5.4～5.5核裂变与核聚变和粒子 专题训练 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

**基本信息** 以核裂变、核聚变及基本粒子为核心，通过分层题型构建从核反应规律到微观粒子构成的完整知识链，融合科技情境考查物理观念与科学态度。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |核裂变|11题|核反应方程辨析、比结合能应用、能量计算|从裂变反应原理（方程、条件）到应用（核电站），结合质量亏损与能量转化| |核聚变|11题|聚变条件分析、结合能比较、科技情境题|从聚变反应规律到“人造太阳”等工程应用，强化能量观念与科学推理| |基本粒子|6题|粒子分类判断、相互作用辨析、反物质概念|从强子/轻子分类到夸克模型，构建物质微观结构认知体系|

5.4~5.5核裂变与核聚变和粒子（专题训练） 一．核裂变（共11小题） 二．核聚变（共11小题） 三．基本粒子（共6小题） 一．核裂变（共11小题） 1．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． 2．核反应堆是核电站的心脏，人们目前能够控制的核反应为核裂变。下列属于核裂变的是（　　） A． B． C． D． 3．近日，中国成功运行全球首座钍基熔盐堆反应堆。反应堆中涉及的核反应方程有：①②，下列说法正确的是（　　） A．方程①中发生了衰变 B．方程②中发生了核裂变反应 C．10克经其一个半衰期剩下5克 D．受反应堆高温影响，的半衰期会变短 4．2025年5月10日，全球能源领域迎来历史性时刻——中国自主研发的新一代“人造太阳”装置“中国环流三号”在四川成都实现重大突破，首次实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的高参数等离子体运行，并同步完成电力输出。这一成就标志着人类首次在实验室环境下实现可控核聚变从科学原理到工程应用的跨越，为全球能源格局带来颠覆性变革。下列说法正确的是（　　） A．为“核聚变”的核反应方程式 B．核反应属于衰变 C．目前世界上主流的核电站都利用了“核聚变”的原理 D．在核反应中，钡核的比结合能比铀核的比结合能大 5．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，应将镉棒拔出来一些 6．（多选）请根据所学物理知识，判断下列说法中正确的是（　　） A．核能发电对环境的污染比火力发电要小 B．核能发电对环境的污染比火力发电要大 C．都只利用核裂变释放大量的原子能 D．既有核裂变，又有核聚变释放大量的原子能 7．（多选）下列说法正确的是（　　） A．图甲为康普顿效应的示意图，入射光子与静止的电子发生碰撞，碰后散射光的波长变长 B．图乙为链式反应示意图，用中子轰击铀核使其发生聚变，链式反应会释放出巨大的核能 C．图丙中随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向频率较高的方向移动 D．图丁为α粒子散射实验装置图，卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子 8．（多选）如图所示是原子核的平均结合能（也称比结合能）与质量数的关系图像，通过该图像可以得出一些原子核的平均结合能，如的核子平均结合能约为8MeV，的核子平均结合能约为7MeV，根据该图像判断下列说法正确的是（　　） A．是铀235核裂变的核反应方程式 B．由图可知两个核结合成核会释放出能量 C．组成核的核子的平均质量比组成核的核子平均质量大 D．把分成8个质子和8个中子比把分成4个要多提供约112MeV能量 9．（多选）2025年4月27日，科技部核聚变中心“人造太阳”展项亮相第十六届中国国际核电工业展览会。核聚变是将轻原子核结合成较重原子核并释放巨大能量的过程，被视为未来清洁能源的终极解决方案。关于核聚变原理与应用，下列说法正确的是（　　） A．是核聚变反应方程 B．核聚变需要极高的温度，所以核聚变反应又称为热核反应 C．核聚变使用作为主要燃料，反应后产生放射性废料 D．可控核聚变已实现商业化应用，我国秦山核电站采用核聚变技术发电 10．以下核反应中：_________是发现中子的核反应方程，_________是目前核电站反应堆的基本核反应方程，_________是β衰变方程。做中子衍射实验应该用的中子是B核反应前中子还是B核反应后的中子，并说明理由：_________。 A．    B． C．    D． 11．山东海阳核电站一期工程建设了总功率P＝250万千瓦的AP1000三代核电机组。如果铀235在中子的轰击下裂变为Sr和Xe，质量mU＝235.0439 u，mn＝1.0087 u，mSr＝89.9077 u，mXe＝135.9072 u。1 u相当于931.5 MeV的能量。 (1)写出裂变方程； (2)求出一个铀核裂变放出的能量； (3)若铀矿石U235的浓度为3%，铀核裂变释放的能量全部用于发电，则一期工程投产发电后，1吨铀矿石可以维持核电站运行多少天？（阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol－1） 二．核聚变（共11小题） 12．我国“人造太阳”在2025年创下“亿度千秒”的世界纪录，即在上亿摄氏度条件下实现1066秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，为实现可控核聚变迈出了坚实的一步。核聚变燃料主要是氢的同位素，其核反应方程之一为：，下列说法正确的是（　　） A．x为质子 B．该反应属于α衰变 C．氦核内有2个质子，4个中子 D．该反应有质量亏损，会释放能量 13．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 14．2025年10月，我国紧凑型聚变能实验装置（BEST）主机首个关键部件——杜瓦底座研制成功并顺利完成交付。该装置发生的核反应方程为，关于该核反应，下列说法正确的是（ ） A．X是 B．该核反应为衰变 C．的中子数为3 D．反应物的质量之和等于X与的质量之和 15．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 16．BEST全称为“燃烧等离子体实验超导托卡马克”，是继EAST（东方超环）之后的下一代“人造太阳”装置。核聚变燃料主要是氢的同位素，氘核和氚核在高温高压下聚变生成氦核，并释放巨大能量。下列说法正确的是（    ） A．氘核内有2个中子，氚核内有3个中子 B．该聚变反应方程式为 C．氘核的比结合能大于氦核的比结合能 D．氘核和氚核的结合能之和小于氦核的结合能 17．2025年3月，我国“中国环流三号”首次实现“双亿度”突破，为未来可控核聚变能源提供关键技术支撑。已知某核反应中，一个氘核和一个氚核结合生成一个氦核并放出一个粒子X，同时释放约的能量，关于该核反应说法正确的是（　　） A．装置中发生的核聚变反应方程为 B．核聚变需要极高的温度，让原子核获得足够大的动能以克服核子间的万有引力 C．核聚变过程中，生成氦核的比结合能比反应前氘核或氚核的更大 D．核聚变反应中，轻核结合成重核时虽然会释放能量，但质量不可能亏损 18．（多选）核反应方程为，现真空中有两个动量大小相等，方向相反的氘核与氚核相撞，发生核反应，设反应释放的能量几乎转化为与的动能，则（　　） A．该反应有质量亏损 B．该反应为核裂变 C．获得的动能约为 D．获得的动能约为 19．（多选）《楚辞》中用“暾将出兮东方，照吾槛兮扶桑”描绘太阳初升后的景象。近代物理学研究表明，太阳是一个巨大的“核能火球”，太阳上剧烈的核反应所产生的能量主要以电磁波的形式向外辐射。下列说法正确的是（    ） A．太阳能来自于核裂变 B．太阳能属于可再生能源 C．太阳光本质上是电磁波 D．太阳光在真空中传播的速度约为m/s 20．（多选）2025年1月，我国“人造太阳”EAST装置首次实现1亿摄氏度高温下高约束模等离子体运行长达1066秒（约17.8分钟），创下世界纪录，标志着我国在稳态高参数等离子体运行领域处于全球领先地位。该装置中的聚变反应为：能量。已知氘核、氚核、氦核的结合能分别为中子的结合能为0，则下列说法正确的是（　　） A．氦核的比结合能比氘核大 B．反应后氦核和中子的结合能总和等于反应前氘核和氚核的结合能总和 C．该聚变反应释放的能量为 D．氦核的核子平均质量比氘核小 21．2024年12月报道，新一代人造太阳“中国环流三号”面向全球开放。“人造太阳”每次发生的主要核反应是两个结合成并放出一个新粒子即__________（填“质子”“中子”或“电子”），同时释放出能量E。