5.3 核力与核能 5.4 核裂变和核聚变 5.5 核能的利用与环境保护 练习-2025-2026学年高二下学期物理鲁科版选择性必修第三册

核力与核能、核裂变和核聚变、核能的利用与环境保护 学科网（北京）股份有限公司 一、选择题：本题共12小题，每小题5分，共60分。 1.关于核力，下列说法正确的是( ) A.核力的作用范围只有约 B.核力本质上属于电磁相互作用 C.中子和中子之间不会有核力作用 D.核力减小是发生β衰变的原因 2.中国“人造太阳”中的核反应方程是，已知的比结合能为1.09 MeV，的比结合能为2.78 MeV，则的比结合能为( ) A.7.03 MeV B.5.56 MeV C.4.36 MeV D.3.87 MeV 3.如图所示，图甲为原子核的比结合能与质量数关系曲线，图乙为原子核的平均核子质量与原子序数的关系曲线，根据两曲线，下列说法正确的是( ) A.根据图甲可知，核的结合能约为7 MeV B.根据图甲可知，核的结合能比核的结合能更大 C.根据图乙可知，核D裂变成核E和F的过程中，比结合能减小 D.根据图乙可知，若A、B能结合成C，结合过程一定要吸收能量 4.用中子轰击静止的锂核，核反应方程为.已知光子的频率为ν，锂核的比结合能为，氦核的比结合能为，X核的比结合能为，普朗克常量为h，真空中的光速为c，下列说法中正确的是( ) A.X为 B.γ光子的动量 C.释放的核能 D.质量亏损 5.下列核反应方程中，属于裂变的是( ) A. B. C. D. 6.我国自主研发了“玲龙一号”核反应堆，核反应方程为，反应产物会发生β衰变.已知核、和的质量分别是235.0439 u、140.9139 u、91.8973 u和1.0087 u，1 u为，真空中的光速.则下列说法正确的是( ) A.核反应方程中的 B.核的比结合能小于核的比结合能 C.的衰变方程为 D.一个核裂变放出的核能约为 7.2023年4月12日21时，中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）创造了新的世界纪录，成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒.下列关于核聚变的说法正确的是( ) A.核电站采用核聚变技术发电 B.任何两个原子核都可以发生聚变 C.两个轻核结合成质量较大的原子核，核子的比结合能变大 D.两个轻核结合成质量较大的原子核，生成核的质量大于两轻核的质量之和 8.下列说法正确的是( ) A.聚变反应一定比裂变反应释放的能量多 B.聚变反应比裂变反应每个核子平均释放的能量一定多 C.聚变反应中粒子的比结合能变小 D.聚变反应中由于形成质量较大的核，故反应后质量变大 9.有四个核反应方程如下，下列说法正确的是( ) ① ② ③ ④ A.①是核聚变，是 B.②是核裂变，是 C.③是原子核的人工转变过程，是 D.④是核裂变，是 10.氚核的质量是3.016050 u，质子的质量是1.007277 u，中子的质量是1.008665 u.已知1 u相当于931.5 MeV的能量，，一个质子和两个中子结合为氚核时，下列说法正确的是( ) A.核反应释放能量2.66 MeV B.核反应吸收能量7.97 MeV C.氚核的结合能为7.97 MeV，比结合能为2.66 MeV D.如果这些能量对应一个光子能量，则该光子的频率是 11.（多选）硼具有较强的防辐射和吸收中子的功能，在核反应中一个硼核（）吸收一个慢中子后释放出一个α粒子，转变成新核并释放出一定的能量.已知硼核（）的比结合能为，新核的比结合能为，氦核（α粒子）的比结合能为，真空中光速为c，下列判断正确的是( ) A.核反应方程为 B.硼核变成新核和α粒子的核反应是α衰变 C. D.该核反应质量亏损为 12.（多选）铀核裂变是核电站核能的重要来源，其中一种裂变反应是.下列说法正确的有( ) A.上述裂变反应中伴随着中子放出 B.铀块体积对链式反应的发生无影响 C.铀核的链式反应可人工控制 D.铀核的半衰期会受到环境温度的影响 二、非选择题：本题共2小题，共40分。 13.（20分）1898年居里夫人发现放射性元素镭，一个静止的镭核衰变成氡核时，放出一个α粒子. （1）写出镭核发生衰变的核反应方程； （2）假设一个镭核衰变过程中损失的质量为，释放出的核能全部转化为氡核和α粒子的动能，光在真空中的速度为c，一个氡核的质量为M，一个α粒子的质量为m，则氡核和α粒子的动能各为多大？ （3）在（2）问条件下，若该衰变过程释放的核能全部以γ光子放出，每个高能γ光子经过重核附近时，在原子核场的作用下，能产生一对正、负电子，已知电子质量为，求此衰变过程最多能产生多少对正、负电子. 14.（20分）大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电.已知氘核质量为2.0136 u，中子质量为1.0087 u，核质量为3.0150 u.