人教版(新教材)高中物理选择性必修3课时作业6：5 4 核裂变与核聚变练习

人教版(新教材)高中物理选择性必修第三册PAGEPAGE1第4节核裂变与核聚变(限时35分钟)题组一重核的裂变和链式反应1.(多选)为应对能源危机和优化能源结构，提高清洁能源的比重，我国制定了优先选择核能，其次加快发展风能和再生能源的政策，在《核电中长期发展规划》中要求2020年核电运行装机总容量达到4000万千瓦的水平，请根据所学物理知识，判断下列说法正确的是()A.核能发电对环境的污染比火力发电要小B.核能发电对环境的污染比火力发电要大C.现有核电站都只利用重核裂变释放大量的原子能D.现有核电站既可以利用重核裂变，又可以利用轻核聚变释放大量的原子能〖答案〗AC〖解析〗目前，核电站都用核裂变，其原料是铀，且核能发电对环境的污染比火力发电要小，故选项A、C正确。2.(2021·广东广州市一模)广东大亚湾核电站是我国首座利用核裂变发电的大型商用核电站，核裂变反应方程eq\a\vs4\al(eq\o\al(235,92)U)＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋aX中()A.X为电子，a＝1 B.X为质子，a＝3C.X为质子，a＝2 D.X为中子，a＝3〖答案〗D〖解析〗根据电荷数守恒知X的电荷数为92－36－56＝0，即质子数为0，所以X为中子，根据质量数守恒知X的质量数为235＋1－144－89＝a，可得a＝3，故选项D正确。3.铀原子核既可发生衰变，也可发生裂变。其衰变方程为eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋X，裂变方程为eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→Y＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n，其中eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(1,0)n、Y、eq\o\al(89,36)Kr的质量分别为m1、m2、m3、m4，光在真空中的传播速度为c。下列叙述正确的是()A.eq\o\al(238,92)U发生的是β衰变B.Y原子核中含有56个中子C.若提高温度，eq\o\al(238,92)U的半衰期将会变小D.eq\o\al(235,92)U裂变时释放的能量为(m1－2m2－m3－m4)c2〖答案〗D〖解析〗根据核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒，知X为氦原子核，eq\o\al(238,92)U发生的是α衰变，A错误；Y的质量数A＝235＋1－89－3＝144，电荷数Z＝92－36＝56，由原子核的组成特点可知，Y原子核中含有56个质子，中子数为144－56＝88，B错误；半衰期与温度、压强等外界因素无关，C错误；由于核裂变的过程中释放能量，根据爱因斯坦质能方程得ΔE＝Δmc2＝(m1－2m2－m3－m4)c2，D正确。题组二轻核的聚变和核能的计算4.以下说法正确的是()A.聚变是裂变的逆反应B.如果裂变反应释放能量，则聚变反应必定吸收能量C.聚变须将反应物加热至数百万开尔文以上的高温，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〗裂变与聚变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较重核，无直接关联，并非互为逆反应，选项A错误；裂变与聚变都释放能量，选项B错误，D正确；要实现聚变反应，必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万开尔文的高温。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，选项C错误。5.当两个中子和两个质子结合成一个α粒子时，放出28.30MeV的能量，当三个α粒子结合成一个碳(C)核时，放出7.26MeV的能量，则当6个中子和6个质子结合成一个碳(C)核时，释放的能量约为()A.21.04MeV B.35.56MeVC.77.64MeV D.92.16MeV〖答案〗D〖解析〗6个中子和6个质子可结合成3个α粒子，放出能量3×28.30MeV＝84.9MeV，3个α粒子再结合成一个碳核，放出7.26MeV能量，故6个中子和6个质子结合成一个碳核时，释放能量为84.9MeV＋7.26MeV＝92.16MeV。6.查德威克在用α粒子轰击铍核的实验中发现了中子，解决了物理学家在原子研究中遇到的难题，使原子物理研究取得了一项突破性进展。下列核反应方程中，产生的未知粒子(X1、X2、X3、X4)不是α粒子的是()A.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋X1 B.eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋X2C.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→X3＋eq\o\al(1,0)n D.2eq\o\al(2,1)H→X4〖答案〗B〖解析〗根据核反应遵循电荷数守恒和质量数守恒判断出X1、X3、X4是α粒子，X2是eq\o\al(0,－1)e，不是α粒子，选项B正确。7.(2021·江西南昌市月考)2020年12月4日，中国规模最大、参数最高的“人造太阳”，在成都正式建成并成功放电。这颗“人造太阳”其实就是中国新一代可控核聚变装置“中国环流器二号M”(HL－2M)，它的建成与开始放电，意味着中国“进一步加快人类探索未来能源的步伐”。在“中国环流器二号M”中，主要发生如下两种核反应：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X，X＋Y→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(3,1)H，则X与Y分别是()A.eq\o\al(1,0)n与eq\o\al(6,3)Li B.eq\o\al(1,0)n与eq\o\al(7,3)LiC.eq\o\al(1,1)H与eq\o\al(6,3)Li D.eq\o\al(1,1)H与eq\o\al(7,3)Li〖答案〗A〖解析〗根据质量数守恒和电荷数守恒得X是eq\o\al(1,0)n，Y是eq\o\al(6,3)Li。故选项A正确。8.(多选)下列说法正确的是()A.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是聚变B.