人教版 (2019)选择性必修 第三册4 核裂变与核聚变巩固练习

5.4核裂变与核聚变同步练习2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．下列有关原子物理的知识，说法正确的是（　　）

A．卢瑟福粒子散射实验说明了原子核的复杂结构

B．在核反应方程，X表示的是中子

C．目前核电站利用的核反应是裂变，核燃料为铀

D．氡的半衰期是3.8天，8个氡原子核经过7.6天之后，还剩下2个未发生衰变

2．2020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发电。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∶和，则（　　）

A．X是电子 B．X是质子

C．Y的质子数是3，中子数是3 D．Y的质子数是3，中子数是6

3．原子弹和核电站的根本区别是（　　）

A．原子弹利用核裂变，核电站利用核聚变

B．原子弹利用核聚变，核电站利用核裂变

C．原子弹对裂变的链式反应不加控制，核电站控制裂变的链式反应速度

D．原子弹对聚变的链式反应不加控制，核电站控制聚变的链式反应速度

4．下列有关原子物理的知识，说法错误的是（     ）

A．在光电效应实验中，入射光频率越高，饱和光电流越大

B．我国科学家钱三强、何泽慧夫妇在实验室观察到铀核也可以分裂为三部分或四部分

C．根据玻尔的原子模型，一个处于能级上的氢原子在向基态跃迁过程中，最多可发射3种不同频率的光子

D．在核聚变反应中，反应物的结合能之和小于生成物的结合能

5．下列说法中正确的是（　　）

A．γ射线的电离本领比β射线强

B．镉棒在“核反应堆”中的作用是控制反应速度

C．衰变成要经过6次α衰变和8次β衰变

D．原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量

6．关于核反应方程，下列说法正确的是（　　）

A．铀核裂变的核反应方程是

B．卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为

C．是衰变方程，其中X是中子

D．铀239（）衰变成钚239（）的核反应方程为

7．核电站利用核能发电，它的核心设备是反应堆，下列说法正确的是（       ）

A．反应堆是用人工方法控制链式反应速度并获得核能的装置

B．目前核电站都是通过聚变反应来利用核能

C．控制棒的作用是使中子减速，从而控制链式反应的速度

D．通入反应堆中的水起冷却作用和吸收中子的作用

8．下列说法不正确的是（　　）

A．美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波波长相同的成分外，还有波长大于的成分，这个现象说明了光具有粒子性

B．放射性的原子核在发生衰变、衰变时，新形成的原子核会辐射光子，形成射线

C．结合能是指自由的核子结合成原子核而具有的能量

D．铀核裂变生成钡和氪的核反应方程是

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．是人工核反应

B．是核裂变反应，该反应吸收能量

C．由于裂变比聚变产能效率高，目前的核电站是利用的裂变，用减速剂把快中子变为热中子，用镉棒控制反应速度

D．核聚变温度太高，地球上没有任何容器能够经受如此高的温度，科学家设想的解决方案是磁约束和惯性约束

10．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，我国正计划建造核动力航母。有一种核裂变的方程为，关于该核裂变，下列说法正确的是（　　）

A．X的核子数为141 B．X的中子数为75

C．核反应方程可以简化为 D．X比稳定

11．2018年中国散裂中子源（CSNS）将迎来验收，目前已建设的3台谱仪也将启动首批实验。有关中子的研究，下列说法正确的是

A．Th核发生一次α衰变，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4

B．一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子是裂变反应

C．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子

D．衰变的实质在于核内的中子转化成了一个质子和一个电子

12．常言道，万物生长靠太阳，追根溯源，地球上消耗的能量绝大部分是来自太阳内部持续不断地发生核反应释放出的核能。在太阳内部发生的某核反应方程是，下列说法正确的是（　　）

A．该核反应属于裂变反应 B．该核反应过程有质量亏损

C．一个中有4个中子 D．方程中的为电子（）

13．据新华网2019年6月24日报道，中国科学院空天信息研究院和中国科学技术大学等单位联合研制出高速高精度激光汤姆孙散射仪，为我国未来磁约束聚变能装置的高精度测量奠定了坚实的基础。下列说法正确的是（　　）

A．激光被散射后频率不变 B．激光被散射后频率增大

C．核聚变反应在常温下就可以发生 D．核聚变反应能够释放能量

14．下列说法正确的是（　　）

A．太阳内部发生的核聚变反应前各原子核的质量之和等于核反应后各原子核的质量之和

B．U核裂变的核反应方程是＋＋

C．原子从低能级向高能级跃迁时，不吸收光子也能实现

D．根据爱因斯坦的“光子说”可知，光的波长越大光子的能量也越大

15．2020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

二、填空题（共4题）

16．核能是一种高效的能源．在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳，压力壳和安全壳（见图1）．结合图2可知，安全壳应当选用的材料是________．

17．完成下列核反应方程，并指出核反应的类型．

①He+_____→He+ 2H，是_____变．

②Na→Mg+_____，是_____变．

③F+_____→Ne+H，是_____变．

④U+n→Ba+Kr+3_____，是_____变．

18．（1）核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，是核电站常用的核燃料.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“小于”）它的临界体积.

（2）取质子的质量，中子的质量，粒子的质量，光速. 请计算粒子的结合能.（计算结果保留两位有效数字）_______

19．已知的质量为2.0136u，的质量为1.0087u，的质量为3.0150u。两个聚变生成的反应方程为______；上述反应中释放的能量约______。（1u相当于931的能量，结果保留两位小数）

三、综合题（共4题）

20．科学家们研究出了一种能使铀238变成高效燃料，从而使核燃料越烧越多的“魔炉”——快中子增殖反应堆、该型反应堆中使用的核燃料是钚239，它裂变并释放出快中子，被装在反应区周围的铀238吸收后变成铀239，铀239极不稳定，经过两次β衰变后变成钚239。请据此回答下列问题。

（1）请解释快中子增殖反应堆燃料增殖的秘密。

（2）根据材料中提供的信息，写出相关的核反应方程，并指明核反应类型。

21．当氘等离子体被加热到适当高温时，可能发生氘核参与的几种聚变反应，并释放能量。这几种反应的总效果可表示为该反应方程中的k和d各为多少？质量亏损为多少？

22．两个动能均为1 MeV的氘核发生正面碰撞，引起如下反应：。（已知H的质量m0=2.0136u，H的质量m1=3.0156u， H的质量m2=1.0073u，1u相当于931.5MeV的能量。结果均保留2位有效数字。）

(1)此核反应中放出的能量ΔE为多少？

(2)若放出的能量（包括最初的动能和核反应放出的能量，以后见此题目都这样理解）全部变为新生核的动能，则新生的氚核具有的动能是多少？

23．碰撞在宏观、微观世界中都是十分普遍的现象。

(1)如图1所示，在水平光滑的桌面上有两个大小相同的小球A、B，质量分别是m1、m2，A球以v1的速度与静止的B球相碰。碰撞后A、B的速度分别是v1'、v2'。如果碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫做弹性碰撞；如果碰撞过程中机械能不守恒，这样的碰撞叫做非弹性碰撞。若m1=2kg、m2=1kg，某次碰撞满足v1=2m/s、v2'=2m/s。通过计算碰撞前后的机械能说明该次碰撞属于弹性碰撞还是非弹性碰撞。

(2)裂变反应可以在人工控制下进行，用慢化剂中的原子核跟中子发生碰撞，使中子的速率降下来，从而影响裂变反应的反应速度。如图2所示，一个中子以速度v与慢化剂中静止的原子核发生弹性正碰，中子的质量为m，慢化剂中静止的原子核的质量为M，而且M＞m。为把中子的速率更好地降下来，现有原子核质量M大小各不相同的几种材料可以作为慢化剂，通过计算碰撞后中子速度的大小，说明慢化剂中的原子核M应该选用质量较大的还是质量较小的。

参考答案：

1．C

2．C

3．C

4．A

5．B

6．B

7．A

8．C

9．D

10．D

11．D

12．B

13．D

14．C

15．C

16．混凝土

17．     He     聚          衰     He     人工转          裂

18．     3     大于    

19．          3.26

20．

(1)钚239裂变并释放出快中子，被装在反应区周围的铀238吸收后变成铀239，铀239极不稳定，经过两次β衰变后变成钚239。这样的过程周而复始，从而使核燃料越烧越多。

(2) 钚239裂变的核反应方程

铀238吸收中子的核反应方程(原子核的人工转变)

铀239经过两次β衰变后变成钚239

21．2；2；

22．(1)4.0 MeV；(2)1.5 MeV。

23．(1)非弹性碰撞；(2)v；原子核质量应选较小的