人教版(新教材)高中物理選擇性必修3課時作業(yè)6：5 4 核裂變與核聚變練習

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊PAGEPAGE1第4節(jié)核裂變與核聚變(限時35分鐘)題組一重核的裂變和鏈式反應1.(多選)為應對能源危機和優(yōu)化能源結構，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年核電運行裝機總容量達到4000萬千瓦的水平，請根據(jù)所學物理知識，判斷下列說法正確的是()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，且核能發(fā)電對環(huán)境的污染比火力發(fā)電要小，故選項A、C正確。2.(2021·廣東廣州市一模)廣東大亞灣核電站是我國首座利用核裂變發(fā)電的大型商用核電站，核裂變反應方程eq\a\vs4\al(eq\o\al(235,92)U)＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋aX中()A.X為電子，a＝1 B.X為質子，a＝3C.X為質子，a＝2 D.X為中子，a＝3〖答案〗D〖解析〗根據(jù)電荷數(shù)守恒知X的電荷數(shù)為92－36－56＝0，即質子數(shù)為0，所以X為中子，根據(jù)質量數(shù)守恒知X的質量數(shù)為235＋1－144－89＝a，可得a＝3，故選項D正確。3.鈾原子核既可發(fā)生衰變，也可發(fā)生裂變。其衰變方程為eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋X，裂變方程為eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→Y＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n，其中eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(1,0)n、Y、eq\o\al(89,36)Kr的質量分別為m1、m2、m3、m4，光在真空中的傳播速度為c。下列敘述正確的是()A.eq\o\al(238,92)U發(fā)生的是β衰變B.Y原子核中含有56個中子C.若提高溫度，eq\o\al(238,92)U的半衰期將會變小D.eq\o\al(235,92)U裂變時釋放的能量為(m1－2m2－m3－m4)c2〖答案〗D〖解析〗根據(jù)核反應過程中質量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒，知X為氦原子核，eq\o\al(238,92)U發(fā)生的是α衰變，A錯誤；Y的質量數(shù)A＝235＋1－89－3＝144，電荷數(shù)Z＝92－36＝56，由原子核的組成特點可知，Y原子核中含有56個質子，中子數(shù)為144－56＝88，B錯誤；半衰期與溫度、壓強等外界因素無關，C錯誤；由于核裂變的過程中釋放能量，根據(jù)愛因斯坦質能方程得ΔE＝Δmc2＝(m1－2m2－m3－m4)c2，D正確。題組二輕核的聚變和核能的計算4.以下說法正確的是()A.聚變是裂變的逆反應B.如果裂變反應釋放能量，則聚變反應必定吸收能量C.聚變須將反應物加熱至數(shù)百萬開爾文以上的高溫，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〗裂變與聚變的反應物和生成物完全不同，裂變是重核分裂成中等核，而聚變則是輕核聚合成為較重核，無直接關聯(lián)，并非互為逆反應，選項A錯誤；裂變與聚變都釋放能量，選項B錯誤，D正確；要實現(xiàn)聚變反應，必須使參加反應的輕核充分接近，需要數(shù)百萬開爾文的高溫。但聚變反應一旦實現(xiàn)，所釋放的能量遠大于所吸收的能量。因此，總的來說，聚變反應還是釋放能量，選項C錯誤。5.當兩個中子和兩個質子結合成一個α粒子時，放出28.30MeV的能量，當三個α粒子結合成一個碳(C)核時，放出7.26MeV的能量，則當6個中子和6個質子結合成一個碳(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個質子可結合成3個α粒子，放出能量3×28.30MeV＝84.9MeV，3個α粒子再結合成一個碳核，放出7.26MeV能量，故6個中子和6個質子結合成一個碳核時，釋放能量為84.9MeV＋7.26MeV＝92.16MeV。6.查德威克在用α粒子轟擊鈹核的實驗中發(fā)現(xiàn)了中子，解決了物理學家在原子研究中遇到的難題，使原子物理研究取得了一項突破性進展。下列核反應方程中，產(chǎn)生的未知粒子(X1、X2、X3、X4)不是α粒子的是()A.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋X1 B.eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋X2C.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→X3＋eq\o\al(1,0)n D.2eq\o\al(2,1)H→X4〖答案〗B〖解析〗根據(jù)核反應遵循電荷數(shù)守恒和質量數(shù)守恒判斷出X1、X3、X4是α粒子，X2是eq\o\al(0,－1)e，不是α粒子，選項B正確。7.(2021·江西南昌市月考)2020年12月4日，中國規(guī)模最大、參數(shù)最高的“人造太陽”，在成都正式建成并成功放電。這顆“人造太陽”其實就是中國新一代可控核聚變裝置“中國環(huán)流器二號M”(HL－2M)，它的建成與開始放電，意味著中國“進一步加快人類探索未來能源的步伐”。在“中國環(huán)流器二號M”中，主要發(fā)生如下兩種核反應：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X，X＋Y→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(3,1)H，則X與Y分別是()A.eq\o\al(1,0)n與eq\o\al(6,3)Li B.eq\o\al(1,0)n與eq\o\al(7,3)LiC.eq\o\al(1,1)H與eq\o\al(6,3)Li D.eq\o\al(1,1)H與eq\o\al(7,3)Li〖答案〗A〖解析〗根據(jù)質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得X是eq\o\al(1,0)n，Y是eq\o\al(6,3)Li。