第五章 第四、五节 核裂变与核聚变 “基本”粒子-【创新教程】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册五维课堂课时作业word（人教版）

[基础达标练] 1．(多选)关于重核的裂变，以下说法正确的是(　　) A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量 B．中子从铀块中通过时，一定发生链式反应 C．重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，但核子数不变 D．重核裂变为中等质量的核时有质量亏损，放出核能 解析：CD　[核裂变释放的能量来源于裂变过程的质量亏损，是核能转化为其他形式能的过程，其能量远大于俘获中子时吸收的能量，A错误，D正确．发生链式反应是有条件的，铀块的体积必须大于其临界体积，否则中子从铀块中穿过时，可能碰不到原子核，则不会发生链式反应，B错误．重核裂变时，核子数守恒，C正确．] 2．(多选)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一．下列释放核能的反应方程，表述正确的有(　　) A.H＋H→He＋n是核聚变反应 B.H＋H→He＋n是β衰变 C.U＋n→Ba＋Kr＋3n是核裂变反应 D.U＋n→Xe＋Sr＋2n是α衰变 解析：AC　[两个轻核聚合成一个较重的核的反应为核聚变反应，故A正确，B错误；重核被中子轰击后分裂成两个中等质量的原子核并放出若干个中子的反应为核裂变反应，故C正确；原子核放出α或β粒子后变成另一种原子核的反应称为原子核的衰变，原子核的衰变的反应物只有一种，故D错误．] 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：U→Th＋He B.U和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 解析：D　[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．贫铀弹的穿甲力很强，是因为它的弹芯是由高密度、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．(多选)请根据所学物理知识，判断下列说法中正确的是(　　) 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．都只利用核裂变释放大量的原子能 D．既有核裂变，又有核聚变释放大量的原子能 解析：AC　[目前核电站都用核裂变，其原料是铀，且污染程度小，核能是一种比较清洁的能源，A、C正确，B、D错误．] 5．2020年11月12日，中科院等离子体研究所发布消息，我国“人造太阳”项目获得重大突破．首次实现加热功率超过10兆瓦，等离子体储能增加到300千焦，在电子回旋与低杂波协同加热下，等离子体中心电子温度首次达到1亿摄氏度．“人造太阳”的主要核反应方程是H＋H→He＋n，关于该反应下列说法正确的是(　　) A．该反应为链式反应 B．该反应为热核反应 C．该反应过程吸收热量 D.He的比结合能比H、H的比结合能都小 解析：B　[该反应为聚变反应，又称为热核反应，A错误，B正确；该反应过程放出热量，C错误；比结合能越大原子核越稳定，He的比结合能比H、H的比结合能都大，D错误．] 6．用中子(n)轰击铀核(U)发生裂变反应，会产生钡核(Ba)和氪核(Kr)，并释放中子(n)，当达到某些条件时可发生链式反应．一个铀核(U)裂变时，质量亏损为Δm，已知光在真空中的传播速度为c，以下说法正确的是(　　) A.U的裂变方程为U→Ba＋Kr＋2n B.U发生链式反应的条件与铀块的温度有关 C.U发生链式反应的条件与铀块的体积有关 D．一个铀核(U)裂变时，放出的能量ΔE＝Δmc2 解析：C　[U的裂变方程为U＋n→Ba＋Kr＋3n，故A错误；当铀块体积达到临界体积时才能使链式反应不断进行下去，与铀块的温度无关，B错误，C正确；根据爱因斯坦质能方程可知一个U裂变时，放出的能量为ΔE＝Δmc2，D错误．] 7．慢中子反应堆的示意图如图所示，对该反应堆的下列说法中正确的是(　　) A．铀235容易吸收快中子发生裂变反应 B．快中子跟慢化剂的原子核碰撞后的能量减少，变成慢中子，慢中子容易被铀235俘获而引起裂变反应 C．控制棒由镉做成，当反应过于激烈时，使控制棒插入浅一些，让它少吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些 D．要使裂变反应更激烈一些，应使控制棒插入深一些，使大量快中子碰撞控制棒后变成慢中子，链式反应的速度就会快一些 解析：B　[快中子容易与铀235“擦肩而过”，铀核不能“捉”住它，不能发生核裂变，快中子跟慢化剂的原子核碰撞后能量减少，变成慢中子，慢中子容易被铀235俘获而引起裂变反应，选项B正确，A错误；控制棒由镉做成，镉吸收中子的能力很强，当反应过于激烈时，使控制棒插入深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些，选项C、D错误．] 8．大科学工程“人造太阳”主要是将核反应H＋H→He＋n中释放的能量用来发电，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.该核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 解析：B　[该核反应的质量亏损为Δm＝2×2.013 6u－(3.015 0 u＋1.008 7 u)＝0.003 5 u，可知该核反应中释放的核能为ΔE＝0.003 5×931 MeV＝3.3 MeV，选项B正确．] [能力提升练] 9．(多选)由中国提供永磁体的阿尔法磁谱仪如图所示，它于2011年5月16日由“奋进号”航天飞机携带升空，安装在国际空间站中，主要使命之一是探索宇宙中的反物质．所谓的反物质即质量与正粒子相等，带电荷量与正粒子相等但电性相反，例如反质子即为H.假若使一束质子、反质子、α粒子和反α粒子组成的射线，通过速度选择器沿OO′，进入匀强磁场形成4条径迹，则(　　) A．1、2是反粒子径迹 B．3、4为反粒子径迹 C．2为反α粒子径迹 D．4为反α粒子径迹 解析：AC　[由题图可知，粒子先通过速度选择器沿OO′做匀速直线运动(重力忽略不计)．四种粒子速度均大小相等，方向相同，它们进入同一匀强磁场后受到洛伦兹力作用而做匀速圆周运动．又因电性不同而受力方向相反，根据左手定则可判断反粒子刚进入磁场时受洛伦兹力方向向左，则1、2是反粒子的径迹，轨迹半径r＝，因反α粒子的比荷比反质子的比荷小，则反α粒子的轨迹半径比反质子的大，因此2为反α粒子的径迹．故选项A、C正确．] 10．(多选)一种典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出3个中子，核反应方程是U＋X→Ba＋Kr＋3n.已知部分原子核的比结合能与核子数的关系如图所示，下列说法正确的是(　　) A．核反应方程中，X粒子是中子 B．核反应方程中，X粒子是质子 C.U，Ba，Kr相比，Ba核的比结合能最大，它最稳定 D.U，Ba，Kr相比，U核的核子数最多，它的结合能最大． 解析：AD　[根据铀核裂变的原理可知，铀核需要吸收一个中子后才会发生裂变，所以X一定是中子，A选项正确，B选项错误；分析比结合能随核子数变化的曲线可知，在铁原子核附近比结合能最大，然后随核子数的增大，比结合能减小，所以U，Ba，Kr相比，Kr核的比结合能最大，最稳定，C选项错误；原子核中核子数越多的结合能越大，故U与Ba、Kr相比，U核的核子数最多，它的结合能最大，D选项正确．] 11．曾落在日本广岛上的原子弹，相当于2万吨TNT炸药放出的能量．原子弹放出的能量约8.4×1013 J，试问有多少个U原子核进行分裂？该原子弹中含铀U的质量最小限度为多少千克？(一个铀U原子核分裂时所产生的能量约为200 MeV) 解析：一个U原子核分裂时所产生的能量约为 200 MeV＝200×106 eV＝2.0×108×1.6×10－19 J＝3.2×10－11 J. 设共有n个U核发生裂变： n＝个≈2.6×1024个， 铀的质量m＝235×10－3× kg ≈1.015 kg. 答案：2.6×1024个　1.015 kg 12．两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核(氦的同位素)，并释放3.26 MeV的核能，请完成下列问题： (1)写出聚变方程式并计算质量亏损；(已知1 u相当于931.5 MeV的能量)(结果保留2位有效数字) (2)若反应前氘核的动能均为Ek0＝0.35 MeV，它们正面对撞发生核聚变，且反应后释放的核能全部转变为动能，则反应产生的中子的动能为多大？ 解析：(1)根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程：H＋H→He＋n，根据爱因斯坦质能方程可知，ΔE＝Δmc2，即Δm＝＝ u≈0.003 5 u. (2)碰撞过程中，动量守恒，反应前氘核的动能相等，故动量等大方向，有0＝mHevHe－mnvn，反应过程中能量守恒，ΔE＋2Ek0＝mHev＋mnv，解得mHev＝0.99 MeV，mnv＝2.97 MeV. 答案：(1)H＋H→He＋n　0.003 5 u (2)2.97 MeV [创新应用练] 13．我国科学家为解决“玉兔号”月球车长时间处于黑夜工作的问题，研制了一种小型核能电池，将核反应释放的核能转变为电能，需要的功率并不大，并且便于防护其产生的核辐射．请据此猜测“玉兔号”所用的核能电池有可能发生的核反应方程是(　　) A.H＋H→He＋n B.U＋n→Ba＋Kr＋3n C.Pu→Am＋e D.Al＋He→P＋n 解析：C　[A选项中的方程所对应的核反应是轻核聚变反应，反应剧烈，至今可控聚变反应还处于实验研究阶段，所以不宜采用，故A错误；B选项中的方程所对应的核反应是重核裂变反应，虽然实现了人工控制，但因反应剧烈，防护要求高，还不能小型化，目前只有一些大型的核电站采用，故B错误；C选项中的方程所对应的核反应是人工放射性同位素的衰变反应，是小型核能电池主要采用的反应方式，故C正确；D选项中的方程所对应的核反应是人工转变核反应，需要高能α粒子，在月球车上不易实现，故D错误．] 14．(2020·浙江卷)(多选)太阳辐射的总功率约为4×1026W，其辐射的能量来自于聚变反应．在聚变反应中，一个质量为1876.1 MeV/c2(c为真空中的光速)的氘核(H)和一个质量为2809.5 MeV/c2的氚核(H)结合为一个质量为3728.4 MeV/c2的氦核(He)，并放出一个X粒子，同时释放大约17.6 MeV的能量．下列说法正确的是(　　) A．X粒子是质子 B．X粒子的质量为939.6 MeV/c2 C．太阳每秒因为辐射损失的质量约为4.4×109 kg D．太阳每秒因为辐射损失的质量约为17.6 MeV/c2 解析：BC　[A.由质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为0，则X为中子，选项A错误；B.根据能量关系可知mnc2＝1876.1＋2809.5－3728.4－17.6，解得mn＝939.6 MeV/c2，选项B正确；C.太阳每秒放出的能量E＝Pt＝4×1026 J，损失的质量Δm＝＝ kg≈4.4×109 kg，选项C正确；D.因为E＝4×1026J＝eV＝2.5×1045eV＝2.5×1039MeV, 则太阳每秒因为辐射损失的质量为Δm＝＝2.5×1039MeV/c2，选项D错误．故选B、C.] 学科网（北京）股份有限公司 $