作业(二十) 核裂变与核聚变“基本”粒子-【精讲精练】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册知能达标训练（人教版2019）

作业（二十） 核裂变与核聚变 “基本”粒子 [基础训练] 5.原子核反应有广泛的应用，如用于核电站 1.我国自主研究制造的国际热核聚变核心部 等，在下列核反应中，属于核裂变反应的是 件在国际上率先通过权威机构认证，这是 A.9B+dn→Li+He 我国对国际热核聚变项目的重大贡献，下 列核反应方程中属于聚变反应的是( B.28U→2Th十He C.N+He→8O+H D.25U+n→6Ba十%Kr十3n 6.关于我国已建成的秦山和大亚湾两座核电 “人造太阳”核心部件首状国际认证 站，下列说法正确的是 A.2H+8H→2He+n A.它们都是利用核裂变释放原子能的 B.N+He→gO+H B.它们都是利用核聚变释放原子能的 C.2He+Al→9P+bn C.一座利用核聚变释放原子能，一座利用 D.25U+n→1Ba十gKr+3n 核裂变释放原子能 2.(多选)下列关于核电站的说法正确的有 D.两者的核燃料都是纯铀238 ( 7.两个氘核以相等的动能E对心碰撞发生 A.核电站直接将核能转换为电能 核聚变，核反应方程为H十H→ B.反应堆中减速剂是控制核反应速度的 2He十n,其中氘核的质量为m1,氦核的质 C.核反应的快慢是由控制棒来控制的 量为m2,中子的质量为g。假设核反应 D.目前我国核电站所用的核燃料为浓 释放的核能E全部转化为动能，下列说法 缩铀 正确的是 3.(2024·九省联考)在恒星演化末期会发生 A.核反应后氦核与中子的动量相同 俗称“烧石头”的核聚变反应，其核反应方 B.该核反应释放的能量为E=(m1一m2一 程为Si十7He→Ni,下列选项正确的是 ms)c2 ( E++2E C.核反应后氦核的动能为 A.Z=26,A=52 B.Z=26,A=28 C.Z=14,A=52 D.Z=14,A=28 D.核反应后中子的动能为F+E 4 4.(多选)关于核衰变和核反应的类型，下列 8.(多选)下列说法正确的是 表述正确的是 ( A.质量相同而电荷等值、电性相反的粒子 A.28U→Th十He是a衰变 是反粒子 B.N+He→O+1H是3衰变 B.光子是传递各种相互作用的，属于介质 C.H+H→He+。n是轻核聚变 C.轻子就是质量很轻的粒子 D.Se→6Kr十2_9e是重核裂变 D.强子就是参与强相互作用的粒子 45 。物理·选择性必修第三册（配RJ版） [能力提升] :11.根据宇宙大爆炸的理论，在宇宙形成之初 是“粒子家族”尽显风采的时期，那么在爆 9.(多选)铀核裂变反应中的一个核反应方程 炸之后最早产生的粒子是 () 为25U+n→6Xe+8Sr+10.n。已 A.夸克、轻子、胶子等粒子 知35U的质量为235.0439u,中子的质量 B.质子和中子等强子 为1.0087u,锶90的质量为89.9077u, C.光子、中微子和电子等轻子 氙136的质量为135.9072u,则此核反 D.氢核、氘核、氦核等轻核 应中 ( ) ：12.有一种聚变反应是四个氢核聚变成一个 A.质量亏损为△m=(235.0439+1.0087- 氦核，同时放出两个正电子。 89.9077-135.9072)u (1)该聚变反应释放多少能量？ B.质量亏损为△m=(235.0439+1.0087- (2)若1g氢完全聚变，能释放多少能量？ 89.9077-135.9072-10×1.0087)u (3)1g氢完全聚变，释放的能量相当于 多少煤完全燃烧放出的热能？（已知煤的 C.释放的总能量为△E=(235.0439+ 热值q=3.36×10Jkg,氢核质量为 1.0087-89.9077-135.9072-10× 1.008142u,氦核质量为4.001509u,电 1.0087)×(3×108)2J 子的质量为0.000549u,计算结果保留3 D.释放的总能量为△E=(235.0439+ 位有效数字) 1.0087-89.9077-135.9072-10× 1.0087)×931.5MeV 10.我国自行研制了可控热核反应实验装置 “超导托卡马克”（英文名称：EAST,俗称 “人造太阳”)。设可控热核实验反应前氘 核(HD的质量为m,氚核(HD的质量为m, 反应后氦核(He)的质量为m2,中子(。n) 的质量为m4,光速为c,下列说法正确 的是 ( A.这种装置中发生的核反应方程式是 H+H→2He+n B.由核反应过程质量守恒可知m1十 m2=m3十m C.核反应放出的能量等于(m1一m2 ms-m)c D.这种装置与我国大亚湾核电站所使用 装置的核反应原理相同 46@© 6.ABC由题意可得核反应方程为3He→1C十△E。则 、 电机发电。