5.5裂變和聚變基礎(chǔ)鞏固2021—2022學年高中物理粵教版（2019）選擇性必修第三冊一、選擇題（共15題）1．下列關(guān)于原子和原子核的說法中，正確的是（　?。?/span>A．原子的質(zhì)量全部集中在原子核內(nèi)B．重核裂變會釋放光子，所以裂變反應(yīng)前后不滿足能量守恒定律C．氫原子從n=3能級躍遷到n=2能級，放出光子，能量增加D．放射性元素衰變時產(chǎn)生的α、β和γ三種射線中，γ射線的穿透能力最強2．秦山核電站是我國自行設(shè)計、建造和運營管理的第一座核電站。一種典型的鈾核裂變反應(yīng)為，下列判斷正確的是（　　）A．，X是粒子 B．，X是質(zhì)子C．，X是中子 D．，X是電子3．下列核反應(yīng)方程中，屬于研究“兩彈”的基本核反應(yīng)方程的是（　?。?/span>①②③④A．①② B．②③ C．②④ D．③④4．下列核反應(yīng)方程中，屬于裂變的是A． B．C． D．5．太陽在“核燃燒”的過程中放出大量能量下列核反應(yīng)方程中，屬于太陽能量來源的核反應(yīng)方程是（　　）A． B．C． D．6．有關(guān)原子核反應(yīng)的典型方程，下列說法正確的是（　?。?/span>A．盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程是B．查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程是C．居里夫婦發(fā)現(xiàn)人工放射性同位素的方程是D．鈾核的典型裂變方程是7．在下列四個方程中，x1、x2、x3和x4各代表某種粒子． 以下判斷中正確的是（ ）① ② x2③x3                                                  ④ x4A．x1是電子 B．x2是質(zhì)子C．x3是α粒子 D．x 4是氘核8．下面列出的是一些核反應(yīng)方程，針對核反應(yīng)方程下列說法正確的是（　?。?/span>①U→Th＋X②H＋H→He＋Y③Be＋H→B＋K④U＋n→Sr＋Xe＋10MA．核反應(yīng)方程①是重核裂變，X是α粒子B．核反應(yīng)方程②是輕核聚變，Y是中子C．核反應(yīng)方程③是太陽內(nèi)部發(fā)生的核聚變的一種，K是中子D．核反應(yīng)方程④是衰變方程，M是中子9．關(guān)于下列四幅圖說法正確的是：（     ）     ①放射線監(jiān)測金屬板厚度                      ②核反應(yīng)堆原理圖                                     ③康普頓效應(yīng)示意圖                           ④電子束通過鋁箔時的衍射圖樣A．圖①中的放射性同位素應(yīng)選擇衰變時放出α粒子的同位素B．圖②中的鎘棒的作用是使核反應(yīng)中的快中子減速C．圖③中的光子碰撞電子后，其波長將變大D．圖④中的電子的動量越大，衍射現(xiàn)象越明顯10．下列有關(guān)原子結(jié)構(gòu)和原子核的認識，其中正確的是（　?。?/span>A．湯姆孫認為陰極射線的本質(zhì)是電子，并精確測量出電子的電量B．方程式是重核裂變反應(yīng)方程C．核反應(yīng)堆中的“慢化劑”是為了減慢反應(yīng)速度，防止反應(yīng)過于劇烈D．盧瑟福用粒子散射實驗證明了原子核內(nèi)存在中子11．下列關(guān)于原子核的敘述正確的是（       ）A．陰極射線表明原子核內(nèi)部有電子B．輕核聚變反應(yīng)方程：，其中x表示電子C．輕核聚變和重核裂變過程中都有質(zhì)量虧損，都向外界放出熱量D．方程式是重核裂變反應(yīng)方程12．有關(guān)近代物理知識，下列說法正確的是（　?。?/span>A．碘131的半衰期大約為8天，1g碘131經(jīng)過64天后，未衰變的大約為 B．比結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合的越不牢固，原子核越不穩(wěn)定C．鈾235的裂變方程可能為92235U→55137Cs+3788Rb+1001nD．