课时分层检测(23)核裂变与核聚变“基本”粒子-【创新大课堂系列】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步辅导与测试(人教版)

(2)设衰变后新生核的电荷量为g1,a粒子的电荷量为q2=2,它们：12.解析由一个质子和两个中子结合成氚核的质量亏损为△m= 的质量分别为1和2，衰变后的速度大小分别是1和2。根据 m。十2m。-mT=1.1X10-28kg 衰变过程电荷数守恒可知，原来原子核的电荷量q=91十q。 放出的能量△E=△m2=9.9×10-13J n11 则氚核的比结合能为△正 =3.3×10-13J。 根据轨道半径公式有L B91_m119型 3 m22m2291 答案 △E-3.3×10-18J 3 Bq2 又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则 :13.解析铀核相对α粒子做反向运动（反冲），在磁场中形成相切的 圆轨迹，衰变中系统的动量及总能量均是守恒的，释放出的能量， 以上三式联立解得g=90,即这个原子核原来所含的质子数为90。： 一部分转变成两个生成核的动能，另一部分以光子的形式辐射 答案(1)见解析(2)90 出去。 课时分层检测（二十二） (1)Pu→2U+He 1.解析电子在原子核与电子之间库仑力的作用下绕原子核做圆周！ (2)因E=v=h子，所以 运动，选项A正确，D错误；中子和质子、质子与质子间的核力，主要 是表现在相邻的核子之间，在1.5×1015m的距离内远大于它们 6.63×10利×3×108 E m≈1.38×10-1m。 相互间的库仑力，故选项C正确，B错误 0.09×1.6×101#×105 答案AC (3)衰变中释放的能量：△E-(m1一mg-m)×931.5MeV,根据 2.解析原子核是核子结合在一起构成的，要把它们分开，需要能量， 能量守恒定律得，轴核和α粒子的总动能为： 这就是原子核的结合能，故A正确：平均结合能越大，原子核中核子 Ek=Eku+Eka=AE-E=(m1-m2-m3 )X931.5 MeV-0.09 MeV 结合得越牢固，原子核越稳定，故B错误：原子核的质量小于组成它 4.266MeV。 的核子的质量之和，这个现象叫作质量亏损，故C错误；质量效是指 答案(1)23Pu→25U十He(2)1.38×10-11m 核子数，核反应前后存在质量亏损，但质量数是守恒的，故D错误。 (3)4.266MeV(或6.83×10-18J) 答案 A 3.解析由不稳定的核变成稳定的核是放能反应。根据质能方程得 课时分层检测（二十三） △E=（1 m2一3)c2,故选A。 !1.解析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 答案A 裂变不断进行下去，故选项B正确。 4.解析核子结合成原子核放出的能量或原子核拆解成核子吸收的 答案 B 能量称为结合能，故A错误；比结合能越大的原子核越稳定，它的结2.解析 238U →Th十He是&衰变，1C→N十_9e是3衰 合能还和核子的数量有关，故B错误；重核与中等质量原子核相比· 变，Be十He→lC十bn是人工转变，只有C选项是重核裂变。 较，重核的结合能大，重核的比结合能比中等核的小，故C错误；中 答案 C 等质量原子核的比结合能和结合能比轻核的都大，故D正确。 3.解析由于衰变过程和裂变过程均有质量亏损，因此均放出能量， 答案D 故C正确 5,解析根据核反应方程满足质量数守恒和电荷效守恒，可知方程· 答案C 为Li十1H→2Be→2He,则Z=3+1=4,A=7十1=8，铰原子核内14.解析由质量数、核电荷数守恒得2U十n→Ba十Kr十3n, 的中子数是4，X表示的是氦核，故C、D错误：核反应质量亏损为！ 所以X为中子，a=3。 △m=m1十mg一2m=0.02027u则释放的核能为△E=△mc2= 答案B (1十12一23)c2故A错误，B正确。 ,5.解析该反应为聚变反应，又称为热核反应，A错误，B正确：该反 安B 应过程放出热量，C错误：比结合能越大原子核越稳定，He的比结 6.解析根据电荷数守恒、质量数守恒得，X的电荷数为0，质量数为 合能比H、H的比结合能都大，D错误。 1,X为中子，故A错误：核反应中生成物核子的比结合能大于反应 答案B 物的核子的比结合能，比结合能越大，原子核越稳定，则H核比H 6.