反应推中的控制棒是控制反应速度的，减速 核反应中的质量亏损为△m=(3×4.0026-12.0000)u= 剂的作用是使快中子变为慢中子。故正确答案为C,D。 0.0078u=0.0078X1.66×10-7kg≥≈1.29×10-29kg,由 3.D由核电荷数守恒和质量数守恒得Z十7×2=28， 质能方程得△E=△mc2=1.29×10-29X(3×103)2J= A+7×4=56,解得Z=14,A=28,故选D. 1.161X10-12J≈7.26MeV。故正确答案为A、B,C. 4.AC选项B中的方程是卢瑟福用a粒子轰击氨原子核 7.D 发现质子的方程，不是B衰变方程，错误：重核裂变是指 8.C由于动量守恒，钋核和α粒子的动量大小相等，由 一个原子序数较大的核分裂成两个中等质量核的反应， E-c,它们的动能之比为4：218，因此衰变释放 而D选项不符合，故正确答案为A、C。 2m m 5,D核裂变反应是指重核分裂成中等质量的核的反应， 的总能量是器，由质能方枢得质亚方摄是器，号。 裂变时放出2~3个中子，再引起其他核裂变，即能发生 链式反应，符合上述特征的只能是D项。 9.AD根据题目信息可知，核反应方程应为： 6.A所有的核电站都是用核裂变释放原子能的，核燃料 召A1+H→程Si,故A正确，B错误。 为轴235。 由动量守恒定律得 7.C核反应前后两氘核动量和为零，因而反应后氨核与 m×1.4×107=28mw, 中子的动量等大反向，故A错误；该核反应前后释放的 所以v=5×105m/s,故选项D正确，C错误。 能量△E=(2m1一m2一m3)c2,故B错误；由能量守恒可 10.BC原子序数大于或等于83的元素都有放射性，A 得：核反应后的总能量为E十2Ek,由动能与动量的关系 错误：X粒子是电子，它是由中子衰变成一个质子而放 出的，所以此核反应为B衰变，B正确；经2T时间，还 区=多且m=3m。可知，核反应后氯核的动能为 剩余四分之一没有发生衰变，发生上迷核反应而放出 E+2E,核反应后中子的动能为3E+2E),故C正 的核能为子N,△E,C正确；△E不是贸Th原子核分解 4 4 确，D错误。 成自由核子的结合能，则D错误。 8.ABD 11.B比结合能越大，原子核越稳定，从题图可以看出，中 :9BD计算亏损质量时要用反应前的总质量减去反应后 等质量的原子核比结合能最大，两个较轻的核子结合 的总质量，二者之差可用u或kg作单位，故A错，B对； 成一个新核时，就会释放出巨大的能量，因此中等质量： 质量单位为u时，可直接用“1u的亏损放出能量 数的原子核质量亏损最大，选项B正确。 931.5MeV”计算总能量，故D对：当质量单位为kg时， 12.解析(1)a衰变的核反应方程为 直接乘以(3×108)2，总能量单位才是J,故C错。 2X→2-Y+He。 10.A核反应方程为H+H→He十n,选项A正 (2)ā粒子在磁场中做圈周运动，洛伦兹力提供向心力 确：反应过程中向外释放能量，故质量有亏损，且释放 B=mv2 的能量△E=△mc2=(m1十m2一mg一m4)c2,选项B、C R 错误：可控热核反应为核聚变，大亚湾核电站所用核装 T=2元R 置反应原理为核裂变，选项D错误。 11.A宇宙形成之初产生了夸克、轻子和胶子等粒子，之 解得T=2rm 9B, 后又经历了质子和中子等强子时代，再之后是自由的 由电洗的定义式可得1子一温 光子、中微子、电子大量存在的轻子时代，再之后是中 子和质子结合成氘核，并形成氨核的核时代，之后电子 (3)衰变过程中由动量守恒定律可得m=M2, 和质子复合成氢原子，最后形成恒星和星系，因此A 由能量守恒可知，释放的核能为 正确，B、C、D的产生都在A之后，故B、C、D错误。 Mu'. 12.解析(1)核反应方程为4H→2He十29e, 所以△m=4mH-mHe一2me 由质能方程可得△E=△mc2, =4×1.008142u-4.001509u-2×0.000549u 联立以上方程可解得 =0.029961u, △m=92BR2M+m） △E=0.029961×931.5MeV 2Mmc2 =27.91MeV=4.47×10-12J. 答案(1)2X→2-Y+He (2)1g氢完全聚变释放的能量为 (2)2xmg2B（3)2BR2(M+m gB 2xm 2Mmc2 E=4×6.02×1024×4.47X1012J 作业（二十）核裂变与核聚变“基本”粒子 =6.73×101J. 1.A两个轻核结合成质量较大的原子核，A项正确；原 (3)相当于煤完全燃烧的质量为 子核的人工转变，B项错误：原子核的人工转变，C项错 m=6.73X10 误；重核裂变，D项错误。 3.36X107kg=2.00X10kg. 2.CD核电站通过核反应堆将核能转换为内能，再利用 答案(1)4.47×10-12J(2)6.73×1011J 内能使水变成水蒸气，利用高温高压的蒸汽推动汽轮发 (3)2.00×104kg 40