课时测评16 核裂变和核聚变 核能的利用与环境保护-【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（鲁科版）

课时测评16　核裂变和核聚变　核能的利用与环境保护 (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．中国东北地区第一座核电站辽宁红沿河核电站并网发电，该电站的安全高效运行，解决了东北地区缺电问题。该核电站的核能主要来源于核燃料的(　　) A．聚变反应 B．裂变反应 C．衰变反应 D．化学反应 答案：B 解析：核电站的核能主要来源于核燃料的裂变反应。故选B。 2．原子核反应有广泛的应用，如用于核电站等。在下列核反应中，属于核裂变反应的是(　　) A． B．He C．H D．n 答案：D 解析：由链式反应特点知：反应过程中由一个中子引发裂变，放出2～3个中子促成链式反应，故D正确。 3．(多选)下列关于聚变的说法中，正确的是(　　) A．要使聚变产生，必须克服库仑斥力做功 B．轻核聚变需要几百万摄氏度的高温，因此聚变又叫热核反应 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．自然界中不存在天然的热核反应 答案：ABC 解析：聚变时，要使轻核之间的距离达到10-15 m，所以必须克服库仑斥力做功，A正确；原子核必须有足够的动能，才能使它们接近核力能发生作用的范围。实验证明，原子核必须处在几百万摄氏度以上的高温才有这样的能量，氢弹是利用原子弹爆炸获得高温引发热核反应的，B、C正确；在太阳和许多恒星内部存在着热核反应，D错误。 4．利用核聚变能发电是人类开发和利用新能源的不懈追求。目前中、美、俄等多国通力合作联合研制可控核聚变反应堆来解决人类能源危机。关于核聚变下列说法正确的是(　　) A．H表示的核反应是核聚变 B．n表示的核反应不是核聚变 C．原子弹是利用核聚变反应制成的 D．太阳能是核聚变产生的 答案：D 解析：A项中的核反应为发现质子的方程，不是轻核聚变，故A错误；B项中表示核聚变，故B错误；原子弹是利用核裂变反应制成的，故C错误；太阳能是核聚变产生的，也称为热核反应，故D正确。 5．太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少。太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026 J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近(　　) A．1036 kg B．109 kg C．1013 kg D．1018 kg 答案：B 解析：根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，得Δm＝＝ kg≈×109 kg，故太阳每秒钟减少的质量最接近109 kg，故B正确。 6．(多选)(2020·全国Ⅰ卷)下列核反应方程中，X1、X2、X3、X4代表α粒子的有(　　) A．n＋X1 B．n＋X2 C．Kr＋3X3 D．H＋X4 答案：BD 解析：α粒子为氦原子核，根据核反应方程遵守电荷数守恒和质量数守恒可判断：A选项中的X1为，B选项中的X2为，C选项中的X3为中子，D选项中的X4为，故选项B、D正确，A、C错误。 7．(多选)我国秦山核电站第三期工程中有两组60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于的裂变，下列说法正确的是(　　) A．U原子核中有92个质子，143个中子 B．U的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程为n C．U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短 D．一个U裂变能放出200 MeV的能量，合3.2×10-11 J 答案：ABD 解析：由U的质量数和电荷数关系易知A正确；由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知B正确；半衰期不受外界因素干扰，故C错误；因为200 MeV＝200×106×1.6×10-19 J＝3.2×10-11 J，所以D正确。 8．(多选)根据《中国核电中长期发展规划》，2020年，全国核电规划装机容量达到5 800万千瓦。关于核反应和核能，下列说法正确的是(　　) A．所有的核反应过程都会出现质量亏损，因此都会向外释放能量 B．核反应He属于α衰变 C．钚的半衰期为24 100年，8个钚原子经过24 100年后一定还剩余4个 D．裂变反应堆中，镉棒的作用是吸收中子，控制反应速度 答案：BD 解析：不是所有的核反应都有质量亏损，例如弹性散射就没有质量亏损，而常见的核反应例如天然放射现象、核裂变、核聚变等只要存在能量的释放，那么就意味着体系发生了质量亏损，A错误；α衰变是指衰变产生α粒子，B正确；经过一个半衰期未发生衰变的质量为原来的一半，遵循统计规律，不是原子数目减为原来的一半，C错误；裂变反应堆中，镉棒的作用是吸收中子，控制反应速度，D正确。 9．核电被视为人类解决能源问题的终极方案，我国在核电应用和研究方面目前都处于国际一流水平，以下关于轻核聚变和重核裂变的说法正确的是(　　) A．经轻核聚变过程后核子的平均质量增大 B．经重核裂变过程后原子核的比结合能减小 C．经轻核聚变过程后原子核的比结合能增大 D．目前我国核电站主要还是利用轻核聚变释放的能量来发电 答案：C 解析：轻核聚变过程放出能量，有质量亏损，则经轻核聚变过程后核子的平均质量减小，选项A错误；经重核裂变过程后，由于放出核能，原子核的比结合能变大，选项B错误；经轻核聚变过程后，由于放出核能，原子核的比结合能增大，选项C正确；目前我国核电站主要还是利用重核裂变释放的能量来发电，选项D错误。故选C。 10．(多选)已知氘核的比结合能是1. 09 MeV，氚核的比结合能是2.78 MeV，氦核的比结合能是7.03 MeV。某次核反应中，1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核，则下列说法中正确的是(　　) A．这是一个裂变反应 B．核反应方程式为n C．核反应过程中释放的核能是17.6 MeV D．目前核电站都采用上述核反应发电 答案：BC 解析：1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核，这是两个比较轻的核转化成中等质量的核，所以属于聚变反应，A错误；根据质量数和质子数守恒，可以知道当1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核时会有一个中子生成，B正确；原子核的结合能与核子数之比，称作比结合能。根据题意可知，核反应过程中释放的核能是ΔE＝(7.03×4－2.78×3－1.09×2) MeV＝17.6 MeV，C正确；目前核电站都是采用核裂变技术，D错误。 11．(10分)聚变能是一种经济性能优越、安全可靠、环境污染较少的新能源。近几年来，受控热核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站。一种常见的核聚变反应是氘核和氚核聚合成氦核，并释放一个中子。已知氘核的质量为2.014 1 u。氚核的质量为3.016 0 u，氦核的质量为4.002 6 u，中子的质量为1.008 7 u，1 u＝1.66×10-27 kg。 (1)写出氘核和氚核聚变的反应方程。 (2)试计算这个核反应释放出来的能量。 答案：(1)n　(2)2.8×10-12 J 解析：(1)n。 (2)质量亏损为Δm＝(2.014 1＋3.016 0－4.002 6－1.008 7) u＝0.018 8 u＝3.12×10-29 kg 由爱因斯坦质能方程得释放的核能为ΔE＝Δmc2＝3.12×10-29×(3.0×108)2 J＝2.8×10-12 J。 12．(10分)在核反应堆中，常用减速剂使快中子减速。假设减速剂的原子核质量是中子的k倍，中子与原子核的每次碰撞都可看成弹性正碰。设每次碰撞前原子核可认为是静止的，求N次碰撞后中子速率与原速率的比值。 答案：N 解析：设中子和做减速剂的物质的原子核A的质量分别为mn和mA，碰撞前中子速度为vn，碰撞后中子和原子核A的速度分别为vn′和vA′。碰撞前后的总动量和总能量守恒，以碰撞前中子的速度方向为正方向，有 mnvn＝mnvn′＋mAvA′　① mnvn2＝mnvn′2＋mAvA′2　② 又mA＝kmn　③ 由①②③式得，经1次碰撞后中子速率与原速率之比为＝ 经N次碰撞后中子速率与原速率之比为()N。 学科网（北京）股份有限公司 $