0.45 MeV(建議用時：15分鐘)10(多選)在某些恒星內(nèi)，3個粒子結(jié)合成一個C，C原子的質(zhì)量是12.000 0 u，He原子的質(zhì)量是4.002 6 u，已知1 u1

10、.661027 kg，1 u相當于931.5 MeV，則()A反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損是m0.007 8 uB反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損是m1.294 81029 kgC反應(yīng)過程中放出的能量約為7.266 MeVD反應(yīng)過程中放出的能量約為1.161019 JABC其反應(yīng)方程是3HeC。其質(zhì)量虧損為m(34.002 612.000 0)u0.007 8 u，A正確；m0.007 81.661027 kg1.294 81029 kg，B正確；E0.007 8931.5 MeV7.266 MeV，C正確；E7.2661061.61019 J1.161012 J，D錯誤。11(多選)我國秦山核電站第三期工程中有

11、兩組60萬千瓦的發(fā)電機組，發(fā)電站的核能來源于U的裂變，下列說法正確的是()AU原子核中有92個質(zhì)子，143個中子BU的一種可能裂變是變成兩個中等質(zhì)量的原子核，反應(yīng)方程為UnXeSr2nCU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一個U裂變能放出200 MeV的能量，合3.21011 JABD由U的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)關(guān)系易知A正確；由核反應(yīng)方程中電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒知B正確；半衰期不受外界因素干擾，只與核本身有關(guān)，C錯誤；因為200 MeV2001061.61019 J3.21011 J，D正確。12一個靜止的钚核Pu自發(fā)衰變成為一個鈾核U和另一個原子核X，并釋放出一定

12、的能量，其核衰變方程為：PuUX。(1)方程中的“X”是什么？(2)钚核的質(zhì)量為239.052 2 u，鈾核的質(zhì)量為235.043 9 u，X核的質(zhì)量為4.002 6 u，已知1 u相當于931 MeV，則：該衰變過程放出的能量是多少MeV?假設(shè)钚核衰變釋放出的能量全部轉(zhuǎn)變?yōu)殁櫤撕蚗核的動能，則X核的動能約為多少MeV?解析(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量數(shù)為4，電荷數(shù)為2，為He。(2)該衰變過程放出的能量Em1(m2m3)c2239.0522(235.04394.0026)931 MeV5.31 MeV。由Ek可得，Ek鈾：EkXmXm鈾4235，則EkX5.31 MeV5.22 MeV。答案見解析13用中子轟擊鈾核(U)，其中一個可能的反應(yīng)是分裂成鋇(Ba)和氪(Kr)兩部分，放出3個中子。各個核和中子的質(zhì)量如下：mU390.313 91027 kg，mn1.674 91027 kg，mBa234.001