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(140,54)Xe＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n是裂变C.eq\o\al(226,88)Ra→eq\o\al(222,86)Rn＋eq\o\al(4,2)He是α衰变D.eq\o\al(24,11)Na→eq\o\al(24,12)Mg＋eq\o\al(0,－1)e是裂变〖答案〗ABC〖解析〗A选项中两个质量较轻的核结合成了一个质量较重的核，是聚变反应，故选项A正确；B选项中的核反应是铀核捕获中子裂变为两个(或更多)中等质量的核，并放出几个中子，是裂变反应，故选项B正确；在C选项的核反应中没有中子的轰击自发地放出了α粒子，是α衰变，选项C正确；而D选项应是β衰变，选项D错误。9.(2021·江苏星海实验中学高二期中)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有()A.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He是α衰变B.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H是轻核聚变C.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是β衰变D.eq\o\al(82,34)Se→eq\o\al(82,36)Kr＋2eq\o\al(0,－1)e是重核裂变〖答案〗A〖解析〗核反应eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He，这是原子核放出α粒子变成新的原子核，属于α衰变，A正确；核反应eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H是用人工的方法产生新的原子核，因此属于原子核的人工转变，B错误；核反应eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n，是把小的原子核变成大的原子核，放出能量，因此属于轻核的聚变，C错误；核反应eq\o\al(82,34)Se→eq\o\al(82,36)Kr＋2eq\o\al(0,－1)e，原子核放出电子变成新的原子核，属于β衰变，D错误。10.(2021·江苏海门市一中高二期末)2020年12月17日，携带“月壤”的“嫦娥五号”返回器成功着陆。“月壤”中的氦－3是目前为止最理想的核聚变清洁能源。下列核反应方程中属于核聚变的是()A.eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(3,2)He→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(1,1)H B.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)eC.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(139,53)I＋eq\o\al(95,39)Y＋2eq\o\al(1,0)nD.eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n〖答案〗A〖解析〗核聚变为质量小的原子核在一定条件下，发生原子核相互聚合作用，生成新的质量更重的原子核。eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(3,2)He→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(1,1)H，质量数为3的He核变成质量数为4的He核，故为核聚变，选项A正确；eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)e，这个过程有电子释放，β衰变规律中，会有电子释放，β衰变规律为eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A,Z＋1)N＋eq\o\al(0,－1)e，选项B错误；C选项为核裂变，D选项为发现中子的反应。选项C、D错误。11.(2021·广东韶关市一模)太阳向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应，当太阳内部达到一定温度时，会发生“核燃烧”，其“核燃烧”的核反应方程为：eq\o\al(4,2)He＋X→eq\o\al(8,4)Be＋γ，方程中X表示某种粒子，eq\o\al(8,4)Be是不稳定的粒子，其半衰期为T，这个核反应释放出的能量为ΔE，光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是()A.若使eq\o\al(8,4)Be的温度降低，其半衰期会减小B.方程中的X为电子eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(eq\o\al(0,－1)e))C.该核反应过程产生的质量亏损为Δm＝eq\f(ΔE,c2)D.“核燃烧”的核反应是裂变反应〖答案〗C〖解析〗半衰期与外界因素无关，故温度改变，半衰期不变，故A错误；根据质量数守恒，电荷数守恒判断X为eq\o\al(4,2)He，故B错误；根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，解得该核反应过程产生的质量亏损为Δm＝eq\f(ΔE,c2)，故C正确；“核燃烧”的核反应是聚变反应，故D错误。12.(2021·福建泉州市月考)据报道，位于安徽省合肥市科学岛上的“东方超环”(EAST)——俗称“人造小太阳”，是中国科学院等离子体所自主设计、研制并拥有完全知识产权的磁约束核聚变实验装置。参与核反应的燃料为氘核和氚核，反应后产生氦核和某种粒子X，下列说法正确的是()A.此核反应为裂变反应B.X带正电C.X为高频电磁波D.氘核和氚核的总质量大于氦核和X的总质量〖答案〗D〖解析〗此核反应为聚变反应，故A错误；根据核反应电荷数守恒和质量数守恒知，粒子X不显电性，为中子，故B、C错误；核反应过程，释放能量，出现质量亏损，所以氘核和氚核的总质量大于氦核和X的总质量，故D正确。13.(多选)(2019·天津卷)我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018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安全、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〖答案〗AD〖解析〗与核裂变相比轻核聚变更为安全、清洁，A正确；核聚变是有条件的，不是任何两个原子核都可以发生核聚变，B错误；两个轻核结合成质量较大的核，质量发生亏损，核子的比结合能增加，放出能量，C错误，D