2024-2025学年新教材高中物理第五章原子核4核裂变与核聚变课后习题含解析新人教版选择性必修第三册

PAGE3-核裂变与核聚变课后篇巩固提升基础巩固1.(多选)关于铀核裂变,下列说法正确的是()A.铀核裂变的产物是多种多样的,但只能裂变成两种不同的核B.铀核裂变时还能同时释放2~3个中子C.为了使裂变的链式反应简单进行,最好用铀235而不用铀238D.铀块的体积对产生链式反应无影响解析铀核受到中子的轰击,会引起裂变,放出2~3个中子,裂变的产物是各种各样的,具有极大的偶然性,只是裂变成两块的状况多,也有的裂变成多块,A错误,B正确;铀235受慢中子的轰击时,裂变的概率大,而铀238只能俘获能量在1MeV以上的中子才能引起裂变,且裂变的概率小,C正确;要引起链式反应,需使铀块体积大于或等于临界体积,D错误。答案BC2.(2024吉林长春模拟)图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

92235U+n→a140X+

38bY+2n,其中n为中子,对于产物X的原子序数a和产物Y的质量数A.a=53b=93 B.a=54b=94C.a=53b=94 D.a=54b=93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.(2024湖北武汉模拟)中国新一代可控核聚变探讨装置“中国环流器二号M”建设顺当,按安排将在今年投入运行试验。聚变与裂变相比有许多优点,下列说法不正确的是()A.地球上聚变燃料的储量丰富,足以满意聚变的须要B.轻核聚变更为平安、清洁C.相同质量的核燃料,轻核聚变反应中产生的能量更多D.环流器是利用聚变物质的惯性进行约束,即用激光从各个方向照耀反应的物质,使它们“挤”在一起发生反应解析地球上每升水中含有0.03g的氘,氚可以利用锂制取,聚变燃料丰富,故A正确;轻核聚变须要高温,一旦出现故障,高温不能维持,反应自动停止,且反应产生的氦没有放射性,聚变时高速中子、质子与其他物质反应而生成的放射性物质,比裂变反应堆生成的废物数量少,放射废料少,简单处理,故B正确;相同质量的核燃料,轻核聚变反应中产生的能量更多,产能效率高,故C正确;环流器是利用磁约束,而不是聚变物质的惯性进行约束,故D不正确。答案D4.(多选)下列说法正确的是()A.

12HB.92235U+01C.88226Ra→86D.1124Na→12解析A选项中是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A选项正确;B选项的核反应中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B选项正确;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,C选项是正确的;而D应是β衰变,故答案为A、B、C。答案ABC5.(多选)据《中国科技报》报道,我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变试验装置(又称为“人造太阳”)已经完成了首次工程调试,下列关于“人造太阳”的说法正确的是()A.“人造太阳”的核反应方程是

92235U+01B.“人造太阳”的核反应过程中肯定发生质量亏损,该过程释放的核能可以用ΔE=Δmc2来计算C.“人造太阳”的核反应方程是

12HD.“人造太阳”的核反应必需在极高温度下,使参加核反应的原子核间的距离接近到10-15m的范围以内才能够发生解析人造太阳的核反应是氘核和氚核进行的核聚变反应,A错误,C正确;核聚变过程中出现质量亏损,依据爱因斯坦质能方程ΔE=Δmc2可求出核反应释放的能量,B正确;聚变反应必需在极高温度下,使参加核反应的原子核间的距离接近到10-15m的范围以内才能够发生,故D正确。答案BCD实力提升1.当两个中子和两个质子结合成一个α粒子时,放出28.3MeV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3×28.3MeV=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。答案D2.两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核,已知氘核质量mD=2.0136u,氦核质量mHe=3.0150u,中子质量mn=1.0087u。(1)计算释放出的结合能;(2)若反应前两氘核的动能均为Ek0=0.35MeV,它们正撞发生聚变,且反应后释放的核能全部转变为动能,则反应产生的氦核和中子的动能各为多大?解析(1)核反应方程为

12H反应质量亏损Δm=2mD-mHe-mn=0.0035u。由质能方程得释放核能ΔE=Δm×931.5MeV=0.0035×931.5MeV=3.26MeV。(2)将两氘核作为一个系统,由动量守恒定律有0=mHevHe+mnvn①由能量守恒定律有12mHevHe2