课时测评24 裂变和聚变-【金版新学案】2024-2025学年高中物理选择性必修3同步课堂高效讲义配套练习（粤教版2019）

课时测评24　裂变和聚变 (时间：30分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题1－10题，每题5分，共50分) 1．第一代核弹头为原子弹，主要利用铀235或钚239等重原子核的裂变链式反应原理制成。典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出x个中子，核反应方程为U＋n→Ba＋Kr＋xn, 则该核反应方程中x和y分别为(　　) A．10和36 B．3和36 C．36和3 D．2和36 答案：B 解析：根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒，有235＋1＝144＋89＋x，92＋0＝56＋y＋0，解得x＝3，y＝36，B正确，A、C、D错误。 2．(多选)原子裂变能够产生巨大的能量，铀原子裂变的链式反应方程为U＋n→Ba＋Kr＋3n，其中铀的质量为m1，中子质量为m2，钡和氪的质量分别为m3和m4，关于该裂变反应说法正确的是(　　) A．链式反应能否发生跟铀原料的体积有关 B．裂变产物钡比铀的比结合能大 C．该反应质量亏损为(m1＋m2)－(m3＋m4＋m2) D．亏损的质量变成能量释放出去 答案：AB 解析：链式反应能否发生跟铀原料的体积有关，故A正确；因为裂变的产物钡、氪的比结合能比铀的比结合能大，从而产生了质量亏损，放出能量，故B正确；核反应过程中，质量亏损为Δm＝(m1＋m2)－(m3＋m4＋3m2)，故C错误；在裂变反应中亏损的质量以能量的形式释放出来，不是亏损的质量变成了能量，故D错误。 3．铀核裂变的产物是多样的，一种典型的铀核裂变方程为U＋X→Kr＋Xe＋3n，已知原子核的比结合能与质量数的关系如图所示，下列说法正确的是(　　) A．X粒子是电子 B．X粒子是质子 C．U、Kr、Xe相比，Kr的比结合能最大，最稳定 D．U、Kr、Xe相比，U的质量数最大，最稳定 答案：C 解析：根据质量数守恒、电荷数守恒可得，核反应方程中的X是中子n，故A、B错误；根据题图可知，中等质量大小的Kr的比结合能最大，比结合能越大，越稳定，故C正确，D错误。故选C。 4．(多选)下列关于聚变的说法中，正确的是(　　) A．要使聚变发生，必须克服库仑斥力做功 B．轻核聚变需要几百万开尔文的高温，因此轻核聚变又叫作热核反应 C．原子弹爆炸能产生几百万摄氏度的高温，所以氢弹利用原子弹引发热核反应 D．太阳和许多恒星内部都在激烈地进行着热核反应，在地球内部也可以自发地进行 答案：ABC 解析：轻核聚变时，要使轻核之间距离达到10－15 m，所以必须克服库仑斥力做功，故A正确；原子核必须有足够的动能，才能使它们接近到核力能发生作用的范围，实验证实，原子核必须处在几百万摄氏度的高温下才有这样的能量，这样高的温度能够通过原子弹爆炸获得，故B、C正确；在太阳和其他恒星内部都存在着热核反应，但在地球内部不会自发地进行。故D错误。 5．我国“嫦娥五号”探测器登上月球，探测到月球储藏大量可控核聚变燃料氦3，可控核聚变H＋He→He＋Y释放能量，下列说法正确的是(　　) A．核聚变方程中Y是中子 B．核聚变方程中Y是正电子 C．He核的平均质量比He核的平均质量小 D．He比He的比结合能大 答案：C 解析：根据质量数守恒和电荷数守恒可得Y为质子H，根据核反应放出能量，有质量亏损，可知核子的平均质量减小，比结合能增大。故选C。 6．(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．石墨的作用是吸收中子 D．冷却剂的作用是控制反应堆的温度和输出热能 答案：ABD 解析：铀棒是核燃料，裂变时可放出能量，故选项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，故选项B正确；慢中子最容易引发核裂变，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，故选项C错误；水或液态金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出去，用于发电，同时也使反应堆冷却，控制温度，故选项D正确。 7. 