鲁科版 (2019)选择性必修 第三册第4节 核裂变和核聚变测试题

5.4核裂变和核聚变同步练习2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置在成都建成并首次实现核聚变放电。科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X+Y++4.9MeV和++X+17.6MeV，则（　　）

A．X是电子 B．X是质子

C．Y的质子数是3，中子数是6 D．Y的质子数是3，中子数是3

2．20世纪60年代，我国以国防为主的尖端科技取得了突破性的发展。1964年，我国第一颗原子弹试爆成功；1967年，我国第一颗氢弹试爆成功。关于原子弹和氢弹，下列说法正确的是（　　）

A．原子弹和氢弹都是根据核裂变原理研制的

B．原子弹和氢弹都是根据核聚变原理研制的

C．原子弹是根据核裂变原理研制的，氢弹是根据核聚变原理研制的

D．原子弹是根据核聚变原理研制的，氢弹是根据核裂变原理研制的

3．下列说法中正确的是（　　）

A．β衰变说明原子核里有电子

B．某原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，核内中子数减少4个

C．放射性物质的温度升高，其半衰期将缩短

D．U→Th+He是核裂变反应方程

4．太阳产生的能量主要来自三种核反应，这些反应的最终结果是氢转变成氦，其中一种核反应的方程为，太阳每秒钟因为核反应失去的质量大约为400万吨。已知光速c=3×108m/s，则（　　）

A．太阳的总输出功率大约为3.6×1026W

B．的比结合能小于的比结合能

C．的核子平均质量大于的核子平均质量

D．和聚变成的过程中只有核力做功

5．2020年12月4日新一代“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，“人造太阳”是可控大规模聚变反应的聚变实验堆。下列能表示“人造太阳”的核反应方程的是（　　）

A．

B．

C．

D．

6．下列四幅图分别对应着四种说法，其中正确的是（　　）

A．氢原子辐射出一个光子后，电势能增大，动能减小

B．根据α、β、γ射线的特点可知，射线1是α射线，射线2是β射线，射线3是γ射线

C．天然放射性元素的半衰期由原子核内部自身的因素决定，跟所处的化学状态和外部条件有关

D．原子弹爆炸属于重核的裂变，其反应方程为

7．有关核反应方程，下列说法正确的是（　　）

A． 属于α衰变

B． 是β衰变

C．核反应方程中的y＝206，X的中子个数为128

D．铀核裂变的核反应为

8．黄旭华为中国核潜艇事业的发展做出了重要贡献，被誉为“中国核潜艇之父”，2020年1月10日，获国家最高科学技术奖。核潜艇的动力利用了核燃料在反应堆内产生链式反应，释放出的巨大热量。某核反应方程为。则式中A为（　　）

A．电子 B．正电子 C．中子 D．中微子

9．下列说法中正确的是（     ）

A．根据爱因斯坦质能方程，物体具有的能量和它的质量之间存在着正比关系

B．核反应方程属于裂变

C．卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子核有复杂的结构

D．β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的

10．第一代实用核反应堆以铀235为裂变燃料，但铀235在天然铀中仅占0.7％，其余为铀238，为了充分利用铀资源，科学家们研究设计了快中子增殖反应堆，简称“快堆”。快堆中的核燃料是钚239，其裂变时释放出快中子，装在反应堆周围的铀238吸收快中子变成铀239，铀239经过核反应后变成钚239，核反应方程如下所示：①，②，③，若钚239裂变释放的快中子都能被周围的铀238吸收，并充分反应，则下列说法正确的是（　　）

A．核反应③为裂变反应

B．上述核反应中x=8，y=2

C．方程①可以化简为；

D．通过上述核反应，核燃料钚239的总量会增加

11．在海军建军70周年阅兵式上，首先接受检阅的是“长征10号”战略导弹核潜艇，它是我国自主建造的排水量最大的潜艇，其动力源是核反应堆。关于核反应，下列说法正确的是（　　）

