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    高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册4 核裂变与核聚变精品同步测试题

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    这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册4 核裂变与核聚变精品同步测试题,共6页。试卷主要包含了关于核反应堆,下列说法正确的是,下列所述正确的是等内容,欢迎下载使用。

    课时分层作业(十九) 核裂变与核聚变 基本粒子

    (建议用时:25分钟)

    考点一 对核裂变和链式反应的理解

    1(多选)当一个重核裂变时它能产生的两个核(  )

    A一定是稳定的

    B含有的中子数较裂变前重核的中子数少

    C裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量

    D可以是多种形式的两个核的组合

    BD [重核裂变为两个中等质量的核时平均要放出2个或3个中子裂变释放的能量比俘获中子的能量大C错误;质子数不变中子数会减少B正确;重核裂变的产物是多种多样的A错误D正确。]

    2(多选)用中子(n)轰击铀核(U)发生裂变反应会产生钡核(Ba)和氪(Kr)并释放出中子(n)当达到某些条件时可发生链式反应一个铀核(U)裂变时释放的能量约为200 MeV(1 eV1.6×1019J)以下说法正确的是(  )

    AU的裂变方程为U→BaKrn

    BU的裂变方程为Un→BaKr3n

    CU发生链式反应的条件与铀块的体积有关

    D一个U裂变时质量亏损约为3.6×1028 kg

    BCD [U的裂变方程为UnBaKr3nA错误B正确;当铀块体积大于临界体积时链式反应才会发生C正确;1 u1.66×1027 kg1 u相当于931.56 MeV200 MeV相当于0.214 7 u故质量亏损约为3.6×1028 kgD正确。]

    考点二 核电站与核反应堆

    3(多选)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铀棒的作用是控制反应堆的功率

    D石墨的作用是吸收中子

    AB [铀棒是核燃料裂变时可放出能量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B正确C错误;慢中子最容易引发铀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D错误。]

    4关于核反应堆中用镉棒控制反应速度的原理下列说法正确的是(  )

    A镉棒能释放中子依靠释放的多少控制反应速度

    B用镉棒插入的多少控制快中子变为慢中子的数量

    C利用镉棒对中子吸收能力强的特点依靠插入的多少控制中子数量

    D镉棒对铀核裂变有一种阻碍作用利用其与铀的接触面积的大小控制反应速度

    C [镉棒不是子源不会释放中子A错误;也不是减速剂不能使快中子变为慢中子也不阻碍铀的裂变BD错误;镉棒对中子有吸收作用通过中子强度检测器检测当反应太强时控制棒能自动插入多吸收中子反之自动抽出少吸收中子C正确。]

    考点三 对核聚变的理解

    5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聚变反应比裂变反应每个核子释放的平均能量一定大

    C聚变反应中粒子的比结合能变小

    D聚变反应中由于形成质量较大的核故反应后质量变大

    B [聚变反应的比结合能大于裂变反应的比结合能但参与的核子数目裂变大于聚变故聚变反应释放的总能量不一定多AC错误B正确;由于聚变反应释放能量发生质量亏损故聚变后核的质量减少D错误。]

    6(多选)我国最新一代核聚变装置EAST在安徽合肥首次放电显示了EAST装置具有良好的整体性能使等离子体约束时间达1 000 s温度超过1亿摄氏度这标志着我国磁约束核聚变研究进入国际先进水平合肥也成为世界上第一个建成此类全超导非圆截面核聚变实验装置并能实际运行的地方核聚变的主要原料是氘在海水中含量极其丰富已知氘核的质量为m1中子的质量为m2He的质量为m3质子的质量为m4则下列说法中正确的是(  )

    A两个氘核聚变成一个He所产生的另一个粒子是质子   

    B两个氘核聚变成一个He所产生的另一个粒子是中子

    C两个氘核聚变成一个He所释放的核能为(2m1m3m4)c2

    D两个氘核聚变成一个He所释放的核能为(2m1m3m2)c2

    BD [由核反应方程2HHeXX应为中子释放的核能应为ΔE(2m1m3m2)c2AC错误BD正确。]

    7(多选)核聚变能是一种具有经济性能优越安全可靠无环境污染等优势的新能源近年来受控核聚变的科学可行性已得到验证目前正在突破关键技术最终将建成商用核聚变电站一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘(又叫重氢)和氚(又叫超重氢)聚合成氦并释放一个中子若已知氘原子的质量为2.014 1 u氚原子的质量为3.016 0 u氦原子的质量为4.002 6 u中子的质量为1.008 7 u1 u1.66×1027 kg则这个核反应释放出来的能量为(光速c3.00×108 m/s1 u相当于931.5 MeV)(  )

    A2.8×1010 J    B2.8×1012 J

    C1.75 MeV D17.5 MeV

    BD [核反应释放出来的能量:ΔEΔmc2Δm(mm)(mHemn)0.018 8 u由计算得:ΔE2.8×1012 J17.5 MeVBD正确。]

