高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第三册7.4 裂变与聚变测试题

7.4裂变与聚变基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．太阳内部核反应的主要模式之一是质子—质子循环，循环的结果可表示为4H→He＋2e＋2ν；已知H和He的质量分别为mp＝1.0078 u和mα＝4.0026 u，1 u＝931 MeV/c2，c为光速。在4个H转变成1个He的过程中，释放的能量约为（　　）

A．8 MeV B．16 MeV

C．26 MeV D．52 MeV

2．下列说法中正确的是（　　）

A．无论入射光的频率多么低，只要该入射光照射金属的时间足够长，也能产生光电效应

B．氢原子的核外电子在由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道的过程中，放出光子，电子动能减小，原子的电势能增加

C．铀原子核内的某一核子与其他核子间都有核力作用

D．质子、中子、粒子的质量分别为，两个质子和两个中子结合成一个粒子，释放的能量是

3．下列说法不正确的是

A．发现中子的核反应方程是

B．20个的原子核经过两个半衰期后剩下5个

C．经过6次α衰变和4次β衰变后成为稳定的原子核

D．在中子轰击下生成和的过程中,原子核中的平均核子质量变小

4．关于重核裂变，下列说法正确的是（       ）

A．重核裂变成中等核要吸收能量

B．中子进入铀块中时，一定能发生链式反应

C．重核裂变过程中质量数减少

D．较重的核分裂成中等大小的核，核子的平均结合能会增加，可以释放出核能

5．下列说法中正确的是（  ）

A．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，释放出一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小

B．普朗克为了解释光电效应的规律，提出了光子说

C．在微观物理学中，能同时准确地质点粒子的位置和动量

D．科学研究发现太阳光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的裂变反应

6．2021年国庆期间播放的电视剧《功勋》中,介绍了我国核潜艇之父黄旭华隐姓埋名30年,埋下头甘心做沉默的砥柱,如深海中的潜艇,无声但有无穷的力量。核潜艇以核反应堆作动力源,其中一种核反应方程是，、生成物X的比结合能分别为8.4MeV、8.7MeV,下列说法正确的是（　　）

A．X比更稳定 B．X的结合能比的结合能大

C．X的质子数比中子数多 D．该反应是核聚变反应

7．下列说法中正确的是

A．原子核发生衰变时，放出电子，但原子核中没有电子，这些电子是核外电子脱离原子核的作用产生的

B．虽然核反应会出现质量亏损，但反应前后总质量数不变

C．氢原子辐射出一个光子后能量减小，核外电子的运动加速度减小

D．核子的平均质量越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定

8．下列说法正确的是（　　）

A．铀核裂变的核反应方程是

B．根据爱因斯坦的“光子说”可知，光的波长越短能量越大

C．玻尔根据光的波粒二象性，大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性

D．一个基态的氢原子吸收光子跃迁到n=3激发态后，最多发射出三种频率的光子

9．下列核反应属于人工转变的是

A．Th→Pa+e B．He+Be→C+n

C．U+n→Xe+Sr+10n D．H+H→He+n

10．下列说法正确的是

A．卢瑟福发现了电子，并由此提出了原子核式结构理论

B．当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生β衰变

C．经过6次衰变和4次衰变后成为原子核

D．铀核裂变的核反应方程是

11．关于近代物理，下列说法正确的是___________．

A．β衰变时β射线是原子内部核外电子释放出来的

B．组成原子核的核子质量之和大于原子核的质量

C．发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比

D．α粒子散射实验表明核外电子轨道是量子化的

12．核电池是通过半导体换能器，将放射性同位素衰变过程中释放出的能量转变为电能．有种核电池使用放射性同位素 ，Pu衰变为和X粒子，并释放出y光子．已知、U和X粒子的质量分别为mpu、mu、m，则(       )

A．X粒子是He原子核

B．与的中子数相等

C．核电池使用过程由于发热会导致的半衰期变短

D．一个核衰变释放出的能量转变的电能为

13．现代科学的发展极大地促进了人们对原子、原子核的认识，下列有关原子、原子核的叙述正确的是：

A．卢瑟福α粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构

B．轻核聚变反应方程有：   

C．天然放射现象表明原子核内部有电子

D．氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级和从n＝2能级跃迁到n＝1能级，前者跃迁辐射出的光子波长比后者的长

14．下列说法正确的是

A．阴极射线和射线的本质都是电子流，在原子内的来源是相同的

B．太阳辐射的能量主要来源于太阳中的裂变反应

C．用频率大于某金属极限频率的单色光照射该金属．若增大入射光的频率，则单位时间内逸出的光电子一定增多

D．放射性元素的半衰期，与该元素所处的物理化学状态无关

15．下列说法正确的是（     ）

A．原子从低能级向高能级跃迁时，只有吸收光子才能实现

B．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能

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

二、填空题（共4题）

16．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=________________________.