處于基態(tài)的氫原子吸收一個光子躍遷到激發(fā)態(tài)，再向低能級躍遷時輻射光子的頻率一定大于吸收光子的頻率13．2021年1月11日，“華龍一號”示范工程——中核集團福清核電6號機組完成冷態(tài)性能試驗，“華龍一號”是我國具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的三代核電技術(shù)。在現(xiàn)在的商用反應(yīng)堆中，核燃料為鈾。真空中一個靜止的鈾原子核經(jīng)一次衰變后變成一個新核釷核，衰變方程為，若的半衰期為，下列說法正確的是（　?。?/span>A．該方程中，衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于鈾核的結(jié)合能B．衰變?yōu)?/span>的過程中，要經(jīng)過6次衰變和8次衰變C．衰變前核的質(zhì)量等于衰變后核的質(zhì)量與粒子的質(zhì)量之和D．經(jīng)過的時間，20個核中有15個已經(jīng)發(fā)生了衰變14．一個質(zhì)子和一個中子發(fā)生核反應(yīng)結(jié)合成一個氘核，同時輻射一個γ光子。已知質(zhì)子、中子、氘核的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，普朗克常量為h，真空中的光速為c。下列說法正確的是（　   ）A．該反應(yīng)中的質(zhì)量虧損Δm＝m3－（m1＋m2）B．輻射出的γ光子的動量p＝（m3－m1－m2）cC．γ光子的波長λ＝D．核反應(yīng)方程是 H＋ n→ H＋γ15．2017年11月17日，“中國核潛艇之父”——黃旭華獲評全國道德模范，頒獎典禮上，習總書記為他“讓座”的場景感人肺腑，下列有關(guān)核反應(yīng)說法正確的是（       ）A．目前核潛艇是利用輕核聚變提供動力B．重核裂變反應(yīng)前后一定有質(zhì)量虧損C．式中d=3D．鈾核裂變后的新核比鈾核的比結(jié)合能小二、填空題（共4題）16．氘核（）和氚核（）結(jié)合成氦核（）的核反應(yīng)方程如下：＋17.6MeV(1)這個核反應(yīng)稱為___________。(2)要發(fā)生這樣的核反應(yīng)，需要將反應(yīng)物質(zhì)的溫度加熱到幾百萬開爾文。式中17.6MeV是核反應(yīng)中___________（選填“放出”或“吸收”）的能量，核反應(yīng)后生成物的總質(zhì)量比核反應(yīng)前物質(zhì)的總質(zhì)量___________（選填“增加”或“減少”）了___________kg（保留一位有效數(shù)字）。17．核聚變與核裂變的比較（1）優(yōu)點：①輕核聚變產(chǎn)能________；②地球上核聚變?nèi)剂想碗暗膬α?/span>________；③輕核聚變更為安全、清潔。（2）缺點：核聚變需要的溫度太________，地球上沒有任何容器能夠經(jīng)受如此高的溫度。解決方案：________約束和________約束。18．關(guān)于近代物理，下列說法正確的是（）A．通過對黑體輻射的研究，普朗克將量子思想引入物理學B．發(fā)生光電效應(yīng)時，若入射光頻率確定，則光照強度越大形成的飽和光電流越大C．β射線是核外電子受激輻射形成的D．核反應(yīng)方程是輕核聚變反應(yīng)，也叫做鏈式反應(yīng)E．玻爾原子模型無法解釋復(fù)雜原子光譜的實驗規(guī)律，是因為仍然把電子的運動看做經(jīng)典力學描述下的軌道運動19．核電站：利用核能發(fā)電，它的核心設(shè)施是________，它主要由以下幾部分組成：（1）燃料：________。（2）慢化劑：________、________和普通水（也叫輕水）。（3）控制棒：為了調(diào)節(jié)中子數(shù)目以控制反應(yīng)速度，還需要在鈾棒之間插進一些鎘棒，它吸收________的能力很強，當反應(yīng)過于激烈時，將鎘棒插入________一些，讓它多吸收一些________，鏈式反應(yīng)的速度就會慢一些，這種鎘棒叫作________。三、綜合題（共4題）20．已知氘核質(zhì)量為，中子質(zhì)量為核的質(zhì)量為兩個速率相等的氘核對心碰撞聚變成并放出一個中子。（質(zhì)量虧損為1u時，釋放的能量為除了計算質(zhì)量虧損外的質(zhì)量可以認為是中子的3倍)(1)寫出該核反應(yīng)的反應(yīng)方程式；(2)該核反應(yīng)釋放的核能是多少。21．H的質(zhì)量是3.016 050 u，質(zhì)子的質(zhì)量是1.007 277 u，中子的質(zhì)量是1.008 665 u．則：一個質(zhì)子和兩個中子結(jié)合為氚核時，是吸收還是放出能量？該能量為多少？22．托卡馬克(Tokamak)是一.種復(fù)雜的環(huán)形裝置，結(jié)構(gòu)如圖甲所示．環(huán)心處有一歐姆線圈，四周是一個環(huán)形真空室，真空室外排列著環(huán)向場線圈和極向場線圈，其中歐姆線圈的作用一是給等離子體加熱以達到核聚變所需的臨界溫度；二是產(chǎn)生感應(yīng)電場用以等離子體加速．同時，極向場線圈通電后提供的極向磁場與環(huán)向場線圈通電后提供的環(huán)向磁場將高溫等離子體約束在真空室內(nèi)，促使核聚變的進行．如圖乙所示為環(huán)形真空室簡化圖，其內(nèi)徑為R1=2 m、外徑為R2=5 m，S和S'為其截面關(guān)于中心對稱．假設(shè)約束的核聚變材料只有氘核()和氚核()，且不考慮核子間的相互作用，中子和質(zhì)子的質(zhì)量差異以及速度對核子質(zhì)量的影響，核子一旦接觸環(huán)形真空室壁即被吸收導(dǎo)走．(已知質(zhì)子的電荷量為 C；質(zhì)子和中子質(zhì)量均為 kg)．試回答：(1)氘核()和氚核()結(jié)合成氫核()時，要放出某種粒子，同時釋放出能量，寫出上述核反應(yīng)方程；(2)歐姆線圈中，通以恒定電流時，等離子體能否發(fā)生核聚變(“能”或“不能”)，并簡要說明判斷理由；(3)若關(guān)閉歐姆線圈和環(huán)向場線圈的電流，當極向磁場為多大時，從垂直于S截面速度同為的氘核()能夠全部通過S'截面；(4)若關(guān)閉歐姆線圈和環(huán)向場線圈的電流，當極向磁場在某一范圍內(nèi)變化時，垂直于S截面速度同為的氘核()和氚核()能夠在S'截面要有重疊，求磁感應(yīng)強度B的取值范圍．23．北京時間2016年12月10日，由中國研制的熱核聚變堆核心部件在國際上率先通過認證，這是中國對國際熱核聚變實驗堆項目的重大貢獻．國際熱核聚變實驗堆計劃，目的是實現(xiàn)可以控制的核聚變反應(yīng)，探索利用核聚變能量的方式，其產(chǎn)生能量的原理和太陽發(fā)光發(fā)熱的機理相似﹣在同位素氘和氚聚變成一個氦核的過程中釋放出能量．（1）已知氘核、氚核、氦核、中子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3、m4，普朗克常量為h，真空中的光速為c，寫出該核反應(yīng)中釋放出的核能全部以γ光子的形式釋放，求輻射出的γ光子的波長．（2）若m1=2.0141u、m2=3.0161u、m3=4.0026u和m4=1.0087u，1u相當于931.5MeV的能量，求該反應(yīng)釋放出的能量（以MeV為單位，結(jié)果保留三位有效數(shù)字）．
參考答案：1．D2．C3．A4．D5．D6．C7．C8．B9．C10．B11．C12．A13．A14．D15．B16．     核聚變     放出     減少     3×10-2917．     效率高     豐富     高     磁     慣性18．ABE19．     反應(yīng)堆     鈾棒     石墨     重水     中子     深     中子     控制棒20．(1)；(2)21．放出能量     22．(1)；(2)不能；(3)；(4)23．（1）（2）17.6MeV 

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第五節(jié) 裂變和聚變

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