7.4裂變與聚變同步練習2021—2022學年高中物理滬教版（2019）選擇性必修第三冊一、選擇題（共15題）1．對下列各原子核變化的方程，表述正確的是（　?。?/span>A．是核聚變反應B．是α衰變C．是核裂變反應D．是β衰變2．2020年12月4日在成都，我國核聚變反應“人造太陽”已獲得重大突破新一代可控核聚變研究裝置“中國環(huán)流器二號M”（）正式建成并首次放電，為人類開發(fā)利用核聚變能源奠定了重要的技術基礎，核聚變反應方程中，X表示（　?。?/span>A．質(zhì)子 B．正電子 C．負電子 D．中子3．中國首臺“華龍一號”核電機組于2020年11月份并網(wǎng)發(fā)電，該核電技術安全指標和技術性能達到了國際三代核電技術的先進水平，具備國際競爭比較優(yōu)勢，具備完整自主知識產(chǎn)權，其核反應堆中的反應方程為，下列說法正確的是（　?。?/span>A．反應是衰變反應B．反應過程中吸收能量C．任何體積的都能發(fā)生鏈式反應D．結(jié)合能比的結(jié)合能小4．下列幾幅圖的有關說法正確的是（　?。?/span>A．圖1中少數(shù)α粒子穿過金箔后方向不變，大多數(shù)α粒子穿過金箔后發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)B．圖2光電效應實驗說明了光具有波動性C．圖3中射線甲由α粒子組成，每個粒子帶正電，電荷量為2eD．圖4鏈式反應屬于輕核的聚變，又稱為熱核反應5．鈾235是核電站的主要核燃料核反應堆在工作時，鈾235既發(fā)生裂變，也發(fā)生衰變。鈾235裂變方程為：，衰變方程為：，則下列說法正確的是（　?。?/span>A．裂變過程放出能量，衰變過程吸收能量B．裂變方程中的C．衰變產(chǎn)生的新核Y中含有141個中子D．核裂變釋放能量產(chǎn)生的高溫會加快鈾235的衰變6．首次用實驗驗證“愛因斯坦質(zhì)能方程”的核反應方程是，已知，，，則該核反應方程中的K值和質(zhì)量虧損分別是（ ）A．2和0.0186u B．2和1.9970uC．1和4.0212u D．1和2.0056u7．我國自行研制了可控熱核反應實驗裝置“超導托卡馬克” (英文名稱：EAST，稱“人造太陽”)．設可控熱核實驗反應前氘核（）的質(zhì)量為m1，氚核（）的質(zhì)量為m2，反應后氦核（）的質(zhì)量為m3，中子（）的質(zhì)量為m4，已知光速為c．下列說法中正確的是A．核反應放出的能量等于 (m1+m2 – m3 – m4 )c2B．由核反應過程質(zhì)量守恒可知m1+m2= m3+m4C．這種熱核實驗反應是衰變D．這種裝置與我國大亞灣核電站所使用核裝置的核反應原理相同8．下列有關原子結(jié)構(gòu)和原子核的認識，其中正確的是（　?。?/span>A．γ射線是高速運動的電子流B．氫原子輻射光子后，其繞核運動的電子動能增大C．太陽輻射能量的主要來源是太陽中發(fā)生的重核裂變D．的半衰期是5天，100個原子經(jīng)過10天后還剩下25個9．利用重核裂變釋放核能時選用鈾235，主要因為(   )A．它比較容易發(fā)生鏈式反應B．能自動裂變，與體積無關C．鈾核比較容易分裂成為三部分或四部分，因而放出更多的核能D．鈾235價格比較便宜，而且它裂變時放出的核能比其他重核裂變時放出的核能要多10．2021年4月13日，日本政府宣布將核廢水排入大海，遭到包括中國在內(nèi)的眾多國家的一致反對。核廢水中含付大量放射性元素，其中氚的含量最高，其次是碳-14、鈷60等。以下說法中正確的是（　?。?/span>A．核廢水排入大海，對海洋生物及環(huán)境的影響是短時期的B．對核廢水進行高溫高壓處理，可以縮短放射性元素的半衰期C．