高中第7章 原子核与核能7.4 裂变与聚变课后作业题

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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．下列关于近代物理内容的叙述中正确的是（　　）A．质子和中子结合成原子核时没有质量亏损，但一定释放能量B．衰变的实质是原子核内的中子转化为一个质子和电子C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的照射时间短D．铀核裂变的一种核反应方程为2．中国的“人造太阳”，又称东方超环，全称是全超导托卡马克核聚变实验装置，是中国新一代先进磁约束核聚变实验研究装置。2021年5月28日，中国的“人造太阳”实现了可重复的1.2亿度101秒等离子体运行，刷新了世界纪录。所谓“人造太阳”，就是在地球上模拟太阳内部发生的核聚变反应，为人类提供源源不断的清洁能源。其内部发生的一种核聚变反应方程为，下列说法正确的是（　　）A．反应产物X为B．核聚变后的产物X比结合能小于的比结合能C．可控的人工轻核聚变与核裂变相比更为安全、清洁D．要实现核聚变，需要将轻核加热到很高的温度，使它们具有足够的动能克服核力作用而碰撞结合在一起3．在下列四个方程中，X代表质子的是（　　）A． B．C． D．4．太阳每秒释放的能量是92千万亿吨当量，折合能量约。如果该能量为核反应产生的。已知光在真空中速度，则每秒钟太阳的质量亏损约为（　　）A． B． C． D．5．下列说法中正确的是（　　）A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应B．天然放射现象的发现，揭示了原子核是由质子和中子组成的C．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短D．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，原子总能量增加6．2021年5月28日，在中科院合肥物质科学研究院，有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）创造新的世界纪录，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，向核聚变能源应用迈出重要一步．下列关于聚变的说法正确的是（　　）A．任何两个原子核都可以发生聚变B．两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前减小C．两个轻核结合成质量较大的核，核子的平均结合能减小D．核聚变比核裂变更为安全、清洁，是目前利用核能的主要方式7．2020年12月4日14时02分，新一代“人造太阳”装置“中国环流器二号M”装置在成都建成并实现首次放电，该装置是通过发生核聚变释放核能而发电。下列说法正确的是（　　）A．x粒子的质子数等于中子数B．上述核反应也叫热核反应，是核电站的“核反应堆”中发生的核反应C．He原子核的比结合能大于H原子核的比结合能D．核反应中释放的核能是由亏损的质量转化而来的8．2021年4月13日，日本政府宣布将核废水排入大海，遭到包括中国在内的众多国家的一致反对。核废水中含付大量放射性元素，其中氚的含量最高，其次是碳-14、钴60等。以下说法中正确的是（　　）A．核废水排入大海，对海洋生物及环境的影响是短时期的B．对核废水进行高温高压处理，可以缩短放射性元素的半衰期C．核废水中U的比结合能大于Pb的比结合能D．要启动氘、氚的聚变反应，必须使氘核氚核具有足够大的动能9．据报道，2020年1月到11月，我国运行核电机组共49台（不含台湾地区核电信息）核能发电量约为3309.7亿千瓦时，约占全国累计发电量的5%，为我国绎济建设提供了重要的能源保障。关于核电发电，下列说法正确的是（　　）A．核反应方程可能是∶B．核反应过程中质量和质量数均减少C．现有核电站核反应的类型包含核聚变和核裂变两种类型D．低于临界体积的铀块无法发生链式反应10．2021年3月，考古学家利用测定了三星堆遗址四号“祭祀坑”距今约3200年至3000年，已知的半衰期为5730年。现有一静止的原子核，衰变时其衰变方程为，同时向外释放能量。下列判断正确的是（　　）A．比多一个质子和电子 B．的比结合能比大C．和的总动量大于0 D．的质量大于与的质量之和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．真空管中的电子在电压下被加速到高速，电子的质量增大到，已知电子的静止质量为，则此时的加速电压为（　　）A．