17．核聚变与核裂变的比较

（1）优点：①轻核聚变产能________；②地球上核聚变燃料氘和氚的储量________；③轻核聚变更为安全、清洁。

（2）缺点：核聚变需要的温度太________，地球上没有任何容器能够经受如此高的温度。

解决方案：________约束和________约束。

18．在实验室内较精准地测量到的双衰变事例是在1987年公布的，在进行了7960小时的实验中，以68%的置信度认出发生的36个双衰变事例，已知静止的发生双衰变时，将释放出两个电子和两个中微子（中微子的质量数和电荷数都为零），同时转变成一个新核X，则X核的中子数为_____；若衰变过程释放的核能是E，真空中的光速为c，则衰变过程的质量亏损是_____________．

19．完成下列核反应方程式，并注明反应类型

(1) (      )；类型____________

(2) (     ) ；类型________

(3) (     ) ；类型_______

三、综合题（共4题）

20．从以下几个方面比较核反应与化学反应的相同和相异之处。

(1)它们各自涉及四种基本相互作用中的哪一种？

(2)每种反应分别改变了或重新安排了什么？

21．天文学家估测：太阳已有50亿年的历史了。有人认为：50亿年来，因释放核能而带来的太阳质量变化几乎可以忽略。请你计算太阳质量的变化ΔM并说明这种观点的合理性。可能用到的数据：太阳的质量约为太阳辐射的总功率为1年≈3×107秒

22．鉴于核裂变产生的放射性废物的水平和毒性，核物理学家致力于核聚变发电以减少核污染。核聚变电站最有可能的燃料是两种同位素，被称作重形式的氢：氘和氚。核聚变是靠温度和压力的共同作用完成的，在地球实验室中完成可控核聚变需要1亿度。氘核和氚核聚变时的核反应方程：请回答下列问题：

（1）补充完成上述核反应方程；

（2）已知的比结合能是，的比结合能是，的比结合能是。一个氘核与氚核聚变过程释放出的能量为多少？

（3）设质子、中子的质量均为。在氘与氚两核达到核力作用范围完成核聚变前必须要克服强大的库仑斥力，该反应中两核克服库仑力做功为。若一个氘核与一个速度大小相等的氚核发生对撞，达到核力作用范围，不计周围粒子影响，反应前氘核速度至少多大？

23．太阳现在正处于主序星演化阶段，它主要是由电子和、等原子核组成，维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是：+释放核能，这些核能最后转化为辐射能。

（1）已知质子质量mp，氦核的质量mα，电子质量me，光速c，试求每发生一次上述核反应所释放的核能；

（2）用上述辐射中产生的波长为400nm某一单色光去照射逸出功为3.0×10-19J金属材料铯时，能否产生光电效应？若能，试求出产生的光电子的最大初动能。（保留三位有效数字，普朗克常量h=6.63×10-34J·s）

参考答案：

1．C

2．D

3．B

4．D

5．A

6．A

7．B

8．B

9．B

10．C

11．B

12．A

13．B

14．D

15．D

16．              

17．     效率高     丰富     高     磁     惯性

18．     46    

19．            轻核聚变          原子核人工转变          α衰变

20．

(1) 核反应与化学反应的不同点是：核反应所涉及的是核量级，作用发生在邻近的核子与核子之间，距离特别小，主要涉及强相互作用，而化学反应所涉及的是原子级，其力是弱相互作用；

(2)相同点是：都有物质的变化，既有旧物质的消失，又有新物质的产生，化学反应是原子的重新组合过程，核反应改变了原子核。

21．

50亿年太阳辐射的总能量为

根据质能方程

可知，50亿年太阳损失的总质量

损失的总质量和太阳质量之比

所以50亿年来，因释放核能而带来的太阳质量变化几乎可以忽略。

22．（1）；（2）；（3）

23．（1）（2）能；1.97×10-19J