此核反应为__________（填“核聚变”或“核裂变”）。若的质量为m1，的质量为m2，光在真空中的传播速度为c，则新粒子的质量为__________（用题中物理量符号表示）。 22．天文学家测得银河系中氦的含量约为25%，有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两种：一是在宇宙诞生后3分钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部氢核聚变反应生成的。[可能用到的数据：银河系质量为M＝3×1041 kg，原子质量1 u＝1.66×10－27 kg，1 u相当于1.5×10－10 J的能量，电子质量me＝0.0005 u，氦核质量mα＝4.0026 u，氢核质量mH＝1.0078 u，中微子（ν）质量为零。] (1)把轻核聚变反应简化为4个氢核（H）聚变成氦核（He），同时放出两个正电子（e）和两个中微子（ν），请写出氢核聚变反应的方程式，并计算一次反应释放的能量。 (2)研究表明，银河系的年龄约为t＝3.8×1017 s，每秒钟银河系产生的能量约为1×1037 J（即P＝1×1037 J/s），现假定该能量全部来自上述轻核聚变反应，试估算银河系中氦的质量（最后结果保留一位有效数字）。 (3)根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径作出判断。 三．基本粒子（共6小题） 23．下列所述不正确的是（　　） A．强子是参与强相互作用的粒子 B．轻子是不参与强相互作用的粒子 C．目前发现的轻子只有8种 D．夸克有6种，它们带的电荷量分别为元电荷的或 24．根据宇宙大爆炸的理论，在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期，那么在大爆炸之后最早产生的粒子是（ ） A．夸克、轻子、胶子等粒子 B．质子和中子等强子 C．光子、中微子和电子等轻子 D．氢核、氘核、氦核等轻核 25．关于原子物理知识方面，下列说法正确的是（　　） A．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 B．盖革—米勒计数器不仅能用来计数，还能区分射线的种类 C．质子、中子、电子都参与强相互作用 D．原子中电子的坐标没有确定的值，只能说某时刻电子在某点附近单位体积内出现的概率 26．（多选）列说法正确的是（　　） A．目前还未发现轻子的内部结构 B．自然界存在着的能量守恒定律、动量守恒定律及电荷守恒定律，对粒子不适用 C．反粒子与其对应的粒子相遇时，会发生湮灭现象 D．强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子 27．（多选）下列所述正确的是（　　） A．强子是参与强相互作用的粒子 B．轻子是不参与强相互作用的粒子 C．目前发现的轻子只有4种 D．夸克有6种，它们带的电荷量分别为元电荷的+或- 28．目前，科学家们正在设法探寻“反物质”。所谓“反物质”是由“反粒子”构成的．“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电量，但电荷的符号相反。设α粒子质量为m，所带电荷量为q，若有反α粒子，它的质量应为________，电荷量应为________。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 5.4~5.5核裂变与核聚变和粒子（专题训练） 一．核裂变（共11小题） 二．核聚变（共11小题） 三．基本粒子（共6小题） 一．核裂变（共11小题） 1．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。 2．核反应堆是核电站的心脏，人们目前能够控制的核反应为核裂变。下列属于核裂变的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．该反应为自发释放电子生成，由于原子核自发释放电子，故核反应属于β衰变，而不是核裂变，故A不符合题意； B．该反应为（重核）俘获中子后分裂为、两个中等质量核，同时释放3个中子，核反应属于核裂变，故B符合题意； C．该反应为氘核和氚核两个轻核结合为氦核，核反应属于核聚变，故C不符合题意； D．