物理选择性必修 第三册第五节 裂变和聚变课时练习

5.5裂变和聚变同步练习2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．关于太阳辐射的主要由来，下列说法正确的是

A．来自太阳中氢元素聚变反应释放的核能

B．来自太阳中碳元素氧化释放的化学能

C．来自太阳中重元素裂变反应释放的核能

D．来自太阳中本身贮存的大量内能

2．有下列反应：①He＋Al―→P＋n②H＋H―→He＋γ③F＋H―→O＋He④U＋n―→Sr＋Xe＋10n＋γ关于上面四个核反应方程，下列说法错误的是（　　）

A．①是原子核的人工转变的反应方程式

B．②是聚变的核反应方程式

C．③是衰变的反应方程式

D．④是裂变的核反应方程式

3．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．聚变反应平均每个核子释放的能量一定比裂变反应大

C．聚变反应中粒子的比结合能变小

D．聚变反应中形成质量较大的核，故反应后质量增大

4．中国首台“华龙一号”核电机组于2020年11月份并网发电，有效缓解了新旧能源转换时期电力不足的问题，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．反应过程中铀的半衰期减小

C．反应过程中放出能量 D．的结合能比的结合能大

5．中国自主研发的世界首座具有第四代核电特征的核电站位于山东省威海市荣成石岛湾。目前核电站使用的核燃料基本都是浓缩铀，有一种典型的铀核裂变方程是。下列关于x的说法正确的是（   ）

A．x是粒子，具有很强的电离本领

B．x是中子，中子是查德威克通过实验最先发现的

C．x是中子，中子是卢瑟福通过实验最先发现的

D．x是粒子，穿透能力比较弱

6．下列核反应方程中，属于重核裂变的是

A．卢瑟福发现质子的核方程

B．贝克勒尔发现天然放射现象，其中的一种核方程

C．太阳中发生的热核反应，典型的一种核方程

D．核电站可控的链式反应中，典型的一种核方程

7．到2018年1月，全球30个国家和地区共有440个核电机组，总装机容量为390吉瓦，发电量约占全球发电量的11%．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．裂变产生的新核X中含有88个中子

C．衰变产生的新核Y不再具有放射性

D．核裂变释放能量产生的高温会加快铀235的衰变

8．氮3大量存在于月球表面月壤中，是未来的清洁能源。两个氦3聚变的核反应方程是，则X为（　　）

A．电子 B．氘核 C．中子 D．质子

9．能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表述正确的有（　　）

A．是核聚变反应

B．是β衰变

C．是核聚变反应

D．是α衰变

10．2021年1月11日，“华龙一号”示范工程——中核集团福清核电6号机组完成冷态性能试验，“华龙一号”是我国具有完全自主知识产权的三代核电技术。在现在的商用反应堆中，核燃料为铀。真空中一个静止的铀原子核经一次衰变后变成一个新核钍核，衰变方程为，若的半衰期为，下列说法正确的是（　　）

A．该方程中，衰变产物的结合能之和一定大于铀核的结合能

B．衰变为的过程中，要经过6次衰变和8次衰变

C．衰变前核的质量等于衰变后核的质量与粒子的质量之和

D．经过的时间，20个核中有15个已经发生了衰变

11．下列说法中正确的是（　　）

A．机械波和光有波动性，实物粒子不具有波动性

B．用弧光灯发出紫外线照射锌板并发生光电效应后，锌板带正电

C．由于核聚变需要很高的环境温度，H和H发生聚变过程中是需要从外界吸收能量的

D．构成物体的质量是守恒不变的

12．下列说法正确的是（　　）

A．核能是原子的核外电子从高能态跃迁到低能态的过程中释放的

B．清除放射源的最有效办法是减小放射源原子核的半衰期

C．核电站都是通过轻核的聚变发电的

D．原子核的比结合能越大，原子核越稳定

13．以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的是（　　）

A．一个处于第四能级的氢原子向基态跃迁时，最多将向外辐射六种不同频率的光子

B．个原子核经过两个半衰期后一定剩下个

C．轻核聚变反应方程中，表示电子

D．一个光子与一个静止的电子碰撞而散射，其频率会发生改变

14．2020年1月10日，黄旭华获2019年度国家最高科学技术奖。黄旭华作为中国第一代核潜艇总设计师，成功研制了我国第一代核潜艇，为我国海基核力量实现从无到有的历史性跨越做出了卓越的贡献。下列关于核反应正确的是（　　）

