高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册4 核裂变与核聚变当堂达标检测题

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）

1．2020年11月27日，“华龙一号”发电机组首次并网成功，其内核是如图所示的核反应堆，关于核反应下列说法中正确的是（　　）

A．图示装置的核反应类型是核聚变 B．要使核反应速度减慢，可以将铀棒插入得更深

C．裂变反应的燃料是铀，反应过程质量不守恒 D．石墨起到降低反应温度的作用

2．贝克勒尔首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用。下列属于放射性衰变的是（　　）

A． B．

C． D．

3．与的核聚变发电不产生温室气体，不产生放射性物质，是一种十分清洁、安全和环保的能源，开发月壤中蕴藏丰富的氦3资源，对人类社会今后的可持续发展具有深远意义．该核反应可表示为 (X表示某种粒子)，若、和的质量分别为m1、m2、m3，则下列选项正确的是                            (　　)．

A．X为质子

B．这种核反应在月球上可自发进行

C．高速的X粒子可以用来工业探伤

D．该反应释放的核能ΔE<(m1＋m2－m3)c2

4．下列说法正确的是（　　）

A．阴极射线的存在说明原子核是可分的

B．光电效应证明了光具有波动性

C．原子的核式结构模型可以解释原子的稳定性

D．裂变产生的新核的比结合能比的比结合能大

5．如图所示，下列说法正确的是

A．图1中，问左偏转的射线是β射线

B．图2中，发生光电效应时，入射光的强度增强，打出的光电子最大初动能增加

C．图3中，铀235的裂变方程为

D．图4中，一个处于n=4能级氢原子向低能级跃迁时，可能发出16种不同频率的光

6．原子核物理与粒子物理是物理学研究的重要方向之一，对微观未知粒子的探测可以使我们对物质的微观结果和宇宙的发展方向作出合理的预测，下列说法正确的是(        )

A．原子核发生衰变时放出电子，说明原子核内有电子

B．原子核的半衰期可以通过加压或者升温等方法进行改变

C．原子核由质子和中子组成，其核子数越大，则结合能越大

D．裂变反应堆中，镉棒的作用是减慢中子的速率，以维持链式反应进行

7．下列说法中正确的是（　　）

A．汤姆生通过研究阴极射线实验，发现了电子和质子的存在

B．裂变物质体积小于临界体积时，链式反应不能进行

C．卢瑟福的α粒子散射实验证明了原子核是由质子和中子组成的

D．根据玻尔理论，氢原子在辐射光子的同时，轨道半径也在连续地减小

8．下列说法正确的是        (　　)

①是α衰变方程　   

②是核聚变反应方程　

③是核裂变反应方程　

④是原子核的人工转变方程

A．①②

B．②④

C．③④

D．①③

9．放射性同位素在工业、医疗、生物技术等领域都具有广泛应用，下列四个核反应方程中属于生成人工放射性同位素的是（　　）

A． B．

C． D．

10．下列说法中不正确的是（  ）

A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分

B．目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变

C．一群氢原子从n=3的激发态跃迁到基态时，能辐射3种不同频率的光子

D．卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型

E．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

11．2017年1月9日，大亚湾反应堆中微子实验工程获得国家自然科学将一等奖，大多数粒子发生核反应的过程中都伴随着中微子的产生，例如核裂变、核聚变、β衰变等．下列关于核反应的说法正确的是（               ）

A．衰变为，经过3次衰变，2次衰变

B．是衰变放出，是衰变

C．是重核裂变方程，也是氢弹的核反应方程

D．高速粒子轰击氮核可以从氮核中打出中子，其核反应方程为

12．中国自主研发的世界首座具有第四代核电特征的核电站华能石岛湾高温气冷堆核电站，位于山东省威海市荣成石岛湾。目前核电站使用的核燃料基本都是浓缩铀，俘获一个慢中子后发生裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为：（x，y待求），下列说法正确的是（　　）

A．中子是卢瑟福通过实验最先发现的 B．中子具有很强的电离本领

C．核反应方程中Sr的质子数为56 D．核反应方程中Sr的中子数为56

13．核聚变和核裂变是重要的核反应，关于核聚变和核裂变，下列说法正确的是（　　）

A．原子核核子间的距离接近m时就会发生聚变反应

B．目前地球上核电站的主要原料为和

C．核反应堆中，通过控制镉棒释放中子的多少来控制核反应速度

D．核裂变和核聚变发生后，产生的新核的比结合能比反应前原子核的比结合能大

14．2020年12月4日，新一代“人造太阳”中国环流二号M装置（HL-2M）正式建成并实现首次放电，放电温度达太阳芯部温度近10倍。“人造太阳”实验中的可控热核反应的方程是，海水中富含反应原料氘（），氚核（）可以用中子轰击锂核（）得到。下列说法正确的是（　　）

