高中人教版 (2019)4 核裂变与核聚变当堂检测题

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．以下有关近代物理内容的若干叙述中，正确的是

A．重核裂变为中等质量的核之后，核子的平均质量减小

B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的裂变反应

C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的光强太小

D．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子的总能量也减小

2．下列关于核反应的说法正确的是（　　）

A．是铀核的裂变

B．是核聚变反应

C．核反应中的X是质子

D．卢瑟福发现中子的核反应方程是：

3．下列说法不正确的是（　　）

A．目前世界上各国的核电站都是利用轻核聚变反应放出的能量

B．压力和温度对放射性元素衰变的快慢都没有影响

C．在光电效应现象中，从金属表面逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率有关

D．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增大

4．下列说法正确的是（　　）

A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应

B．卢瑟福发现质子的核反应方程式是

C．铋210的半衰期是5天，12g铋210经过15天后还有2.0g未衰变

D．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子总能量减小

5．一种典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出3个中子，核反应方程是可表示为，已知部分原子核的比结合能与核子数的关系如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．核反应方程中，X粒子是正电子

B．核反应方程中，X粒子是质子

C．、和相比，核的比结合能最大，它最稳定

D．、和相比，核的核子数最多，它的结合能最大

6．铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应：，则a+b可能是

A． B． C． D．

7．对下列核反应的类型，说法正确的一项是(　　)

A．①②③属于衰变

B．③⑤属于裂变

C．④⑥属于聚变

D．④⑤⑥属于人工核转变

8．下列说法正确的是（　　）

A．β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流

B．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内质量数减少2

C．核反应方程中的x为中子

D．聚变反应中粒子的比结合能变小

9．以下说法中，正确的是（　　）

A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应

B．要使氢原子核发生聚变，必须使它们间的距离至少接近到

C．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大，总能量减小

D．随温度的升高，放射性元素的半衰期将减小

10．核聚变过程的核反应方程为，反应原料氘（）富存于海水中，氚（）可以从中子轰击锂核（）的人工转变中得到。下列说法正确的是（　　）

A．中子轰击锂核（）得到氚（）的核反应方程为

B．核聚变的条件是要达到高温高压的热核反应状态，故核聚变过程不能释放出核能

C．核反应生成物中的粒子虽具有很强的穿透能力，但电离本领较弱

D．在中子轰击锂核（）发生的核反应生成物中有粒子，故属于衰变

11．关于重核的裂变，以下说法正确的是（　　）

A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量

B．中子从铀块中通过时，一定发生链式反应

C．重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减少

D．由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，所以重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能

12．下列四幅图涉及到不同的物理知识，图甲为圆板衍射条纹，图乙为共振曲线，图丙为三种射线在磁场中的运动轨迹图，图丁为核反应堆示意图。关于这四幅图，下列说法正确的是（　　）

A．图甲：该衍射条纹可以说明光具有粒子性

B．图乙：该曲线表明物体做受迫振动的振幅随驱动力频率的增大而一直减小

C．图丙：根据射线的偏转方向可知容器上方区域可能存在垂直纸面向外的磁场

D．图丁：镉棒吸收中子的能力很强，因此可通过调节镉棒的插入深度来控制反应速度

13．关于原子核下列说法正确的是（　　）

A．属于核裂变

B．属于衰变

C．由方程可知可以衰变为和

D．一个原子核衰变为一个原子核的过程中，发生6次衰变

14．关于下列核反应方程的说法正确的是（　　）

A．是α衰变方程

B．是核裂变方程

C．一定是释放核能的核反应方程

D．是发现中子的核反应方程

15．下列说法正确的是（  ）

A．只有铀235裂变才能产生核能

B．方程所描述的是核裂变反应

C．α粒子散射实验的结果证明原子核是由质子和中子组成的

D．放射性元素发生正电子衰变时，产生的新核质量数不变，核电荷数减少1

二、填空题（共4题）

16．为了核电站的安全，防止放射性物质的泄漏，核电站设置了四道屏障，即________、________、________、________.

17．能够发生链式反应的最小体积叫做它的________．如果铀235的体积超过了它的这个体积，只要有中子进入，就会立即引起铀核的________，在极短时间内释放出大量________，甚至发生猛烈的爆炸，________就是根据这个原理制成的．

18．完成下列核反应方程式

(1)_____；

(2)_____；

(3)_____。

19．现有四个核反应：

A．

B．

C．

D．

①________是发现中子的核反应方程，________是研究原子弹的基本核反应方程，________是研究氢弹的基本核反应方程．

②B中X的质量数为________，中子数为________．

三、综合题（共4题）

20．一个质子和两个中子聚变成一个氚核，已知质子质量为1.0073u，中子质量为1.0087u，氚核质量为3.0180u，

（1）写出核反应方程；（2）求该反应中释放的核能。

21．托卡马克（Tokamak）是一种复杂的环形装置，结构如图甲所示。环心处有一欧姆线圈，四周是一个环形真空室，真空室外排列着环向场线圈和极向场线圈，其中欧姆线圈的作用一是给等离子体加热以达到核聚变所需的临界温度；二是产生感应电场用以等离子体加速。同时，极向场线圈通电后提供的极向磁场与环向场线圈通电后提供的环向磁场将高温等离子体约束在真空室内，促使核聚变的进行如图乙所示为环形真空室简化图，其内径为外径为，和为其截面，关于中心对称。假设约束的核聚变材料只有氘核（）和氚核（），且不考虑核子间的相互作用，中子和质子的质量差异以及速度对核子质量的影响，核子一旦接触环形真空室壁即被吸收导走。（已知质子的电荷量为；质子和中子质量均为）试回答：

(1)氘核（）和氚核（）结合成氦核（）时，要放出某种粒子，同时释放出能量，写出上述核反应方程；

(2)欧姆线圈中，通以恒定电流时，等离子体能否发生核聚变，并简要说明判断理由。

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。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r1。

(1)氢原子处于基态时，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。

a．已知光在真空中的速度为c，氢原子在不同能级之间跃迁时，跃迁前后可认为质量不变，均为m。设氢原子处于基态时的能量为E1(E1<0)，当原子处于第一激发态时的能量为E1/4，求原子从第一激发态跃迁到基态时，放出光子的能量和氢原子的反冲速度。

b．在轻核聚变的核反应中，两个氘核()以相同的动能E0=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．H的质量是3.016 050 u，质子的质量是1.007 277 u，中子的质量是1.008 665 u．则：

一个质子和两个中子结合为氚核时，是吸收还是放出能量？该能量为多少？

参考答案：

1．A

2．B

3．A

4．B

5．D

6．D

7．A

8．C

9．A

10．A

11．D

12．D

13．D

14．C

15．D

16．     陶瓷芯块     燃料包壳     压力壳     安全壳

17．     临界体积     链式反应     能量     原子弹

18．              

19．     D     B     A     144     88

20．（1）；（2）

21．(1)；

(2)恒定电流产生恒定磁场，而恒定磁场无法产生感生电场，故离子无法被加速，因此不能发生核聚变反应。

22．（1）；（ 2）a. v=；b. 1.0MeV和3.0MeV

23．放出能量