2019年4月23日，海军建军70周年阅兵式上，中国海军新型攻击核潜艇093改进型攻击核潜艇公开亮相，核潜艇是以核反应堆作动力源。关于核反应，下列说法正确的是(　　) A．核反应方程C→N＋e属于β衰变，而β射线来自原子外层的电子 B．核反应方程H＋H→He＋n属于核聚变，是核潜艇的动力原理 C．核反应方程U＋n→Ba＋Kr＋3n属于核裂变，是原子弹裂变反应原理 D．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量之和等于反应物的质量之和 答案：C 解析：β衰变是原子核的衰变，与核外电子无关，β衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子的同时释放出来的，故A错误；质量数较小的核转化为质量数较大的核，属于轻核聚变，核潜艇的动力原理是核裂变，故B错误；质量数较大的核裂变为质量数中等的核，属于重核裂变，是原子弹裂变反应原理，故C正确；核反应前后核子数相等，核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，故D错误。 8．大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应的方程为H＋H→He＋n。已知H的质量为2.013 6 u，He的质量为3.015 0 u，n的质量为1.008 7 u，1 u＝931 MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为(　　) A．3.7 MeV B．3.3 MeV C．2.7 MeV D．0.93 MeV 答案：B 解析：在核反应中，反应前物质的质量m1＝2×2.013 6 u＝4.027 2 u，反应后物质的质量m2＝3.015 0 u＋1.008 7 u＝4.023 7 u，质量亏损Δm＝m1－m2＝0.003 5 u，则氘核聚变释放的核能为E＝0.003 5×931 MeV≈3.3 MeV，故B正确。 9．某核电站获得核能的核反应方程为U＋n→Ba＋Kr＋xn，已知铀核的质量为m1，钡核的质量为m2，氪核的质量为m3，中子的质量为m4，真空中光速为c，下列说法中正确的是(　　) A．该核电站通过核聚变获得核能 B．铀核的质子数为143 C．在上述核反应中x＝2 D．一个铀核发生上述核反应，释放的能量为(m1－m2－m3－2m4)c2 答案：D 解析：该核电站通过核裂变获得核能，A错误；铀核的质子数为92，B错误；根据核反应过程满足质量数守恒可得235＋1＝144＋89＋x，解得x＝3，C错误；一个铀核发生上述核反应，释放的能量为ΔE＝Δmc2＝(m1－m2－m3－2m4)c2，D正确。 10．(多选)太阳内部高温高压使三个氦核发生短暂的核反应，被称为氦闪。该核反应的方程式为3He→X，已知He核的比结合能为E1，X核的比结合能为E2，真空中的光速为c。下列说法正确的是(　　) A．该核反应又称热核反应 B．X原子核中有8个中子 C．该核反应释放的能量为12E2－4E1 D．该核反应核子的质量亏损为 答案：AD 解析：根据质量数和核电荷数守恒，可知核反应方程为3He→C，该核反应属于轻核聚变，需要超高温才能反应，又称热核反应，A正确；中子数等于质量数减去质子数，则X核中有6个中子，B错误；该核反应放出的能量等于反应前、后结合能的增加值，释放的能量ΔE＝12E2－3×4E1＝12(E2－E1)，C错误；根据爱因斯坦质能方程可知，该核反应核子的质量亏损Δm＝，D正确。故选AD。 11．(10分)太阳的能量来自下面的反应：四个质子(氢核)聚变成一个α粒子，同时发射两个正电子，若太阳辐射能量的总功率为P，质子H、氦核He、正电子e的质量分别为mp、mα、me，真空中的光速为c。 (1)写出核反应方程； (2)求核反应所释放的能量ΔE； (3)求1 s内参与上述热核反应的质子数目。 答案：(1)4H→He＋2e　(2)(4mp－mα－2me)c2 (3) 解析：(1)根据质量数守恒和电荷数守恒，可得核反应方程为4H→He＋2e。 (2)质量亏损Δm＝4mp－mα－2me，根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，解得核反应所释放的能量ΔE＝(4mp－mα－2me)c2。 (3)设单位时间内参与热核反应的质子数为N，根据能量关系有P＝ 解得N＝。 学科网（北京）股份有限公司 $$