课时测评26 核裂变与核聚变 “基本”粒子-【金版新学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步课堂高效讲义配套练习（人教版）

课时测评26　核裂变与核聚变　“基本”粒子 (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4分，共40分) 1.(多选)下列说法正确的是(　　) A.超子的质量比质子大很多 B.自然界存在着的能量守恒定律、动量守恒定律及电荷守恒定律，对微观粒子不适用 C.反粒子与其对应的粒子相遇时，会发生湮灭现象 D.强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子 答案：ACD 解析：超子的质量比质子大很多，故A正确；能量守恒定律、动量守恒定律、电荷守恒定律是自然界普遍遵循的规律，在微观粒子的相互作用过程中也同样适用，故B错误；反粒子与其对应的粒子相遇时，会发生湮灭现象，故C正确；强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子，故D正确。 2.EAST装置俗称中国“人造太阳”，其目的是模拟太阳内部的核聚变，在地球上通过可控的核聚变过程释放大量能量。下列属于核聚变反应的是(　　) AThPae BNHeOH CUnBaKr＋n DHHHen 答案：D 解析：A、B、C、D项中的核反应方程分别为β衰变的方程、原子核人工转变的方程、重核裂变的方程、轻核聚变的方程。故选D。 3.(多选)已知π＋介子、π－介子都是由一个夸克(u或d)和一个反夸克(或)组成的，它们的电荷量如表所示，表中e为元电荷。 粒子 π＋ π－ u d 电荷量 ＋e －e ＋ － － ＋ 下列说法正确的是(　　) A.π＋由u和组成　　　B.π＋由d和组成 C.π－由u和组成 D.π－由d和组成 答案：AD 解析：因π＋介子带有＋e的电荷量，且是由一个夸克和一个反夸克组成的，那么π＋介子是由u和组成的；同理，π－介子由d和组成，故A、D正确。 4.(2025·安徽蚌埠市高二联考)如图为太阳内部的一种轻核聚变的示意图，此反应需要超高温；另一种核反应是几个氦核He)在高温高压的作用下变成一个C，此核反应是放热反应。已知He的比结合能为E1C的比结合能为E2，光速为c，下列说法正确的是(　　) A.上图所对应的核反应方程式为HHHen B.另外一种核反应方程式为HeC CC的比结合能小于He的比结合能 D.另外一种核反应中的质量亏损为 答案：D 解析：题图所对应的核反应方程式为HHHen，A错误；另外一种核反应方程式为HeC，B错误；另外一种核反应是放热反应，则反应后的产物比反应之前要稳定，比结合能越大，原子核越稳定，则C的比结合能大于He的比结合能，C错误；对另外一种核反应，由能量守恒及质能方程可得12E2－12E1＝Δmc2，解得Δm＝，D正确。故选D。 5.(2025·云南曲靖高二期末)2024年6月2日，嫦娥六号着陆器和上升器组合体成功着陆在月球背面南极—艾特肯盆地预选着陆区。月球储藏有大量核聚变燃料氦3，其发生核聚变的核反应方程为HHeHe＋Y，该反应会向外界释放大量能量，下列说法正确的是(　　) A.若把Y粒子射入匀强磁场中，它一定受到洛伦兹力作用 B.相同质量的核燃料，重核裂变释放的核能大于轻核聚变释放的核能 CHe的核子平均质量比He的核子平均质量小 D.核反应前后系统的总动量减小 答案：C 解析：根据核反应前后质量数和电荷数守恒可知，Y的质量数为1，电荷数为1，则Y为质子，若平行磁场方向射入匀强磁场中，它不受洛伦兹力作用，故A错误；对于相同质量的核燃料，轻核聚变产生的核能比重核裂变产生的核能多，故B错误；核反应放出能量，存在质量亏损，核子平均质量减小，故C正确；核反应前后系统总动量守恒，故D错误。 6.某核电基地共有9台核电机组，总装机容量是656.4万千瓦，年发电量约500亿千瓦时，其中包括中国自行设计、建造和运营管理的第一座30万千瓦压水堆机组。设一吨标准煤可以发电3 000度，每户人家平均每月用电200度。光速c＝3×108 m/s。根据以上信息，以下分析正确的是(　　) A.所用核燃料每年减轻的质量为2 kg B.该核电站每年发电量可以为2.5×108户家庭供电一年 C.该核电站利用核聚变产生的巨大核能 D.该核电站的年发电量相当于少燃烧约1.7×107吨标准煤 答案：D 解析：由题知年发电量E＝500×108 kW·h＝500×108×3.6×106 J＝1.8×1017J，根据质能方程E＝Δmc2，解得Δm＝2 kg，而能量在转化过程中有损耗，因此所用核燃料每年减轻的质量大于2 kg，故A错误；由题知每户人家平均每年用电量为E'＝200×12×3.6×106 J＝8.64×109 J，则该核电站每年发电量可以供电一年的家庭户数为n＝＝≈2.08×107，故B错误；该核电站利用的是重核裂变产生的巨大核能，故C错误；一吨标准煤的发电量为E″＝3 000×3.6×106 J＝1.08×1010 J，则该核电站的年发电量相当于少燃烧标准煤的吨数为m＝＝≈1.7×107吨，故D正确。故选D。 7.(2025·广东深圳高二期末)2024年5月，我国自主研发的全球首个陆上商用模块式小型核反应堆“玲龙一号”的主控室正式启动。其使用的核燃料为U，核反应方程是UnBaKr＋n＋γ。下列说法正确的是(　　) A.x＝3 B.该核反应属于热核反应 CU的比结合能大于Kr的比结合能 D.γ射线在真空中的传播速度约为光速的0.1倍 答案：A 解析：根据核反应前后质量数守恒，可得235＋1＝144＋89＋x，解得x＝3，故A正确；热核反应指核聚变反应，该核反应属于核裂变反应，故B错误；核裂变过程，释放核能，因此生成物比反应物更稳定，比结合能更大，即Kr的比结合能比U的比结合能大，故C错误；γ射线是电磁波，在真空中的传播速度等于光速，故D错误。 8.2025年是中国核工业创建70周年，3月20日，中国首座自主设计建造的核电站——秦山核电站迎来了开工建设40周年。核电站利用铀235裂变释放的能量每年发电约5.25×1010 kW·h，相当于减排二氧化碳五千万吨。为了提高能源利用率，核电站还将利用冷却水给周围居民供热。下列说法正确的是(　　) A.裂变反应产物Kr的比结合能比U大 B.秦山核电站发电使原子核亏损的质量为2.1 kg C.反应堆中存在Un的核反应 D.核电站常用的慢化剂有石墨、重水和普通水，可以减慢链式反应 答案：A 解析：生成物比反应物更稳定，即生成物的比结合能比反应物的比结合能更大，故A正确；原子核质量亏损释放的能量全部转化为电能时，亏损的质量为Δm＝＝ kg＝2.1 kg，而能量不能全部转化为电能，则亏损的质量大于2.1 kg，故B错误；反应堆利用中子轰击铀235产生裂变，生成多个中等质量的核和中子，且满足质量数、电荷数守恒，即存在UnBaKr＋n，故C错误；核电站常用的慢化剂有石墨、重水和普通水，可以减慢中子的速度，核电站控制镉棒插入的深度来控制链式反应速率，故D错误。 9.(2025·河北沧州高二期末)重核裂变与轻核聚变的发现为核能的利用开辟了一条新的道路。以下有关重核裂变和轻核聚变反应的说法中正确的是(　　) A.目前世界各国核电站均使用的是聚变反应 B.裂变反应后产生新核的核子平均质量大于反应前核子的平均质量 C.轻核聚变方程HHHen中，氦核的比结合能大于氘核的比结合能 D.