高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第三册第4节 核裂变和核聚变当堂检测题

5.4核裂变与核聚变基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．下列四个核反应方程中，属于轻核聚变的是（　　）

A． B．

C． D．

2．2020年12月4日，新一代“人造太阳”核聚变实验装置—中国环流器二号（如图所示）在四川成都建成并实现首次放电。这标志着我国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造、运行技术，为我国核聚变堆的自主设计与建造打下坚实基础。它是一种利用磁约束来实现可控核聚变的环形容器装置，容器外面缠绕着两组线圈（如图所示）。通电时，托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场，将1.5亿摄氏度高温的等离子体约束在环形真空室内，以达到核聚变的目的。下列说法正确的是（　　）

A．核能不属于清洁能源

B．托卡马克内部核反应可能是

C．线圈1产生水平方向的环形磁场

D．螺旋型磁场可以约束运动方向不同的带电粒子

3．据《人民日报》4月12日报道，日本要把福岛核电站超过130万吨的核废水直接排入太平洋，引起周边国家的一致反对。 核废水中含有多种放射性元素，其中放射性元素Cs137的核反应方程为，半衰期约为30年，下列说法正确的是（　　）

A．该反应属于核裂变

B．该反应需吸收能量

C．原子核中有81个中子

D．经海水稀释后半衰期会变短

4．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

5．原子核裂变一般生成两个中等质量的原子核，我国科学家钱三强和何泽慧夫妇研究铀核裂变时，发现了铀核也可能分裂成三部分或四部分。关于原子核的裂变下面表述正确的是（　　）

A．裂变过程质量亏损，但不一定释放能量

B．裂变成两个中等质量的原子核和，与是同位素

C．容易俘获快中子而发生裂变释放核能

D．的纯度越高，其裂变的链式反应越难进行

6．能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表述正确的有（　　）

A．是核聚变反应

B．是β衰变

C．是核聚变反应

D．是α衰变

7．电影《流浪地球》火爆春节假期,成为大家热议的话题。影片中提到太阳大约在几十亿年后,会逐渐进入红巨星时期,核心温度逐渐升高,当升至某一温度时，太阳内部的氦元素开始聚变成碳，即氦闪。氦闪的核反应方程为,已知和的质量分别为mc=12. 000 0u和mHe=4.002 6 u,1 u=931MeV/c2,c为光速。则太阳在发生氦闪过程中释放的能量约为(         )

A．5 MeV B．7 MeV C．10 MeV D．14 MeV

8．“两弹一星”可以说长了中国人的志气，助了中国人的威风。下列核反应方程中，属于研究“两弹”的基本核反应方程的是（　　）

① ②

③ ④

A．①② B．②③

C．②④ D．③④

9．关于原子和原子核，下列说法正确的是（　　）

A．结合能越大，原子核越稳定

B．在核反应中，X为中子

C．形成化合物H3PO4后不再具有放射性

D．氡在-30℃时的半衰期为3.8天，1g氡原子核在常温下经过7.6天只剩下0.2g氡原子核

10．2020年11月27日，我国自主三代核电“华龙一号”全球首堆——中核集团福清核电5号机组首次并网成功，标志着我国打破了国外核电技术垄断，正式进入核电技术先进国家行列。下列关于核电应用说法正确的是（　　）

A．核电站的反应堆中常用镉棒使中子减速从而控制核反应速率

B．任何体积的都能发生链式反应

C．反应堆的外面需要修建很厚的水泥层用来屏蔽核裂变产物放出的各种射线

D．核反应产物的比结合能比核燃料的比结合能低

11．核动力航空母舰因其性能强劲堪称海上霸主，它利用可控制核裂变释放的核能获得动力，核反应方程为：。已知光在真空中速度为c，的比结合能为，的比结合能为，的比结合能为。下列说法正确的是（　　）

