人教版 (2019)选择性必修 第三册4 核裂变与核聚变复习练习题

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．下列核反应方程及其表述中错误的是（　　）

A．Na→Mg+e是原子核的β衰变

B．He+H→He+H是原子核的α衰变

C．He+Al→P+n 是原子核的人工转变

D．U+n→Kr+Ba+3n是重核的裂变反应

2．2018年11月12日中科院等离子体物理研究所发布消息：全超导托卡马克装置EAST在实验中有了新的突破，等离子体中心电子温度达到1亿摄氏度；其主要两个核反应方程为：①；②，则下列表述正确的是（　　）

A．X是质子

B．Y是氚核

C．①是人类历史上第一次核反应人工转变方程

D．②属于核裂变反应方程

3．下列说法正确的是（）

A．重核裂变和轻核的聚变过程都有质量亏损，都向外界放出核能

B．氢原子从n=3的能级向低能级跃迁时只会辐射出两种不同频率的光

C．比结合能大的原子核分解成比结合能小的原子核时要放出能量

D．β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的

4．下列说法正确的是

A．是核裂变反应方程

B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变

C．一个氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级，该氢原子放出光子，原子的电势能增加

D．将放射性元素掺杂到其它稳定元素中，并降低其温度，它的半衰期会发生改变

5．下列说法正确的是（　　）

A．β射线是电子流，源于核外电子

B．天然放射现象中放射出的α、β、γ射线都能在磁场中发生偏转

C．目前核电站的核燃料通常为铀，利用的核反应是裂变

D．质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3.当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是（m1+m2-m3）c

6．下列说法正确的是（　　）

A．是一种核裂变反应

B．放射性元素的半衰期与外界的温度有关

C．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应

D．卢瑟福为解释α粒子散射实验现象提出了原子核式结构学说

7．利用某原子核俘获中子发生核反应，可获得氚核，氚是重要的核聚变原料。具体的核反应方程为，则下列说法正确的是（　　）

A．此核反应为α衰变

B．X的中子数为2

C．此核反应过程有质量亏损

D．4.9MeV是X的结合能

8．根据相关知识判断，下列说法正确的是（　　）

A．德布罗意第一次将量子观念引入原子领域，玻尔预言了实物粒子的波动性

B．射线是核外电子受激而射出的电子流

C．大量处于第5能级（即量子数）的氢原子，在向低能级跃迁时，最多可辐射出10种不同频率的光子

D．能级、光子的能量、原子反应堆中发生的核反应释放的核能和弹簧的弹性势能都具有量子化特征

9．2021年5月28日，中科院合肥物质科学研究院中国“人造太阳”核聚变技术创造了新的世界纪录，成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，将1亿摄氏度20秒的原纪录延长了5倍。下列关于核聚变的有关说法正确的是（　　）

A．轻核聚变释放出能量，出现了质量亏损，所以轻核聚变过程质量数不守恒

B．轻核聚变后核的比结合能增大

C．中等大小的核的结合能最大

D．轻核聚变的反应称为链式反应

10．下列核反应中属于α衰变的是（　　）

A． B．

C． D．

11．下列说法中错误的是（　　）

A．卢瑟福通过实验发现质子的核反应方程为He＋N→O＋H

B．铀核裂变的核反应方程是：U→Ba＋Kr＋2n

C．质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2

D．原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子；原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为λ2的光子，已知λ1＞λ2，那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要吸收波长为的光子

