课时跟踪检测(二十) 核裂变 核聚变 粒子物理学发展概况（Word练习）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（教科版）

课时跟踪检测(二十)　核裂变　核聚变　粒子物理学发展概况 (网阅作业,选择题请在答题区内作答) 1.链式反应中,重核裂变时放出的可以使裂变不断进行下去的粒子是 (　 ) A.质子　　 B.中子　　 C.β粒子　　 D.α粒子 2.关于太阳上进行的核聚变,下列说法正确的是 (　 ) A.核聚变需要在高温下进行 B.核聚变中电荷不守恒 C.太阳质量不变 D.太阳上进行的核反应为UnBaKr+n 3.铀核可以发生衰变和裂变,铀核的 (　 ) A.衰变和裂变都能自发发生 B.衰变和裂变都不能自发发生 C.衰变能自发发生而裂变不能自发发生 D.衰变不能自发发生而裂变能自发发生 4.20世纪60年代,我国以国防为主的尖端科技取得了突破性的发展。1964年,我国第一颗原子弹试爆成功;1967年,我国第一颗氢弹试爆成功。关于原子弹和氢弹,下列说法正确的是 (　 ) A.原子弹和氢弹都是根据核裂变原理研制的 B.原子弹和氢弹都是根据核聚变原理研制的 C.原子弹是根据核裂变原理研制的,氢弹是根据核聚变原理研制的 D.原子弹是根据核聚变原理研制的,氢弹是根据核裂变原理研制的 5.U是核反应堆中的主要核燃料之一U具有放射性,会发生α衰变U俘获中子后会发生裂变产生中等质量的原子核,则下列说法正确的是 (　 ) A.衰变过程放出能量,裂变过程吸收能量 B.衰变过程吸收能量,裂变过程放出能量 C.衰变过程和裂变过程均放出能量 D.衰变过程和裂变过程均吸收能量 6.“华龙一号”发电机利用的是铀核裂变释放的核能,则下列叙述正确的是 (　 ) A.太阳辐射能量的主要来源也是重核裂变 B.典型的核裂变方程为UBaKr+n C.裂变过程中释放核能是因为产物中新核的比结合能大 D.锶90是铀235的裂变产物,其半衰期为28年,那么经过56年锶90便衰变没了 7.氘核H可通过一系列聚变反应释放能量,其总效果可用反应式HHe+H+n+43.15 MeV 表示。海水中富含氘,已知1 kg海水中含有的氘核约为1.0×1022个,若全都发生聚变反应,其释放的能量与质量为M的标准煤燃烧时释放的热量相等;已知1 kg 标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107 J,1 MeV=1.6×10-13 J,则M约为 (　 ) A.40 kg　　　　　　　 B.100 kg C.400 kg D.1 000 kg 8.核电池是一种核动力装置,里面装有放射性元素。某种国产核电池利用Pu 衰变为U释放能量,可连续几十年提供稳定的电能。下列说法正确的是 (　 ) A.Pu发生α衰变的方程为PuUHe B.核反应生成物中的α粒子具有很强的电离本领,但穿透能力很弱 C.当温度升高Pu衰变的半衰期将变大 D.核反应前后核子数相等,所以生成物的质量之和等于反应物的质量之和 9.许多原子核发生核反应的过程中都伴随着中微子的产生,例如核裂变、核聚变、β衰变等。下列关于核反应的说法正确的是 (　 ) A.Th衰变为Rn,经过3次α衰变,2次β衰变 BHHHen是α衰变方程The是β衰变方程 CUnBaKr+n是核裂变方程,也是氢弹的核反应方程 10.铀核U)是获得核能的主要原料之一,其中一种核反应方程为U+nXSr+n,反应中释放核能。下列说法正确的是 (　 ) A.因为裂变时释放能量,根据E=mc2,所以裂变后的总质量数减少 B.该核反应在中子的轰击下发生,为原子核的人工转变 C.X原子核中的核子数为140,中子数为84 D.该核反应是重核裂变,产物的结合能之和大于铀核U)的结合能 11.(多选)在核电站中,核反应堆释放的核能被转化为电能。核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应,释放出大量核能。已知核反应方程UnBaKr+aX是反应堆中发生的众多反应中的一种,其中U的相对原子质量是235.043 9 u(1 u=1.66×10-27 kg),每次该核反应释放出的核能为173.8 MeV。现有一座核电站发电能力为3.6×106 kW,核能转化为电能的效率为45%,假定反应堆中发生的裂变全是本题中的核反应,下列说法正确的是 (　 ) A.X是n,a=3 B.为使核反应堆持续正常工作,必须由外界不断地向铀块射入高速中子流 C.该裂变反应每次释放出的核能与氢原子光谱中波长最短的一个光子的能量相当 D.该核电站每年(1年按3×107 s计算)消耗U的质量约为3.4 t 12.(10分)假设有一种放射线是由铀核U衰变成Th,并释放一种粒子产生的。 (1)写出U衰变为Th的方程式;(4分) (2)已知铀核质量为3.853 131×10-25 kg,钍核的质量为3.786 567×10-25 kg,α粒子的质量为6.646 72×10-27 kg,求衰变释放的能量。(6分) 13.(12分)有一种核聚变反应是由氢的同位素氘(又叫重氢)和氚(又叫超重氢)聚合成氦,并释放一个中子。若已知氘原子的质量为2.014 1 u,氚原子的质量为3.016 2 u,氦原子的质量为4.002 6 u,中子的质量为1.008 7 u,1 u=1.66×10-27 kg。 (1)写出氘和氚聚合的核反应方程;(4分) (2)试计算这个核反应释放出来的能量;(4分) (3)若建一座功率为3.0×105 kW的核聚变电站,假设聚变所产生的能量有一半转变成电能,每年要消耗氘的质量是多少?(一年按3.2×107 s计算,光速c=3.0×108 m/s,结果保留两位有效数字)(4分) 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 课时跟踪检测(二十) 1.选B　重核裂变链式反应发生依靠中子不断地轰击铀原子核使得裂变不断进行下去,故选项B正确。 2.选A　因为高温时原子核的热运动剧烈,使得一部分原子核具有足够的动能,可以克服库仑斥力,碰撞时十分接近,发生核聚变,故核聚变也叫热核反应,需要在高温下进行,A正确;由于核反应过程遵循质量数守恒以及电荷数守恒,因此核聚变中电荷数是守恒的,即电荷也是守恒的,B错误;核聚变释放出巨大的能量,由爱因斯坦质能方程可知核聚变存在质量亏损,所以太阳进行核聚变时,其质量减小,C错误;太阳上进行的是核聚变,而UnBaKr+n是重核的裂变反应,故D错误。 3.选C　铀是天然放射性元素,所以铀核的衰变能自发发生,而铀核的裂变是人工实现的,是用中子轰击铀核实现的,所以铀核的裂变不能自发发生,故A、B、D错误,C正确。 4.选C　原子弹是根据重核裂变研制的,而氢弹是根据轻核聚变研制的,故A、B、D错误,C正确。 5.选C　由于衰变过程和裂变过程均有质量亏损,因此均放出能量,故C正确。 6. 选C　太阳内部发生核聚变,故A错误;典型的核裂变方程为UnBaKr+n,故B错误;裂变释放核能是因为新核的比结合能大于原来重核的比结合能,故C正确;经过56年锶90剩下原来的四分之一,故D错误。 7.选C　结合核反应方程知,1 kg海水中的氘核全部发生聚变反应放出的能量E=×43.15×1.6×10-13 J≈1.15×1010 J,根据题意得M=M0=×1 kg≈400 kg,故A、B、D项错误,C项正确。 8. 选B　根据质量数守恒与电荷数守恒可知衰变方程为PuUHe,故A错误;核反应生成物中的α粒子具有很强的电离本领,但穿透能力很弱,故B正确;半衰期是由放射性元素本身决定的,与环境温度无关,故C错误;此核反应过程中存在质量亏损,故D错误。 9. 选A　根据质量数守恒可得α衰变的次数为x==3,根据电荷数守恒可得β衰变的次数为y=86+2x-90=2,A正确HHHen是核聚变,B错误UnBaKr+n是核裂变方程,也是原子弹的核反应方程,C错误;高速运动的α粒子轰击铍核可从铍核中打出中子,D错误。 10.选D　裂变时释放能量,存在质量亏损,但是质量数不变,故A错误;该核反应为重核裂变,不是人工转变,故B错误;X原子核中的核子数为(235+1)-(94+2)=140,中子数为140-(92-38)=86,故C错误;铀核裂变过程中会释放能量,则裂变产物的结合能之和一定大于铀核的结合能,故D正确。 11.选AD　根据质量数守恒和电荷数守恒可判断,X是n,a=235+1-141-92=3,故A正确;核反应会产生中子,故不需要一直由外界射入高速中子流,故B错误;氢原子光谱中波长最短的光子能量为13.6 eV,该裂变反应每次释放出的核能为173.8 MeV,两者不相等,故C错误;该反应堆每年提供的能量为E总=ΔE,核电站一年提供的电能为W电=Pt,另外η=×100%,联立可得M≈3.4×103 kg=3.4 t,故D正确。 解析:(1)反应方程式为UThHe。 (2)核反应中质量亏损Δm=mU-mTh-mα,由质能方程得,释放的能量ΔE=Δmc2=(mU-mTh-mα)c2,代入数据得ΔE≈8.7×10-13 J。 答案:(1UThHe　(2)8.7×10-13 J 13. 解析:(1)核反应方程为HHHen。 (2)由质能方程得ΔE=Δmc2=(2.014 1+3.016 2-4.002 6-1.008 7)×1.66×10-27×(3.0×108)2 J≈2.8×10-12 J。 (3)每年消耗氘的质量为m=·m氘≈23 kg。 答案:(1HHHen　(2)2.8×10-12 J (3)23 kg $