【备战2022】高考物理选择题专题强化训练：重核的裂变 链式反应 核反应堆

这是一份【备战2022】高考物理选择题专题强化训练：重核的裂变 链式反应 核反应堆，共10页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，多项选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题（共25小题；共100分）
1. 利用重核裂变释放核能时选用铀 235 核，主要原因是
A. 它裂变放出核能比其他重核裂变多
B. 它可能分裂成三部分或四部分
C. 它能自动裂变，与体积无关
D. 它比较容易发生链式反应

2. 在核反应中，控制铀 235 核裂变反应速度的方法是
A. 使用浓缩铀
B. 改变铀块的临界体积
C. 通过自动控制装置改变镉棒插入的深度，以改变中子数
D. 利用石墨与中子的碰撞，来改变中子的速度

3. 目前核电站利用的核反应是
A. 裂变，核燃料为铀B. 聚变，核燃烧为铀
C. 裂变，核燃烧为氘D. 聚变，核燃料为氘

4. 1999 年 9 月18 日，中共中央、国务院、中央军委在人民大会堂隆重表彰为研制“两弹一星”作出突出贡献的科学家。下列核反应方程中属于研究“原子弹”的基本核反应方程式的是
A. N714+He24→O817+H11 B. U92235+n01→Sr3890+Xe54136+10n01
C. U92238→Th90234+He24 D. H12+H13→He24+n01

5. 关于重核的裂变，以下说法正确的是
A. 核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量
B. 中子从铀块中通过时，一定发生链式反应
C. 重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减少
D. 由于重核的比结合能小于中等质量核的比结合能，所以重核裂变为中等质量的核时，要放出核能

6. 重核的裂变就是
A. 重核分裂成核子的核反应
B. 重核分裂成许多质量很小的轻核的核反应
C. 重核分裂成两个或两个以上中等质量的核的核反应
D. 中等质量的核分裂为质量很小的轻核的核反应

7. 关于重核的裂变，下列说法正确的是
A. 核裂变时释放的能量等于它俘获中子时得到的能量
B. 重核裂变时释放出大量的能量，产生明显的质量亏损，所以核子数减少
C. 铀核自发放出 α 粒子、 β 粒子时要释放能量，核电站利用的就是这一能量
D. 重核的比结合能小于中等质量核的比结合能，所以重核裂变成中等质量核时，要放出核能，有质量亏损

8. 关于重核的裂变，下列说法正确的是
A. 核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量
B. 中子从铀块中通过时，一定发生链式反应
C. 重核裂变释放出大量的能量，产生明显的质量亏损，所以核子数减少
D. 由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，所以重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能

9. 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

10. 秦山核电站第三期工程的两个 6×105 kW 发电机组已实现并网发电。发电站的核能来源于 U92235 的裂变，下列说法正确的是
A. 反应堆中核反应速度通常采用调节 U92235 的体积大小来控制的
B. U92235 的一种可能的裂变是 U92235+n01→Xe54139+Sr3895+2n01
C. U92235 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

11. 铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生如下的裂变反应：U92235+n01→a+b+2n01，则 a+b 可能是
A. Xe54140+Kr3693 B. Ba56141+Kr3692 C. Ba56141+Sr3893 D. Xe54140+Sr3894

12. 铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应：U92235+01n→a+b+201n，则 a+b 可能是
A. Xe54140+Kr3693 B. Ba56141+Kr3693 C. Ba56141+Sr3893 D. Xe54140+Sr3894

13. 以下说法正确的是
A. 聚变是裂变的逆反应
B. 如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量
C. 聚变须将反应物加热至数百万度以上的高温，显然是吸收能量
D. 裂变与聚变均可释放巨大的能量

14. 我国广东大亚湾核电站是我国首座大型商用核电站，年发电量近 150 亿千瓦时。核电站是利用核裂变产生的核能来发电的。下列四个核反应方程属于核裂变反应的是
A. U92238→Th90234+He24 B. U92238+n01→Ba36141+Kr3692+3n01
C. N714+He24→O817+H11 D. H12+H12→He24+n01

15. 一个 U92235 原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为 U92235+ n01→X+ Sr3894+2 n01，则下列叙述正确的是
A. X 原子核中含有 86 个中子
B. 原子核中含有 141 个核子
C. 因为裂变时释放能量，根据 E=mc2，所以裂变后的总质量数增加
D. 因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少

16. 重核裂变和轻核聚变是人们获得核能的两个途径，下列说法中正确的是
A. 裂变过程质量增加，聚变过程质量亏损
B. 裂变过程质量亏损，聚变过程质量增加
C. 裂变过程和聚变过程都有质量增加
D. 裂变过程和聚变过程都有质量亏损

17. 以下说法正确的是
A. 聚变是裂变的逆反应
B. 如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量
C. 聚变须将反应物加热至数百万开尔文以上的高温，显然是吸收能量
D. 裂变与聚变均可释放巨大的能量