该反应为原子核俘获电子生成，核反应属于电子俘获(一种放射性衰变)，不属于核裂变，故D不符合题意。 故选B。 3．近日，中国成功运行全球首座钍基熔盐堆反应堆。反应堆中涉及的核反应方程有：①②，下列说法正确的是（　　） A．方程①中发生了衰变 B．方程②中发生了核裂变反应 C．10克经其一个半衰期剩下5克 D．受反应堆高温影响，的半衰期会变短 【答案】C 【详解】A．根据核反应电荷数、质量数守恒，方程①中X的电荷数为，质量数为，即X是电子，该反应为衰变，不是衰变，故A错误； B．核裂变是重核分裂为多个中等质量原子核的反应，方程②是俘获中子生成，不属于裂变反应，故B错误； C．半衰期的定义为：经过一个半衰期，放射性元素有半数原子核发生衰变，剩余未衰变的该元素质量为初始质量的，因此10克经一个半衰期剩余5克，故C正确； D．半衰期由原子核内部结构决定，与外界温度、压强等外部环境无关，高温不会改变的半衰期，故D错误。 故选C。 4．2025年5月10日，全球能源领域迎来历史性时刻——中国自主研发的新一代“人造太阳”装置“中国环流三号”在四川成都实现重大突破，首次实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的高参数等离子体运行，并同步完成电力输出。这一成就标志着人类首次在实验室环境下实现可控核聚变从科学原理到工程应用的跨越，为全球能源格局带来颠覆性变革。下列说法正确的是（　　） A．为“核聚变”的核反应方程式 B．核反应属于衰变 C．目前世界上主流的核电站都利用了“核聚变”的原理 D．在核反应中，钡核的比结合能比铀核的比结合能大 【答案】D 【详解】A．给出的核反应是重核裂变，是铀核分裂为多个中等质量核的反应，不是核聚变，故A错误； B．该反应是卢瑟福发现质子的人工核转变，α衰变是原子核自发释放α粒子的天然衰变过程，和该反应不符，故B错误； C．目前全世界主流核电站都是利用重核裂变原理发电，可控核聚变仍处于实验研究阶段，未商业化应用，故C错误； D．比结合能的规律是：中等质量原子核的比结合能大于重核的比结合能，重核裂变释放能量，生成中等质量核更稳定，因此钡核（中等质量核）的比结合能大于铀核（重核）的比结合能，故D正确。 故选D。 5．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，应将镉棒拔出来一些 【答案】B 【详解】A．图甲：卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，得出原子的核式结构模型，故A错误； 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，故B正确； C．比结合能越大越稳定，生成物比反应物稳定，所以，铀核的比结合能小于钍核的比结合能，故C错误； D．为了减慢反应速率，应将镉棒插入深些，故D错误。 故选B。 6．（多选）请根据所学物理知识，判断下列说法中正确的是（　　） A．核能发电对环境的污染比火力发电要小 B．核能发电对环境的污染比火力发电要大 C．都只利用核裂变释放大量的原子能 D．既有核裂变，又有核聚变释放大量的原子能 【答案】AC 【详解】AB．核能发电不产生温室气体（如二氧化碳）和空气污染物（如二氧化硫），主要环境问题是放射性废物处理，但总体上比火力发电的污染小，故A正确，B错误。 CD．目前已商业化的核能发电均只利用核裂变释放大量核能，可控核聚变发电尚在研究中，故C正确，D错误。 故选AC。 7．（多选）下列说法正确的是（　　） A．图甲为康普顿效应的示意图，入射光子与静止的电子发生碰撞，碰后散射光的波长变长 B．图乙为链式反应示意图，用中子轰击铀核使其发生聚变，链式反应会释放出巨大的核能 C．图丙中随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向频率较高的方向移动 D．图丁为α粒子散射实验装置图，卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子 【答案】AC 【详解】A．入射光子与静止的电子发生碰撞，根据等量守恒定律可知碰后散射光的波长变长，故A正确； B．用中子轰击铀核使其发生裂变，放出巨大的核能，故B错误； C．黑体辐射强度的极大值向，波长较小（频率较高）的方向移动，故C正确； D．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，得出原子的核式结构模型，故D错误。 故选AC。 8．（多选）如图所示是原子核的平均结合能（也称比结合能）与质量数的关系图像，通过该图像可以得出一些原子核的平均结合能，如的核子平均结合能约为8MeV，的核子平均结合能约为7MeV，根据该图像判断下列说法正确的是（　　） A．是铀235核裂变的核反应方程式 B．由图可知两个核结合成核会释放出能量 C．组成核的核子的平均质量比组成核的核子平均质量大 D．把分成8个质子和8个中子比把分成4个要多提供约112MeV能量 【答案】BD 【详解】A．铀235核裂变的核反应方程式应为，故A错误； B．由图可知核的平均结合能大于核的平均结合能，所以两个核结合成核会释放能量，故B正确； C．核的核子平均结合能约为，故其核子的平均质量为 同理核的核子平均结合能约为，其核子的平均质量为 故组成核的核子的平均质量比组成核的核子平均质量大，C错误； D．把分成8个质子和8个中子需要的能量为 把分成4个需要的能量为 所以把分成8个质子和8个中子比把分成4个需要多提供的能量约为，故D正确。 故选BD。 9．（多选）2025年4月27日，科技部核聚变中心“人造太阳”展项亮相第十六届中国国际核电工业展览会。核聚变是将轻原子核结合成较重原子核并释放巨大能量的过程，被视为未来清洁能源的终极解决方案。关于核聚变原理与应用，下列说法正确的是（　　） A．是核聚变反应方程 B．核聚变需要极高的温度，所以核聚变反应又称为热核反应 C．核聚变使用作为主要燃料，反应后产生放射性废料 D．可控核聚变已实现商业化应用，我国秦山核电站采用核聚变技术发电 【答案】AB 【详解】A．核聚变是将轻原子核结合成较重原子核并释放巨大能量的过程，常用到氢的同位素，可知，是核聚变反应方程，故A正确； B．核聚变需要极高的温度，高温下原子核的热运动加剧，核子更容易克服库仑斥力并发生碰撞，从而触发核聚变反应，所以核聚变反应又称为热核反应，故B正确； C．核聚变使用氢的同位素作为主要燃料，反应后不会产生放射性废料，故C错误； D．可控核聚变还没有实现商业化应用，我国秦山核电站采用核裂变技术发电，故D错误。 故选AB。 10．以下核反应中：_________是发现中子的核反应方程，_________是目前核电站反应堆的基本核反应方程，_________是β衰变方程。做中子衍射实验应该用的中子是B核反应前中子还是B核反应后的中子，并说明理由：_________。 A．    B． C．    D． 【答案】 D B C 反应后，因为中子衍射要用热中子流 【详解】[1]D选项方程是是发现中子的核反应方程； [2]目前核电站是利用铀核裂变，所以核电站反应堆的基本核反应方程是选项B的方程； [3]β衰变方程会放出电子流，所以选项C的方程是β衰变方程； [4]衍射实验应该用的中子是B核反应后中子，因为中子衍射要用热中子流。 11．山东海阳核电站一期工程建设了总功率P＝250万千瓦的AP1000三代核电机组。如果铀235在中子的轰击下裂变为Sr和Xe，质量mU＝235.0439 u，mn＝1.0087 u，mSr＝89.9077 u，mXe＝135.9072 u。1 u相当于931.5 MeV的能量。 (1)写出裂变方程； (2)求出一个铀核裂变放出的能量； (3)若铀矿石U235的浓度为3%，铀核裂变释放的能量全部用于发电，则一期工程投产发电后，1吨铀矿石可以维持核电站运行多少天？（阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol－1） 【详解】（1）根据核裂变规律可得核反应方程 （2）裂变过程的质量亏损为 释放的能量为 （3）核电站一天的发电量为 1吨铀矿石裂变释放的能量为 则可以维持核电站运行的天数为 二．核聚变（共11小题） 12．我国“人造太阳”在2025年创下“亿度千秒”的世界纪录，即在上亿摄氏度条件下实现1066秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，为实现可控核聚变迈出了坚实的一步。核聚变燃料主要是氢的同位素，其核反应方程之一为：，下列说法正确的是（　　） A．x为质子 B．该反应属于α衰变 C．氦核内有2个质子，4个中子 D．