高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第三册7.4 裂变与聚变随堂练习题

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7.4裂变与聚变同步练习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．对下列各原子核变化的方程，表述正确的是（　　）A．是核聚变反应B．是α衰变C．是核裂变反应D．是β衰变2．2020年12月4日在成都，我国核聚变反应“人造太阳”已获得重大突破新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”（）正式建成并首次放电，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础，核聚变反应方程中，X表示（　　）A．质子 B．正电子 C．负电子 D．中子3．中国首台“华龙一号”核电机组于2020年11月份并网发电，该核电技术安全指标和技术性能达到了国际三代核电技术的先进水平，具备国际竞争比较优势，具备完整自主知识产权，其核反应堆中的反应方程为，下列说法正确的是（　　）A．反应是衰变反应B．反应过程中吸收能量C．任何体积的都能发生链式反应D．结合能比的结合能小4．下列几幅图的有关说法正确的是（　　）A．图1中少数α粒子穿过金箔后方向不变，大多数α粒子穿过金箔后发生了较大偏转B．图2光电效应实验说明了光具有波动性C．图3中射线甲由α粒子组成，每个粒子带正电，电荷量为2eD．图4链式反应属于轻核的聚变，又称为热核反应5．铀235是核电站的主要核燃料核反应堆在工作时，铀235既发生裂变，也发生衰变。铀235裂变方程为：，衰变方程为：，则下列说法正确的是（　　）A．裂变过程放出能量，衰变过程吸收能量B．裂变方程中的C．衰变产生的新核Y中含有141个中子D．核裂变释放能量产生的高温会加快铀235的衰变6．首次用实验验证“爱因斯坦质能方程”的核反应方程是，已知，，，则该核反应方程中的K值和质量亏损分别是（ ）A．2和0.0186u B．2和1.9970uC．1和4.0212u D．1和2.0056u7．我国自行研制了可控热核反应实验装置“超导托卡马克” (英文名称：EAST，称“人造太阳”)．设可控热核实验反应前氘核（）的质量为m1，氚核（）的质量为m2，反应后氦核（）的质量为m3，中子（）的质量为m4，已知光速为c．下列说法中正确的是A．核反应放出的能量等于 (m1+m2 – m3 – m4 )c2B．由核反应过程质量守恒可知m1+m2= m3+m4C．这种热核实验反应是衰变D．这种装置与我国大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理相同8．下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是（　　）A．γ射线是高速运动的电子流B．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变D．的半衰期是5天，100个原子经过10天后还剩下25个9．利用重核裂变释放核能时选用铀235，主要因为(   )A．它比较容易发生链式反应B．能自动裂变，与体积无关C．铀核比较容易分裂成为三部分或四部分，因而放出更多的核能D．铀235价格比较便宜，而且它裂变时放出的核能比其他重核裂变时放出的核能要多10．2021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11．下列核反应中，表示核裂变的是（　　）A．U→Th＋He B．U＋n→Ba＋Kr＋3nC．P→Si＋e D．Be＋He→C＋n12．新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置（HL－2M）已于2020年12月4日在成都建成并实现首次放电，标志着我国可控核聚变事业向世界水平迈进。已知“HL－2M”发生的可控核聚变方程是，的质量为m1，的质量为m2，的质量为m3，X的质量为m4，真空中光的传播速度为c。下列说法正确的是（　　）A．方程中的X是质子B．方程中的X是正电子C．的比结合能大于的比结合能D．发生一次该反应，释放的核能大小为13．下列说法中正确的是（　　）A．α粒子散射实验证明原子内部的正电荷是均匀分布的B．氢原子的发射光谱是连续谱C．轻核的聚变和重核的裂变都可以放出核能D．镉棒在裂变反应堆中使快中子变为慢中子14．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裂变反应C．一个氢原子从能级跃迁到能级，该氢原子放出光子，动能增加D．将放射性元素的温度降低，它的半衰期会发生改变15．中国可控核聚变装置“环流器二号M”于2020年在成都投入运行，装置原理图如图所示，人类使用、和为核燃料在该装置中进行热核聚变反应。核反应方程①：；核反应方程②：，对比这两种核反应，下列说法正确的是（　　）A．核反应①中质量亏损较大，强磁场不能对运动的X提供洛伦兹力进行约束B．核反应①中质量亏损较小，强磁场可以对运动的X提供洛伦兹力进行约束C．核反应②中质量亏损较大，强磁场可以对运动的Y提供洛伦兹力进行约束D．核反应②中质量亏损较小。强磁场不能对运动的Y提供洛伦兹力进行约束二、填空题（共4题）16．太阳是一颗自己能发光发热的气体星球，它的能量来自于__________反应．行星在太阳的引力作用下，几乎在同一平面内绕太阳公转，距离太阳越近的行星，公转周期大小越_______________．17．某星球上存在着一种叫做“氦3（）”的化学元素，如果可以开发的话，将为人类带来取之不尽的能源．“氦3（）”与氘核（）通过核反应生成氦4（）和质子，该核反应方程为___________，该核反应是_____（填“聚变”或“裂变”）反应．18．核动力航母利用可控核裂变释放核能获得动力核反应是若干核反应的一种，其中X为待求粒子，y为X的个数，则X是____选填“质子”、“中子”、“电子”，____若反应过程中释放的核能为E，光在真空中的传播速度为c，则核反应的质量亏损表达式为______ ．19．(1)下列说法正确的是_________．A．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关B．普朗克提出了物质波的概念，认为一切物体都具有波粒二象性．C．波尔理论的假设之一是原子能量的量子化D．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（2）如图所示是研究光电效应规律的电路．图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极， A为阳极．现接通电源，用光子能量为10.5eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0V；则光电管阴极材料的逸出功为________   eV，现保持滑片P位置不变，增大入射光的强度，电流计的读数 __________．(选填“为零”、或“不为零”) （3）快中子增殖反应堆中，使用的核燃料是钚239，裂变时释放出快中子，周围的铀238吸收快中子后变成铀239，铀239（ ）很不稳定，经过   __________次β衰变后变成钚239（ ），写出该过程的核反应方程式：___________．设静止的铀核发生一次β衰变生成的新核质量为M，β粒子质量为m,，释放出的β粒子的动能为E0 ,假设衰变时能量全部以动能形式释放出来，求一次衰变过程中的质量亏损．三、综合题（共4题）20．为什么实现核聚变要使聚变的燃料加热到几百万开尔文的高温？21．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）22．海水中含有丰富的氘，完全可充当未来的主要能源。两个氘核的核反应产生一个He核和一个粒子X，其中氘核的质量为2.013 0 u，氦核的质量为3.015 0 u，中子的质量为1.008 7 u。（1 u相当931.5 MeV）（1）写出核反应方程；（2）求核反应中释放的核能；（3）在两个氘核以相等的动能0.35 MeV进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求粒子X和氦核各自的动能。23．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)
参考答案：1．A2．D3．D4．C5．C6．A7．A8．B9．A10．D11．B12．C13．C14．C15．A16．     热核（或核反应）     小17．          聚变18．中子（1分） 3（1分） E/c2(1分)19．（1）AC；（2）4.5；为零；（3）2；；20．轻核的聚变反应，是较轻的核子结合成较重的核子，要使得核子的强相互作用发挥作用，必须使核子间的距离达到10-15 m以内；同时由于在此距离时原子核之间的库仑斥力巨大，因而需要核子有很大的动能，表现在宏观上就是核燃料需要达到极高的温度21．（1）（2）能；1.97×10-19J22．（1）2H→He+n ；（2）2.14MeV；（3）0.71MeV， 2.13MeV23．2.84×103 t