新教材2025版高中物理分层作业十九核裂变与核聚变新人教版选择性必修第三册VIP

分层作业(十九)核裂变与核聚变A级必备学问基础练1.[2024·北京密云一模]重核裂变和轻核聚变是人类获得核能的两种主要途径，关于裂变和聚变，下列说法正确的是()A．裂变释放能量，聚变汲取能量B．裂变过程有质量亏损，聚变过程无质量亏损C．裂变和聚变都可以释放出巨大的能量D．太阳能来源于太阳内部发生的核裂变2．如图所示为原子核裂变并发生链式反应的示意图，铀核裂变的产物是多样的，一种典型的铀核裂变对应的核反应方程是eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1(92))U＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n→eq\o\al(\s\up1(140),\s\do1(a))X＋eq\o\al(\s\up1(b),\s\do1(38))Y＋2eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n，其中eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n为中子，对于产物X的原子序数a和产物Y的质量数b，以下推断正确的是()A．a＝53，b＝93B．a＝54，b＝94C．a＝53，b＝94D．a＝54，b＝933．(多选)国家国防科技工业局首次发布“嫦娥三号”月面虹湾局部影像图，如图所示．科学家发觉在月球上含有丰富的eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))He(氦3).它是一种高效、清洁、平安的核聚变燃料，其参加的一种核聚变反应的方程式为eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))He＋eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))He→2eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He.关于eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))He聚变下列表述正确的是()A．聚变反应不会释放能量B．聚变反应产生了新的原子核C．聚变反应会有质量亏损D．目前核电站都采纳eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))He聚变反应发电4．[2024·北京通州一模]嫦娥五号返回器将月球土壤胜利带回地球．经探讨发觉月球土壤里富含的氦­3(eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))He)是志向的热核反应原料，即利用一个氘核(eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H)和一个氦­3发生核反应产生一个质子和一个新核X，并释放能量．关于氦­3与氘核的反应，下列说法正确的是()A．新核X是eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))HeB．是核裂变反应C．生成物的总质量不变D．生成物的总质量数削减5．关于核反应和核能，下列说法正确的是()A．原子弹和氢弹都能瞬间放出巨大的能量，但原理不同．前者是利用了核聚变，后者是利用核裂变B．核动力航空母舰的动力装置是核反应堆，常用核反应堆是用镉棒来限制核裂变的反应速度C．目前核电站是采纳核裂变的链式反应，当铀块的体积小于临界体积时就会发生链式反应放出巨大能量D．原子核在超高温下才能发生聚变，说明核聚变过程须要汲取能量6．[2024·云南昆明高二期末](多选)如图所示是核电站工作流程图，关于核能，下列说法正确的是()A．核反应堆可以把核能干脆转化为电能B．核反应堆利用的是原子核衰变过程产生的能量C．核反应生成物的比结合能大于反应物的比结合能D．水泥防护层的作用是屏蔽裂变产物放出的各种射线7.(多选)我国核聚变反应探讨大科学装置“人造太阳”2024年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到1亿度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础．下列关于聚变的说法正确的是()A．核聚变比核裂变更为平安、清洁B．任何两个原子核都可以发生聚变C．两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加D．两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加8．[2024·广东湛江模拟预料]核电站中核反应堆的核反应方程式eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1(92))U＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n→eq\o\al(\s\up1(141),\s\do1(56))Ba＋eq\o\al(\s\up1(92),\s\do1(36))Kr＋3eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n＋201MeV(201MeV为本核式反应释放的核能)，以下说法正确的是()A．这个反应属于轻核聚变B．反应条件是铀块要达到临界体积C．由这个反应可知比结合能为201MeVD．这个方程式可写为eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1(92))U→eq\o\al(\s\up1(141),\s\do1(56))Ba＋eq\o\al(\s\up1(92),\s\do1(36))Kr＋2eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n9．[2024·山东聊城二模]2024年5月，中国的“人造太阳”在1.2亿摄氏度下，胜利“燃烧”101秒．这标记着我国核聚变探讨又获得重大突破，核反应方程是eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H＋eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H→eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He＋X，为人类获得可控核聚变能源奠定了商用的物理和工程基础．下列说法正确的是()A．核聚变可以在常温下发生B．方程中的X表示中子eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n，中子是查德威克发觉的C．该核反应前后质量守恒D．eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H的比结合能比eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He的比结合能大10．一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量mH＝1.0073u，中子质量mn＝1.0087u，氚核质量m＝3.018u.(1)写出聚变方程．(2)聚变释放出的核能有多大？(3)平均每个核子释放的能量有多大？B级关键实力提升练11.[2024·辽宁铁岭高三期末]太阳内部的核聚变可以释放出大量的能量，这些能以电磁辐射的形式向四面八方辐射出去，其总功率达到P0＝3.8×1026W.设太阳上的热核反应是4个质子聚合成1个氦核同时放出2个中微子(质量远小于电子质量，穿透实力极强的中性粒子，可用ν表示)和另一种带电粒子(用eq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(1))e表示)，且知每一次这样的核反应质量亏损为5.0×10－29kg，已知真空中的光速c＝3×108m/s，电子的电荷量e＝1.6×10－19C.则每秒钟太阳产生中微子的个数为()A．8×1037B．8×1038C．2×1037D．2×103812．[2024·陕西渭南一模](多选)1932年，考克饶夫和瓦尔顿用质子加速器进行人工核蜕变试验，验证了质能关系的正确性．在试验中，锂原子核俘获一个质子后成为不稳定的铍原子核，随后又蜕变为两个原子核，核反应方程为eq\o\al(\s\up1(7),\s\do1(3))Li＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H→eq\o\al(\s\up1(A),\s\do1(Z))Be→2X.已知eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H、eq\o\al(\s\up1(7),\s\do1(3))Li、X的质量分别为m1＝1.00728u、m2＝7.01601u、m3＝4.00151u，其中u为原子质量单位，1u相当于931.5MeV的能量，则在该核反应中()A．铍原子核内的中子数是4B．X表示的是氚原子核C．质量亏损Δm＝4.02178uD．释放的核能ΔE＝18.88MeV13．(多选)质子—质子循环发生的核反应被认为是恒星能量的一种可能来源，详细的一个循环过程是这样的：两个质子(eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H)发生聚变，生成一个氘核(eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H)，生成的氘核(eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H)再与一个质子(eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H)聚变生成一个氦核(eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))He)，接下来两个氦核(eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))He)发生聚变，生成氦的同位素(eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He)，同时再产生两个质子(eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H)，这两个质子(eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H)再度发生聚变……进入下一个循环反应，成为恒星不竭之能量源泉．对于这种质子—质子循环发生的核反应，下列说法中正确的是()A．两个质子(eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H)发生聚变，可表示为eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H→eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H＋eq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(1))eB．两个质子(eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H)发生聚变，可表示为eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H→2eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))HC．一个完整的质子—质子循环核反应可表示为3eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H→eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))He＋eq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(1))eD．一个完整的质子—质子循环核反应可表示为6eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H→eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He＋2eq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(1))e＋2eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H14．在可控核反应堆中须要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂．中子在重水中可与eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H碰撞减速，在石墨中与eq\o\al(\s\up1(12),\s\do1(6))C碰撞减速．上述碰撞可简化为弹性碰撞模型．某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰，通过计算说明，仅从一次碰撞考虑，用重水和石墨做减速剂，哪种减速效果更好？分层作业(十九)核裂变与核聚变1．解析：裂变和聚变过程中都释放能量，故A错误；裂变和聚变过程中都释放能量，依据质能方程可知裂变过程和聚变过程都有质量亏损，故B错误；裂变和聚变都可以释放出巨大的能量，故C正确；太阳能来源于太阳内部发生的核聚变，故D错误．答案：C2．解析：核反应质子数守恒92＝a＋38，核反应质量数守恒235＋1＝140＋b＋2，联立得a＝54，b＝94.故B正确，A、C、D错误．答案：B3．解析：聚变反应是将质量较小的轻核聚变成质量较大的核，聚变过程会有质量亏损，要放出大量的能量．但目前核电站都采纳铀核的裂变反应．综上所述，选项B、C正确．答案：BC4．解析：核反应方程为eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))He＋eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H→eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H，则新核X是eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He,该反应是核聚变反应，选项A正确，B错误；依据核反应的质量数和电荷数守恒可知，生成物的总质量数不变，但是反应放出核能，则有质量亏损，选项C、D错误．答案：A5．解析：原子弹和氢弹都能瞬间放出巨大的能量，但原理不同，前者是利用了核裂变，后者是利用核聚变，故A错误；核动力航空母舰的动力装置是核反应堆，常用核反应堆是通过调整镉棒的深度限制核裂变的反应速度，故B正确；目前核电站是采纳核裂变的链式反应，当铀块的体积大于临界体积时就会发生链式反应放出巨大能量，故C错误；原子核在超高温下才能发生聚变，但是核聚变有质量亏损，是释放能量，故D错误．答案：B6．解析：核反应堆把核能转化为内能，再转化为电能，故A错误；核反应堆利用的是核裂变过程产生的能量，故B错误；核反应堆中发生核反应要放出热量，则核反应生成物的比结合能大于反应物的比结合能，故C正确；水泥防护层的作用是屏蔽裂变产物放出的各种射线，故D正确．答案：CD7．解析：聚变反应比裂变反应生成的废物数量少，简单处理；实现核聚变须要高温，一旦出现故障，高温不能维持，反应就自动终止了，由此可知，核聚变比核裂变更平安、清洁．选项A正确；核聚变是两个轻核间的核反应，并不是任何两个原子核都可以发生聚变，选项B错误；两个轻核结合成质量较大的核释放出能量，由质能方程知，总质量较聚变前减小，选项C错误；比结合能越大，原子核越稳定，故两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加，选项D正确．答案：AD8．解析：这个反应属于重核裂变，故A错误；中子由于速度大，假如铀块太小中子穿过不留在里面，故反应条件是铀块要达到临界体积，故B正确；201MeV是该反应所释放的能量，而比结合能是把原子核拆分成单个核子须要汲取的能量或核子结合成原子核所释放的能量，两者意义不同，故C错误；eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1(92))U→eq\o\al(\s\up1(141),\s\do1(56))Ba＋eq\o\al(\s\up1(92),\s\do1(36))Kr＋2eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n的写法是错误的，因为箭头左侧的eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1(92))U是不会自发发生核反应的，也不符合重核裂变的物理含义，故D错误．答案：B9．解析：核聚变反应属于热核反应，必需在高温下进行，故A错误；依据质量数守恒和电荷数守恒可知X的质量数为1，电荷数为0，X为中子，中子是查德威克发觉的，故B正确；该核反应放出能量，依据爱因斯坦质能方程可知，反应后有质量亏损，故C错误；核反应方程式中生成物比反应物稳定，生成物的比结合能大，所以eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H的比结合能比eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He的比结合能小，故D错误．答案：B10．解析：(1)聚变方程为eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H＋2eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n→eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H.(2)质量亏损Δm＝mH＋2mn－m＝(1.0073＋2×1.0087－3.018)u＝0.0067u.释放的核能ΔE＝0.0067×931.5MeV＝6.24MeV.(3)平均每个核子释放的能量eq\f(ΔE,n)＝eq\f(6.24,3)MeV＝2.08MeV.答案：(1)eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H＋2eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n→eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H(2)6.24MeV(3)2.08MeV11．解析：依据爱因斯坦质能方程，得E0＝Δmc2＝5.0×10－29×(3×108)2J，每秒太阳发生的核反应的次数n＝eq\f(ΔE,E0)＝eq\f(3.8×1026×1,5.0×10－29×（3×108）2)＝8.4×1037，每秒钟太阳产生中微子个数为N＝2n＝2×1038，故D正确，A、B、C错误．答案：D12．解析：依据核反应方程满意质量数守恒和电荷数守恒，可知方程为eq\o\al(\s\up1(7),\s\do1(3))Li＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H→eq\o\al(\s\up1(8),\s\do1(4))Be→2eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He，则Z＝4，A＝8，铍原子核内的中子数是4，X表示的是氦核，故A正确，B错误；核反应质量亏损为Δm＝m1＋m2－2m3＝0.02027u，则释放的核能为ΔE＝(0.02027×931.5)MeV，解得ΔE＝18.88MeV，故C错误，D正确．答案：AD13．解析：由题意及核反应中的质量数与电荷数守恒可得两个质子(eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H)发生聚变，可表示为eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H→eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H＋eq\o\al(\s