解析}H+C→N中质量亏损为△m=(1.0078十12.0000 核更稳定，故B错误：由爱因斯坦质能方程△E=△c2可得△m= 13.0057)u一0.0021u,根据电荷数守恒和质量数守恒可知H十 △E_4E-2E一3E,故C正确：核反应是放热反应，则生成物的 N- →C十X中X的电荷数为2、质量数为4，故X为α粒子 结合能之和一定大于反应物的结合能之和，故D错误。 即He,质量亏损为△m=(1.0078十15.0001-12.0000 答案C 4.0026)u=0.0053u。根据爱因斯坦的质能方程可知Q1= 7.解析两个中子和两个质子结合成两个氘核放出的能量为2Q1,两 △11c2,Q2=△m2c2,则Q1<Q2,故B正确，A、C、D错误。 个氘核结合成一个气核放出的能量为Q2,则生成一个气核释放的： 答案B 能量为2Q十Q2,气核的核子数等于3，则氯核的比结合能为！7.解析根据反应前后核的质量数守恒、核电荷数守恒可以写出核反 2Q十Q,故C正确，AB,D错误。 应方程为 bn十2U→l6Ba十Kr+3n 答案C 核反应前后的质量亏损为 8.解析α粒子是由两个质子和两个中子结合而成，根据质能方程知， △1=mv十mt一m-mK,-3mn=0.3578X10-27kg a粒于的结合能△E=(2mH十2mn一m.)c2,所以a粒于的比结合能 则由爱因斯坦质能方程可得释放的核能为 为E=△E_(2mH十2mm,)c2 △E=△mc2=0.3578×10-27×(3×108)2J=3.2202×10-11J。 ,故A、B、D错误，C正确 4 答案 0n十2U一→Ba+器Kr十36n3.2202×10-11J 答案C 8.解析 中子的电荷数Z=0,质量数A=1,核反应遵循电荷数守恒及 9.解析设H的比结合能为E,根据能量守恒定律可知，4入} 质量数守恒，因此可计算得R一3，故A错误：核反应推中通过镉板 7.03MeV-2×1.09MeV-3E=17.6MeV,解得E=2.78MeV, 吸收中子，减少轰击轴核的中子数，最终起到降低实际“传染系数” 故C正确，A、B、D错误。 的作用，故B正确；在链式反应中，当实际“传染系数”R≥1时，反应 答案C 才能待续发展下去，当实际“传染系数”R1时，反应将趋于停滞， 10.解析根据质量数守恒和电荷效守恒得钚衰变方程为Pu】 即R一1是链式反应持续下去的临界值，故C正确：核反应中还可以 →X十He十Y,故X的电荷数为92，质量数为235，中子数为 通过调整铀浓度来控制实际“传染系数”，故D错误。 143,故A错误：杯衰变发出的Y射线是波长很短的光子，不带电， 答案BC 具有很强的穿透能力，电离能力非常弱，故B错误：根据半衰期公9.解析根据质量数守恒与电荷数守恒可知衰变方程为P山→ 20 2U十He,故A错误：核反应生成物中的α粒子具有很强的电离本 式：m=m(2)=20×（合） 11 名=5g,故C正确：由于衰变{ 领，但穿透能力很弱，故B正确：半衰期是由放射性元素本身决定 时释放巨大能量，根据E一mc,衰变过程总质量减小，故D错误。 的，与环境温度无关，故C错误：此核反应过程中存在质量亏损，故 D错误。 答案C 11.解析设X和Y的质子数分别为1和n,质量数分别为1和 答案B 2,根据反应方程质子数和质量数守恒，解得 110.解析(1)裂变反应的质量亏损为△m=(235.0439十1.0087 140.9139-91.8973-3×1.0087)u=0.2153u。 2+13=1+0,n1-2+1 一个轴235原子核裂变后释放的能量为△E=0.2153×931MeV≈ 4十27=m1十1，m1m2十0 200.4MeV。 解得m1=15,2=14,m1=30,m2=30 (2)1kg轴235中含原子核的个数为 X的质量数(m1=30)与Y的质量数(m2=30)相等，比3A的质量！ 177 10 数多3，故A正确，D错误：X的电荷数(1=15)比Y的电荷数！ N=VA=25X6.02X10≈2.56X10 (n2=14)多1，比8Al的电荷数多2，故B错误，C正确 则1kg轴235原子核发生裂变时释放的总能量 答案AC △Ex=N·△E-2.56×1021×200.4MeV≈5.13×1026MeV 233 设g为煤的热值，m'为煤的质量，有△Ex=gm',所以 气体分子速率分布均有“中间多，两头少”的规律，又因温度是气体 m-△5-5.13X1025X100X1.6X10kg2791.8L 分子热运动平均动能的标志，当气体温度升高时，并非每个气体分 2.94×10 子速率均增大，而是速率大的气体分子所占的比例增大，使得气体 答案(1)200.4MeV(2)5.13×1026MeV2791.8t 分子平均速率增大，故C错误，D正确。 