A．X为中子，

B．反应过程中的质量亏损为

C．三种比结合能的大小关系为

D．此核裂变释放核能约为

12．2020年12月，新一代“人造太阳”装置在成都建成并实现首次放电，该装置是我国新一代先进磁约束核聚变实验研究装置，其核反应方程是，则（　　）

A．x为电子

B．反应前后质量守恒

C．该反应为吸热反应

D．的比结合能比的比结合能大

13．根据近代物理知识，你认为下列说法中正确的是（　　）

A．在原子核中，结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固

B．是核裂变反应

C．氡的半衰期为3.8天，现有16个氡原子核，经过7.6天后剩下4个氡原子核

D．一个氢原子从的激发态向低能级跃迁时，最多能辐射出6种不同频率的光子

14．据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置（又称“人造太阳”）已完成了首次工程调试。下列关于“人造太阳”的说法正确的是（　　）

A．“人造太阳”的核反应方程是

B．“人造太阳”的核反应方程是

C．根据公式E＝mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量比裂变反应小得多

D．根据公式E＝mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量与裂变反应相同

15．核潜艇是以核反应堆为动力来源的潜艇，有一种核裂变方程为，下列说法正确的是（　　）

A．裂变反应中亏损的质量变成了能量

B．裂变反应出现质量亏损导致质量数不守恒

C．X原子核中有54个质子

D．X原子核比铀核的平均结合能小

二、填空题（共4题）

16．原子核释放能量的方式有_____、_____和_____．

17．太阳是一颗能自己发光发热的气体星球。太阳辐射能量的来源来自于_____________________

18．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）

19．1.定义：两个________结合成质量较大的核，这样的核反应叫作核聚变。

2.核反应方程：H＋H→He＋n＋17.6 MeV。

3.条件：使轻核的距离达到________ m以内。

方法：加热到很高的________。

三、综合题（共4题）

20．为什么实现核聚变要使聚变的燃料加热到几百万开尔文的高温？

21．假定第1代中子数为2，此后，每一个核裂变都产生2个中子，那么第10代中子数是多少？第100代中子数是多少？想一想链式反应的威力，并与同学交流。

22．我国首艘攻击核潜艇，代号091型，西方称其为汉级攻击核潜艇，其核反应堆采用的燃料是铀235，用一个动能约为的热中子（慢中子）轰击铀235，生成不稳定的铀236，从而再裂变为钡144和氪89，同时放出能量和3个快中子，而快中子不利于铀235的裂变。为了能使裂变反应继续下去，需要将反应中放出的快中子减速，从而使生成的中子继续撞击其它铀235.有一种减速的方法是使用石墨（碳12）作减速剂，设中子与碳原子的碰撞是对心弹性碰撞。（可能用到的数据、、），试求：

（1）请写出核反应方程式；

（2）一个动能为的快中子与静止的碳原子碰撞一次后，快中子的动能为多少；

（3）一个动能为的快中子需要与静止的碳原子碰撞多少次，才能减速成为慢中子？

23．大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应是两个核生成一个核和一个，已知的质量为2.0136u，的质量为3.0150u，的质量为1.0087u，。求：

(1)写出氘核聚变反应方程式；

(2)两个氘核聚变反应中释放的核能约为多少MeV？（保留两位有效数字）

参考答案

1．A

2．D

3．C

4．A

5．B

6．A

7．B

8．C

9．B

10．C

11．D

12．D

13．B

14．A

15．C

16．裂变    聚变    衰变   

17．核聚变反应

18．       

19．轻核    10-15    温度   

20．轻核的聚变反应，是较轻的核子结合成较重的核子，要使得核子的强相互作用发挥作用，必须使核子间的距离达到10-15 m以内；同时由于在此距离时原子核之间的库仑斥力巨大，因而需要核子有很大的动能，表现在宏观上就是核燃料需要达到极高的温度

21．；

22．（1）；（2）；（3）54

23．(1)；(2)3.3MeV