第5章 4.核裂变与核聚变 5.“基本”粒子（课时跟踪检测）（学用word）-【优学精讲】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（人教版）

4.核裂变与核聚变　5.“基本”粒子 1.D　中等大小的原子核的平均结合能最大，这些核最稳定，如果使较重的核分裂成中等大小的核，核子的平均结合能会增加，可以释放出能量，A错误，D正确；当一个中子引起一个铀核的裂变后，放出中子，放出的中子如果能引起其他铀核裂变，链式反应才能进行，B错误；核反应满足电荷数守恒和质量数守恒，C错误。 2.BD　中子的速度不能太快，否则无法被铀核捕获，裂变反应不能进行下去，A错误；重核裂变会有质量亏损、释放核能，平均结合能大的原子核更稳定，故新核的平均结合能大于铀核的平均结合能，B正确；正常运行的核反应堆主要的辐射是γ辐射和中子辐射，所以水泥防护层不能检测到大量α粒子，C错误；根据爱因斯坦质能方程可知，一U裂变释放的能量是200 MeV，此过程中的质量亏损为Δm=≈3.6×10－28 kg，D正确。 3.BD　反应后的核废料仍然具有放射性，需要进一步处理，故A错误；发生核反应的过程满足电荷数守恒和质量数守恒，故裂变的反应方程式为UnXeSr＋n，故B正确；半衰期由原子核内部因素决定，与外部环境无关，即升高温度并不能使半衰期缩短，故C错误；92为U元素的原子序数，也是质子数；由中子数与质子数之和等于质量数可得，中子数为235－92＝143，故D正确。 4.D　由电荷数守恒及质量数守恒可得n＋BaKr＋n，故X为中子，y＝3，A错误；此核裂变释放核能约为ΔE＝141E3＋92E2－235E1，D正确；根据质能方程可得，反应过程中的质量亏损为Δm＝＝，B错误；核裂变过程释放能量，反应后原子核比结合能变大，则U的比结合能比Ba和Kr的比结合能都小，C错误。 5.C　理论上，原子序数小于铁的都可以发生核聚变，不一定是氘H）和氚H），恒星演化后期会有氦聚变为碳进而聚变为氧的过程，所以A错误；发生一次上述聚变反应所释放的核能为（m1＋m2－m3－m4）c2，B错误；由核反应前后质量数守恒和电荷数守恒可知，粒子X的符号n，C正确；核聚变一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就会使反应继续下去，D错误。 6.A　根据质量数守恒和电荷数守恒可知核反应方程可能HeHHeH，故A正确；氦3He）与氘核H）发生聚变有质量亏损，放出能量，故B、C错误；核反应方程式中生成物比反应物稳定，则生成物的比结合能大于反应物的比结合能，氘核H）的比结合能小于氦核He）的比结合能，故D错误。 7.ABC　许多粒子都有自己的反粒子，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电荷量，但电荷的符号相反，故A正确；粒子大体分为：强子、轻子、规范玻色子和希格斯玻色子几种类别，依据是其与相互作用的关系，质子和中子属于强子，光子属于规范玻色子，故B、C正确，D错误。 8.C　K－介子与π－介子均做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有evB=m，故动量p=mv=eBR，因而pK－∶pπ－=2∶1。根据动量守恒定律，有pK－=pπ0－pπ－，故pπ0=3pπ－，选项C正确。 9.C　半衰期与外界因素无关，故温度改变，半衰期不变，故A错误；根据质量数守恒，电荷数守恒判断XHe，故B错误；根据爱因斯坦质能方程ΔE=Δmc2，解得该核反应过程产生的质量亏损为Δm=，故C正确；“核燃烧”的核反应是聚变反应，故D错误。 10.（1UnBaKr＋n　（2）3.7×1026 MeV 解析：（1）由质量数守恒和电荷数守恒可得该核反应方程为UnBaKr＋n。 （2）一U发生裂变反应质量损失 Δm=（235.043＋1.008－140.913－91.897－3×1.008）u=0.217 u 释放的能量为 ΔE=Δm×931 MeV≈202 MeV 这颗原子弹中发生裂变的铀235的质量约为 m=60 kg×1.2%=0.72 kg=720 g 铀235的摩尔质量M为235 g/mol，所以 E总=NAΔE 代入数据得 E总=3.7×1026 MeV。 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.核裂变与核聚变　5.“基本”粒子 知识点一　核裂变的发现　反应堆与核电站 1.关于重核裂变，下列说法正确的是（　　） A.