高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第三册第五节 裂变和聚变课后测评

A级　合格达标

1．(多选)当一个重核裂变时，它能产生的两个核(　　)

A．一定是稳定的

B．含有的中子数较裂变前重核的中子数少

C．裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量

D．可以是多种形式的两个核的组合

解析：重核裂变为两个中等质量的核时平均要放出2个或3个中子，裂变释放的能量比俘获中子的能量大，C错误．质子数不变，中子数会减少，故B正确．重核裂变的产物是多种多样的，故A错误，D正确．

答案：BD

2．关于轻核聚变释放核能，下列说法正确的是  (　　)

A．一次聚变反应一定比一次裂变反应释放的能量多

B．聚变反应比裂变反应每个核子释放的平均能量一定大

C．聚变反应中粒子的比结合能变小

D．聚变反应中由于形成质量较大的核，故反应后质量变大

解析：聚变反应的比结合能大于裂变反应的比结合能，但参与的核子数目裂变大于聚变，故聚变反应释放的总能量不一定多，故A、C错误，B正确，由于聚变反应释放能量，发生质量亏损，故聚变后核的质量减少，故D错误．

答案：B

3．为使链式反应平稳进行，下列办法可行的是(　　)

A．铀块可制成任何的体积

B．铀核裂变释放的中子可直接去轰击另外的铀核

C．通过慢化剂将产生的中子减速

D．用镉棒作为慢化剂使中子减速

解析：由于使铀块发生链式反应的体积应大于临界体积，故A错误；铀核裂变释放出的为快中子，不能直接用来轰击铀核，必须用慢化剂减速，而镉棒是用于控制中子数量的，故C正确，B、D错误．

答案：C

4．秦山核电站第三期工程中有两个6×105 kW发电机组已实现并网发电．发电站的核能来源于U的裂变，下列说法正确的是(　　)

A．反应堆中核反应速度通常是采用调节U的体积来控制的

B.U的一种可能裂变为U＋n→Xe＋Sr＋2n

C.U是天然放射性元素，升高温度后它的半衰期会缩短

D．虽然核电站能提供很大的能量，但它对环境的污染比火电站严重

解析：反应堆中核反应速度由控制棒(镉棒)吸收中子的多少来控制，A错误；U裂变有多种可能性，这是其中常见的一种，B正确；放射性元素的半衰期由原子核本身决定，与温度、压强等外界条件无关，C错误；核电站的核能是清洁能源，污染少，D错误．

答案：B

B级　等级提升

5．2018年11月12日，中科院等离子体研究所发布消息，我国“人造太阳”项目获得重大突破，首次实现加热功率超过10兆瓦，等离子体储能增加到300千焦，在电子回旋与低杂波协同加热下，等离子体中心电子温度首次达到1亿摄氏度．“人造太阳”的主要核反应方程是H＋H→He＋n，关于该反应下列说法正确的是(　　)

A．该反应为链式反应

B．该反应为热核反应

C．该反应过程吸收热量

D.He的比结合能比H、H的比结合能都小

解析：该反应为聚变反应，又称为热核反应，A错误，B正确；该反应过程放出热量，C错误；比结合能越大原子核越稳定，He的比结合能比H、H的比结合能都大，D错误．

答案：B

6．(多选)如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图像．下列说法中正确的是(　　)

A．若D、E能结合成F，结合过程一定要释放能量

B．若D、E能结合成F，结合过程一定要吸收能量

C．若A能分裂成B、C，分裂过程一定要释放能量

D．若A能分裂成B、C，分裂过程一定要吸收能量

解析：由核子平均质量曲线图确定核反应前后的质量亏损情况，即可确定核反应是吸收能量还是释放能量．由图可知原子序数较小的核D、E结合成原子序数较大的核F时，因F的核子的平均质量小于D、E核子的平均质量，故出现质量亏损，由质能方程知，该过程一定要放出核能，所以选项A正确，B错误；因为C、B的核子的平均质量小于A核子的平均质量，故A分裂成B、C的过程一定要释放能量，所以选项C正确，D错误．

答案：AC

7．(多选)核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源．近年来，受控核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站．一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘(又叫重氢)和氚(又叫超重氢)聚合成氦，并释放一个中子．若已知氘原子的质量为2.014 1 u，氚原子的质量为3.016 0 u，氦原子的质量为4.002 6 u，中子的质量为1.008 7 u，1 u＝1.66×10－27 kg.则这个核反应释放出来的能量为(光速c＝3.00×108 m/s，1 u相当于931.5 MeV)(　　)

A．2.8×10－10 J　　 B．2.8×10－12 J

C．1.75 MeV   D．17.5 MeV

解析：核反应释放出来的能量：ΔE＝Δmc2，Δm＝(m氘＋m氚)－(mHe＋mn)＝0.018 8 u，由计算得：ΔE＝2.8×10－12 J＝17.5 MeV，故B、D正确．

答案：BD

8．有一种聚变反应是4个氢核聚变成1个氦核，同时放出两个正电子．请问：

(1)该聚变反应释放多少能量？

(2)若1 g氢完全聚变，能释放多少能量？

(3)1 g氢完全聚变，释放的能量相当于多少煤完全燃烧放出的热能？(已知煤的热值q＝3.36×107 J/kg，氢核质量为1.008 142 u，氦核质量为4.001 509 u，电子的质量为0.000 549 u)

解析：核反应方程为：4H→He＋2e，所以Δm＝4mH－mHe－2me＝4×1.008 142 u－4.001 509 u－2×0.000 549 u＝0.029 961 u，

ΔE＝0.029 961×931.5 MeV＝27.91 MeV＝4.47×10－12 J.

(2)1 g氢完全聚变释放的能量为

E＝×6.02×1023×4.47×10－12 J＝6.73×1011 J.

(3)相当于煤完全燃烧的质量为：

m＝ kg＝2.00×104 kg.

答案：(1)4.47×10－12 J　(2)6.73×1011 J　(3)2.00×104 kg