第5章 第4节 第5节 课后达标检测(课件PPT)-【学霸笔记·同步精讲】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版）

该高中物理课件聚焦核反应核心知识，涵盖重核裂变与聚变原理、反应速度控制及质能方程应用，通过题组导入（如重核裂变控制方法）衔接前后知识，构建从基础原理到实际应用（如核电站）的学习支架，帮助学生系统理解能量观念。 其亮点在于融合科学思维与科学态度，通过核反应方程推理（如铀核裂变中子数计算）、质能方程应用（ΔE=Δmc²）培养科学推理能力，结合核电站案例渗透社会责任。采用题组训练与单元测试反馈，助力学生巩固物理观念，教师可通过检测结果精准教学，提升课堂效率。

第4节　第5节　课后达标检测 题组1　重核的裂变 1．在核反应中，控制铀235核裂变反应速度的方法是(　　) A．使用浓缩铀 B．改变铀块的临界体积 C．通过自动控制装置，改变镉棒插入的深度，以改变中子数 D．利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度 解析：控制铀235核裂变反应速度的方法是控制中子的数量，其有效方法是用吸收中子能力很强的镉棒插入铀燃料周围，镉棒插入的深度不同，吸收中子能力不同，从而达到控制核反应速度的目的，C正确。 3 4 5 6 7 8 9 10 2 12 13 11 1 √ 课后达标检测 3 4 5 6 7 8 1 9 10 12 13 11 2 √ 课后达标检测 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ΔE＝Δmc2＝(m1－m2－m3－2m4)c2，D正确。 3 4 5 6 7 8 1 9 10 12 13 11 2 课后达标检测 4 5 6 7 8 1 9 10 2 12 13 11 3 √ 课后达标检测 解析：铀238具有放射性，放出一个α粒子，变成钍234，A正确； 铀238和铀235质子数相同，互为同位素，B正确； 核辐射能导致基因突变，是皮肤癌和白血病的诱因之一，C正确； 贫铀弹的穿甲能力很强，是因为它的弹芯由高密度、高强度、高韧性的铀合金组成，袭击目标时产生高温化学反应，所以其爆炸力、穿透力远远超过一般炸弹，D错误。 4 5 6 7 8 1 9 10 2 12 13 11 3 课后达标检测 3 5 6 7 8 1 9 10 2 12 13 11 4 √ 课后达标检测 由爱因斯坦质能方程得，裂变时释放的能量ΔE＝Δmc2＝(m1－2m2－m3－m4)c2，故B正确； 半衰期与环境没有关系，故C错误； 根据核反应前后质量数和核电荷数均守恒，可得Y原子核中含有56个质子，中子数为144－56＝88个，故D错误。 3 5 6 7 8 1 9 10 2 12 13 11 4 课后达标检测 3 4 6 7 8 1 9 10 2 12 13 11 5 √ 课后达标检测 该方程为可控核聚变，故B错误； 大亚湾核电站采用核裂变反应发电，故D错误。 3 4 6 7 8 1 9 10 2 12 13 11 5 课后达标检测 3 4 5 7 8 1 9 10 2 12 13 11 6 √ 课后达标检测 3 4 5 7 8 1 9 10 2 12 13 11 6 课后达标检测 3 4 5 6 8 1 9 10 2 12 13 11 7 √ 课后达标检测 3 4 5 6 8 1 9 10 2 12 13 11 7 课后达标检测 3 4 5 6 7 1 9 10 2 12 13 11 8 √ 课后达标检测 3 4 5 6 7 1 9 10 2 12 13 11 8 课后达标检测 3 4 5 6 7 8 1 10 2 12 13 11 9 √ 课后达标检测 3 4 5 6 7 8 1 10 2 12 13 11 9 课后达标检测 3 4 5 6 7 8 1 9 2 12 13 11 10 √ 课后达标检测 3 4 5 6 7 8 1 9 2 12 13 11 10 课后达标检测 3 4 5 6 7 8 1 9 10 2 12 13 11 √ 课后达标检测 3 4 5 6 7 8 1 9 10 2 12 13 11 课后达标检测 3 4 5 6 7 8 1 9 10 2 13 11 12 课后达标检测 3 4 5 6 7 8 1 9 10 2 13 11 12 答案：0.527 kg 课后达标检测 13．有一种聚变反应是四个氢核聚变成一个氦核，同时放出两个正电子。 (1)若1 g氢完全聚变，能释放多少焦能量？ 3 4 5 6 7 8 1 9 10 2 12 11 13 课后达标检测 答案：6.73×1011 J　 3 4 5 6 7 8 1 9 10 2 12 11 13 课后达标检测 (2)1 g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？