18. 下列说法正确的是
A. γ 射线在电场和磁场中都不会发生偏转
B. β 射线比 α 射线更容易使气体电离
C. 太阳辐射的能量主要来源于重核裂变
D. 核反应堆产生的能量来自轻核聚变

19. 一个铀 235 吸收一个中子后发生的反应式是 U92235+n01→Xe54136+Sr3890+10n01，放出的能量为 E，铀 235 核的质量为 M，中子的质量为 m，氙 136 核的质量为 m1，锶 90 核的质量为 m2，真空中光速为 c，则释放的能量 E 等于
A. (M−m1−m2)c2 B. (M+m−m1−m2)c2
C. (M−m1−m2−9m)c2 D. (m1+m2+9m−M)c2

20. 关于重核的裂变，下列说法正确的是
A. 核裂变时释放的能量等于它俘获中子时得到的能量
B. 重核裂变时释放出大量的能量，产生明显的质量亏损，所以核子数减少
C. 铀核自发放出 α 粒子、 β 粒子时要释放能量，核电站利用的就是这一能量
D. 重核的比结合能小于中等质量核的比结合能，所以重核裂变成中等质量核时，要放出核能，有质量亏损

21. 以下说法正确的是
A. 原子序数大于或等于 83 的所有元素都有天然放射现象
B. 重核不仅可以裂变成中等核，还可以完全裂变成很轻的轻核
C. 当今世界上核反应堆使用的核原料为 U92238
D. 重核裂变时质量可能会亏损，也可能会增加

22. 2011 年，日本发生 9 级地震，福岛第一核电站严重受损，大量放射性铯 Cs55137 和碘 I53131 进入大气和海水，造成对空气和海水的放射性污染.下列说法正确的是
A. 核反应堆中的核废料不再具有放射性，对环境不会造成影响
B. 铀核裂变的一种可能核反应是 U92235→Cs55137+Rb3796+2n01
C. 放射性碘 I53131 发生 β 衰变的核反应方程为 I53131→Xe54131+e−10
D. U92235 裂变形式有多种，每种裂变产物不同，质量亏损不同，但释放的核能相同

23. 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热核反应
B. 中等核的平均结合能比重核的平均结合能小，所以重核裂变要放出能量
C. 只要有核反应发生，就一定会释放出核能
D. 轻核中质子数与中子数大致相等，重核中中子数小于质子数

24. 2019 年 4 月 1 日，在中国核能可持续发展论坛上，生态环境部介绍 2019 年会有核电项目陆续开工建设。某核电站获得核能的核反应方程为 U92235+n01→Ba56144+Kr3689+x01n ，已知铀核 U92235 的质量为 m1 ，钡核 Ba56144 的质量为 m2 ，氪核 Kr3689 的质量为 m3 ，中子 n 的质量为 m4 ，下列说法中正确的是
A. 该核电站通过核聚变获得核能
B. 铀核的质子数为 235
C. 在上述核反应方程中 x=3
D. 一个铀核发生上述核反应，释放的能量为 (m1−m2−m3−m4)c2

25. 下列说法中错误的是
A. 卢瑟福通过实验发现质子的核反应方程为
B. 铀核裂变的核反应方程是：92235U→56141Ba+3692Kr+201n
C. 质子、中子、 α 粒子的质量分别为 m1 、 m2 、 m3，质子和中子结合成一个 α 粒子，释放的能量是 (2m1+2m2−m3)c2
D. 原子从 a 能级状态跃迁到 b 能级状态时发射波长为 λ1 的光子；原子从 b 能级状态跃迁到 c 能级状态时吸收波长为 λ2 的光子，已知 λ1>λ2，那么原子从 a 能级状态跃迁到 c 能级状态时将要吸收波长为 λ1λ2λ1−λ2 的光子

二、双项选择题（共2小题；共8分）
26. 下列有关核反应的方程中，表述正确的是
A. H13+H12→He24+n01 是核聚变反应
B. H13+H12→He24+n01 是 α 衰变
C. He24→H12+H12 是核裂变反应
D. U92235+n01→Ba56144+Kr3689+3n01 是核裂变反应

27. 2019 年 4 月 23 日，海军建军 70 周年阅兵仪式上，中国海军新型攻击核潜艇 093 改进型攻击核潜艇公开亮相。核潜艇是以核反应堆作动力源。关于核反应，下列说法正确的是
A. 核反应方程 C612→N712+e−10 属于 β 衰变，而 β 射线来自原子外层的电子
B. 核反应方程 U92238→Th90234+He24 属于 α 衰变
C. 核反应方程 U92235+n01→Ba56144+Kr3689+3n01 属于裂变，是原子弹裂变反应原理
D. 核反应前后核子数相等，所以生成物的质量之和等于反应物的质量之和

