5.4 核裂变与核聚变 基础练习卷-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

核裂变与核聚变基础练习卷 一、单选题 1．2025年10月1日，位于安徽合肥的紧凑型聚变能实验装置BEST项目建设取得关键突破，标志着我国可控核聚变研究又向前迈出了重要一步。该装置发生核聚变时的核反应方程为，则下列说法正确的是（    ） A．X的中子数与质子数相等 B．该核反应属于衰变 C．核聚变过程释放能量，因此聚变后总质量数减少 D．射线与均属于实物粒子 【答案】A 【详解】A．根据质量数守恒和核电荷数守恒可知，该核反应方程为 即X 为，其中子数与质子数均为2，故A正确； B．该反应为核聚变，衰变是放射性核素自发放出粒子（氦核）的过程，与此不同，故B错误； C．核聚变释放能量源于质量亏损，但质量数（核子数）守恒，故C错误； D．射线为光子，属电磁波，无静止质量，非实物粒子；中子有静止质量，属实物粒子，故D错误。 故选A。 2．2025年3月，我国新一代人造太阳“中国环流三号”实现了原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的“双亿度”突破，是中国科研人员在核聚变研发核心装备领域实现的重大突破。下列核反应方程属于核聚变反应的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．该反应为 ，是铍核与氦核（α粒子）反应生成碳核和中子，属于人工核转变或α粒子轰击反应，并非轻核聚变（因铍核质量数较大），故A错误。 B．该反应为 ，是氮核与氦核反应生成氧核和质子，属于人工核转变反应，反应物氮核质量数较大，不符合轻核聚变特征，故B错误。 C．核聚变是指两个轻原子核结合成一个较重的原子核的过程，典型特征是反应物为轻核（如氢、氦同位素），生成物为较重的核。 该反应为 ，是氘核（）与氚核（）结合生成氦核和中子，属于典型的轻核聚变反应（如太阳或氢弹中的反应），故C正确。 D．该反应为 ，是铀核吸收中子后分裂成锶核和氙核，并释放多个中子，属于重核裂变反应，故D错误。 故选C。 3．质子-质子循环是太阳内部核反应的主要模式之一，循环总反应可表示为，下列说法正确的是（　　） A．式中是电子 B．式中是质子 C．质子-质子循环是聚变反应 D．质子-质子循环是裂变反应 【答案】C 【详解】AB．根据核反应中的质量数守恒和电荷数守恒，可知的质量数为0，电荷数为1，为正电子，故AB错误； CD．质子-质子循环是轻核（质子）聚合成重核（氦核）的过程，符合聚变反应的定义，故C正确，D错误。 故选C。 4．2025年10月1日，我国紧凑型聚变能实验装置（BEST）主机首个关键部件——杜瓦底座成功落位安装，标志着项目主体工程建设步入新阶段，预计在2030年前后实现世界首次聚变能发电。核聚变反应为氘核和氚核在高温高压下聚变生成氦核和一个未知粒子，并释放巨大能量。已知氘核的质量为，氚核的质量为，氦核的质量为，未知粒子的质量为。下列说法正确的是（　　） A．氘原子和氚原子互为同位素，它们的化学性质不同 B．氦核的比结合能大于氚核的比结合能 C．聚变生成物中的未知粒子是质子 D．反应物和生成物的质量关系是 【答案】B 【详解】A．氘原子和氚原子质子数相同、中子数不同，互为同位素；同位素的核外电子排布相同，化学性质由核外电子排布决定，因此二者化学性质相同，故A错误； B．核聚变反应释放能量，说明生成物原子核的稳定性强于反应物，原子核越稳定比结合能越大，因此氦核的比结合能大于氚核的比结合能，故B正确； C．依据质量数与电荷数守恒原则，可写出题目所述聚变反应为 未知粒子为中子，故C错误； D．聚变反应释放能量，根据质能方程，存在质量亏损，因此反应物总质量大于生成物总质量，即，故D错误。 故选B。 5．“中国核潜艇之父”黄旭华院士，隐姓埋名三十载，为祖国打造了捍卫和平的“深海利剑”。在2017年全国道德模范颁奖典礼上，习近平总书记为他“让座”的场景感人肺腑。下列有关核反应说法错误的是（　　） A．目前核潜艇是利用重核裂变提供动力 B．重核裂变反应前后一定有质量亏损 C．铀核裂变后的新核比铀核的比结合能小 D． ，式中 【答案】C 【详解】A．目前核潜艇采用可控重核裂变提供动力，故A正确； B．重核裂变会释放大量能量，根据质能方程 可知释放能量的核反应一定存在质量亏损，故B正确； C．比结合能越大原子核越稳定，铀核裂变释放能量，生成的新核比铀核更稳定，因此新核的比结合能比铀核大，故C错误； D．根据质量数守恒：左边总质量数，右边总质量数 解得，故D正确。 本题选错误的，故选C。 6．2025年，我国新一代人造太阳“中国环流三号”首次突破“双亿度”参数水平，可控核聚变技术取得重大突破。目前可控核聚变实验中最主要的核反应由一个氘核和一个氚核碰撞生成一个氦核实现，下列说法正确的是（　　） A．该核反应方程为 B．氚核的中子数是3 C．该核反应中质量数不守恒 D．该核反应中氘核和氚核的总质量大于氦核的质量 【答案】D 【详解】A．核反应满足电荷数守恒、质量数守恒。该核反应方程应为 该氘氚聚变反应生成氦核的同时会释放1个中子（），故A错误； B．氚核的质子数为1，质量数为3，中子数=质量数-质子数=3-1=2，故B错误； C．所有核反应都遵循质量数守恒、电荷数守恒规律，故C错误； D．该聚变反应释放能量，根据质能方程可知反应存在质量亏损，即反应前氘核和氚核的总质量大于反应后氦核与中子的总质量。由于中子具有质量，因此氘核和氚核的总质量必然大于氦核的质量，故D正确。 故选D。 7．中国参与全球最大“人造太阳”国际热核聚变实验堆（ITER）研制，它利用氘和氚聚变生成氦并释放能量，则（　　） A．核反应方程为： B．核反应方程为： C．的比结合能比的比结合能大 D．核聚变相比核裂变产能效率更低一些 【答案】B 【详解】AB．反应过程应满足质量数和电荷数守恒，则核反应方程为：，故A错误，B正确； C．比结合能越大原子核越稳定，该核聚变释放能量，说明生成物比反应物更稳定，因此的比结合能小于的比结合能，故C错误； D．相同质量的核燃料，核聚变释放的能量远大于核裂变，因此核聚变产能效率更高，故D错误。 故选B。 8．中国的紧凑型聚变能实验装置BEST预计于2027年竣工，有望成为人类历史上首个实现核聚变发电的装置。其核聚变反应为，该反应释放的能量约为17.6MeV，已知光速（，，该反应中粒子X和质量亏损分别为（    ） A．， B．， C．， D．， 【答案】A 【详解】根据电荷数守恒和质量数守恒可知，核聚变反应方程为 则该反应中粒子X为；根据质能方程可得 其中 解得 故选A。 9．氘核与氚核聚变反应方程。下列说法正确的是（　　） A．X为质子 B．射线是电子流 C．氦核比结合能更小 D．可用于制造氢弹 【答案】D 【详解】A．根据核反应电荷数守恒、质量数守恒，反应前总质量数为，总电荷数为；反应后质量数为4、电荷数为2，因此X质量数为，电荷数为，X是中子而非质子，故A错误。 B．射线是高频光子流，电子流是射线，故B错误。 C．该核聚变反应释放能量，生成的氦核更稳定；原子核的比结合能越大，原子核越稳定，因此氦核的比结合能更大，故C错误。 D．氘核与氚核的聚变反应是氢弹的工作原理，可用于制造氢弹，故D正确。 故选D。 10．漳州核电站是全球最大的“华龙一号”核电基地。核电站的能量来源于原子核的裂变，其中一个典型的核反应方程为，则X为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，据此计算X的电荷数和质量数： 反应前总质量数为，反应后和的质量数之和为，因此2个X的总质量数为，单个X的质量数为； 反应前总电荷数为，反应后和的电荷数之和为，因此2个X的总电荷数为，单个X的电荷数为0。 则X为（中子）。 故选A。 二、多选题 11．铀核裂变的产物是多样的，其中的一种裂变反应是。