(已知煤的燃烧值q＝3.36×107 J/kg，氢核质量为1.008 142 u，氦核质量为4.001 509 u，电子的质量为0.000 549 u，质量亏损为1 u时，释放的能量为 931.5 MeV，结果均保留3位有效数字) 3 4 5 6 7 8 1 9 10 2 12 11 13 答案：2.00×104 kg 课后达标检测 2．某核电站获得核能的核反应方程为 eq \o\al(235, 92) U＋ eq \o\al(1,0) n→ eq \o\al(144, 56) Ba＋ eq \o\al(89,36) Kr＋x eq \o\al(1,0) n。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。下列说法正确的是(　　) 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 3．贫铀炸弹是一种杀伤力很强的武器，贫铀是提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹不仅有很强的穿甲能力，而且铀238具有放射性，残留物可长期对环境起破坏作用而造成污染。人长期生活在该环境中会受到核辐射而患上皮肤癌和白血病。下列叙述错误的是(　　) A．铀238的衰变方程式 eq \o\al(238, 92) U→ eq \o\al(234, 90) Th＋ eq \o\al(4,2) He B． eq \o\al(235, 92) U和 eq \o\al(238, 92) U互为同位素 C．人患皮肤癌和白血病是因为核辐射导致了基因突变 D．贫铀弹的穿甲能力很强，也是因为它的放射性 4．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＋3 eq \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(235, 92) U衰变是α衰变，α射线可以用来测量钢板的厚度 B． eq \o\al(235, 92) U裂变时释放的能量为(m1－2m2－m3－m4)c2 C．若提高温度，则 eq \o\al(235, 92) U的半衰期将会变小 D．Y原子核中含有56个中子 解析：根据质量数守恒和电荷数守恒可得X为 eq \o\al(4,2) He，发生的是α衰变，α射线贯穿能力弱，不可以用来测量钢板的厚度，故A错误； 题组2　轻核聚变及核能 5．(2024·广东深圳一模)科学家设想未来较为理想的可控核聚变反应方程为 eq \o\al(1,1) H＋ eq \o\al(11,5) B→3X，下列说法正确的是(　　) A．X为 eq \o\al(12, 6) C B．该方程为α衰变方程 C．该反应质量数守恒 D．大亚湾核电站采用核聚变反应发电 解析：根据质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为4，电荷数为2，则X为 eq \o\al(4,2) He，故A错误，C正确； 6．(2024·安徽黄山一模)核污水中主要含有的放射性元素氚( eq \o\al(3,1) H)是氢的一种同位素。氚在自然界中有少量存在，其半衰期约为12.43年，发生衰变时生成 eq \o\al(3,2) He并放出一个带电粒子， eq \o\al(3,1) H也可以和 eq \o\al(2,1) H发生核反应，生成一个 eq \o\al(4,2) He。下列说法正确的是(　　) A． eq \o\al(3,1) H发生的衰变是α衰变 B．该反应存在质量亏损，所以质量数不守恒 C．100 g eq \o\al(3,1) H存放50年后大约还剩6.25 g D． eq \o\al(3,1) H和 eq \o\al(2,1) H发生核反应可用于制造原子弹 该反应存在质量亏损，但质量数守恒，故B错误； 100 g eq \o\al(3,1) H存放50年后大约还剩m余＝m0 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2))) eq \s\up6(\f(t,T)) ＝100 g× eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2))) eq \s\up6(\f(50,12.43)) ≈6.25 g，故C正确； 解析： eq \o\al(3,1) H衰变时的核反应方程为 eq \o\al(3,1) H→ eq \o\al(3,2) He＋ eq \o\al(000,－1) e，故 eq \o\al(3,1) H发生的衰变是β衰变，故A错误； eq \o\al(3,1) H和 eq \o\al(2,1) H发生核反应方程为 eq \o\al(3,1) H＋ eq \o\al(2,1) H→ eq \o\al(4,2) He＋ eq \o\al(1,0) n，该反应为氢核聚变反应，可用于制作氢弹，故D错误。 7．(2024·河北保定一模)宇宙中一些年轻炽热的恒星通过热核反应，源源不断地向外辐射能量，其中一种热核反应为 eq \o\al(1,1) H＋X→ eq \o\al(4,2) He＋ eq \o\al(12, 6) C。已知X、 eq \o\al(4,2) He、 eq \o\al(12, 6) C的比结合能分别为E1、E2、E3，真空中的光速为c，下列说法正确的是(　　) A．该反应是吸热反应 B．核反应中的X为 eq \o\al(14,7) N C．X的中子数为7 D．核反应中的质量亏损为 eq \f(4E2＋12E3－15E1,c2) 对该热核反应，由能量守恒可得4E2＋12E3－15E1＝Δmc2，解得Δm＝ eq \f(4E2＋12E3－15E1,c2) ，故D正确。 解析：该热核反应释放大量的热，故A错误； 根据电荷数和质量数守恒可知X为 eq \o\al(15, 7) N，中子数为8，故B、C错误； 8．关于核反应的知识，下列说法正确的是(　　) A． eq \o\al(222, 86) Rn→ eq \o\al(218, 84) Po＋X，X是α粒子 B． eq \o\al(4,2) He＋ eq \o\al(27,13) Al→ eq \o\al(30,15) P＋ eq \o\al(1,0) n是聚变方程 C．一个静止的硒核发生衰变 eq \o\al(82,34) Se→ eq \o\al(82,36) Kr＋2 eq \o\al(0,－1) e，反应前后质量守恒 D．核反应方程 eq \o\al(235, 92) U＋ eq \o\al(1,0) n→ eq \o\al(144, 56) Ba＋ eq \o\al(89,36) Kr＋3 eq \o\al(1,0) n是太阳中主要进行的热核反应之一 由方程式可知，一个静止的硒核发生β衰变放出能量，则质量发生亏损，故C错误； 解析：由质量数和电荷数守恒知，X为 eq \o\al(4,2) He，即α粒子，故A正确； eq \o\al(235, 92) U＋ eq \o\al(1,0) n→ eq \o\al(144, 56) Ba＋ eq \o\al(89,36) Kr＋3 eq \o\al(1,0) n为核裂变，太阳中主要进行的热核反应为核聚变，故D错误。 eq \o\al(4,2) He＋ eq \o\al(27,13) Al→ eq \o\al(30,15) P＋ eq \o\al(1,0) n为人工转变方程，故B错误； 9．(2024·安徽一模)核能是蕴藏在原子核内部的能量，合理利用核能，可以有效缓解常规能源短缺问题。在铀核裂变实验中，核反应方程是 eq \o\al(235, 92) U＋ eq \o\al(1,0) n→ eq \o\al(144, 56) Ba＋ eq \o\al(89,36) Kr＋3X， eq \o\al(235, 92) U核的结合能为E1， eq \o\al(144, 56) Ba核的结合能为E2， eq \o\al(89,36) Kr核的结合能为E3，则(　　) A．该核反应过程动量不守恒 B．该核反应方程中的X为 eq \o\al(1,0) n C．该核反应中释放的核能为(E1－E2－E3) D．该核反应中电荷数守恒，质量数不守恒 设X为 eq \o\al(A,Z) X，由核电荷数守恒可知92＋0＝56＋36＋3Z，可得Z＝0，由质量数守恒得235＋1＝144＋89＋3A，解得A＝1，所以该核反应方程中的X为 eq \o\al(1,0) n，故B正确，D错误； 由能量守恒定律可知，该核反应中释放的核能ΔE＝E2＋E3－E1，故C错误。 解析：在铀核裂变的过程中，动量守恒，故A错误； 10．(2024·宁夏石嘴山三模)全球首座球床模块式高温气冷堆核电站——山东荣成石岛湾高温气冷堆核电站示范工程送电成功，标志着我国成为世界少数几个掌握第四代核能技术的国家之一。目前核电站获取核能的基本核反应方程： eq \o\al(235, 92) U＋ eq \o\al(1,0) n→ eq \o\al(144, 56) Ba＋X＋3 eq \o\al(1,0) n，其中 eq \o\al(144, 56) Ba不稳定，衰变的半衰期为T，下列说法正确的是(　　) A．反应产物X的中子数为50 B．上述核反应也称热核反应，由于质量亏损而释放出能量 C．反应产物X的比结合能比 eq \o\al(235, 92) U的比结合能小 D．0.5 kg的 eq \o\al(144, 56) Ba原子核，经过3T后剩余的质量是开始时的 eq \f(1,8) 核反应中生成物比反应物稳定，比结合能大，C错误； 解析：根据核反应方程中质量数、电荷数守恒可写出该核反应方程为 eq \o\al(235, 92) U＋ eq \o\al(1,0) n→ eq \o\al(144, 56) Ba＋ eq \o\al(89,36) X＋3 eq \o\al(1,0) n，可知反应产物X的中子数为53，故A错误； 根据半衰期公式m余＝m eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2))) eq \s\up6(\f(t,T)) 可知，t＝3T时 eq \f(m余,m) ＝ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2))) eq \s\up12(3) ＝ eq \f(1,8) ，所以0.5 kg的 eq \o\al(144, 56) Ba原子核，经过3T后剩余的质量是开始时的 eq \f(1,8) ，D正确。 该核反应为重核裂变反应，B错误； 11．(2024·贵州贵阳阶段练)世界首个第四代核能技术的钍基熔盐堆在我国甘肃并网发电，该反应堆以放射性较低的钍元素为核燃料(如图所示)。 eq \o\al(232, 90) Th转变为 eq \o\al(233, 92) U的过程为① eq \o\al(232, 90) Th＋ eq \o\al(1,0) n→ eq \o\al(233, 90) Th，② eq \o\al(233, 90) Th→ eq \o\al(233, 91) Pa＋ eq \o\al( 0,－1) e，③ eq \o\al(233, 91) Pa→ eq \o\al(233, 92) U＋ eq \o\al( 0,－1) e。下列说法正确的是(　　) A．反应①为原子核的聚变反应 B．反应②中的电子来自原子 eq \o\al(233,090) Th的核外电子 C．若升高温度，可使钍原子核衰变速度变快 D． eq \o\al(233, 92) U的结合能大于 eq \o\al(232, 90) Th的结合能 解析：反应①为人工核反应，故A错误； 原子核的半衰期与温度无关，故C错误； 组成原子核的核子越多，它的结合能就越高，因此 eq \o\al(233, 92) U的结合能大于 eq \o\al(232, 90) Th的结合能，故D正确。 反应②中的电子是 eq \o\al(233, 91) Pa原子核的内部中子转变为质子时产生的，故B错误； 12. eq \o\al(235, 92) U受中子轰击时会发生裂变，产生 eq \o\al(144, 56) Ba和 eq \o\al(89,36) Kr，同时放出200 MeV的能量。现要建设发电能力是 50万千瓦的核电站，用铀235作为原子锅炉的燃料。假设核裂变释放的能量全部被用来发电，那么一天需要纯铀235的质量为多大？(元电荷的电荷量e＝1.6×10－19 C，铀235的摩尔质量为235 g/mol，阿伏加德罗常数取6.02×1023 mol－1) 解析：核电站每一天的发电量E＝Pt＝50×104×103×24×3 600 J＝4.32×1013 J 据题意知，核电站一天的发电量就等于核电站在一天时间内铀235裂变所释放的总能量，故核电站每天所消耗的铀235核的个数 n＝ eq \f(E,200×106×1.6×10－19 J) ＝ eq \f(4.32×1013,3.2×10－11) (个)＝1.35×1024(个) 故核电站每一天需要的纯铀235的质量 m＝ eq \f(n,NA) ·M＝ eq \f(1.35×1024,6.02×1023) ×235×10－3 kg ≈0.527 kg。 解析：核反应方程为4 eq \o\al(1,1) H→ eq \o\al(4,2) He＋2 eq \o\al(0,1) e 所以Δm＝4mH－mHe－2me＝4×1.008 142 u－4.001 509 u－2×0.000 549 u＝0.029 961 u 根据质能方程有ΔE＝Δmc2＝0.029 961×931.5 MeV≈27.91 MeV≈4.47×10－12 J 1 g氢完全聚变释放的能量E＝ eq \f(1,4) ×6.02×1023×4.47×10－12 J≈6.73×1011 J。 解析：1 g氢完全聚变，释放的能量相当于煤完全燃烧的质量m＝ eq \f(6.73×1011,3.36×107) kg≈2.00×104 kg。 $