    考点四 基本粒子

    8(多选)下列所述正确的是(  )

    A强子是参与强相互作用的粒子

    B轻子是不参与强相互作用的粒子

    C目前发现的轻子只有8

    D夸克有6它们带的电荷量分别为元电荷的+或-

    ABD [由三类粒子的特性可知AB正确;而目前发现的轻子只有6C错误;夸克模型经过几十年的发展已知夸克有6它们带的电荷分别为元电荷的+或-D正确。]

    9已知氘核质量为2.013 6 u中子质量为1.008 7 uHe核的质量为3.015 0 u两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成He并放出一个中子释放的核能全部转化为机械能(质量亏损为1 u释放的能量为931.5 MeV除了计算质量亏损外He的质量可以认为是中子的3)

    (1)写出该核反应的反应方程式

    (2)该核反应释放的核能是多少?

    (3)若测得反应后生成中子的动能是3.12 MeV则反应前每个氘核的动能是多少MeV?

    [解析] (1)核反应方程为:HHHen

    (2)质量亏损为:Δm2.013 6×2 u(3.015 0 u1.008 7 u)0.003 5 u释放的核能为:

    ΔEΔmc20.003 5×931.5 MeV3.26 MeV

    (3)设中子和He核的质量分别为m1m2速度分别为v1v2。反应前每个氘核的动能是E0反应后中子和He核动能分别为E1E2根据动量守恒定律m1v1m2v203E21.04 MeV

    由能量的转化和守恒定律

    E1E22E0ΔEE00.45 MeV

    [答案] (1)HH→Hen

    (2)3.26 MeV (3)0.45 MeV

    (建议用时:15分钟)

    10(多选)在某些恒星内3α粒子结合成一个CC原子的质量是12.000 0 uHe原子的质量是4.002 6 u已知1 u1.66×1027 kg1 u相当于931.5 MeV(  )

    A反应过程中的质量亏损是Δm0.007 8 u

    B反应过程中的质量亏损是Δm1.294 8×1029 kg

    C反应过程中放出的能量约为7.266 MeV

    D反应过程中放出的能量约为1.16×1019 J

    ABC [其反应方程是3HeC。其质量亏损为Δm(3×4.002 612.000 0)u0.007 8 uA正确;Δm0.007 8×1.66×1027 kg1.294 8×1029 kgB正确;ΔE0.007 8×931.5 MeV≈7.266 MeVC正确;ΔE≈7.266×106×1.6×1019 J≈1.16×1012 JD错误。]

    11(多选)我国秦山核电站第三期工程中有两组60万千瓦的发电机组发电站的核能来源于U的裂变下列说法正确的是(  )

    AU原子核中有92个质子143个中子

    BU的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核反应方程为Un→XeSr2n

    CU是天然放射性元素常温下它的半衰期约为45亿年升高温度半衰期缩短

    D一个U裂变能放出200 MeV的能量3.2×1011 J

    ABD [U的质量数和电荷数关系易知A正确;由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知B正确;半衰期不受外界因素干扰只与核本身有关C错误;因为200 MeV200×106×1.6×1019 J3.2×1011 JD正确。]

    12一个静止的钚核Pu自发衰变成为一个铀核U和另一个原子核X并释放出一定的能量其核衰变方程为:PuUX

    (1)方程中的X是什么?

    (2)钚核的质量为239.052 2 u铀核的质量为235.043 9 uX核的质量为4.002 6 u已知1 u相当于931 MeV则:

    该衰变过程放出的能量是多少MeV?

    假设钚核衰变释放出的能量全部转变为铀核和X核的动能X核的动能约为多少MeV?

    [解析] (1)根据质量数和电荷数守恒可知X的质量数为4电荷数为2He

    (2)该衰变过程放出的能量ΔE[m1(m2m3)]c2[239.0522(235.04394.0026)]×931 MeV≈5.31 MeVEk可得EkEkXmXm4235EkX5.31× MeV≈5.22 MeV

    [答案] 见解析

    13用中子轰击铀核(U)其中一个可能的反应是分裂成钡(Ba)和氪(Kr)两部分放出3个中子各个核和中子的质量如下:

    mU390.313 9×1027 kgmn1.674 9×1027 kg

    mBa234.001 6×1027 kgmKr152.604 7×1027 kg

    试写出核反应方程算出反应中释放的核能

    [解析] 此铀核裂变方程为

    nUBaKr3n

    则核反应前后的质量亏损为

    ΔmmUmnmBamKr3mn0.357 8×1027 kg

    由爱因斯坦的质能方程可得释放的核能为

    ΔEΔmc20.357 8×1027×(2.997 9×108)2 J3.215 7×1011 J

    [答案] nU→BaKr3n

    3.215 7×1011 J

     

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