课时跟踪检测(二十二) 核裂变与核聚变 “基本”粒子（Word练习）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（人教版 江苏专用）

课时跟踪检测(二十二)　核裂变与核聚变　“基本”粒子 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．以下说法正确的是(　　) A．最早发现的轻子是电子，最早发现的强子是中子 B．质子、中子、介子和超子都属于强子 C．强子、轻子都有内部结构 D．τ子质量比核子质量大，τ子不属于轻子 3．(2024·全国甲卷)氘核可通过一系列聚变反应释放能量，总的反应效果可用6H→2He＋xn＋yp＋43.15 MeV表示，式中x、y的值分别为(　　) A．x＝1，y＝2 B．x＝1，y＝3 C．x＝2，y＝2 D．x＝3，y＝1 4.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，有助于提高核反应几率 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 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U＋n→Ba＋Kr＋3n 6．(2025·江苏淮安高二期末)2024年6月3日，嫦娥六号顺利完成了在月球背面的“挖土”采样，期待样品分析带来新的发现。早期探测表明，月球浅层的核反应原料氦­3含量多达上百万吨，足够解决人类的能源之忧。氦­3与氘核的核反应方程为He＋H→He＋X, 下列说法正确的是(　　) A．X是电子 B.He比He的比结合能大 C．该核反应是核裂变反应 D．该核反应质量数不守恒 7．(2025·海安高级中学高二期末)核能的利用可以减少碳排放，实现可持续发展和气候变化目标。某核聚变实验设施向目标输入了2.05兆焦的能量，产生了3.15兆焦的聚变能量输出。下列说法正确的是(　　) A．该核反应的方程可能是U＋n→Ba＋Kr＋3n B．该核反应需要极低的温度 C．我国的大亚湾核电站利用了核聚变产生的能量 D．产生3.15兆焦的能量需要亏损的质量为3.5×10－11 kg 8．(2025·金陵中学高二阶段练习)中国第四代核能系统的反应堆为快堆，该反应堆以钚为燃料，钚类似于铀，很不稳定，很容易发生裂变反应，放出的能量更多，但是钚不容易得到，通常由地壳中含量较高的铀转化而来。关于该过程下列说法可能正确的是(　　) A．铀可以吸收中子转变为钚 B．铀可以通过多次β衰变转变为钚 C．铀可以仅通过发生多次α衰变转变为钚 D．钚发生裂变反应时仍然满足质量守恒 9．(2025·江苏宿迁高二期末)“中国环流三号”是我国自主设计研制的可控核聚变的大科学装置，由于可控核聚变能源产生能量的原理与太阳发光发热的原理一样，它也被称为新一代“人造太阳”。其核反应方程式为H＋H→He＋X，下列说法正确的是(　　) A．该核反应方程式中的X粒子是质子 B．氘核的比结合能比氦核的比结合能小 C．氘核与氚核的距离达到10－10m以内才能发生核聚变 D．轻核聚变过程中因发生质量亏损，所以质量数不守恒 10．(2025·江苏常州高二期末)核电站发电利用了铀核裂变的链式反应。核反应堆中的“燃料”是U，产物多样，一种典型的铀核裂变是生成锶(Sr)和氙(Xe)。下列说法正确的是(　　) A.U的比结合能比Sr小 B．任意质量体积的铀核均能发生链式反应 C．若参加反应的铀核的质量为m，则反应释放的能量为mc2 D.U的半衰期为7亿年，10克U原子核经14亿年全部发生衰变 11．中国钍基熔盐堆即将建成小型实验堆，为我国能源安全和可持续发展提供有力支持。反应堆中涉及的核反应方程有：①X＋Th→Th，②Th→Pa＋e，下列说法正确的是(　　) A．方程①中X是质子 B．方程②中Th发生了β衰变 C．受反应堆高温影响，Th的半衰期会变短 D．方程②释放电子，说明电子是原子核的组成部分 12．(9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的反应方程；(3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．(16分)(2025·江苏无锡高二期末)两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫作核聚变，核聚变会释放出核能。例如，一个氘核与一个氚核结合成一个氦核同时放出一个中子，就要向外释放出能量，已知氘核的质量为2.014 1 u，氚核的质量为3.016 1 u，中子的质量为1.008 7 u，氦核的质量为4.002 6 u。根据爱因斯坦的质能方程E＝mc2可以证明1 u相当于931.5 MeV的能量。 (1)写出该核聚变反应的方程。