A．HeHeH为原子核的α衰变，放出的α射线有很强的穿透性

B．氪90（Kr）是不稳定的，衰变成为锆90（Zr）需要经过2次α衰变

C．原子衰变成新核时，新原子核处于高能级状态不稳定，会向低能级跃迁，跃迁时只能放出一些特定频率的γ射线

D．比结合能越小的原子核越稳定

15．下列说法正确的是

A．太阳内部发生的核反应是重核裂变

B．光电效应说明光具有粒子性、康普顿效应说明光具有波动性

C．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，由于电子的动能减少，所以原子总能量减少

D．碳14的半衰期为5730年，若测得一古生物遗骸中碳14含量只有活体中的1/8，则此遗骸距今约有17190年

二、填空题（共4题）

16．核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，是常用的核燃料．受一个中子轰击后裂变成 和两部分，并产生 ______ 个中子．要使链式反应发生，裂变物质的体积要 ______ （选填“大于”或者“小于”）它的临界体积．

17．工作原理

核燃料发生________释放的能量使反应区温度升高，水或液态的金属钠等流体在反应堆内外________，把反应堆内的________传输出去，用于________，同时也使反应堆冷却。

18．以下是四个核反应方程，请把X1、X2、X3和X4代表的核符号填写在核反应方程后面的空格内.

（1）       （2）

（3）             （4）

则X1：__________；X2：__________；X3：__________；X4___________.

19．核反应堆中的燃料是________．用石墨、重水等作为________，使裂变时产生的中子速度减小，易于被铀核吸收．用镉棒来________，以控制反应的________，再用水等流体在反应堆内外循环流动，传输反应中产生的热量．

三、综合题（共4题）

20．虽然能量是守恒的，但我们却要面对“能源危机”，请利用物理术语对此进行解释。为了解决能源危机，我国目前在发展核能发电与水力发电等相关产业，请分别讨论核能发电和水力发电的优缺点。

21．太阳的能量来自下述反应：四个质子聚变成一个粒子，同时发射两个正电子和两个没有质量的中微子。已知氢气燃烧时与氧气化合成水，每形成一个水分子释放的能量为6.2eV。若想产生相当于太阳上1kg的氢核聚变成粒子所释放的能量，需燃烧多少千克氢气？粒子质量，质子质量，电子质量（u为原子质量单位）。

22．1996年清华大学和香港大学的学生合作研制了太阳能汽车，该车是以太阳能电池将所接受的太阳光能转化为电能而提供给电动机来驱动的。已知车上太阳能电池接收太阳光能的板面面积为，正对太阳能产生的电压，并对车上的电动机提供的电流，电动机的直流电阻为，而太阳光照射到地面处时单位面积上的辐射功率为.

(1)太阳光的能量实际上是由质子所参与的一系列反应所产生的，即在太阳内部持续不断地进行着热核反应，4个质子聚变为1个氦核（）写出核反应方程；

(2)该车的太阳能电池转化太阳光能的效率是多少？

(3)若质子、氦核、正电子的静止质量分别为，，，则的质子发生上述热核反应所释放的能量完全转化为驱动该车的输出机械功，能够维持该车行驶的时间是多少？

(4)已知太阳每秒释放的能量为，则太阳每秒减少的质量为多少千克？若太阳质量减少万分之三，热核反应不能继续进行，计算太阳能存在多少年？（太阳的质量为，结果保留一位有效数字）

23．假设每个铀发生核裂变时平均释放，则铀在裂变中所释放的能量是多少？三峡电站年均发电量，如果要建一座年发电量与三峡电站相同的核电站，则它每年要消耗多少铀？

参考答案：

1．A

2．C

3．B

4．C

5．B

6．D

7．B

8．D

9．A

10．A

11．B

12．D

13．D

14．C

15．D

16．     10     大于

17．     核裂变     循环流动     热量     发电

18．                   

19．     铀     慢化剂     吸收中子     速度

20．

能源危机是指因为能源供应短缺或是价格上涨而影响经济。这通常涉及到石油、电力或其他自然资源的短缺。

核能发电

优点：不消耗一次能源；

缺点：核泄漏会造成核辐射；

水力发电

优点：历史悠久，后期成本很低。无污染，水能可再生，水能蕴藏总量大。

缺点：固定资产投资大，对地理环境要求高，比如中国西南部水力资源极其丰富，但自然环境恶劣，建设困难，始终无法加以利用。

21．

22．(1)；(2)；(3)；(4)年

23．；