关于铀核裂变，下列说法正确的是（　　） A．上述方程也可以写成 B．铀块的大小，是链式反应能否进行的重要因素 C．原子弹、核电站都是可控核裂变反应的应用 D．、的比结合能都比的比结合能大 【答案】BD 【详解】A．方程中“→”左侧的中子是反应物，右侧的中子是生成物，铀核在中子轰击下发生裂变，裂变后会生成新的中子，因此核反应方程两侧的中子不能消去，故A错误； B．链式反应需铀块达到临界体积，使中子不易逃逸，从而维持反应，故B正确； C．原子弹为不可控裂变，核电站通过控制棒实现可控裂变，故C错误； D．铀-235的比结合能较低，裂变产物（如Xe、Sr）为中等核，比结合能更高，故D正确。 故选BD。 12．下列说法正确的是（　　） A．核力存在于原子核内部核子之间，但是并非任意两个核子之间都有核力 B．射线与射线都是电磁波，射线比射线电离本领强 C．铀块发生链式反应的一个条件是铀的体积必须达到临界体积 D．一个原子核发生一次衰变，新核相对于原来的原子核少了两个质子和两个中子 【答案】ACD 【详解】A．核力强相互作用存在于原子核内核子之间，强相互作用范围只有约，故A正确； B．射线是氦的原子核，不是电磁波，故B错误； C．只有铀块的体积足够大时，核裂变产生的中子才有足够大的概率打中某个铀核，使链式反应进行下去，核裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积，故C正确； D．衰变的本质是两个质子与两个中子相结合形成一个氦核从较大的原子核中抛射出来，所以新核相对于原来的原子核少了两个质子和两个中子，故D正确。 故选ACD。 13．关于核能的利用，下列说法正确的是（　　） A．核潜艇中利用的是轻核聚变释放的能量 B．核电站中发电需要的能量来源于重核的裂变反应 C．核动力航母利用裂变链式反应释放的能量来驱动 D．核反应堆中的能量来源于原子核衰变释放的能量 【答案】BC 【详解】A．因为人类还不能够控制轻核聚变，所以核潜艇中利用的核能来源于重核裂变释放的能量，故A错误； B．核电站中发电需要的能量来源于重核的裂变反应，故B正确； C．核动力航母利用裂变链式反应释放的能量来驱动，故C正确； D．核反应堆中的能量来源于重核的裂变反应，故D错误。 故选BC。 14．托卡马克装置主要将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应的方程为。已知氘核的质量为，的质量为，下列说法正确的是（　　） A．X为 B．核聚变可以在常温下发生 C．X的质量为 D．的比结合能比的大 【答案】AD 【详解】A．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X质量数为1，电荷数为0，为，A正确； B．核聚变只能在极高的温度下发生，不可以在常温下发生，B错误； C．反应有质量亏损，则X的质量小于，C错误； D．反应放出能量，生成物更加稳定，比结合能更大，则的比结合能比的大，D正确。 故选AD。 15．中国环流二号“人造太阳”装置中的核反应方程为，已知、、X的比结合能分别为、、，下列说法正确的是（　　） A．该核反应为链式反应，是目前核电站的主要核反应 B．X为 C．、、中最大 D．该核反应释放的能量为 【答案】BD 【详解】A．目前核电站的主要核反应是重核裂变（如铀-235的裂变），而该反应是轻核聚变（氘和氚聚变成其他核），不是链式反应（链式反应是重核裂变的特点，一个重核裂变产生的中子引发其他重核持续裂变），故A错误； B．根据核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒，核反应方程为，故B正确； C．比结合能反映原子核的稳定程度，原子核越稳定，比结合能越大。轻核（如氘、氚）的比结合能较小，中等质量的核（如）比结合能较大，故C错误； D．核能的释放量等于反应后原子核的总结合能减去反应前原子核的总结合能，所以释放的能量为，故D正确。 