A．核反应为α衰变

B．核反应为β衰变

C．核反应为裂变反应

D．核反应过程遵循核电荷数守恒和质量守恒

12．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He＋N→O＋H

B．铀核裂变的核反应方程是：U→Ba＋Kr＋2n

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的光子

13．下列说法正确的是

A．放射性元素的半衰期与元素所处环境的温度有关

B．α、β、γ三种射线中，γ射线的电离能力最强

C．卢瑟福过实验发现质子的核反应万程为He+N→O+H

D．聚变是裂变的逆反应

14．2020年12月，新一代“人造太阳”装置在成都建成并实现首次放电，该装置是我国新一代先进磁约束核聚变实验研究装置，其核反应方程是，则（　　）

A．x为电子

B．反应前后质量守恒

C．该反应为吸热反应

D．的比结合能比的比结合能大

15．下列说法正确的是（　　）

A．汤姆孙发现了电子，并在此基础上提出了原子的核式结构模型

B．根据玻尔的原子模型，单个氢原子从量子数n=4的激发态跃迁到基态时最多可辐射6种不同频率的光子

C．光照射某种金属时，只要光的强度足够大，照射时间足够长，总能够发生光电效应

D． 是裂变反应，且x=3

二、填空题（共4题）

16．重核裂变时放出的________引起其他重核的裂变，可以使裂变________，这就是链式反应．为了使链式反应容易发生，最好是利用________．

17．现有四个核反应：

A．

B．

C．

D．

①________是发现中子的核反应方程，________是研究原子弹的基本核反应方程，________是研究氢弹的基本核反应方程．

②B中X的质量数为________，中子数为________．

18．恒星的颜色显示了它的温度,温度较低的恒星呈现__________,在天空中呈现表面温度达到5500℃的太阳发出。更热的恒星则会呈现____________。

19．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→+______（请将反应方程补充完整），已知和的质量分别为mp＝1.0078u和mα＝4.0026u，1u＝931MeV/c2，c为光速。在4个转变成1个的过程中，释放的能量约为______MeV。（结果保留到个位数）

三、综合题（共4题）

20．每昼夜消耗220g铀235的原子能发电站，如果效率为25%，它能产生的电功率为多大？（每个铀核裂变时放出的能量是200MeV）

21．热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着。太阳就是一个巨大的热核反应堆，太阳的主要成分是氢，太阳的中心温度使氢核聚变成氦核的反应不停地进行着，不断地放出能量。太阳在“核燃烧”的过程中“体重”不断减轻。

（1）太阳内部的热核反应中4个质子聚变为1个氦核He，请写出核反应方程。

（2）若质子、氦核、正电子的静止质量分别为mp=1.6726×10-27kg，mα=6.6425×10-27kg，me=0.0009×10-27kg，则4个质子发生上述热核反应所释放的能量是多少?（结果保留三位有效数字）

（3）已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026J，则太阳每秒减少的质量为多少千克?（结果保留一位有效数字）

（3）太阳现在的质量约为2×1030kg，科学家预测太阳质量减少万分之三，热核反应将不能继续进行。请你计算推导太阳还能存在多少年?（结果保留一位有效数字）

22．大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应是两个核生成一个核和一个，已知的质量为2.0136u，的质量为3.0150u，的质量为1.0087u，。求：

(1)写出氘核聚变反应方程式；

(2)两个氘核聚变反应中释放的核能约为多少MeV？（保留两位有效数字）

23．受中子轰击时会发生裂变，产生和，同时放出200的能量。现要建设发电能力是的核电站，用作为原子锅炉的燃料，假设核裂变释放的能量全部用来发电，那么一天需要纯的质量为多少？（阿伏加德罗常数取）

参考答案：

1．D

2．C

3．B

4．A

5．B

6．B

7．A

8．C

9．A

10．D

11．C

12．B

13．C

14．D

15．D

16．     中子     持续不断进行     铀235

17．     D     B     A     144     88

18．     暗红色     白光比太阳稍蓝的颜色

19．          27

20．5.2×107W

21．（1）HHe+e；（2）4.15×10-12J；（3）4×109kg；（4）5×109年

22．(1)；(2)3.3MeV

23．0.527kg