高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第五章 原子核4 核裂变与核聚变课堂检测

5.4核裂变与核聚变同步练习2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．核电站的建设可以缓解地球上的化石能源的消耗，现今核电站所产生的能量主要来自核燃料内部的(       )．

A．化学反应 B．放射性衰变

C．裂变反应 D．聚变反应

2．下列关于核反应方程及描述，正确的是（　　）

A．He+Al→P+n是居里夫妇发现人工放射性的核反应方程

B．U→Xe+Sr+n是核聚变方程

C．H+H→He+n是α衰变方程

D．N+He→O+H是α衰变方程

3．日本政府决定将福岛第一核电站中120万吨核废水倒入海洋。虽然利用东京电力公司开发的液体净化系统，可以去除废水中大部分高放射性物质，但是该系统无法去除带有放射性的氚。氚会发生β衰变，其半衰期约为12.4年。下列说法正确的是（　　）

A．β衰变释放出高速运动的电子流，用一张纸就能把它挡住

B．放射性原子核在发生衰变时产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，并放出γ光子

C．将核废水做冷却处理，能缩短氚的半衰期，以达到用更短的时间降低核污染

D．福岛核电站利用的是氚在高温条件下与氘实现核聚变反应来进行发电

4．下列五幅图的有关说法中正确的是（　　）

① ②③ ④​⑤

A．若两球质量相等，碰后的速度一定为v

B．射线甲是α粒子流，具有很强的穿透能力

C．在光的颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越小

D．链式反应属于重核的聚变

E．中央亮条的宽度代表粒子动量的不确定范围

5．2011年3月11日，日本发生9.0级大地震并引发海啸，致使福岛核电站的5个机组停转，12日首次出现了核泄漏，大批居民被疏散，2011年3月26日，在我国黑龙江省东北部空气中发现了极微量的人工放射性核素碘131．下列关于原子核转变的知识，说法正确的是（     ）

A．研制核武器的钚239()由铀239()经过4次β衰变而产生

B．福岛核电站的核反应方程可能为

C．在中子轰击下，生成和的核反应前后，原子核的核子总数减少

D．碘131是元素碘的一种放射性同位素，半衰期为8.3天，20g的碘经过两个半衰期后其质量变为10g．

6．原子弹和氢弹所涉及的基本核反应方程有：①，②。关于这两个方程，下列说法正确的是（　　）

A．方程①属于重核裂变 B．方程②属于α衰变

C．方程①的核反应是太阳能的源泉 D．方程②中的与互为同位素

7．下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（　 　）

A．图甲：卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了原子核的内部结构模型

B．图乙：用中子轰击铀核使其发生聚变，链式反应会释放出巨大的核能

C．图丙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子特征光谱也是不连续的

D．图丁：汤姆孙通过电子的发现揭示了原子核内还有复杂结构

8．下列说法正确的是（       ）

A．玻尔通过对氢原子模型的研究，提出了原子的核式结构学说

B．根据放射性元素的半衰期可以确定某个特定的原子核何时发生衰变

C．太阳释放出的能量来源于太阳内部原子核的裂变

D．原子核内部核子之间距离非常的近，但是，核子之间的核力远大于它们之间的万有引力和库仑力

9．下列说法不正确的是     （ ）

A．是聚变

B．是裂变

C．是α衰变

D．是裂变

10．下列关于中子研究的说法正确的是（　　）

A．α粒子轰击N，生成O，并产生了中子

B．U经过4次α衰变，2次β衰变，新核与原来的原子核相比，中子数少了6个

C．放射性β射线其实质是高速中子流，可用于医学的放射治疗

D．核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度

11．下列说法中正确的是（　　）

A．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子且总能量增加

B．光电效应显示了光的粒子性，康普顿效应显示了光的波动性

C．天然放射现象的发现，揭示了原子内部的复杂结构

D．一个氘核与一个氢核聚变生成一个氦核的同时，放出一个中子

12．日本政府在2021年4月13日的阁僚会议上决定向海洋排放福岛第一核电站含有对海洋环境有害的核废水。核废水中含有多种放射性物质，氚（）就是其中一种，放射性氚（）的半衰期约为12年，通过释放某种射线转变为氦（）。下列说法正确的是（　　）