该反应有质量亏损，会释放能量 【答案】D 【详解】A．根据核反应电荷数守恒、质量数守恒，核反应方程为 可知x为中子，故A错误； B．该反应是两个轻核结合为质量更大的核的核聚变反应，故B错误； C．氦核的质子数等于电荷数为2，中子数等于质量数减质子数，即，仅含2个中子，故C错误； D．轻核聚变是放能反应，根据质能方程，反应过程存在质量亏损，会释放能量，故D正确。 故选D。 13．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。 14．2025年10月，我国紧凑型聚变能实验装置（BEST）主机首个关键部件——杜瓦底座研制成功并顺利完成交付。该装置发生的核反应方程为，关于该核反应，下列说法正确的是（　　） A．X是 B．该核反应为衰变 C．的中子数为3 D．反应物的质量之和等于X与的质量之和 【答案】A 【详解】A．核反应遵循电荷数守恒、质量数守恒，X的电荷数为，质量数为，因此X为，故A正确； B．α衰变是重核自发释放α粒子的核变化，该反应是两个轻核结合成质量较大核的核聚变反应，不属于α衰变，故B错误； C．原子核的中子数=质量数-质子数，的质子数为1、质量数为3，因此中子数为，故C错误； D．该反应释放17.6MeV能量，根据质能方程可知反应存在质量亏损，因此反应物总质量大于X与的 总质量，故D错误。 故选A。 15．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。 16．BEST全称为“燃烧等离子体实验超导托卡马克”，是继EAST（东方超环）之后的下一代“人造太阳”装置。核聚变燃料主要是氢的同位素，氘核和氚核在高温高压下聚变生成氦核，并释放巨大能量。下列说法正确的是（    ） A．氘核内有2个中子，氚核内有3个中子 B．该聚变反应方程式为 C．氘核的比结合能大于氦核的比结合能 D．氘核和氚核的结合能之和小于氦核的结合能 【答案】D 【详解】A．原子核中子数＝质量数－质子数，氘核中子数为，氚核中子数为，故A错误； B．核反应满足质量数、电荷数守恒，题给方程式左边总质量数为，右边仅质量数为4，缺少1个中子，即该聚变反应方程式为，故B错误； C．核聚变释放能量，说明生成物比反应物更稳定、比结合能更大，因此氦核的比结合能大于氘核的比结合能，故C错误； D．核反应释放的能量等于生成物总结合能与反应物总结合能的差值，自由中子结合能为0，因此氘核与氚核的结合能之和小于氦核的结合能，故D正确。 故选D。 17．2025年3月，我国“中国环流三号”首次实现“双亿度”突破，为未来可控核聚变能源提供关键技术支撑。已知某核反应中，一个氘核和一个氚核结合生成一个氦核并放出一个粒子X，同时释放约的能量，关于该核反应说法正确的是（　　） A．装置中发生的核聚变反应方程为 B．核聚变需要极高的温度，让原子核获得足够大的动能以克服核子间的万有引力 C．核聚变过程中，生成氦核的比结合能比反应前氘核或氚核的更大 D．核聚变反应中，轻核结合成重核时虽然会释放能量，但质量不可能亏损 【答案】C 【详解】A．根据核反应满足电荷数、质量数守恒，可知氘氚聚变反应为，故A错误； B．原子核带正电，核聚变需要极高温度是为了让原子核获得足够动能克服原子核间的库仑斥力，核子间万有引力作用极弱可忽略，故B错误； C．比结合能越大原子核越稳定，该核聚变反应释放能量，说明生成的氦核比反应前的氘核、氚核更稳定，因此氦核的比结合能更大，故C正确； D．根据爱因斯坦质能方程 核反应释放能量的本质是反应过程存在质量亏损，亏损的质量对应释放的核能，故D错误。 故选C。 18．（多选）核反应方程为，现真空中有两个动量大小相等，方向相反的氘核与氚核相撞，发生核反应，设反应释放的能量几乎转化为与的动能，则（　　） A．该反应有质量亏损 B．该反应为核裂变 C．获得的动能约为 D．获得的动能约为 【答案】AC 【详解】核反应方程为 。两个动量大小相等、方向相反的氘核与氚核相撞，反应释放的能量几乎全部转化为氦核（）与中子（）的动能。总初始动量为零。 A．反应释放能量，根据爱因斯坦质能方程，释放的能量来源于质量亏损，故该反应一定有质量亏损，故A正确。 B．核裂变是重核分裂成中等质量核的过程，而此反应是两个轻核（氘核和氚核）聚合成一个较重的氦核，属于核聚变，不是核裂变，故B错误。 C．反应释放的能量几乎全部转化为氦核与中子的动能。初始总动量为零，反应后总动量也为零，氦核与中子动量大小相等、方向相反。质量比（质量数比近似为质量比） 动能公式为 动量大小相等，故动能与质量成反比，则有 即 总动能 解得， 故中子动能约为 14 MeV，故C正确。 D．由上述计算，氦核动能约为，不是，故D错误。 故选AC。 19．（多选）《楚辞》中用“暾将出兮东方，照吾槛兮扶桑”描绘太阳初升后的景象。近代物理学研究表明，太阳是一个巨大的“核能火球”，太阳上剧烈的核反应所产生的能量主要以电磁波的形式向外辐射。下列说法正确的是（    ） A．太阳能来自于核裂变 B．太阳能属于可再生能源 C．太阳光本质上是电磁波 D．太阳光在真空中传播的速度约为m/s 【答案】BCD 【详解】A．太阳能来自于太阳内部的核聚变，不是核裂变，A错误； B．太阳能可以源源不断从自然界获取，属于可再生能源，B正确； C．太阳光本质上是电磁波，C正确； D．太阳光在真空中传播的速度约为m/s，D正确。 故选BCD。 20．（多选）2025年1月，我国“人造太阳”EAST装置首次实现1亿摄氏度高温下高约束模等离子体运行长达1066秒（约17.8分钟），创下世界纪录，标志着我国在稳态高参数等离子体运行领域处于全球领先地位。该装置中的聚变反应为：能量。已知氘核、氚核、氦核的结合能分别为中子的结合能为0，则下列说法正确的是（　　） A．氦核的比结合能比氘核大 B．反应后氦核和中子的结合能总和等于反应前氘核和氚核的结合能总和 C．该聚变反应释放的能量为 D．氦核的核子平均质量比氘核小 【答案】AD 【详解】A．轻核聚变会生成更稳定的原子核，氦核是轻核聚变的产物，比氘核更稳定，所以氦核的比结合能比氘核大，故A正确； B．聚变反应过程中会释放能量，这意味着反应后氦核和中子的结合能总和大于反应前氘核和氚核的结合能总和，故B错误； C．聚变反应释放的能量应该是反应前氘核和氚核的结合能总和与反应后氦核的结合能之差，即，故C错误； D．轻核聚变过程中有质量亏损，反应后生成的氦核的核子平均质量比反应前氘核的核子平均质量小，故D正确。 故选AD。 21．2024年12月报道，新一代人造太阳“中国环流三号”面向全球开放。“人造太阳”每次发生的主要核反应是两个结合成并放出一个新粒子即__________（填“质子”“中子”或“电子”），同时释放出能量E。此核反应为__________（填“核聚变”或“核裂变”）。若的质量为m1，的质量为m2，光在真空中的传播速度为c，则新粒子的质量为__________（用题中物理量符号表示）。 【答案】 中子 核聚变 【详解】[1][2]根据质量数守恒和电荷数守恒，可知核反应方程为 则放出的新粒子为中子，此核反应为核聚变； [3]设新粒子的质量为m3，核聚变是放能反应，反应前后质量减少，释放的能量 可得新粒子的质量 22．天文学家测得银河系中氦的含量约为25%，有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两种：一是在宇宙诞生后3分钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部氢核聚变反应生成的。[可能用到的数据：银河系质量为M＝3×1041 kg，原子质量1 u＝1.66×10－27 kg，1 u相当于1.5×10－10 J的能量，电子质量me＝0.0005 u，氦核质量mα＝4.0026 u，氢核质量mH＝1.0078 u，中微子（ν）质量为零。] (1)把轻核聚变反应简化为4个氢核（H）聚变成氦核（He），同时放出两个正电子（e）和两个中微子（ν），请写出氢核聚变反应的方程式，并计算一次反应释放的能量。 (2)研究表明，银河系的年龄约为t＝3.8×1017 s，每秒钟银河系产生的能量约为1×1037 J（即P＝1×1037 J/s），现假定该能量全部来自上述轻核聚变反应，试估算银河系中氦的质量（最后结果保留一位有效数字）。 (3)根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径作出判断。 【详解】（1）反应方程式为 释放能量为 。 （2）银河系中氦的质量 （3）宇宙诞生之初，氦的含量 由估算结果可知，k≈2%远小于25%的实际值，所以银河系中的氦主要是宇宙诞生初期的核合成。 三．基本粒子（共6小题） 23．下列所述不正确的是（　　） A．强子是参与强相互作用的粒子 B．轻子是不参与强相互作用的粒子 C．目前发现的轻子只有8种 D．夸克有6种，它们带的电荷量分别为元电荷的或 【答案】C 【详解】根据作用力的不同，粒子分为强子、轻子和传播子三大类。强子就是是所有参与强力作用的粒子的总称，轻子就是只参与弱力、电磁力和引力作用,而不参与强相互作用的粒子的总称。目前发现的轻子只有6种，分别是电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子和τ子中微子，它们带的电荷量分别为元电荷的或。 本题选择错误选项； 故选C。 24．根据宇宙大爆炸的理论，在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期，那么在大爆炸之后最早产生的粒子是（ ） A．夸克、轻子、胶子等粒子 B．质子和中子等强子 C．光子、中微子和电子等轻子 D．氢核、氘核、氦核等轻核 【答案】A 【详解】宇宙形成之初产生了夸克、轻子和胶子等粒子，之后又经历了质子和中子等强子时代，再之后是自由的光子、中微子、电子大量存在的轻子时代，再之后是中子和质子结合成氘核，并形成氦核的核时代，之后电子和质子复合成氢原子，最后形成恒星和星系，因此A正确，B、C、D的产生都在A之后，故B、C、D错． 25．关于原子物理知识方面，下列说法正确的是（　　） A．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 B．盖革—米勒计数器不仅能用来计数，还能区分射线的种类 C．质子、中子、电子都参与强相互作用 D．原子中电子的坐标没有确定的值，只能说某时刻电子在某点附近单位体积内出现的概率 【答案】D 【详解】A．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短方向移动，A错误； B．盖革—米勒计数器只能来计数，不能区分射线的种类，因为不同的射线在盖革-米勒计数器中产生的脉冲现象相同，B错误； C．电子不能参与强相互作用，C错误； D．氢原子核外电子的轨道是量子化的，结合测不准原理可知，电子的轨道是测不准的，其轨道只能是在一定的范围内出现的概率的大小，即电子云，D正确。 故选D。 26．（多选）列说法正确的是（　　） A．目前还未发现轻子的内部结构 B．自然界存在着的能量守恒定律、动量守恒定律及电荷守恒定律，对粒子不适用 C．反粒子与其对应的粒子相遇时，会发生湮灭现象 D．强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子 【答案】ACD 【详解】A．轻子（如电子、中微子）属于基本粒子，目前实验未发现其内部结构，故A正确； B．能量守恒定律、动量守恒定律及电荷守恒定律在粒子物理中仍然成立，故B错误； C．反粒子与对应粒子（如电子与正电子）相遇时，会湮灭并转化为能量，故C正确； D．强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早被发现的强子，故D正确。 故选ACD。 27．（多选）下列所述正确的是（　　） A．强子是参与强相互作用的粒子 B．轻子是不参与强相互作用的粒子 C．目前发现的轻子只有4种 D．夸克有6种，它们带的电荷量分别为元电荷的+或- 【答案】ABD 【详解】AB．由粒子的特性可知，强子是参与强相互作用的粒子；轻子是不参与强相互作用的粒子。故AB正确； C．目前发现的轻子有6种，故C错误； D．夸克模型经过几十年的发展，已知夸克有6种，它们带的电荷分别为元电荷的+或-，故D正确。 故选ABD。 28．目前，科学家们正在设法探寻“反物质”。所谓“反物质”是由“反粒子”构成的．“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电量，但电荷的符号相反。设α粒子质量为m，所带电荷量为q，若有反α粒子，它的质量应为________，电荷量应为________。 【答案】 m -q 【详解】[1][2]α粒子质量为m，所带电荷量为q，由题意：“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电量，但电荷的符号相反，所以反α粒子，它的质量应为m，电荷量应为-q。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $