7.4裂變與聚變 課時提升練-2021-2022學年高二下學期物理滬教版（2019）選擇性必修第三冊（word含答案）

1、7.4裂變與聚變 課時提升練（含解析）一、選擇題1著名核物理學家鄧稼先領(lǐng)導著許多學者和技術(shù)人員，成功地設(shè)計了中國原子彈和氫彈，把中國國防自衛(wèi)武器引領(lǐng)到了世界先進水平，被譽為原子彈之父。若原子彈爆炸的核反應方程為，則（）A此核反應為聚變反應B核反應前后原子核總質(zhì)量保持不變C核反應生成的新核的比結(jié)合能比軸核的小D根據(jù)核反應中質(zhì)量數(shù)守恒，上述方程中2下列說法正確的是（）A太陽內(nèi)部發(fā)生的核聚變反應前各原子核的質(zhì)量之和等于核反應后各原子核的質(zhì)量之和BU核裂變的核反應方程是C原子從低能級向高能級躍遷時，不吸收光子也能實現(xiàn)D根據(jù)愛因斯坦的“光子說”可知，光的波長越大光子的能量也越大3下列關(guān)于核反應方程及描述

2、，正確的是（）AHe+AlP+n是居里夫婦發(fā)現(xiàn)人工放射性的核反應方程BUXe+Sr+n是核聚變方程CH+HHe+n是衰變方程DN+HeO+H是衰變方程42018年11月21日消息，中科院合肥物質(zhì)科學研究院核能安全所吳宜燦研究員獲得了美國核學會聚變核能杰出成就獎。關(guān)于聚變與衰變、天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是（）A原子核核子間的距離接近到1010m就會發(fā)生聚變反應BTh衰變成Pb要經(jīng)過6次衰變和4次衰變C天然放射現(xiàn)象中產(chǎn)生的射線穿透能力很強且速度與光速相當D衰變是放射性元素原子的核外電子具有較高能量時發(fā)生的5我國的“人造太陽”核聚變實驗反應堆技術(shù)世界領(lǐng)先。在“人造太陽”中發(fā)生的一種核聚變反應方程

3、為已知氘核（）的質(zhì)量為2.0136u，中子（）的質(zhì)量為1.0087u。氦核（He）的質(zhì)量為3.0150u，u為原子質(zhì)量單位，1u相當于931MeV，下列說法正確的是（）A氦核（He）和中子（）的質(zhì)量數(shù)之和小于兩個氘核（）的質(zhì)量數(shù)之和B核反應過程中的質(zhì)量虧損m=1.0122uC核反應過程中釋放的核能E=3.2585MeVD核反應過程中中子數(shù)減少了1個6一個碳12核與一個氫核相撞，二者會發(fā)生聚變產(chǎn)生一個氮13核，核反應方程為。如果碳核的比結(jié)合能為E1，氫核的比結(jié)合能為E2，氮核的比結(jié)合能為E3，則上述反應釋放的能量可表示為（）A13E312E1E2B12E1E213E3C13E312E1E2D12

4、E113E3E272021年5月28日，有中國“人造太陽”之稱的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（如圖所示）創(chuàng)造了新的世界紀錄，成功實現(xiàn)可重復的1.2億攝氏度101秒和1.6億攝氏度20秒等離子體運行，向核聚變能源應用邁出重要一步。已知該裝置內(nèi)發(fā)生的一種核反應為，其中原子核X的中子數(shù)為（）A5B3C2D18我國新一代先進磁約束核聚變實驗研究裝置“人造太陽”，其核反應方程是，則（）Ax為電子B反應前后質(zhì)量守恒C該反應為吸熱反應D的比結(jié)合能比的比結(jié)合能大9輕核的聚變反應會釋放大量的能量，同時核聚變產(chǎn)物一般不會污染環(huán)境，是人類獲得能源的理想方式。核聚變反應過程主要是以下四種：X13.27MeVX24.0

5、4MeVX317.85MeVX418.34MeV對上面的反應中的X1、X2、X3、X4，屬于中子的是（）AX1、X2、X3、X4BX2、X3、X4CX3、X4DX1、X310用放射源釙放出的射線轟擊鈹Be時，能放出一種穿透力極強的射線，這就是所謂的鈹“輻射”，其核反應方程為He十BeX+Y+4.7MeV，其中X為碳12，則下列說法正確的是（）AY為質(zhì)子BY為電子C鈹Be的結(jié)合能為4.7MeVD核反應中平均每個核子釋放的核能約為0.36MeV11能源是社會發(fā)展的基礎(chǔ)，發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一。下列核反應方程及其表述都正確的是（）AHeAlPH是原子核的人工轉(zhuǎn)變BFHOHe是衰變CHHHe