11.解析(1)核反应方程为H十iH→He十。n。 答案 ABD ·11.解析 甲、乙两种气体分子密集程度相同，但压强p甲<乞，说明 (2)由质能方程得△E=△mc2-(2.0141十3.0162一4.0026- 1.0087)×1.66×10-27×(3.0×10)2J≈2.8×10-12J。 甲气体分子平均动能小于乙气体分子平均动能，即甲的温度低。 答案BC 2P1 (3)每年消耗氘的质量为m-△E·m≈23kg。 12.解析 所谓物体的动能是指物体的宏观运动的动能，而非微观分 子的动能，故A错误：物体的分子势能由物体的体积决定，故B错 答案(1)H+H→He十n 误：自行车轮胎充气后轮胎膨胀，主要是因为气体的压强增大，故 (2)2.8×10-12J C错误：物体的内能和其机械能没有必然联系，但两者可以相互转 (3)23kg 化，故D正确。 12.解析由质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为0，{ 答案ABC 则X为中子，选项A错误；根据能量关系可知m2=(1876.1十13.解析，(1)在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，油酸酒 2809.5-3728.4-17.6)MeV=939.6MeV,解得m.=939.6! 精溶液滴入水中后，油膜会散开，待稳定后，再在玻璃板上画下油 MeV/c2,选项B正确：太阳每秒放出的能量E=Pt=4×10J,损！ 膜的轮廓，用坐标纸计算油膜面积，故D正确。 夫的度量n=号-10g*44X10kg,选项C正瑞：调为 (2)一滴油酸酒精液里含纯油酸的体积V=200×0cm=1× E=4×1026J= .6x10eV=2.5×105eV=2.5X100MeV, 4×1026 100m,油酸分子的直径d=5-1X0m=5X100m 答案(1)D(2)5×10-10 则太阳每秒因为辐射损失的质量为△m=E 号-2.5X10MV/c,14.解析1滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积V200X2000mL宁 2 选项D错误。 2.5X10-6mL,由于每格边长为1cm,则每一格的面积就是 答案BC 1cm,估算油膜面积以超过半格为一格计算，小于半格就舍去的 章未检测卷（一） 原则，估算出格数为41格，则油酸薄膜面积为S=41cm。由于分 1.解析温度是分子平均动能的标志，而对某个确定的分子来说，其 热运动的情况无法确定，不能用温度反映，A、D错误，B正确：温度 子是单分子紧密排列的，因此分子直径为d= 不升高而仅使分子的势能增加，也可以使物体内能增加，如冰融化 为同温度的水，C错误。 2.5×10-6X10- -m≈6.1X10-10m。 答案B 41×101 2.解析因为空气中的水汽凝结成水珠时，分子间的距离变小，而分 答案 2.5×10-6416.1×10-10 子引力和分子斥力均随着分子间距离的减小而增大，故D项正确。 15.解析(1)油层长度L=t=720m 答案D 3.解析质量相同的不同种物质，分子质量不一定相同，所以分子数 则油层厚度D=名=2X10m, 不一定相同，A错误：任何物质一摩尔的分子数是相同的，所以摩尔 (2)m==200倍. 质量相同，分子质量一定相同，B错误：分子质量= 阿伏加德罗常数，所以分子质量之比一定等于它们的摩尔质量之 摩尔质量 答案(1)2×10-8m(2)200倍 16.解析在乙分子靠近甲分于的过程中，分于力先做正功，后做负 摩尔质量 功，分子势能先减小，后增大。动能和势能之和不变，又因为无穷 比，C正确：密度一 摩尔体积 ,所以密度大，分子质量不一定大，D 远处分子势能为零，当”=r3时分子力为零，分子势能可认为为零 错误。 答案C 所以当速度为零时，分子势能最大，即Em=△Ek减=号m= 4.