三、多项选择题（共3小题；共12分）
28. 用中子（n01）轰击铀核（U92235）产生裂变反应，会产生钡核（Ba56141）和氪核（Kr3692）并释放中子（n01），当达到某些条件时可发生链式反应，一个铀核（U92235）裂变时，释放的能量约为 200 MeV （ 1 eV=1.6×10−19 J）。以下说法正确的是
A. U92235 的裂变方程为 U92235→Ba56141+Kr3692+n01
B. U92235 的裂变方程为 U92235+n01→Ba56141+Kr3692+3n01
C. U92235 发生链式反应的条件与铀块的体积有关
D. 一个 U92235 裂变时，质量亏损约为 3.6×10−28 kg

29. 关于核反应堆，下列说法正确的是
A. 铀棒是核燃料，裂变时释放核能
B. 镉棒的作用是控制反应堆的功率
C. 石墨的作用是吸收中子
D. 冷却剂的作用是控制反应堆的温度和输出热能

30. 下列说法正确的是 。
A. 12H＋13H→24He＋01n 是聚变
B. 92235U＋01n→ 54140Xe＋3894Sr＋201n 是裂变
C. 88226Ra→ 86222Rn＋24He 是 α 衰变
D. \（^{24}_{11}{\rm Na}\t^{24}_{12}{\rm Mg}＋^{\ {\rm }\ \ 0}_{-1}{\rm e}\） 是裂变
答案
第一部分
1. D
【解析】铀 235 俘获任何能量的中子都会发生裂变反应，吸收低能量的中子裂变的概率更大。
2. C
【解析】控制核反应堆中核反应的速度是靠调节中子数来实现的。
3. A
4. B
5. D
6. C
【解析】核反应中把重核分裂成中等质量的核，并释放出核能的反应，称为核裂变。
7. D
【解析】比结合能是核子结合成原子核时每个核子平均放出的能量，或原子核拆解成核子时每个核子平均吸收的能量。重核的比结合能小于中等质量核的比结合能，可见由重核裂变成中等质量的核要放出能量，有质量亏损，选项D正确；铀核裂变放出的能量是原子核的核能，而不等于俘获中子时得到的能量，选项A错误；核裂变过程遵循质量数、电荷数守恒，选项B错误；核电站利用的是核裂变释放的能量，选项C错误。
8. D
【解析】根据重核发生裂变的条件和裂变放能的原理分析可知，裂变时因铀核俘获中子即发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程.因而其释放的能量远大于其俘获中子时吸收的能量.链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于其临界体积.如果体积小，中子从铀块中穿过时，可能碰不到原子核，则链式反应就不会发生.在裂变反应中核子数是不会减少的，如 92235U 裂变为 3890Sr 和 54136Xe 的核反应，其核反应方程为：92235U+01n→3890Sr+54136Xe+1001n
查阅相关资料可得其中各粒子质量分别为
mU=235.0439 u，mn=1.00867 u
mSr=89.9077 u，mXe=135.9072 u
质量亏损为 Δm=(mU+mn)−(mSr+mXe+10mn)≈0.1510 u
可见铀裂变的质量亏损是远小于一个核子的质量的，核子数是不会减少的，因此选项A、 B 、C错误。重核裂变为中等质量的原子核时，由于核子平均质量减小，发生质量亏损，从而释放出核能。综上所述，选项D正确。
9. C
【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.
10. B
11. D
【解析】由原子核反应的质量数守恒及电荷数守恒规律知D正确。
12. D
【解析】根据核反应的质量数守恒可知，a+b 的质量数应为 235+1−2=234，质子数应为 92，A 项中的质量数为 140+93=233，B 项中质量数是 141+92=233，C 项中质量数为 141+93=233，质数为 56+38=94，D 项中质量数为 140+94=234，质子数为 54+38=92，综上可知，答案为 D。
13. D
【解析】A选项，从形式上看，裂变与聚变似乎是互为逆反应，但其实不然，因为二者的反应物和生成物完全不同。裂变是重核分裂成中等核，而聚变则是轻核聚合成为次轻核，无直接关联，并非互为逆反应；
B选项，既然裂变与聚变不是互为逆反应，则在能量流向上也不必相反；
C选项，实要现聚变反应，必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万度的高温提供能量；
但聚变反应一旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能量，因此，总的来说，聚变反应还是释放能量，故D正确。
14. B
15. A
【解析】 X 原子核中的核子数为 (235+1)−(94+2)=140 个，B错误；
中子数为 140−(92−38)=86 个，A正确；
裂变时释放能量，出现质量亏损，但是其总质量数是不变的，CD错。
16. D
【解析】重核裂变和轻核聚变都能释放巨大的能量，由爱因斯坦质能方程知两过程均会有质量亏损.
