课时跟踪检测(十八) 核裂变和核聚变 核能的利用与环境保护（Word练习）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（鲁科版）

课时跟踪检测(十八)　核裂变和核聚变　核能的利用与环境保护 (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.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 3.(2025·威海高二月考)因为火星大部分地区表面温度的昼夜差超过100 ℃，一般化学电池无法工作，因此探测器的工作电源是放射性同位素电池，即核电池。核电池将同位素在衰变过程中不断放出的核能转变为电能。核电池已成功用作航天器的电源。据此猜测航天器的核电池有可能采用的核反应方程是 (　　) AHHHen BUnBaKr+n CPuUHe DAlHeP Pn 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.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UnBa+Kr+n 6.(2025·泉州高二检测)如图所示为氘核与氚核的核聚变示意图。下列说法正确的是 (　　) A.目前核电站主要利用核聚变来发电 B.与轻核聚变相比，重核裂变更安全更清洁 C.要使氘核与氚核接近到可以聚变的距离，需要给它们提供足够的动能 D.要使核聚变持续发生，需要外界持续不断的提供能量 7.热中子核反应堆需要控制反应速度和反应温度，一种称为“电磁泵”的装置，是靠熔化的钠来传递核燃烧产生的热量，抽动液态钠的“泵”传动部分不允许和钠接触，如图所示为该装置中的耐热导管，处于匀强磁场中，让电流通过导管中的钠液，可以使熔化的钠在管中按图中标示的方向加速流过，下列说法正确的是 (　　) A.镉棒插入反应堆越深，核反应越激烈 B.重水使中子减速，有助于提高核反应概率 C.导管中钠液的电流方向垂直速度方向向下 D.导管中钠液的电流方向与速度的方向相同 8.(2025·宁德高二调研)新能源是指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、风能和核聚变能等。下列关于太阳能、核聚变的说法正确的是 (　　) A.太阳能是来自太阳内部进行的热核反应，它属于重核的裂变 B.轻核聚变过程中质量增大且放出巨大能量 C.核聚变方程HHHe+X中的X粒子是中子 D.核电站是利用轻核聚变的链式反应产生的能量来发电的 9.(2024年1月·安徽高考适应性演练)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UnBaKr+3X，U核的结合能为E1Ba核的结合能为E2Kr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n C.该核反应中释放的核能为 D.该核反应中电荷数守恒，质量数不守恒 10.(双选)甘肃省武威市全球首台钍基熔盐核反应堆进行试运行放电，标志着我国成为世界上第一个对第四代核电技术进行商业化试验运营的国家。反应堆工作原理如图所示，钍232吸收一个中子后会变成钍233，钍233不稳定，会变成易裂变核素铀233。下列说法正确的是 (　　) A.钍233变成铀233的核反应方程式是ThPaePaUe B.中间产生的新核镤233从高能级向低能级跃迁时，会伴随γ辐射 C.新核铀233的结合能小于钍233的结合能 D.核反应堆是通过核裂变把核能直接转化为电能发电 11.(双选)大多数原子核发生反应的过程中都伴随着中微子的产生，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ThPae是β衰变方程 CUnBaKr+n是核裂变方程，也是原子弹的核反应方程之一 D.钍的半衰期为24天，1 g钍经过120天后还剩0.2 g未衰变 12.(10分)现有的核电站比较广泛采用的核反应之一是：UnNdZr+n+e+ν (1)核反应方程中的ν是中微子，它不带电，质量数为零。试确定生成物锆(Zr)的电荷数与质量数；(4分) (2)已知铀U)核的质量为235.049 3 u，中子质量为1.008 7 u，钕Nd)核质量为142.909 8 u，锆核质量为89.904 7 u。又知1 u=1.660 6×10-27 kg，试计算，1 kg铀235大约能产生的能量是多少?(6分) 13.(10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。(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) (1)写出氘和氚聚合的核反应方程；(3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?(3分) 4 / 4 学科网（北京）股份有限公司 课时跟踪检测(十八) 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。 3. 选CHHHen为核聚变，故A错误UnBaKr+n为核裂变，故B错误PuUHe为α衰变，故C正确AlHePn为原子核的人工转变，故D错误。 4.选C　原子弹是根据重核裂变原理研制的，而氢弹是根据轻核聚变原理研制的，故A、B、D错误，C正确。 5.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。 6.选C　目前核电站还主要是利用重核裂变释放的能量来发电，故A错误；轻核聚变与重核裂变相比，轻核聚变更为安全、清洁，故B错误；要使氘核与氚核接近到可以聚变的距离，需要给它们提供足够的动能，故C正确；核聚变一旦发生，就不再需要外界给它提供能量，靠自身产生的热就会使反应继续下去，故D错误。 7.选B　镉棒插入反应堆越深，吸收中子越多，核反应越慢，故A错误；重水使中子减速，慢中子更容易被铀核捕获，有助于提高核反应概率，故B正确；要使液态钠按题图中方向加速流过，则安培力的方向与速度方向一致，根据左手定则，则电流方向垂直速度方向向上，故C、D错误。 8.选C　在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能，因此太阳内部进行着的核反应是核聚变，A项错误；轻核聚变释放出巨大能量，伴随着质量亏损，B项错误；根据质量数与核电荷数守恒，可知X为中子，C项正确；核电站是利用原子核裂变的链式反应产生的能量来发电的，D项错误。 9.选B　在铀核裂变的过程中，动量守恒，故A错误；设X为X，由电荷数守恒可知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为ΔE=E2+E3-E1，故C错误。 10. 选AB　根据核反应方程的核电荷数和质量数守恒可知，钍233变成铀233的核反应方程式是ThPaePaUe，A正确；中间产生的新核镤233Pa)从高能级向低能级跃迁时，放出能量，会伴随γ辐射，B正确；整个过程中释放能量，则生成的新核铀233U)更加稳定，则新核铀233U)的结合能大于钍233Th)的结合能，C错误；在核电站的核反应堆内部，核燃料具有的核能通过核裂变反应转化为内能，然后通过发电机转化为电能，故D错误。 11. 选ACTh衰变为Rn，设经过m次α衰变、n次β衰变，根据质量数与核电荷数守恒有234=222+4m，90=86+2m-n，解得m=3，n=2，即Th衰变为Rn经过3次α衰变、2次β衰变，故A正确HHHen是轻核聚变方程ThPae是β衰变方程，故B错误UnBaKr+n是重核裂变方程，也是原子弹的核反应方程之一，故C正确；钍的半衰期为24天，1 g钍经过120天后，发生5次衰变，根据m=m0=0.031 25 g，故D错误。 12.解析:(1)根据电荷数和质量数守恒可得， Zr的电荷数Z=92-60+8=40， 质量数A=236-143-3×1=90。 (2)1个铀核发生反应的质量亏损为Δm=(mU+mn)-(mNd+mZr+3mn)=0.217 4 u=0.217 4×1.660 6×10-27 kg≈3.61×10-28 kg， 产生的能量ΔE=Δmc2=3.61×10-28×(3×108)2 J≈3.25×10-11 J， 1 kg铀235含有铀核的数量n=个≈2.56×1024个 1 kg铀235产生的能量E总=nΔE=2.56×1024×3.25×10-11 J=8.32×1013 J。 答案:(1)40　90　(2)8.32×1013 J 13.解析:(1) 核反应方程为HHHen。 (2)由爱因斯坦质能方程得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 $