A．氚核（）的比结合能小于氦核（）的比结合能

B．氚核（）转变为氦核（）的衰变是α衰变

C．该反应中释放的射线能穿透几厘米厚的铅板

D．100个氚核（）经过12年后还剩50个

13．下列四幅图涉及不同的物理知识，如图所示，其中说法正确的是（　　）

甲：卢瑟福粒子散射实验   乙：链式反应示意图       

丙：氢原子能级示意图 丁：光电效应演示实验

A．甲图中A处能观察到大量的闪光点，B处能看到较多的闪光点，C处观察不到闪光点

B．图乙中用中子轰击铀核使其发生聚变，链式反应会释放出巨大的核能

C．图丙中处于能级的大量氢原子向低能级跃迁，最多可以放出3种频率的光

D．丁图中用弧光灯照射原来就带电的锌板时，发现验电器的张角变大，说明锌板原来一定带负电

14．下列说法正确的是

A．放射性元素的半衰期与元素所处环境的温度有关

B．α、β、γ三种射线中，γ射线的电离能力最强

C．卢瑟福过实验发现质子的核反应万程为He+N→O+H

D．聚变是裂变的逆反应

15．截止2022年1月6日，玉兔二号月球车行驶里程已达到1003.9米。月球夜晚温度低至-180℃，为避免低温损坏仪器，月球车携带的放射性同位素钚-238（Pu）会不断衰变，释放能量为仪器设备供热。Pu可以通过以下反应过程得到：U+H→Np+2n，Np→X+Pu。已知的衰变方程为Pu→Y+U，其半衰期为88年，则（　　）

A．U+H→Np+2n为轻核的聚变

B．X为质子H

C．Pu的衰变为α衰变

D．白天时，温度升高，Pu的半衰期会减小

二、填空题（共4题）

16．核电站的核心是原子核反应堆，核燃料（如铀）释放出大量的核能，是和平利用核能的重要途径。我国的核电事业发展迅速，已经建成几座核电站，其中广东大亚湾核电站每年发电量约，其中的电力供应香港，30%的电力供应广东电网。据专家估计，通过核能发电，使得广东和香港两地每年减少燃煤消耗。核能作为一种新型能源有着广阔的前景。

（1）原子核是由___________组成的。在反应堆中，核燃料（如铀）发生______________释出大量的核能。

（2）已知煤的热值，则煤完全燃烧时放出的热量是多少_____？

（3）向大气中排放过量的二氧化碳等温室气体是造成“温室效应”的主要原因，大亚湾核电站与同等供电量的火力发电站相比，每年将少排放二氧化碳排放，已知通常情况下二氧化碳气体的密度为.则这些气体通常情况下的体积约为多少______？

（4）设火力发电站在单位时间内产生的电能为E，它在这段时间内所消耗的燃料完全燃烧产生的热量为Q，则火力发电站的效率根据上述资料，可估算出通常的火力发电站的效率约为多少______？

17．核能是一种高效的能源．在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳，压力壳和安全壳（见图1）．结合图2可知，安全壳应当选用的材料是________．

18．在下列描述的核过程的方程中，属于α衰变的是_______，属于裂变的是_______，属于聚变的是_______。（填正确答案标号）

A．

B．

C．

D．

E．

19．已知一个氢原子的质量为1.6736×kg，一个锂原子的质量为11.6505×kg，一个氦原子的质量为6.6467×kg，一个锂核受到一个质子轰击变为2个α粒子，则核反应方程为________；该核反应释放的核能为__________J（结果保留3位有效数字）

三、综合题（共4题）

20．两个氘核结合成一个氦核，已知氘核质量为，氦核质量为。求出氘完全结合成氦时可以释放出的能量。阿伏加德罗常数为，为，相当于的能量。

21．两个动能均为1 MeV的氘核发生正面碰撞，引起如下反应：。（已知H的质量m0=2.0136u，H的质量m1=3.0156u， H的质量m2=1.0073u，1u相当于931.5MeV的能量。结果均保留2位有效数字。）

(1)此核反应中放出的能量ΔE为多少？

(2)若放出的能量（包括最初的动能和核反应放出的能量，以后见此题目都这样理解）全部变为新生核的动能，则新生的氚核具有的动能是多少？

22．从宏观现象中总结出来的经典物理学规律不一定都能适用于微观体系。但是在某些问题中利用经典物理学规律也能得到与实际比较相符合的结论。

例如，玻尔建立的氢原子模型，仍然把电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动。他认为，氢原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做匀速圆周运动。

(1)已知电子质量为m，电荷为e，静电力常量为k，氢原子处于基态时电子的轨道半径为R。原子处于基态时，电子绕原子核运动，可等效为环形电流，求此等效电流值。

(2)在微观领域，动量守恒定律和能量守恒定律依然适用。在轻核聚变的核反应中，两个氘核（）以相同的动能Eo=0.35MeV做对心碰撞，假设该反应中释放的核能全部转化为氦核和中子（）的动能。已知氘核的质量mD=2.0141u，中子的质量mn=1.0087u，氦核的质量mHe=3.0160u，其中1u相当于931MeV。在上述轻核聚变的核反应中生成的氦核和中子的动能各是多少MeV？（结果保留1位有效数字）

23．一个质子的质量为m1，一个中子的质量为m2，氦核的质量为m3，光速为c。

(1)写出核子结合成氦核的核反应方程；

(2)计算核子结合成氦核时释放的核能△E；

(3)计算氦核的比结合能E。

参考答案：

1．C

2．A

3．B

4．E

5．B

6．A

7．C

8．D

9．D

10．D

11．D

12．A

13．C

14．C

15．C

16．     质子和中子     核裂               31%

17．混凝土

18．     B     D     E

19．         

20．

21．(1)4.0 MeV；(2)1.5 MeV。

22．(1)；(2)，

23．(1)；(2)；(3)