两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成，并放出一个中子.（质量亏损为1 u时，释放的能量为931.5 MeV.除了计算质量亏损外，的质量可以认为是中子的3倍） （1）写出该核反应的反应方程； （2）该核反应释放的核能是多少？（结果保留三位有效数字） （3）若两个氘核以相同的动能正碰而发生核聚变，同时释放出一对向相反方向运动的光子，每个光子的能量为0.5 MeV，试求生成的氦核的动能. 参考答案 1.答案：A 解析：核力是短程力，作用范围为原子核内部，作用范围只有约，选项A正确；核力属于强相互作用，不属于电磁相互作用，选项B错误；核力存在于核子之间，即质子与质子、质子与中子、中子与中子之间均存在核力，选项C错误；弱相互作用才是引起β衰变的原因，选项D错误. 2.答案：A 解析：设的比结合能为，根据核反应释放的能量等于生成物的结合能与反应物的结合能之差，有，解得，A正确. 3.答案：B 解析：A.图甲中核的比结合能约为7 MeV，但图中不能看出核的比结合能，不能计算核的结合能，故A错误； B.分析图甲可知，核比核的比结合能略小，但核子数远大于核，根据结合能等于比结合能与核子数的乘积可知，核的结合能比核的结合能更大，故B正确； C.将D分裂成E、F，由图可知是重核的裂变，因此核子的比结合能将增大，故C错误； D.若A、B能结合成C，平均核子质量减少，会有质量亏损，释放出核能，故D错误。 故选B。 4.答案：C 解析：根据质量数和电荷数守恒可知X为，故A错误；光子的频率为ν，则γ光子的动量，故B错误；由比结合能的概念可知，该核反应释放的核能为，故C正确；该核反应过程中的质量亏损为，故D错误. 5.答案：D 解析：裂变是中子轰击较重的原子核后，原子核被分解为中等质量原子核的过程，故D正确. 6.答案：B 解析：根据质量数守恒和电荷数守恒可知核反应方程中的，故A错误；该核反应的产物比反应物更稳定，而比结合能越大原子核越稳定，可知核的比结合能小于核的比结合能，故B正确；根据题意可知，会发生β衰变，因此其衰变方程为，故C错误；根据爱因斯坦质能方程有，解得，故D错误. 7.答案：C 解析：核电站采用核裂变技术发电，故A错误；自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素——氘与氚的聚变，不是任意的原子核都能发生核聚变，故B错误；两个轻核结合成质量较大的核的过程中要释放能量，所以核子的比结合能增加，故C正确；两个轻核结合成质量较大的原子核，释放能量，生成核的质量小于两轻核的质量之和，故D错误. 8.答案：B 解析：裂变反应参与的核子数目可以大于聚变反应，故聚变反应释放的总能量不一定多，但聚变反应比裂变反应每个核子平均释放的能量一定多，故A错误，B正确；由于聚变反应释放能量，所以粒子的比结合能变大，故C错误；由于聚变反应中发生质量亏损，故聚变反应后质量变小，故D错误. 9.答案：C 解析：根据质量数与电荷数守恒，的质量数与电荷数分别为，则是，该反应是核裂变，A错误；根据质量数与电荷数守恒，的质量数与电荷数分别为，则是，该反应是核聚变，B错误；根据质量数与电荷数守恒，的质量数与电荷数分别为，则是，该反应是人工核转变反应，C正确；根据质量数与电荷数守恒，的质量数与电荷数分别为，则是，该反应是α衰变，D错误. 10.答案：C 解析：根据题意可知，1个质子和2个中子结合成时的质量亏损，则该反应释放出能量.根据可知，放出的能量为，A、B错误；1个质子和2个中子结合释放出能量为，所以氘核的结合能为的比结合能为，C正确；光子的能量为，所以，D错误. 11.答案：AD 解析：由质量数和电荷数守恒可知，核反应方程为，故A正确；由于α衰变是自发进行的，则硼核吸收慢中子变成新核和α粒子的核反应并不是α衰变，故B错误；由能量守恒定律可知，得，故C错误；该核反应放出的能量为，则该核反应质量亏损为，故D正确. 12.答案：AC 解析：核裂变反应是重核被中子轰击后分裂成中等质量的原子核并放出若干个中子的反应，A选项正确；铀块要发生链式反应需达到一定的体积，B选项错误；链式反应可人工控制用以建立核电站，C选项正确；原子核的半衰期由原子核本身的性质决定，与其所处的环境温度无关，D选项错误. 13.答案：（1） （2）； （3） 解析：（1）镭核发生衰变的核反应方程为. （2）根据，可知产生的总动能为，设氡核和α粒子的速度大小分别为，由动量守恒定律有，由能量守恒定律有， ， 联立解得氡核动能为， α粒子的动能为. （3）γ光子产生电子的方程为， 根据， γ光子最多产生的正、负电子对数为. 14.答案：（1） （2） （3） 解析：（1）根据质量数和电荷数守恒可知，该核反应的方程. （2）该核反应的质量亏损为， 该核反应释放的核能为. （3）两个氘核正碰而发生核聚变的过程，满足动量守恒定律，设中子的质量为m，中子的速度大小为，氦核的质量为3m，氦核的速度大小为，由于碰撞前的总动量为零，则有， 根据能量守恒定律可得， 联立解得生成的氦核的动能为. $