A．上述核反应前后核子数相等，生成物的质量等于反应物的质量

B．中子轰击锂核（）反应方程为

C．中子轰击锂核（）发生了衰变

D．氘核（）和氚核（）的比结合能均比氦核（）的比结合能大

15．下列说法正确的是（　　）

A．玻尔的原子模型成功解释了氢原子光谱的分立性

B．原子核的结合能越大，结构就越稳定

C．光电效应中的光电子和β衰变中产生的β粒子都来源于原子核外的电子

D．地球上的核电站与太阳内部主要进行的核反应类型相同

二、填空题（共4题）

16．中子打进铀核后，铀核处于激发状态，此时的原子核称为_______________。核子激烈运动，间距增大，核力_______________，铀核分裂成多个裂块，放出几个中子，并放出巨大能量。

17．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________．

18．（1）在所有能源中核能具有能量密度大、区域适应性强的优势，在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能．核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能．核反应方程式＋n―→＋Kr＋aX是反应堆中发生的许多核反应中的一种， n为中子，X为待求粒子，a为X的个数，则X为________，a＝________．以mU、mBa、mKr分别表示、、Kr的质量，mn、mp分别表示中子、质子的质量，c为光在真空中传播的光速，则在上述核反应过程中放出的核能ΔE＝________________________．

（2）一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量为mH＝1.007 3 u，中子质量为mn＝1.008 7 u，氚核质量为m＝3.018 0 u,1 u相当于931.5 MeV．

这个聚变方程为______________________________________________；

释放出的核能为_________________________________________

平均每个核子释放的能量是______________________________________

19．随着上海经济的发展，上海的电力供应日趋紧张，为了缓解上海的电力紧张问题，刚刚建成的三峡水力发电站一期工程和秦山核电站三期工程随即并网发电，为上海经济的发展提供了能源保障.三峡水力发电站利用的是______能，秦山核电站利用的是_______能。

三、综合题（共4题）

20．氘核与氚核的聚变反应： ，已知电子电量e=1.6×10-19C，普朗克常量h=6.6×10-34J·s，求：

(1) 这一过程的质量亏损是多少千克？

(2) 1g氘核完全参与上述反应，共释放核能多少（阿伏伽德罗常量NA=6.0×1023mol-1）？

21．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E0做对心碰撞，该反应中释放的核能为△E，假设释放的核能全部转化为氦核（）和另一种粒子的动能．

①写出核反应方程式；

②在上述轻核聚变的核反应中生成的氦核和另一种粒子的动能各是多少？

22．已知铀235的质量为235.043 9 u,钡141的质量为140.913 9 u,氪92 的质量为91.897 3 u,每个中子质量为1.0087 u,1 kg铀235发生的铀核裂变所放出的能量相当于多少吨优质煤完全燃烧时放出的能量?(1 kg优质煤完全燃烧时能产生 2.9×107 J的热量)

23．北京时间2016年12月10日，由中国研制的热核聚变堆核心部件在国际上率先通过认证，这是中国对国际热核聚变实验堆项目的重大贡献．国际热核聚变实验堆计划，目的是实现可以控制的核聚变反应，探索利用核聚变能量的方式，其产生能量的原理和太阳发光发热的机理相似﹣在同位素氘和氚聚变成一个氦核的过程中释放出能量．

（1）已知氘核、氚核、氦核、中子的质量分别为m1、m2、m3、m4，普朗克常量为h，真空中的光速为c，写出该核反应中释放出的核能全部以γ光子的形式释放，求辐射出的γ光子的波长．

（2）若m1=2.0141u、m2=3.0161u、m3=4.0026u和m4=1.0087u，1u相当于931.5MeV的能量，求该反应释放出的能量（以MeV为单位，结果保留三位有效数字）．

参考答案：

1．C

2．A

3．D

4．D

5．C

6．C

7．B

8．B

9．A

10．A

11．A

12．D

13．D

14．B

15．A

16．     复合核     减小

17．     D     B     A     144     88

18．          3               6.24Mev     2.08Mev

19．     机械     核

20．       

21．（1）或          （2）；     

22．2.84×103 t

23．（1）（2）17.6MeV