12．重核裂变的一个核反应方程为，已知、、的比结合能分别为7.6 MeV、8.4 MeV、8.7 MeV，则（　　）

A．该核反应方程中x=3

B．的中子数为143

C．该核反应中质量增加

D．的比结合能比小，比更稳定

13．下列说法正确的是（）

A．原子核发生α衰变时，新核与α粒子的总质量等于原来的原子核的质量

B．在原子核中，比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固

C．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，电势能增大，原子的总能量不变

D．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应．

14．下列说法正确的是（　　）

A．普朗克为了解释黑体辐射的实验结果而提出了光子说

B．康普顿效应说明光子不仅有能量还具有动量

C．是聚变反应

D．据波尔理论可知氢原子从高能级从低能级跃迁时，电子的动能减小，电势能增大

15．核聚变过程可以释放大量能量。一种典型的聚变反应就是四个氢原子核（质子）结合成一个氦原子核，大约释放28MeV的能量。太阳内部就时刻发生着核聚变，给我们带来光和热。如果想实现人工核聚变，困难在于原子核都带正电，互相排斥，一般情况下不能相互靠近而发生结合，只有在温度达到极高温度时，原子核的热运动速度非常大，才能冲破库仑斥力的壁垒，碰撞到一起发生结合，这叫热核反应。根据统计物理学，绝对温度为T时，粒子的平均动能，其中k=1.38×10－23J/K，叫做玻尔兹曼常量。理论计算表明，当质子的平均动能达到约7.2×105eV时，热运动的质子容易发生结合而发生聚变反应。不考虑量子效应及相对论效应，根据以上信息结合经典理论，判断下列说法正确的是（　　）

A．将氦核的核子全部分开，大约需要28MeV的能量，氦核的比结合能约为14MeV

B．若两个质子以相同初动能E0相向运动正碰而恰好结合，则一个质子从远处以初动能2E0与另一个静止的质子发生正碰，也能恰好结合

C．若两个质子以相同初动能E0相向运动正碰而恰好结合，则一个质子从远处以初动能4E0与另一个静止的质子发生正碰，也能恰好结合

D．由以上信息可以计算出发生热核反应时的温度约为107K量级

二、填空题（共4题）

16．在下列描述核过程的方程中，属于衰变的是_____，属于衰变的是_____，属于裂变的是_____，属于聚变的是_____。（填正确答案标号）

A．

B．

C．

D．

E．

F．

17．1.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________。

18．恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，当温度达到108K时，可以发生“氦燃烧”。

①完成“氦燃烧”的核反应方程：He+____→+γ

②Be是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.6×10﹣16s，一定质量的Be，经7.8×10﹣16s后所剩Be占开始时的____。

19．太阳的能量来自下面的反应:四个质子(氢核)聚变成一个α粒子,同时发射两个正电子和两个没有静止质量的中微子νe,若太阳辐射能量的总功率为P,质子、氦核、正电子的质量分别为mp、mHe、me,真空中的光速为c． 写出核反应方程式_______________________; 核反应所释放的能量ΔE=_______________________; 在t时间内参与上述热核反应的质子数N=________________________.

三、综合题（共4题）

20．在某些恒星内部，3个氦核（）结合成1个碳核（）。已知1个氦核的质量为m1、1个碳核的质量为m2，1个质子的质量为mp，1个中子的质量为mn，真空中的光速为c。

（1）核反应方程为；

（2）核反应的质量亏损为；

（3）碳核的比结合能为。

21．已知氘核质量为2.0136u，中子质量为1.0087u，核的质量为3.0150u。两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成并放出一个中子，释放的核能也全部转化为机械能。（质量亏损为1u时，释放的能量为931.5MeV。除了计算质量亏损外，的质量可以认为是中子的3倍）

(1)写出该核反应的反应方程式；

(2)该核反应释放的核能是多少？

(3)若测得反应后生成中子的动能是3.12MeV，则反应前每个氘核的动能是多少MeV？

22．氘核与氚核的核反应为：，求：

(1)核反应式中的X是什么粒子？

(2)这一过程的质量亏损是多少（保留两位有效数字）；

(3)氘核完全参与上述反应，共释放核能多少？氘核的摩尔质量，阿伏加德罗常数。

23．如图所示是铀核裂变的示意图．中子以速度轰击静止的铀235产生激发态的铀236，再裂变成两个中等质量的核、，图示的核反应释放的核能为，已知普朗克常量为，真空中的光速为．

（1）求激发态铀236的速度大小；

（2）写出核反应方程，并计算反应中的质量亏损；

（3）求核反应中产生频率为的光子能量和动量为的中子的德布罗意波波长。

参考答案：

1．B

2．B

3．A

4．B

5．C

6．D

7．C

8．C

9．B

10．C

11．B

12．B

13．D

14．B

15．C

16．     C     AB     E     F

17．     轻核     10-15     温度

18．         

19．              

20．（1）；（2）；（3）

21．(1)；(2)3.26MeV；(3)0.45MeV

22．(1)中子；(2)；(3)

23．（1）；（2），，；（3），