重核裂变成中等核要吸收能量 B.中子进入铀块中时，一定能发生链式反应 C.重核裂变过程中质量数减少 D.较重的核分裂成中等大小的核，核子的平均结合能会增加，可以释放出核能 2.〔多选〕核燃料是铀棒，在铀棒周围放慢化剂，快中子和慢化剂中的碳原子核碰撞后，中子能量减少变为慢中子。下列说法正确的是（　　） A.中子速度越快越容易发生链式反应 B.裂变后的新核的平均结合能大于铀核的平均结合能 C.正常运行的反应堆，水泥防护层能检测到大量α粒子 D.一个U裂变释放的能量是200 MeV，则该核反应中质量亏损约为3.6×10－28 kg 3.〔多选〕核电站的核能来源于U核的裂变，下列说法中正确的是（　　） A.反应后的核废料已不具有放射性，不需要进一步处理 BU的一种可能的裂变是变成两个中等质量的原子核，如Xe和Sr，反应方程式为U＋XeSr＋n CU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 DU原子核中有92个质子、143个中子 4.核裂变反应方程为nUBaKr＋yX。已知光在真空中速度为cU的比结合能为E1Kr的比结合能为E2Ba的比结合能为E3。下列说法正确的是（　　） A.X为中子，y＝4 B.反应过程中的质量亏损为 C.三种核比结合能的大小关系为E1＞E2＞E3 D.此核裂变释放核能约为E＝141E3＋92E2－235E1 知识点二　核聚变 5.我国全超导托卡马克核聚变装置（EAST）成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒，在该装置内发生的核反应方程是HHHe＋X。若H的质量是m1H的质量是m2He的质量是m3，X的质量是m4，光速是c，下列说法正确的是（　　） A.只有氘H）和氚H）能发生核聚变，其他原子核不能 B.发生一次上述聚变反应所释放的核能为（m4＋m3－m2－m1）c2 C.其中粒子X的符号是n D.核聚变反应发生后，需要外界不断给它提供能量才能将反应持续下去 6.关于氦3He）与氘核H）聚变，下列说法中正确的是（　　） A.核反应方程可能为HeHHeH B.氦3He）与氘核H）发生聚变将吸收能量 C.核反应生成物的质量将大于反应物的质量 D.氘核H）的比结合能大于氦核He）的比结合能 知识点三　“基本”粒子 7.〔多选〕关于人们发现的新粒子，下列说法正确的是（　　） A.许多粒子都有自己的反粒子 B.把粒子分为强子、轻子、规范玻色子和希格斯玻色子，依据是粒子与各种相互作用的关系 C.质子属于强子 D.光子属于轻子 8.K－介子衰变的方程为K－→π－＋π0，其中K－介子和π－介子是带负电的基元电荷，π0介子不带电。如图所示，一个K－介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP，衰变后产生的π－介子的轨迹为圆弧PB，两轨迹在P点相切。它们的半径与之比为2∶1，π0介子的轨迹未画出。由此可知π－的动量大小与π0的动量大小之比为（　　） A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.1∶6 9.太阳向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应，当太阳内部达到一定温度时，会发生“核燃烧”，其“核燃烧”的核反应方程为He＋XBe＋γ，方程中X表示某种粒子Be是不稳定的粒子，其半衰期为T，这个核反应释放出的能量为ΔE，光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（　　） A.若使Be的温度降低，其半衰期会减小 B.方程中的X为电子e） C.该核反应过程产生的质量亏损为Δm＝ D.“核燃烧”的核反应是裂变反应 10.用一个中子轰击U，可发生裂变反应生成Ba和Kr，并释放出几个中子，已知每个中子的质量m1＝1.008 uU的质量m2＝235.043 uBa的质量m3＝140.913 uKr的质量m4＝91.897 u，质量亏损1 u相当于释放931 MeV的能量，光速c＝3×108 m/s，铀的摩尔质量为235 g/mol。 （1）请写出上述裂变中的核反应方程； （2）若某原子弹中有60 kg的U，其中有1.2％发生裂变，真实的裂变情况有很多种，假设发生的都是上述裂变反应，已知阿伏伽德罗常量NA＝6×1023mol－1，求这颗原子弹释放的能量。（结果保留2位有效数字） 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $