第5章 第4节 核裂变和核聚变 第5节 核能的利用与环境保护 课后达标检测（Word练习）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（鲁科版）

题组1　重核的裂变 1．1947年，我国科学家发现铀核裂变中的三分裂和四分裂现象中涉及轻核出射。一种典型的铀核裂变反应方程为U＋n→Ba＋X＋yn。下列说法正确的是(　　) A．y＝4 B．x＝36 C．太阳通过核裂变不断向外界释放能量 D．核反应过程中能量一定不守恒 解析：选B。根据反应过程质量数守恒和电荷数守恒可得235＋1＝144＋89＋y×1，92＋0＝56＋x＋y×0，可得y＝3，x＝36，故A错误，B正确；太阳通过核聚变不断向外界释放能量，故C错误；核反应过程中能量一定守恒，故D错误。 2．某核电站获得核能的核反应方程为U＋n→Ba＋Kr＋xn。已知铀核的质量为m1，钡核的质量为m2，氪核的质量为m3，中子的质量为m4。下列说法正确的是(　　) A．该核电站通过核聚变获得核能 B．铀核的质子数为143 C．在上述核反应中x＝2 D．一个铀核发生上述核反应，释放的能量为(m1－m2－m3－2m4)c2 解析：选D。该核电站通过核裂变获得核能，A错误；铀核的质子数为92，B错误；根据核反应过程满足质量数守恒可得235＋1＝141＋92＋x，解得x＝3，C错误；一个铀核发生上述核反应，释放的能量ΔE＝Δmc2＝(m1－m2－m3－2m4)c2，D正确。 3．铀原子核既可发生衰变，也可发生裂变。其衰变方程为U→Th＋X，裂变方程为U＋n→Y＋Kr＋3n，其中U、n、Y、Kr 的质量分别为m1、m2、m3、m4，光在真空中的传播速度为c。下列叙述正确的是(　　) A．U衰变是α衰变，α射线可以用来测量钢板的厚度 B．U裂变时释放的能量为(m1－2m2－m3－m4)c2 C．若提高温度，U的半衰期将会变小 D．Y原子核中含有56个中子 解析：选B。根据质量数守恒和电荷数守恒可得X为He，发生的是α衰变，α射线贯穿能力弱，不可以用来测量钢板的厚度，故A错误；由爱因斯坦质能方程得，裂变时释放的能量ΔE＝Δmc2＝(m1－2m2－m3－m4)c2，故B正确；半衰期与环境没有关系，故C错误；根据核反应前后质量数和核电荷数均守恒可得Y原子核中核子数141个，质子56个，中子数为141－56＝85个，故D错误。 题组2　核聚变及核能 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 解析：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．普通的手机电池含有已经存在了大约137亿年的一种化学元素——锂，根据最新的大爆炸理论，在宇宙诞生很短时间内，其中一种方式是He和H发生核聚变形成Li，He＋H→Li＋X，He、H、Li和X的质量分别为m1、m2、m3、m4，光速为c。关于该核反应，下列说法正确的是(　　) A．X为H B．在锂元素形成的过程中宇宙的温度一定很高 C．He和H聚合时两者间距离的数量级为10－10 m D．该反应释放的核能为(m3＋m4－m1－m2)c2 解析：选B。根据核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为0，故X为中子n，故A错误；在锂元素形成的过程中，发生核聚变反应，发生核聚变需要很高温度才能进行，可知宇宙的温度一定很高，故B正确；He和H聚合时两者间距离的数量级为10－15m，故C错误；该反应释放的核能ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2，故D错误。 6．从夸父逐日到羲和探日，中华民族对太阳的求知探索从未停歇。太阳的能量由核反应提供，其中一种反应序列包含核反应：He＋He→He＋2X，下列说法正确的是(　　) A.X是中子 B．该反应有质量亏损 C．He比He的质子数多 D．该反应是裂变反应 解析：选B。根据核反应过程满足质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为1，可知X是质子，故A错误；两个轻核结合成质量较大的核，核反应属于聚变反应，反应过程存在质量亏损，释放能量，故B正确，D错误；He与He的质子数相同，均为2个质子，故C错误。 7．