6、是核聚變反應DUSrXe3n是核裂變反應12關(guān)于輕核聚變釋放核能，下列說法正確的是（）A一次聚變反應一定比一次裂變反應釋放的能量多B聚變反應平均每個核子釋放的能量一定比裂變反應大C聚變反應中粒子的比結(jié)合能變小D聚變反應中形成質(zhì)量較大的核，故反應后質(zhì)量增大13圖中有四幅圖片，涉及有關(guān)物理學發(fā)展歷史的四個重大發(fā)現(xiàn)，則下列有關(guān)說法正確的是（）A甲圖片與居里夫人有關(guān)B乙圖片所反映的現(xiàn)象是貝克勒爾最先發(fā)現(xiàn)的C丙圖片是法拉第研究陰極射線并發(fā)現(xiàn)電子的裝置D丁圖片與愛因斯坦的質(zhì)能方程有關(guān)14核電站鈾核裂變的產(chǎn)物是多樣的，一種典型的鈾核裂變是生成鋇和氪，同時放出3個中子，核反應方程是，鈾核的質(zhì)量為，鋇核的質(zhì)量為

7、，氪核的質(zhì)量為，中子的質(zhì)量為。此類核反應中放出光子，能使逸出功為的金屬板放出最大初動能為的光電子，已知電子的質(zhì)量為，光速為，普朗克常量為，則（）A該核反應放出的核能為B光子是原子核外最外層電子向基態(tài)躍遷時放出的，因此能量很高C這些光電子的德布羅意波長不小于D該核反應產(chǎn)物的結(jié)合能之和大于反應前鈾核的結(jié)合能15鈾核裂變的一種方程為UXSrXe3n，原子核的比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)的關(guān)系如圖所示，下列說法中正確的有（）AX是中子BX是質(zhì)子CU、Sr、Xe中，Sr的比結(jié)合能最大，最穩(wěn)定DU、Sr、Xe中，U的質(zhì)量數(shù)最大，結(jié)合能最大，最穩(wěn)定二、解答題16如圖所示，邊長為a的等邊三角形bcd所圍區(qū)域內(nèi)磁感應強度為

8、B，方向垂直紙面向內(nèi)的勻強磁場，某時刻靜止在b點的原子核X發(fā)生衰變，粒子沿bc方向射入磁場，經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后恰好在d點沿cd方向射出已知粒子質(zhì)量為m，電量為2e，剩余核的質(zhì)量為M，衰變過程的核能全部轉(zhuǎn)化為動能，求原子核X的質(zhì)量17鑒于核裂變產(chǎn)生的放射性廢物的水平和毒性，核物理學家致力于核聚變發(fā)電以減少核污染。核聚變電站最有可能的燃料是兩種同位素，被稱作重形式的氫：氘和氚。核聚變是靠溫度和壓力的共同作用完成的，在地球?qū)嶒炇抑型瓿煽煽睾司圩冃枰?億度。氘核和氚核聚變時的核反應方程：請回答下列問題：（1）補充完成上述核反應方程；（2）已知的比結(jié)合能是，的比結(jié)合能是，的比結(jié)合能是。一個氘核與氚核聚變過程釋

9、放出的能量為多少？（3）設(shè)質(zhì)子、中子的質(zhì)量均為。在氘與氚兩核達到核力作用范圍完成核聚變前必須要克服強大的庫侖斥力，該反應中兩核克服庫侖力做功為。若一個氘核與一個速度大小相等的氚核發(fā)生對撞，達到核力作用范圍，不計周圍粒子影響，反應前氘核速度至少多大？參考答案1D【詳解】A此核反應為核裂變反應，故A錯誤；B核裂變和核聚變反應都存在質(zhì)量虧損，故B錯誤；C因為比結(jié)合能越大原子核越穩(wěn)定，所以核反應生成的新核的比結(jié)合能比軸核的大，故C錯誤；D根據(jù)核反應中質(zhì)量數(shù)守恒，則有 235+1=A+144+3解得A=89故D正確。故選D。2C【詳解】A由核聚變反應規(guī)律可知，在產(chǎn)生核聚變反應時，都有大量的能量釋放，由質(zhì)

10、能方程可知，都有質(zhì)量虧損，所以太陽內(nèi)部發(fā)生的核聚變反應前各原子核的質(zhì)量之和不等于核反應后各原子核的質(zhì)量之和，A錯誤；BU核裂變的核反應有多種形式，其中有一種典型的U核裂變的核反應方程是B錯誤；C原子從低能級向高能級躍遷時，可能吸收光子，也可能是吸收實物粒子如自由電子使原子獲得能量，不吸收光子也能實現(xiàn)，C正確；D根據(jù)愛因斯坦的“光子說”可知，光的波長越大光子的能量越小，因光子的能量與光的頻率成正比，D錯誤。故選C。3A【詳解】A該方程是居里夫婦發(fā)現(xiàn)人工放射性的核反應方程，找到了放射性的同位素30P，故A正確；B該方程是核裂變方程，但書寫錯誤，不是核聚變方程，故B錯誤；C該方程是輕核聚變反應，故C

11、錯誤；D該方程是盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的方程，故D錯誤。故選A。4B【詳解】A要使原子核發(fā)生聚變反應，必須使核子間的距離接近到1015m，A錯誤；B設(shè)發(fā)生了x次衰變和y次衰變，則根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒有解得故衰變過程中要經(jīng)過6次衰變和4次衰變，B正確；C射線是速度約為0.1c的氦核流，穿透能力弱，C錯誤；D衰變放出的電子來自原子核內(nèi)部發(fā)生變化時的產(chǎn)物，D錯誤。故選B。5C【詳解】A核聚變反應方程中，反應前后質(zhì)量數(shù)守恒，故氦核（He）和中子（）的質(zhì)量數(shù)之和等于兩個氘核（）的質(zhì)量數(shù)之和，A錯誤；B由題意可知，核反應過程中的質(zhì)量虧損為B錯誤；C由題意可知，釋放的核能為C正確；D由核聚變反應方程可知，核反應過

12、程中中子數(shù)沒有發(fā)生變化，D錯誤。故選C。6A【詳解】命題透析 本題以核反應為背景，考查學生對核反應、比結(jié)合能、核能等相關(guān)概念的理解，考查學生的理解能力。思路點撥 比結(jié)合能是原子的結(jié)合能與核子數(shù)之比，而結(jié)合能是核子結(jié)合成原子核時釋放的能量，故核反應釋放的核能應為，A項正確。7D【詳解】根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可得X的質(zhì)量數(shù)為2+3-1=4電荷數(shù)為1+2-0=3所以X的中子數(shù)為4-3=1故選D。8D【詳解】A根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒，方程為知x的電荷數(shù)為0，質(zhì)量數(shù)為1，則x是中子，A錯誤；BC核聚變反應能放出核能，反應前后質(zhì)量出現(xiàn)虧損，BC錯誤；D該核反應釋放能量，有質(zhì)量虧損，生成物更穩(wěn)定，則

13、知的比結(jié)合能比的比結(jié)合能大，D正確。故選D。9D【詳解】由核反應過程中，遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知屬于中子（）的是X1、X3，而X2、X4屬于質(zhì)子（）。故選D。10D【詳解】AB由于X是碳12，其電荷數(shù)為6，質(zhì)量數(shù)為12，根據(jù)質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒可知，Y的質(zhì)量數(shù)為1，電荷數(shù)為0，因此Y為中子，AB錯誤；C4.7MeV是核反應中釋放的核能，不是結(jié)合能，選項C錯誤；D核反應中，平均每個核子釋放的核能為D正確。故選D。11C【詳解】A該方程書寫錯誤，電荷數(shù)兩邊不相等，故A錯誤；B該方程是人工轉(zhuǎn)變方程，故B錯誤；C該方程是核聚變反應，故C正確；D該方程書寫錯誤，反應物中應該有中子，故D錯誤。故選C。

14、12B【詳解】AB因參與核反應的核子質(zhì)量未知，所以在一次聚變反應中釋放的能量不一定比裂變反應多，但平均每個核子釋放的能量一定比裂變多，故A錯誤，B正確；CD聚變反應中釋放出巨大能量，則比結(jié)合能一定增加，質(zhì)量發(fā)生虧損，故CD錯誤。故選B。13BD【詳解】A結(jié)合教材史料，應用物理規(guī)律。甲圖片為倫琴發(fā)現(xiàn)X射線后，照射的倫琴夫人手的照片，與居里夫人無關(guān)，故A錯誤；B乙圖片中反映的天然放射性現(xiàn)象是貝克勒爾最先發(fā)現(xiàn)的，故B正確；C丙圖片的現(xiàn)象是法拉第研究電磁感應規(guī)律時的裝置，與陰極射線及電子的發(fā)現(xiàn)無關(guān)，故C錯誤；D原子彈的能量來源于核能，與愛因斯坦的質(zhì)能方程Emc2有關(guān)，故D正確。故選BD。14CD【詳解

15、】A由愛因斯坦的質(zhì)能方程可知，裂變反應釋放的核能為，故A錯誤；B光子來源于裂變反應釋放的能量，與核外電子的能級躍遷無關(guān)，故B錯誤；C由公式又則光電子的德布羅意波長為故C正確；D由于該反應是放出能量的，因此反應產(chǎn)物的比結(jié)合能增大，總結(jié)合能也增大，故D正確。故選CD。15AC【詳解】AB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1，電荷數(shù)為0，所以X為中子，故A正確，B錯誤；CD根據(jù)題圖可知、中，的比結(jié)合能最大，最穩(wěn)定；的質(zhì)量數(shù)最大，結(jié)合能最大，比結(jié)合能最小，最不穩(wěn)定，故C正確，D錯誤。故選AC。16；圓周運動的周期為，環(huán)形電流大小為；【詳解】由題意畫出粒子在磁場中的運動軌跡如圖所示，由幾何關(guān)系，由

16、由幾何知識得：粒子的運動半徑為：  R=atan=a          在磁場中，對粒子：2eBv=m              衰變過程中動量守恒：mv-Mu=0                    則得剩余核的速率           衰變過程中釋放的能量： 由愛因斯坦質(zhì)能方程：