17. D
【解析】A选项从形式上看，裂变与聚变似乎是互为逆反应，但其实不然，因为二者的反应物和生成物完全不同.裂变是重核分裂成中等核，而聚变则是轻核聚合成为次轻核，无直接关联，并非互为逆反应；
B选项既然裂变与聚变不是互为逆反应，则在能量流向上也不必相反；
C选项要实现聚变反应，必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万开尔文的高温提供能量.但聚变反应一旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能量.因此，总的来说，聚变反应还是释放能量.
18. A
19. C
【解析】铀 235 裂变时的质量亏损：Δm=M+m−m1−m2−10m=M−m1−m2−9m，由质能方程可得 E=Δmc2=(M−9m−m1−m2)c2。
20. D
【解析】核电站利用的是裂变链式反应所放出的核能.原子核的衰变以及人工核反应也要释放核能，但天然衰变进行得非常缓慢，放出的能量也很小，人工无法控制，实用价值不大，原子核的人工转变也放出能量，但作为“炮弹”的粒子击中原子核的机会太少，这种做法得不偿失.所以核能的获取主要是通过裂变或聚变的途径.比结合能是核子结合成原子核时每个核子平均放出的能量，或原子核拆解成核子时每个核子平均吸收的能量.重核的比结合能小于中等质量核的比结合能，即将重核分成核子时比中等质量核分成核子时每个核子平均吸收的能量小些，可见由重核裂变成两个中等质量的核要放出能量，选项D正确；
铀核裂变放出的能量是原子核的核能，而不是中子具有的动能，选项A错误；
裂变过程遵守质量数、电荷数守恒规律，B错误；
衰变是自发的现象，铀核衰变后的新核仍是重核，而核电站利用的是裂变核能，选项C错误.
21. A
22. C
23. A
【解析】太阳的能量来自轻核聚变放出的能量，A正确。
中等核的平均结合能比重核的平均结合能大，B错误。
核反应是否释放能量取决于反应前后是否发生了质量亏损，C错误。
随核子数增加，若只增加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，有助于维系原子核的稳定，所以稳定的重原子核中子数要比质子数多，D错误。
24. C
【解析】该核电站获得核能的途径是核裂变，故A错误。铀核 U92235 的质子数为 92，故B错误。根据核反应中质量数守恒可知 x=3，故C正确。一个铀核 U92235 发生题中所述核反应，由质能方程可得 ΔE=Δmc2=(m1+m4−m2−m3−3m4)c2=(m1−m2−m3−2m4)c2，故D错误。
25. B
【解析】 1919 年，卢瑟福做了 α 粒子轰击氮原子核的实验，发现了质子，核反应方程为：，选项A正确；
铀核裂变时，需要中子轰击铀核，所以铀核裂变的核反应方程是、 92235U+01n→14156Ba+3692Kr+301n，选项B错误；
根据爱因斯坦质能关系式可知，选项C正确；
设波长为 λ1 的光子能量为 E1，波长为 λ2 的光子能量为 E2，原子从 a 能级状态跃迁到 c 能级状态时将要吸收的光子能量为 E3，波长为 λ3，则 E1=hcλ1 ， E2=hcλ2 ， E3=hcλ3；E3=E2−E1，可推知 λ3=λ1λ2λ1−λ2，D正确.本题答案为B.
第二部分
26. A， D
【解析】A项反应是轻核聚变反应，选项A正确，B错误；核裂变是重核在中子轰击下分裂成中等核，并放出大量核能的反应，则C项反应不是核裂变反应，D项反应是重核裂变反应，选项C错误，D正确。
27. B， C
【解析】β 衰变是原子核的衰变，与核外电子无关，β 衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子的同时释放出来的，选项A错误；
发生 α 衰变时释放的是氦核，选项B正确；
质量数较大的核转化为质量中等的核，属于重核裂变，是原子弹裂变反应原理，选项C正确；
核反应前后核子数相等，核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，选项D错误。
第三部分
28. B， C， D
【解析】U92235 发生核裂变需要用中子轰击，核反应方程为 U92235+n01→Ba56141+Kr3692+3n01，A错误，B正确；U92235 发生链式反应要求铀块的体积达到临界体积，C正确；一个 U92235 裂变时，质量亏损约为 Δm=ΔEc2=200×106×1.6×10−19(3×108)2 kg≈3.6×10−28 kg，D正确。
29. A， B， D
【解析】铀棒是核燃料，裂变时可放出能量，故A正确；
镉棒吸收中子的能力很强，作用是调节中子数目以控制反应速度，即控制反应堆功率，故B正确；
慢中子最容易引发核裂变，所以在快中子碰到铀棒前要进行减速，石墨的作用是使中子减速，故C错误；
水或液态金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出去，用于发电，同时也使反应堆冷却，控制温度，故D正确.
30. A， B， C