故選項A正確。8.(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〖答案〗ABC〖解析〗A選項中兩個質量較輕的核結合成了一個質量較重的核，是聚變反應，故選項A正確；B選項中的核反應是鈾核捕獲中子裂變?yōu)閮蓚€(或更多)中等質量的核，并放出幾個中子，是裂變反應，故選項B正確；在C選項的核反應中沒有中子的轟擊自發(fā)地放出了α粒子，是α衰變，選項C正確；而D選項應是β衰變，選項D錯誤。9.(2021·江蘇星海實驗中學高二期中)關于核衰變和核反應的類型，下列表述正確的有()A.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He是α衰變B.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H是輕核聚變C.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β衰變D.eq\o\al(82,34)Se→eq\o\al(82,36)Kr＋2eq\o\al(0,－1)e是重核裂變〖答案〗A〖解析〗核反應eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He，這是原子核放出α粒子變成新的原子核，屬于α衰變，A正確；核反應eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H是用人工的方法產(chǎn)生新的原子核，因此屬于原子核的人工轉變，B錯誤；核反應eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n，是把小的原子核變成大的原子核，放出能量，因此屬于輕核的聚變，C錯誤；核反應eq\o\al(82,34)Se→eq\o\al(82,36)Kr＋2eq\o\al(0,－1)e，原子核放出電子變成新的原子核，屬于β衰變，D錯誤。10.(2021·江蘇海門市一中高二期末)2020年12月17日，攜帶“月壤”的“嫦娥五號”返回器成功著陸?！霸氯馈敝械暮ぃ?是目前為止最理想的核聚變清潔能源。下列核反應方程中屬于核聚變的是()A.eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(3,2)He→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(1,1)H B.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)eC.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(139,53)I＋eq\o\al(95,39)Y＋2eq\o\al(1,0)nD.eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n〖答案〗A〖解析〗核聚變?yōu)橘|量小的原子核在一定條件下，發(fā)生原子核相互聚合作用，生成新的質量更重的原子核。eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(3,2)He→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(1,1)H，質量數(shù)為3的He核變成質量數(shù)為4的He核，故為核聚變，選項A正確；eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)e，這個過程有電子釋放，β衰變規(guī)律中，會有電子釋放，β衰變規(guī)律為eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A,Z＋1)N＋eq\o\al(0,－1)e，選項B錯誤；C選項為核裂變，D選項為發(fā)現(xiàn)中子的反應。選項C、D錯誤。11.(2021·廣東韶關市一模)太陽向外輻射的能量來自其內部發(fā)生的各種熱核反應，當太陽內部達到一定溫度時，會發(fā)生“核燃燒”，其“核燃燒”的核反應方程為：eq\o\al(4,2)He＋X→eq\o\al(8,4)Be＋γ，方程中X表示某種粒子，eq\o\al(8,4)Be是不穩(wěn)定的粒子，其半衰期為T，這個核反應釋放出的能量為ΔE，光在真空中的傳播速度為c，下列說法正確的是()A.若使eq\o\al(8,4)Be的溫度降低，其半衰期會減小B.方程中的X為電子eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(eq\o\al(0,－1)e))C.該核反應過程產(chǎn)生的質量虧損為Δm＝eq\f(ΔE,c2)D.“核燃燒”的核反應是裂變反應〖答案〗C〖解析〗半衰期與外界因素無關，故溫度改變，半衰期不變，故A錯誤；根據(jù)質量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒判斷X為eq\o\al(4,2)He，故B錯誤；根據(jù)愛因斯坦質能方程ΔE＝Δmc2，解得該核反應過程產(chǎn)生的質量虧損為Δm＝eq\f(ΔE,c2)，故C正確；“核燃燒”的核反應是聚變反應，故D錯誤。12.(2021·福建泉州市月考)據(jù)報道，位于安徽省合肥市科學島上的“東方超環(huán)”(EAST)——俗稱“人造小太陽”，是中國科學院等離子體所自主設計、研制并擁有完全知識產(chǎn)權的磁約束核聚變實驗裝置。參與核反應的燃料為氘核和氚核，反應后產(chǎn)生氦核和某種粒子X，下列說法正確的是()A.此核反應為裂變反應B.X帶正電C.X為高頻電磁波D.氘核和氚核的總質量大于氦核和X的總質量〖答案〗D〖解析〗此核反應為聚變反應，故A錯誤；根據(jù)核反應電荷數(shù)守恒和質量數(shù)守恒知，粒子X不顯電性，為中子，故B、C錯誤；核反應過程，釋放能量，出現(xiàn)質量虧損，所以氘核和氚核的總質量大于氦核和X的總質量，故D正確。13.(多選)(2019·天津卷)我國核聚變反應研究大科學裝置“人造太陽”2018年獲得重大突破，等離子體中心電子溫度首次達到1億度，為人類開發(fā)利用核聚變能源奠定了重要的技術基礎。下列關于聚變的說法正確的是()A.核聚變比核裂變更為安全、清潔B.任何兩個原子核都可以發(fā)生聚變C.兩個輕核結合成質量較大的核，總質量較聚變前增加D.兩個輕核結合成質量較大的核，核子的比結合能增加〖答案〗AD〖解析〗與核裂變相比輕核聚變更為安全、清潔，A正確；核聚變是有條件的，不是任何兩個原子核都可以發(fā)生核聚變，B錯誤；兩個輕核結合成質量較大的核，質量發(fā)生虧損，核子的比結合能增加，放出能量，C錯誤，D