解析0℃的物体中的分子仍然不停地做无规则运动，A错误：存放 过煤的混凝土地面下一段深度内都有黑色颗粒，说明煤分子和混凝 2×1×10-2“×1002J=5×10-23J。 土分子都在做无规则的热运动，B正确：分子的无规则运动叫热运 答案5×10-28J 动，布朗运动是固体小颗粒的运动，布朗运动不是热运动，C错误： 物体温度越高分子无规则运动越刷烈，物体的运动是机械运动，运 17.解析(1)m=N 动物体中的分子热运动不一定比静止物体中的分子热运动刷烈，D 代入数据得m≈2.7×10-6kg。 错误。 答案B C2N-OYNA 5.解析N= VNA_0.1×6.0X10 -个3X101个。 代入数据得N≈4.0×101 18 答案(1)2.7×10-26kg(2)4.0×102 答案B 18.解析(1)由于在标准状况下水和水蒸气的温度相同，所以分子的 6.解析乙分子的运动方向始终不变，A错误；加速度与力的大小成 平均动能相同 正比，方向与力相同，B正确：乙分子从A处由静止释放，分子势能 (2)体积为V的水，质量为m=pV 不可能增大到正值，C错误：分子动能不可能为负值，D错误。 答案B 分子个教为：m=得NAN 7,解析布朗运动的实质是分子对其中的悬浮微粒不断撞击，因作用 体积为V的水蒸气，分子个数为： 力不平衡而引起的微粒的无规则运动，只能在显微镜下才能观察 到。本题所述悬浮在空气中被眼睛直接看到的微粒，其体积太大， NA 空气分子各个方向的冲击力平均效果相互平衡，实质上这些微粒的 2一Vo (3)将水分子视为球形模型，一个水分子的体积为V,=Y M 运动是由气流和重力共同作用而引起的复杂的运动，D正确，A、B、· C错误。 答案D 设水分子的直径为d1, 8.解析在F-r图像中，随着距离的增大，斥力 36M 比引力变化得快，所以ab为引力曲线，cd为斥 则d√π√0NA 力曲线，当分子间的距离等于。时，引力等于 设两个水蒸气分子间的平均距离为d2,将气体分子占据空间视为 斥力，r%的数量级为l0-10m,即e点横坐标的 数量级为10-10m,A错误，B正确：若两个分子 V md 立方体模型，则两个分子间的平均距离为：山√ 间距离大于e点的横坐标，则分子间作用力表 现为引力，且间距增大时，分子力的合力先增大再减小，如图所示， 答案(1)相同 (2)NA C、D错误 YN(3√0N√Na 答案B : 章末检测卷（二） ⑨.解析图中直线是相邻两时刻微粒对应位置的连线，也是这段时间·1.解析烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈 内微粒的位移，但不是微粒的运动轨迹，微粒时刻在做无规则运动，· 椭圆形，说明云母片是晶体，A错误；大颗粒的盐磨成了细盐，仍然 因比C、D正确。 是晶体，B错误：晶体熔化时吸收热量，温度不变，所以分子的平均 答案CD 动能不变，故C错误：浸涧现象中，附着层的液体分子比液体内部更 10.解析由速率分布图可知，速率特别大的分子与速率特别小的分： 密集，液体分子之间的作用力表现为斥力，故D正确。 于都比较少，A正确：由题图知，B正确：无论气体温度如何变化， 答案D 234班级 姓名 课时分层检测（二十三） 核 44 …0 基础达标练0…。 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.B粒子 D.a粒子 2.下列核反应中，表示核裂变的是 A.288U→2Th十He B.14C→14N+_9e C.2U+dnBa+磐Kr十36n D.Be+2He-62C+on 3.2U是核反应堆中的主要核燃料之一，2U 具有放射性，会发生α衰变，25U俘获中子 后会发生裂变产生中等质量的原子核，则下 列说法正确的是 A.衰变过程放出能量，裂变过程吸收能量 B.衰变过程吸收能量，裂变过程放出能量 C.衰变过程和裂变过程均放出能量 D.衰变过程和裂变过程均吸收能量 4.在众多的裂变反应中，有一种反应方程为 2U+n→1gBa+器Kr十aX,其中X为 某种粒子，a为X的个数，则 A.X为中子，a=2B.X为中子，a=3 C.X为质子，a=2 D.X为质子，a=3 5.中科院等离子体研究所发布消息，我国“人 造太阳”项目获得重大突破，首次实现加热 功率超过10兆瓦，等离子体储能增加到 300千焦，在电子回旋与低杂波协同加热下， 等离子体中心电子温度首次达到1亿摄氏 度。“人造太阳”的主要核反应方程是 H十H→号He十dn,关于该反应，下列说 法正确的是 () A.该反应为链式反应 B.该反应为热核反应 C.该反应过程吸收热量 D.He的比结合能比H、H的比结合能 都小 1 得分 裂变与核聚变“基本”粒子 6.某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种 理论，其中的两个核反应方程为}H十1？C →1N+Q1,1H+1N→1C+X+Q2,方 程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核 质量见下表： 原子核{H He He C FN 与N 质量/u1.00783.0160 4.002612.000013.005715.0001 以下推断正确的是 ( A.X是8He,Q2>Q1 B.X是He,Q2>Q1 C.X是He,Q2<Q D.X是He,Q2<Q1 7.用中子轰击铀核(2U),其中的一个可能反 应是分裂成钡(Ba)和氪（器Kr)两部分，放 出3个中子。各个核和中子的质量如下： mu=390.3139×10-27kg mm=1.6749×1027kg mBa=234.0016×10-27kg mKr=152.6047×1027kg 试写出核反应方程，算出反应中释放的核能。 …0能力提升练0… 8.(多选)乙肝病毒是一种传染病毒，传染的传 播过程十分复杂，但是可以构建最简单的传 播模型来描述，这个最简模型可称为链式模 型，类似于核裂变链式反应模型。铀核裂变 核反应方程为U十n→1Ba+器Kr十 R2n,其中n表示中子。裂变后产生的中子 能继续发生反应的次数称为链式反应的“传 染系数”。下列说法正确的有 海 中子 某种原子核多 0→ 亲 病毒易感人员 静 中毒后出现“分 裂”病状放出三 个病毒，即理论 上可以继续传给 3个易感人员， 称之为传染系数 链式传播模型 班级 姓名 A.从铀核裂变核反应方程看，“传染系数”R =2 B.核反应堆中通过镉板吸收中子降低实际！ “传染系数” C.链式反应的临界值对应的实际“传染系 数”为1 D.核反应堆中的实际“传播系数”与铀浓度： 无关 9.核电池是一种核动力装置，里面装有放射性 元素。某种国产核电池利用8Pu衰变为 2影U释放能量，可连续几十年提供稳定的电： 能。下列说法正确的是 A.238Pu发生a衰变的方程为238Pu → U+He B.核反应生成物中的α粒子具有很强的电 离本领，但穿透能力很弱 C.当温度升高，288Pu衰变的半衰期将变大 D.核反应前后核子数相等，所以生成物的质： 量之和等于反应物的质量之和 10.铀核裂变有多种形式，其中一种核反应方 程是2U+n→16Ba十号Kr+3n。 (1)试计算一个轴235原子核裂变后释放： 的能量。(25U、16Ba、Kr、0n的质量分别 为235.0439u、140.9139u、91.8973u、 1.0087u,1u相当于931MeV的能量) (2)1kg轴235原子核发生上述裂变时能放 出多少核能？它相当于完全燃烧多少煤释放： 的能量？（煤的热值为2.94×10J/kg) 172 得分 11.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 2.0141u,氚原子的质量为3.0162u,氦 原子的质量为4.0026u,中子的质量为 1.0087u,1u=1.66X10-27kg。 (1)写出氘和氚聚合的核反应方程； (2)试计算这个核反应释放出来的能量； (3)若建一座功率为3.0×105kW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？ (一年按3.2×107s计算，光速c=3.0× 108m/s,结果保留两位有效数字) …0创新应用练0 2.(多选)太阳辐射的总功率约为4×1026W, 其辐射的能量来自聚变反应。在聚变反应 中，一个质量为1876.1MeV/c2(c为真空 中的光速)的氘核(H)和一个质量为 2809.5MeV/c2的氚核(H)结合为一个 质量为3728.4MeV/c2的氦核(He),并 放出一个X粒子，同时释放大约17.6MeV 的能量。下列说法正确的是 () A.X粒子是质子 B.X粒子的质量为939.6MeV/c2 C.太阳每秒因为辐射损失的质量约为4.4× 10°kg D.太阳每秒因为辐射损失的质量约为 17.6MeV/c2