无论是裂变还是聚变都必须在高温下才能进行 答案：C 解析：目前世界各国的核电站采用的均为重核裂变反应，A错误；裂变反应过程中存在质量亏损，产生新核的核子平均质量减小，B错误；轻核聚变过程中释放出核能，说明氦核比氘核更加稳定，由于比结合能越大，原子核越稳定，可知氦核的比结合能大于氘核的比结合能，C正确；裂变反应不需要高温，D错误。 10.(2025·浙江温州市高二月考)核电站常用的一种原料是钍232，钍232吸收一个中子后会变成钍233，钍233不稳定，会变成易裂变的铀233，反应堆工作原理如图所示，下列说法正确的是(　　) A.此类核电站通过核聚变获得电能 B.233Pa变成233U要吸收能量 C.232Th吸收一个中子变成233Th的过程中总质量不变 D.233Pa变成233U的核反应方程式是PaUe 答案：D 解析：此类核电站通过核裂变获得电能，故A错误；233Pa变成233U要放出能量，故B错误；232Th吸收一个中子变成233Th的过程中放出能量，总质量要减小，故C错误；根据核反应前后电荷数守恒和质量数守恒，233Pa变成233U的核反应方程式是PaU＋e，故D正确。故选D。 11.(10分)(2025·江苏徐州高二期末)核电站利用核反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电。核反应堆中的“燃料”是U，当1个铀核受到1个中子撞击后，产生锶核Sr、氙核Xe和10个中子。已知铀核质量为m1，中子质量为m2，锶核质量为m3，氙核质量为m4，光速为c。 (1)写出U核裂变方程； (2)求裂变过程中释放的核能。 答案：(1UnSrXe＋1n (2)(m1－m3－m4－9m2)c2 解析：(1)根据核反应过程满足质量数守恒和电荷数守恒可知U核裂变方程为UnSrXe＋1n。 (2)裂变过程的质量亏损为Δm＝m1＋m2－(m3＋m4＋10m2)＝m1－m3－m4－9m2 根据爱因斯坦质能方程可知，裂变过程中释放的核能为ΔE＝Δmc2＝(m1－m3－m4－9m2)c2。 12.(10分)两个氘核以相等动能Ek＝0.5 MeV相向运动并发生正碰，产生一个中子和一个氦核，已知氘核质量mD＝2.013 6 u，氦核质量mHe＝3.015 0 u，中子质量mn＝1.008 7 u，1 u对应931.5 MeV的能量，e＝1.6×10－19 C，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023 mol－1，氘核的摩尔质量为2 g/mol。 (1)写出核反应方程； (2)一次反应释放多少核能(单位用MeV)？ (3)中子和氦核的动能分别为多少(单位用MeV)？ (4)若共有1 kg的氘完全反应，求放出的总能量(单位用J)。 答案：(1HHHen　(2)3.26 MeV (3)3.195 MeV　1.065 MeV　(4)7.824×1013 J 解析：(1)核反应方程为HHHen。 (2)质量亏损为Δm＝2mD－mHe－mn＝(2×2.013 6－3.015 0－1.008 7) u＝0.003 5 u 释放的核能为ΔE＝0.003 5×931.5 MeV≈3.26 MeV。 (3)因碰撞过程中动量守恒，反应前总动量为零，则反应后总动量也为零，故中子与氦核动量大小相等、方向相反，由Ek＝＝≈，又Ekn＋EkHe＝ΔE＋2Ek＝4.26 MeV，解得Ekn＝3.195 MeV，EkHe＝1.065 MeV。 (4)1 kg的氘含有的原子数N＝NA＝×6.0×1023＝3×1026，发生核反应的次数为，故放出的总能量为E＝·ΔE＝×3.26×106×1.6×10－19 J＝7.824×1013 J。 学生用书⬇第138页 学科网（北京）股份有限公司 $