故选BD。 16．2025年3月，我国新一代人造太阳“中国环流三号”实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的“双亿度”突破，将人类向“能源自由”的终极目标推进了一大步。人造太阳利用氘核与氚核聚变反应释放能量，聚变资源储量丰富，主要产物清洁安全，被称为“人类未来的理想能源”。关于该装置及核聚变相关原理，下列说法正确的是（　　） A．氘核与氚核结合生成氦核并释放中子，反应方程为： B．中国环流三号产生的能量主要来源于氘核与氚核被加速后获得的动能 C．该反应有质量亏损，释放能量 D．与核裂变相比，相同质量的核燃料，聚变反应中产生的能量比较多 【答案】ACD 【详解】A．核反应方程满足质量数守恒和核电荷数守恒，氘核与氚核结合生成氦核并释放中子，反应方程为，A正确； BC．中国环流三号产生的能量主要来源于氘核与氚核的核聚变反应，根据爱因斯坦质能方程 可知核聚变过程中质量亏损转化为能量释放出来，而不是氢原子被加速后获得的动能，B错误，C正确； D．与核裂变相比，相同质量的核燃料，聚变反应中产生的能量比较多，D正确。 故选ACD。 17．下列图片及其相应描述正确的是（　　） A．图甲：卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子 B．图乙：从图中可以看出，随着温度的升高，所有波长辐射强度有所增加 C．图丙为铀核发生衰变的示意图，铀核的比结合能大于钍核的比结合能 D．图丁是核裂变反应堆的控制系统，为了减慢反应速率，应将镉棒插入深些 【答案】BD 【详解】A．图甲为卢瑟福粒子散射实验，根据实验结果卢瑟福提出了原子的核式结构，故A错误； B．图乙是黑体辐射图，黑体辐射峰值波长随温度升高向短波移动，并且所有波长的辐射强度增加，故B正确； C．图丙是铀核衰变示意图，说明钍核的比结合能大于铀核的比结合能，故C错误； D．图丁是核裂变反应堆的控制系统，将镉棒插入深些，可以多吸收一些中子，减慢核裂变反应速率，故D正确。 故选BD。 18．月球储藏大量可控核聚变理想燃料氦－3，2020年12月1日，我国嫦娥五号探测器成功着陆月面后开始“挖土”并成功带回地面供科学研究。核聚变反应方程为或。下列说法正确的是（　　） A．X是中子 B．Y是正电子 C．核聚变过程发生质量亏损，释放核能 D．比的原子核更稳定 【答案】AC 【详解】AC．根据质量数守恒和电荷数守恒可得：的质量数为 电荷数为，为中子，的质量数为 电荷数为，为质子，故A正确，故B错误； C．核聚变反应过程中，由于质量亏损所以会释放出核能，故C正确； D．质量数越接近中等核的原子核比结合能越大，所以比的比结合能大，也更稳定，故D错误。 故选AC。 19．关于铀核裂变，下列说法正确的是（　　） A．铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两种不同的核 B．铀核裂变时还能同时释放个中子 C．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用铀235而不用铀238 D．铀块的体积对产生链式反应无影响 【答案】BC 【详解】AB．铀核受到中子的轰击，会引起核裂变，放出个中子，裂变的产物是多样的，具有极大的偶然性，只是裂变成两块的情况多，也有的分裂成多块，故A错误，B正确； C．铀235受慢中子的轰击时，裂变的概率大，而铀238只有俘获能量在以上的中子才能引起裂变，且裂变的概率小，故C正确； D．要引起链式反应，需使铀块体积超过临界体积，故D错误。 故选BC。 20．某极地考察站选用同位素衰变电池作为极夜应急电源，核电池将核反应过程中产生的核能转化为电能输出使用，其核心优点包括长效稳定、环境适应性强、能量密度高等，其衰变方程为：。关于该核反应，下列说法正确的是（　　） A．该核反应也称裂变反应 B．X是由两个质子和两个中子结合成的粒子 C．