B．C．D．13．2019年春节，国产科幻电影《流浪地球》讲述了若干年后太阳内部氢转氦的速度加快，形成“氦闪”产生巨大的能量会使地球融化，核反应方程为。人类为了生存，通过给地球加速使其逃离太阳系，最终到达4.25光年外的比邻星系的某轨道绕比邻星做匀速圆周运动，引力常量为G，根据以上信息，下列说法正确的是（　　）A．核反应方程中的X为正电子B．地球要脱离太阳系需加速到第二宇宙速度C．若已知地球在比邻星系内的轨道半径和环绕周期，则可确定出比邻星的密度D．已知比邻星的质量是太阳的k倍，地球绕比邻星公转速度为绕太阳的倍，则在比邻星系地球上的一年为现在的倍14．2020年12月4日我国新一代“人造太阳”——环流器二号M装置，正式建成并投入使用，如图所示。该装置是利用核反应实现的，其核反应方程为，这一科研成果是我国核物理学家艰苦奋斗的结果。关于“人造太阳”下列说法不正确的是（　　）A．该反应是轻核聚变反应，比重核裂变更安全和清洁B．该反应是热核反应，需要几百万摄氏度条件下才能进行C．裂变反应相比聚变反应中平均每个核子释放的能量要多D．目前我国核反应堆产生的能量主要来自重核裂变15．2018年11月21日消息，中科院合肥物质科学研究院核能安全所吴宜灿研究员获得了美国核学会聚变核能杰出成就奖。关于聚变与衰变、天然放射现象，下列说法正确的是（　　）A．原子核核子间的距离接近到10－10m就会发生聚变反应B．Th衰变成Pb要经过6次α衰变和4次β衰变C．天然放射现象中产生的α射线穿透能力很强且速度与光速相当D．β衰变是放射性元素原子的核外电子具有较高能量时发生的二、填空题（共4题）16．已知α粒子（He）是由2个质子、2个中子组成的，取质子的质量mp=1.672 6×10-27 kg，中子的质量mn=1.674 9×10-27 kg，α粒子的质量mα=6.646 7×10-27 kg，光速c=3.0×108 m/s。则α粒子的结合能为___________。（结果保留两位有效数字）17．静止的镭核发生α衰变，生成Rn核，该核反应方程为________，已知释放出的α粒子的动能为E0，假定衰变时能量全部以动能形式释放出去，该衰变过程总的质量亏损为________．18．秦山核电站是我国自行设计、建造和运营管理的第一座30万千瓦压水堆核电站。在一次核反应中一个中子轰击U变成Xe、Sr和若干个中子，已知U、Xe、Sr的比结合能分别为7.6MeV、8.4MeV、8.7MeV，则该核反应方程为______Sr比Xe更______。（选填稳定或不稳定）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．已知氘核的质量为m1，中子的质量为m2，的质量为m3，真空中的光速为c。（1）写出两个氘核聚变为一个的核反应方程，并计算释放的能量；（2）质量为M的氘核完全聚变为，释放的能量相当于多少煤完全燃烧放出的能量？已知煤的燃烧值为q（题中所用物理量的单位均为国际单位）。21．中国科学院某实验室工作人员，用初速度为v0的α粒子，轰击静止的氮原子核，产生了质子。若某次碰撞可看做对心正碰，碰后释放的核能全部转化为动能，新核与质子同方向运动，且垂直磁场方向，通过分析偏转半径可得出新核与质子的速度大小之比为1∶17。①写出核反应方程。②求出质子的速度。（质子中子的质量均为m）③估算核反应中的质量亏损。22．静止的锂核（Li）俘获一个速度为7.7×106 m/s的中子，发生核反应后只产生了两个新粒子，其中一个粒子为氦核（He），它的速度大小是8.0×106 m/s，方向与反应前的中子速度方向相同。（1）写出此核反应的方程式；（2）求反应后产生的另一个粒子的速度的大小及方向；（3）此反应过程中是否发生了质量亏损，说明依据。23．一个静止的铀核（U）要放出一个α粒子变成钍核（Th），已知α粒子动能为Ek1，且在核反应中释放的能量全部转化为两个粒子的动能．（已知真空中的光速为c），求：①钍核的动能②该核反应中的质量亏损．
参考答案1．B2．C3．D4．B5．D6．B7．C8．D9．D10．D11．D12．A13．D14．C15．B16．4.3×10-12 J17．         18．U+n→Xe＋Sr＋10n    稳定    19．轻核    10-15    温度    20．（1）H+H→He+n，(2m1-m2-m3)c2；（2）(2m1-m2-m3)c221．①；②；③22．（1）Li＋n→He＋H；（2）8.1×106 m/s；与反应前中子的速度方向相反；（3）发生了质量亏损；反应前粒子的总动能为E1＝m1v反应后粒子的总动能E2＝m2v＋m3v代入数据可知E2>E1，则说明反应过程中发生了质量亏损。23．①；②．