核廢水中U的比結(jié)合能大于Pb的比結(jié)合能D．要啟動氘、氚的聚變反應，必須使氘核氚核具有足夠大的動能11．下列核反應中，表示核裂變的是（　?。?/span>A．U→Th＋He B．U＋n→Ba＋Kr＋3nC．P→Si＋e D．Be＋He→C＋n12．新一代“人造太陽”裝置——中國環(huán)流器二號M裝置（HL－2M）已于2020年12月4日在成都建成并實現(xiàn)首次放電，標志著我國可控核聚變事業(yè)向世界水平邁進。已知“HL－2M”發(fā)生的可控核聚變方程是，的質(zhì)量為m1，的質(zhì)量為m2，的質(zhì)量為m3，X的質(zhì)量為m4，真空中光的傳播速度為c。下列說法正確的是（　?。?/span>A．方程中的X是質(zhì)子B．方程中的X是正電子C．的比結(jié)合能大于的比結(jié)合能D．發(fā)生一次該反應，釋放的核能大小為13．下列說法中正確的是（　?。?/span>A．α粒子散射實驗證明原子內(nèi)部的正電荷是均勻分布的B．氫原子的發(fā)射光譜是連續(xù)譜C．輕核的聚變和重核的裂變都可以放出核能D．鎘棒在裂變反應堆中使快中子變?yōu)槁凶?/span>14．下列說法正確的是（     ）A．是核裂變反應方程B．太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的核裂變反應C．一個氫原子從能級躍遷到能級，該氫原子放出光子，動能增加D．將放射性元素的溫度降低，它的半衰期會發(fā)生改變15．中國可控核聚變裝置“環(huán)流器二號M”于2020年在成都投入運行，裝置原理圖如圖所示，人類使用、和為核燃料在該裝置中進行熱核聚變反應。核反應方程①：；核反應方程②：，對比這兩種核反應，下列說法正確的是（　?。?/span>A．核反應①中質(zhì)量虧損較大，強磁場不能對運動的X提供洛倫茲力進行約束B．核反應①中質(zhì)量虧損較小，強磁場可以對運動的X提供洛倫茲力進行約束C．核反應②中質(zhì)量虧損較大，強磁場可以對運動的Y提供洛倫茲力進行約束D．核反應②中質(zhì)量虧損較小。強磁場不能對運動的Y提供洛倫茲力進行約束二、填空題（共4題）16．太陽是一顆自己能發(fā)光發(fā)熱的氣體星球，它的能量來自于__________反應．行星在太陽的引力作用下，幾乎在同一平面內(nèi)繞太陽公轉(zhuǎn)，距離太陽越近的行星，公轉(zhuǎn)周期大小越_______________．17．某星球上存在著一種叫做“氦3（）”的化學元素，如果可以開發(fā)的話，將為人類帶來取之不盡的能源．“氦3（）”與氘核（）通過核反應生成氦4（）和質(zhì)子，該核反應方程為___________，該核反應是_____（填“聚變”或“裂變”）反應．18．核動力航母利用可控核裂變釋放核能獲得動力核反應是若干核反應的一種，其中X為待求粒子，y為X的個數(shù)，則X是____選填“質(zhì)子”、“中子”、“電子”，____若反應過程中釋放的核能為E，光在真空中的傳播速度為c，則核反應的質(zhì)量虧損表達式為______ ．19．(1)下列說法正確的是_________．A．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關B．普朗克提出了物質(zhì)波的概念，認為一切物體都具有波粒二象性．C．波爾理論的假設之一是原子能量的量子化D．氫原子輻射出一個光子后能量減小，核外電子的運動加速度減小（2）如圖所示是研究光電效應規(guī)律的電路．圖中標有A和K的為光電管，其中K為陰極， A為陽極．現(xiàn)接通電源，用光子能量為10.5eV的光照射陰極K，電流計中有示數(shù)，若將滑動變阻器的滑片P緩慢向右滑動，電流計的讀數(shù)逐漸減小，當滑至某一位置時電流計的讀數(shù)恰好為零，讀出此時電壓表的示數(shù)為6.0V；則光電管陰極材料的逸出功為________   eV，現(xiàn)保持滑片P位置不變，增大入射光的強度，電流計的讀數(shù) __________．(選填“為零”、或“不為零”) （3）快中子增殖反應堆中，使用的核燃料是钚239，裂變時釋放出快中子，周圍的鈾238吸收快中子后變成鈾239，鈾239（ ）很不穩(wěn)定，經(jīng)過   __________次β衰變后變成钚239（ ），寫出該過程的核反應方程式：___________．設靜止的鈾核發(fā)生一次β衰變生成的新核質(zhì)量為M，β粒子質(zhì)量為m,，釋放出的β粒子的動能為E0 ,假設衰變時能量全部以動能形式釋放出來，求一次衰變過程中的質(zhì)量虧損．三、綜合題（共4題）20．為什么實現(xiàn)核聚變要使聚變的燃料加熱到幾百萬開爾文的高溫？21．太陽現(xiàn)在正處于主序星演化階段，它主要是由電子和、等原子核組成，維持太陽輻射的是它內(nèi)部的核聚變反應，核反應方程是：+釋放核能，這些核能最后轉(zhuǎn)化為輻射能。（1）已知質(zhì)子質(zhì)量mp，氦核的質(zhì)量mα，電子質(zhì)量me，光速c，試求每發(fā)生一次上述核反應所釋放的核能；（2）用上述輻射中產(chǎn)生的波長為400nm某一單色光去照射逸出功為3.0×10-19J金屬材料銫時，能否產(chǎn)生光電效應？若能，試求出產(chǎn)生的光電子的最大初動能。（保留三位有效數(shù)字，普朗克常量h=6.63×10-34J·s）22．海水中含有豐富的氘，完全可充當未來的主要能源。兩個氘核的核反應產(chǎn)生一個He核和一個粒子X，其中氘核的質(zhì)量為2.013 0 u，氦核的質(zhì)量為3.015 0 u，中子的質(zhì)量為1.008 7 u。（1 u相當931.5 MeV）（1）寫出核反應方程；（2）求核反應中釋放的核能；（3）在兩個氘核以相等的動能0.35 MeV進行對心碰撞，并且核能全部轉(zhuǎn)化為機械能的情況下，求粒子X和氦核各自的動能。23．已知鈾235的質(zhì)量為235.043 9 u,鋇141的質(zhì)量為140.913 9 u,氪92 的質(zhì)量為91.897 3 u,每個中子質(zhì)量為1.0087 u,1 kg鈾235發(fā)生的鈾核裂變所放出的能量相當于多少噸優(yōu)質(zhì)煤完全燃燒時放出的能量?(1 kg優(yōu)質(zhì)煤完全燃燒時能產(chǎn)生 2.9×107 J的熱量)
參考答案：1．A2．D3．D4．C5．C6．A7．A8．B9．A10．D11．B12．C13．C14．C15．A16．     熱核（或核反應）     小17．          聚變18．中子（1分） 3（1分） E/c2(1分)19．（1）AC；（2）4.5；為零；（3）2；；20．輕核的聚變反應，是較輕的核子結(jié)合成較重的核子，要使得核子的強相互作用發(fā)揮作用，必須使核子間的距離達到10-15 m以內(nèi)；同時由于在此距離時原子核之間的庫侖斥力巨大，因而需要核子有很大的動能，表現(xiàn)在宏觀上就是核燃料需要達到極高的溫度21．（1）（2）能；1.97×10-19J22．（1）2H→He+n ；（2）2.14MeV；（3）0.71MeV， 2.13MeV23．2.84×103 t 

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7.4 裂變與聚變

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