反应物的结合能总和小于生成物的结合能总和 D．极地的低温会导致的半衰期变短 【答案】BC 【详解】A．该核反应属于衰变，不是裂变（裂变是重核分裂成中等质量核，通常有中子释放），故A错误； B．根据反应前后电荷数和质量数守恒，可知X的质量数、电荷数分别为、，可知X为，它由两个质子和两个中子结合而成，故B正确； C．衰变会释放能量，生成物总结合能比反应物结合能大（因为衰变后更稳定），所以生成物结合能总和大于反应物结合能总和，故C正确； D．半衰期与温度、压强等外部条件无关，只由原子核内部结构决定，所以极地低温不会影响半衰期，故D错误。 故选BC。 答案第10页，共12页 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 核裂变与核聚变基础练习卷 一、单选题 1．2025年10月1日，位于安徽合肥的紧凑型聚变能实验装置BEST项目建设取得关键突破，标志着我国可控核聚变研究又向前迈出了重要一步。该装置发生核聚变时的核反应方程为，则下列说法正确的是（    ） A．X的中子数与质子数相等 B．该核反应属于衰变 C．核聚变过程释放能量，因此聚变后总质量数减少 D．射线与均属于实物粒子 2．2025年3月，我国新一代人造太阳“中国环流三号”实现了原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的“双亿度”突破，是中国科研人员在核聚变研发核心装备领域实现的重大突破。下列核反应方程属于核聚变反应的是（　　） A． B． C． D． 3．质子-质子循环是太阳内部核反应的主要模式之一，循环总反应可表示为，下列说法正确的是（　　） A．式中是电子 B．式中是质子 C．质子-质子循环是聚变反应 D．质子-质子循环是裂变反应 4．2025年10月1日，我国紧凑型聚变能实验装置（BEST）主机首个关键部件——杜瓦底座成功落位安装，标志着项目主体工程建设步入新阶段，预计在2030年前后实现世界首次聚变能发电。核聚变反应为氘核和氚核在高温高压下聚变生成氦核和一个未知粒子，并释放巨大能量。已知氘核的质量为，氚核的质量为，氦核的质量为，未知粒子的质量为。下列说法正确的是（　　） A．氘原子和氚原子互为同位素，它们的化学性质不同 B．氦核的比结合能大于氚核的比结合能 C．聚变生成物中的未知粒子是质子 D．反应物和生成物的质量关系是 5．“中国核潜艇之父”黄旭华院士，隐姓埋名三十载，为祖国打造了捍卫和平的“深海利剑”。在2017年全国道德模范颁奖典礼上，习近平总书记为他“让座”的场景感人肺腑。下列有关核反应说法错误的是（　　） A．目前核潜艇是利用重核裂变提供动力 B．重核裂变反应前后一定有质量亏损 C．铀核裂变后的新核比铀核的比结合能小 D． ，式中 6．2025年，我国新一代人造太阳“中国环流三号”首次突破“双亿度”参数水平，可控核聚变技术取得重大突破。目前可控核聚变实验中最主要的核反应由一个氘核和一个氚核碰撞生成一个氦核实现，下列说法正确的是（　　） A．该核反应方程为 B．氚核的中子数是3 C．该核反应中质量数不守恒 D．该核反应中氘核和氚核的总质量大于氦核的质量 7．中国参与全球最大“人造太阳”国际热核聚变实验堆（ITER）研制，它利用氘和氚聚变生成氦并释放能量，则（　　） A．核反应方程为： B．核反应方程为： C．的比结合能比的比结合能大 D．核聚变相比核裂变产能效率更低一些 8．中国的紧凑型聚变能实验装置BEST预计于2027年竣工，有望成为人类历史上首个实现核聚变发电的装置。其核聚变反应为，该反应释放的能量约为17.6MeV，已知光速（，，该反应中粒子X和质量亏损分别为（    ） A．， B．， C．， D．， 9．氘核与氚核聚变反应方程。下列说法正确的是（　　） A．X为质子 B．射线是电子流 C．氦核比结合能更小 D．可用于制造氢弹 10．漳州核电站是全球最大的“华龙一号”核电基地。核电站的能量来源于原子核的裂变，其中一个典型的核反应方程为，则X为（　　） A． B． C． D． 二、多选题 11．铀核裂变的产物是多样的，其中的一种裂变反应是。关于铀核裂变，下列说法正确的是（　　） A．上述方程也可以写成 B．铀块的大小，是链式反应能否进行的重要因素 C．原子弹、核电站都是可控核裂变反应的应用 D．、的比结合能都比的比结合能大 12．下列说法正确的是（　　） A．核力存在于原子核内部核子之间，但是并非任意两个核子之间都有核力 B．射线与射线都是电磁波，射线比射线电离本领强 C．铀块发生链式反应的一个条件是铀的体积必须达到临界体积 D．一个原子核发生一次衰变，新核相对于原来的原子核少了两个质子和两个中子 13．关于核能的利用，下列说法正确的是（　　） A．核潜艇中利用的是轻核聚变释放的能量 B．核电站中发电需要的能量来源于重核的裂变反应 C．核动力航母利用裂变链式反应释放的能量来驱动 D．核反应堆中的能量来源于原子核衰变释放的能量 14．托卡马克装置主要将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应的方程为。已知氘核的质量为，的质量为，下列说法正确的是（　　） A．X为 B．核聚变可以在常温下发生 C．X的质量为 D．的比结合能比的大 15．中国环流二号“人造太阳”装置中的核反应方程为，已知、、X的比结合能分别为、、，下列说法正确的是（　　） A．该核反应为链式反应，是目前核电站的主要核反应 B．X为 C．、、中最大 D．该核反应释放的能量为 16．2025年3月，我国新一代人造太阳“中国环流三号”实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的“双亿度”突破，将人类向“能源自由”的终极目标推进了一大步。人造太阳利用氘核与氚核聚变反应释放能量，聚变资源储量丰富，主要产物清洁安全，被称为“人类未来的理想能源”。关于该装置及核聚变相关原理，下列说法正确的是（　　） A．氘核与氚核结合生成氦核并释放中子，反应方程为： B．中国环流三号产生的能量主要来源于氘核与氚核被加速后获得的动能 C．该反应有质量亏损，释放能量 D．与核裂变相比，相同质量的核燃料，聚变反应中产生的能量比较多 17．下列图片及其相应描述正确的是（　　） A．图甲：卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子 B．图乙：从图中可以看出，随着温度的升高，所有波长辐射强度有所增加 C．图丙为铀核发生衰变的示意图，铀核的比结合能大于钍核的比结合能 D．图丁是核裂变反应堆的控制系统，为了减慢反应速率，应将镉棒插入深些 18．月球储藏大量可控核聚变理想燃料氦－3，2020年12月1日，我国嫦娥五号探测器成功着陆月面后开始“挖土”并成功带回地面供科学研究。核聚变反应方程为或。下列说法正确的是（　　） A．X是中子 B．Y是正电子 C．核聚变过程发生质量亏损，释放核能 D．比的原子核更稳定 19．关于铀核裂变，下列说法正确的是（　　） A．铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两种不同的核 B．铀核裂变时还能同时释放个中子 C．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用铀235而不用铀238 D．铀块的体积对产生链式反应无影响 20．某极地考察站选用同位素衰变电池作为极夜应急电源，核电池将核反应过程中产生的核能转化为电能输出使用，其核心优点包括长效稳定、环境适应性强、能量密度高等，其衰变方程为：。关于该核反应，下列说法正确的是（　　） A．该核反应也称裂变反应 B．X是由两个质子和两个中子结合成的粒子 C．反应物的结合能总和小于生成物的结合能总和 D．极地的低温会导致的半衰期变短 答案第10页，共12页 2 学科网（北京）股份有限公司 $