(3分) (2)试根据上述条件计算出该反应能释放出多少兆电子伏特的核能。(结果保留三位有效数字)(6分) (3)燃烧值是指完全燃烧1 kg的某种燃料所能释放出的能量，单位是J/kg。若已知某种型号汽油的燃烧值为4.4×107 J/kg，试计算按照上述核反应每结合成1 kg氦核释放的核能大约相当于燃烧多少千克的汽油释放出的化学能？(结果保留三位有效数字，取阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol－1，氦核的摩尔质量Mmol＝4 g/mol)(7分) 课时跟踪检测(二十二) 1．选B　由重核裂变产生的中子不断地轰击铀原子核使得裂变不断进行下去叫作链式反应，故B正确。 2．选B　最早发现的轻子是电子，最早发现的强子是质子，故A错误；强子有内部结构，由夸克组成，轻子没有内部结构，故C错误；质子、中子、介子、超子都属于强子，τ子质量比核子质量大，但仍属于轻子，故B正确，D错误。 3．选C　根据聚变反应前后质量数和电荷数守恒可得6×2＝2×4＋x＋y,6＝2×2＋y，解得x＝2，y＝2，故选C。 4．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，有助于提高核反应几率，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。 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，所以太阳上进行核聚变时，其质量减小，C错误；太阳上进行的是核聚变，而U＋n→Ba＋Kr＋3n是重核的裂变反应，故D错误。 6．选B　根据核反应前后质量数和电荷数守恒可知X是H，是质子，故A、D错误；核反应释放能量，有质量亏损，核反应后核子的比结合能变大，故He比He的比结合能大，故B正确；该核反应是质量数较小的核聚变生成质量数较大的核，故该核反应是核聚变反应，故C错误。 7．选D　U＋n→Ba＋Kr＋3n是核裂变方程，而由题意可知该核反应是核聚变，需要极高的温度，故A、B错误；我国的大亚湾核电站利用了核裂变产生的能量，故C错误；根据质能方程可知，产生3.15兆焦的能量需要亏损的质量为Δm＝＝ kg＝3.5×10－11 kg，故D正确。 8．选B　核反应前后质量数和电荷数守恒，铀吸收中子转变为钚，电荷数不守恒，A错误；铀发生2次β衰变可以转变为钚，B正确；铀仅通过发生多次α衰变转变为钚，质量数不守恒，C错误；钚发生裂变反应时会有质量亏损，质量不守恒，D错误。 9．选B　根据核反应前后电荷数和质量数守恒可知，X粒子的电荷数为0，质量数为1，则其为中子，故A、D错误；该核反应释放能量，生成物更加稳定，则氘核的比结合能比氦核的比结合能小，故B正确；氘核与氚核的距离达到10－15 m以内才能发生核聚变，故C错误。 10．选A　铀核裂变生成锶和氙，该反应释放能量，发生质量亏损，生成物锶比铀核更稳定，其比结合能更大，故U的比结合能比Sr小，故A正确；铀块的体积必须达到临界体积才能发生链式反应，故B错误；根据爱因斯坦质能方程，若参加反应的铀核的质量为m，则反应释放的能量小于mc2，故C错误；10克U原子核经14亿年，也就是2个半衰期，还有的U原子核未发生衰变，故D错误。 11．选B　根据质量数和电荷数守恒可知，方程①中X的质量数为1，电荷数为0，则X是中子，A错误；方程②中Th放出电子，则发生了β衰变，B正确；放射性元素的半衰期与外界因素无关，C错误；方程②释放的电子是原子核内的中子转化为质子时放出的，不能说明电子是原子核的组成部分，D错误。 12．解析：(1)反应方程式为U→Th＋He。 (2)在核反应中，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＝8.712×10－13 J。 答案：(1)U→Th＋He　(2)8.712×10－13 J 13．解析：(1)该核聚变反应的方程为H＋H→He＋n。 (2)该核反应的质量亏损为 Δm＝2.014 1 u＋3.016 1 u－4.002 6 u－1.008 7 u＝0.018 9 u 该核反应释放的核能为 ΔE＝Δm×931.5 eV＝0.018 9×931.5 MeV≈17.6 MeV。 (3)1 kg氦核含有的氦原子核个数为N＝NA＝×6.02×1023个＝1.505×1026个 结合成1 kg氦核释放的核能为E＝N·ΔE＝1.505×1026×17.6×106×1.6×10－19 J＝4.238 08×1014 J 相当于燃烧汽油的质量为 m′＝＝ kg≈9.63×106 kg。 答案：(1)H＋H→He＋n　(2)17.6 MeV (3)9.63×106 kg 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $