2024-2025学年试题物理（选择性人教版2019）第五章4-核裂变与核聚变5-“基本”粒子

4.核裂变与核聚变5.“基本”粒子课后训练巩固提升基础巩固1.(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源,其一种裂变反应为

92235U+01nBa+3689Kr+A.上述裂变反应中伴随着中子放出B.铀块体积对链式反应的发生无影响C.铀核的链式反应可人工控制D.铀核的半衰期会受到环境温度的影响答案AC解析从裂变反应方程可以看出裂变反应中伴随着中子放出,A对。铀块体积对链式反应的发生有影响,B错。铀核的链式反应可人工控制,C对。铀核的半衰期不会受到环境温度的影响,D错。2.(多选)当一个重核裂变时,它所产生的两个核()A.含有的总质子数比裂变前重核的质子数少B.含有的总中子数比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.可能是多种形式的两个核的组合答案BD解析一个重核裂变时,在产生两个核的同时,也放出中子,所以新产生的两个核的总中子数比裂变前重核的要少,两个核的总质子数与裂变前重核的质子数相等,选项A错误,选项B正确。裂变时放出的能量主要是反应前后质量亏损而产生的能量,要远大于俘获中子时得到的能量,C项错误。重核裂变的产物是多种多样的,D项正确。3.下列说法正确的是()A.聚变是裂变的逆反应B.如果裂变释放能量,则聚变反应必定吸收能量C.聚变需将反应物加热至数百万度以上的高温,显然是吸收能量D.裂变与聚变均可释放巨大的能量答案D解析从形式上看,裂变与聚变似乎是互为逆反应,但其实不然,因为二者的反应物和生成物完全不同。裂变是重核分裂成中等核,而聚变则是轻核聚合成为次轻核,无直接关联,并非互为逆反应,A选项错误。裂变与聚变不是互为逆反应,则在能量流向上也不必相反,B选项错误。要实现聚变反应,必须使参加反应的轻核充分接近,需要数百万度的高温提供能量,但聚变反应一旦实现,所释放的能量远大于所吸收的能量,因此,总的来说,聚变反应还是释放能量,C选项错误,D选项正确。4.(多选)已知氘核的比结合能是1.09MeV,氚核的比结合能是2.78MeV,氦核的比结合能是7.03MeV。某次核反应中,1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核,则下列说法正确的是()A.这是一个裂变反应B.核反应方程为

12H+1C.核反应过程中释放的核能是17.6MeVD.目前核电站都采用上述核反应发电答案BC解析1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核,这是两个比较轻的核转化成中等质量的核,所以属于聚变反应,A错误。根据质量数和质子数守恒,可以知道当1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核时会有一个中子生成,B正确。原子核的结合能与核子数之比,称作比结合能,根据题意可知,核反应过程中释放的核能是ΔE=(7.03×42.78×31.09×2)MeV=17.6MeV,C正确。目前核电站都是采用核裂变技术,D错误。5.在各种能源中,核能具有能量密度大、地区适应性强的优势。在核电站中,核反应堆释放的核能被转化为电能,核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应,释放出大量核能。核反应方程

92235U+01nBa+3692Kr+aX是反应堆中发生的许多核反应中的一种,n为中子,X为待求粒子,a为X的个数,则X为,a=。以mU、mBa、mKr分别表示92235U、56141Ba、3692Kr核的质量,mn、mp答案中子3(mUmBamKr2mn)c2解析铀235裂变除生成

56141Ba和

3692Kr外,还产生适当数目的中子由电荷数和质量数守恒得产生的中子的个数为a=235+114192=3。反应过程中的质量亏损Δm=mU+mnmBamKr3mn=mUmBamKr2mn故放出的核能ΔE=Δmc2=(mUmBamKr2mn)c2。6.用中子轰击铀核(92235U),其中的一个可能反应是分裂成钡(56141Ba)和氪(3692Kr)mU=390.3139×1027kg,mn=1.6749×1027kg,mBa=234.0016×1027kg,mKr=152.6047×1027kg。试写出核反应方程,求出反应中释放的核能。答案

92235U+01nBa+3692解析铀核裂变方程为

92235U+01n核反应前后的质量亏损为Δm=mU+mnmBamKr3mn=3.578×1028kg由爱因斯坦质能方程可得释放的核能为ΔE=Δmc2=3.578×1028×(3×108)2J=3.2202×1011J。能力提升1.

92235U吸收一个慢中子后分裂成

3692Kr和

56A.1个α粒子 B.3个中子C.10个中子 D.10个质子答案B解析根据质量数守恒、电荷数守恒可得还放出3个中子,B项正确。2.一个

92235U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应,其裂变方程为

92235U+01nX+38A.X原子核中含有86个中子B.X原子核中含有141个核子C.因为裂变时释放能量,根据E=mc2,所以裂变后的总质量数增加D.因为裂变时释放能量,出现质量亏损,所以生成物的总质量数减少答案A解析由质量数和电荷数守恒可知,X原子核的质量数(即核子数)为140,电荷数(即质子数)为54,由中子数=核子数质子数,可知其中子数为86,故A选项正确,B选项错误。核裂变时释放能量,有质量亏损,但总质量数不变,故C、D选项错误。3.

92235U吸收一个慢中子后,分裂成

54139Xe和

38A.三个α粒子B.一个氘核C.三个中子D.两个中子答案C解析该裂变反应的方程为

92235U+01n54139Xe+3894Sr+03Y,4.2022年11月29日,国家“十三五”重大科技基础设施聚变堆主机(又称“人造太阳”)关键系统综合研究设施主体工程建设取得重要进展。下列核反应方程属于核聚变的是()A.12H+1B.90234ThPa+C.714N+2D.92235U+01n答案A解析

12H+13HHe+01n属于轻核聚变,故A正确。Pa+-10e属于β衰变,故B错误。714N+O+11H属于原子核的人工转变,故C错误。5.“华龙一号”发电机组并网成功,其内核是如图所示的核反应堆,关于该核反应,下列说法正确的是()A.图示装置的核反应类型是核聚变B.要使该核反应速度减慢,可以将铀棒插入得更深C.该核反应的燃料是铀,反应过程质量亏损D.石墨起到降低反应温度的作用答案C解析题中图示装置的核反应类型是核裂变,A错误。将铀棒插入得更深,中子接触的铀原子更多,反应加剧,B错误。该核反应的燃料是铀,反应过程质量亏损,C正确。石墨主要是将快中子变为慢中子,D错误。6.氘核和氚核可发生热核聚变而释放出巨大的能量,该反应方程为

12H+13HHe+X,式中X是某种粒子。已知12H、13H、24He和粒子X的质量分别为2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u;1u=931.5MeV答案

01n(或中子)17解析根据质量数和电荷数守恒可得X是01n(中子)。该反应中的质量亏损为Δm=2.0141u+3.0161u4.0026u1.0087u=0.0189所以该反应释放出的能量为ΔE=Δm·c2=17.6MeV。7.太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核同时放出两个正电子的热核反应,这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源。已知质子质量为mH=1.0073u,氦核质量为mHe=4.0015u,电子质量为me=0.00055u,1u=931.(1)写出这个核反应方程。(2)这一核反应能释放多少能量?(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?答案(1)411HHe+2(2)24.78MeV(3)4.22×109kg解析(1)由题意可得核反应方程应为411H24He+2(2)反应前的质量m1=4mH=4×1.00