(2023·天津卷，T3)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．太阳核反应方程式：U＋n→Ba＋Kr＋3n 解析：选A。因为高温时才能使得粒子的热运动剧烈，才有可能克服他们自身相互间的排斥力，使得它们间的距离缩短，才能发生聚变，故A正确；核聚变中电荷是守恒的，故B错误；因为太阳一直在发生核聚变，需要放出大量能量，根据质能方程可知是要消耗一定的质量的，故C错误；太阳的核反应为核聚变，题中为核裂变方程，故D错误。 8．太阳辐射的能量主要来源于聚变反应，H＋H→He＋n＋17.6 MeV，现有1 mol氘和1.5 mol氚充分发生聚变反应，已知阿伏伽德罗常数NA＝6.02×1023 mol－1，则该聚变反应释放的总能量约为(　　) A．1×1025 MeV　 　 　 B．1.5×1025 MeV C．2×1025 MeV D．5×1025 MeV 解析：选A。由聚变反应方程可知1个氘核和1个氚核聚变成氦核时放出 17.6 MeV的能量和1个中子，当1 mol 的氘和1.5 mol氚充分发生聚变反应，其中氚过量，则反应生成1 mol氦且释放能量E＝NA×17.6 MeV≈1×1025 MeV。 9．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U＋n→Ba＋Kr＋3X，U核的结合能为E1，Ba核的结合能为E2，Kr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(E1－E2－E3) D．该核反应中电荷数守恒，质量数不守恒 解析：选B。在铀核裂变的过程中，动量守恒，故A错误；设X为X，由核电荷数守恒可知92＋0＝56＋36＋3Z，可得Z＝0，由质量数守恒得235＋1＝141＋92＋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ΔE＝E2＋E3－E1，故C错误。 10．(多选)几十亿年后太阳内部氢元素消耗殆尽，其内部高温高压使三个氦核发生短暂的热核反应，被称为氦闪，核反应方程为3He→X，已知该反应放出的能量为E，真空中光速为c, 则(　　) A．该反应属于核聚变 B．X核中有 6个核子 C．氦核的比结合能为 D．该反应的质量亏损为 解析：选AD。根据质量数和核电荷数守恒，可知核反应方程为3He→X，属于轻原子核结合成较重原子核反应，所以该反应属于核聚变，又核子数为质子数加上中子数等于质量数，故A正确，B错误；比结合能又称平均结合能，等于结合能除以核子数，结合能是自由分散的核子结合成原子核所释放的能量，并不是该反应放出的能量为E，所以X核的比结合能不为，故C错误；根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，又因为该反应放出的能量为E，所以该反应的质量亏损为，故D正确。 11．钍基熔盐堆是第四代核能反应堆，具有更安全、更清洁的特点，该反应堆以钍232(Th)为核燃料。再生层钍232(Th)俘获一个中子后会变成钍233(Th)，钍233(Th)不稳定，经过多次β衰变转化成易裂变铀233(U)。下列说法正确的是(　　) A．钍232和铀233的半衰期不相同 B．β衰变中的电子是来源于原子核外的电子 C．钍232有90个中子，142个质子 D．铀233的裂变方程可能为U＋n→Ba＋Kr＋2n 解析：选A。不同原子核的半衰期不同，A正确；β衰变释放的电子来源于原子核，B错误；钍232的质子数为90，中子数为142，C错误；裂变方程应满足质子数和质量数守恒，该方程不满足，D错误。 12．(8分)U受中子轰击时会发生裂变，产生Ba和Kr，同时放出200 MeV的能量。现要建设发电能力是 50万千瓦的核电站，用铀235作为原子锅炉的燃料。假设核裂变释放的能量全部被用来发电，那么一天需要纯铀235的质量为多大？(阿伏伽德罗常数取6.02×1023 mol－1)　 解析：核电站每一天的发电量E＝Pt＝50×104×103×24×3 600 J＝4.32×1013 J。 据题意知，核电站一天的发电量就等于核电站在一天时间内铀235裂变所释放的总能量，故核电站每天所消耗的铀235核的个数 n＝＝(个) ＝1.35×1024(个)。 故发电站每一天需要的纯铀235的质量 m＝·M＝×235×10－3 kg≈0.527 kg。 答案：0.527 kg 学科网（北京）股份有限公司 $