2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册 5.4核裂变与核聚变 跟踪训练（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册
5.4核裂变与核聚变 跟踪训练（解析版）
1．核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，核裂变和核聚变释放出的巨大核能正在造福于人类，例如核潜艇就是以核反应堆为动力来源的潜艇。有一种核裂变的方程为，下列说法正确的是（　　）
A．X原子核中含有141个核子
B．此裂变反应释放的核能等于反应物的结合能
C．的比结合能小于的比结合能
D．的结合能小于的结合能
2．2020年12月4日14时02分，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置（HL-2M）在成都建成并实现首次放电，一个D（氘）核和T（氚）核发生聚变反应会产生一个中子，下列说法正确的是（　　）
A．该核反应方程式为
B．该核反应能够吸收大量能量
C．该反应能够在常温下进行
D．反应前平均核子质量比反应后大
3．能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表述正确的有（　　）
A．是核聚变反应 B．是β衰变
C．是核聚变反应 D．是a衰变
4．下列关于原子核的叙述正确的是（　　）
A．阴极射线表明原子核内部有电子
B．轻核聚变反应方程：，其中x表示电子
C．轻核聚变和重核裂变过程中都有质量亏损，都向外界放出能量
D．方程式是重核裂变反应方程
5．2020年12月4日，新一代“人造太阳”中国环流二号M装置（HL-2M）正式建成并实现首次放电，放电温度达太阳芯部温度近10倍。“人造太阳”实验中的可控热核反应的方程是，海水中富含反应原料氘（），氚核（）可以用中子轰击锂核（）得到。下列说法正确的是（　　）
A．上述核反应前后核子数相等，生成物的质量等于反应物的质量
B．中子轰击锂核（）反应方程为
C．中子轰击锂核（）发生了衰变
D．氘核（）和氚核（）的比结合能均比氦核（）的比结合能大
6．重核裂变的一个核反应方程为U＋n→Xe＋Sr＋x。则（　　）
A．该核反应方程中x＝10
B．U的中子数为92
C．Xe的中子数等于Sr的中子数
D．该核反应中质量增加
7．下列说法正确的是（　　）
A．＋→He＋n是裂变
B．U＋n→Xe＋Sr＋2n是裂变
C．Ra→Rn＋He是β衰变
D．Na→Mg＋e是α衰变
8．下列说法正确的是（　　）
A．将放射性元素的温度降低，它的半衰期会发生改变
B．核反应方程中的X代表粒子，所以这是一个衰变
C．氢原子从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长等于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的波长
D．核反应：中X为中子，
9．下列说法正确的是（　　）
A．中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大
B．液体表面层的分子分布比液体内部要密，是产生表面张力的原因
C．热量不能由低温物体传递到高温物体
D．太阳内部持续不断地发生着4个质子（）聚变为1个氮核（）的热核反应，核反应方程是，方程中的X表示中子（）
10．一个中子被捕获后生成和的过程中释放出的核能。已知真空中的光速为c，则下列有关叙述正确的是（ ）
A．该反应过程中释放了10个中子 B．该反应是原子核的人工转变
C．该反应过程中的质量亏损为 D．的比结合能为
11．下面列出的是一些核反应方程，针对核反应方程下列说法正确的是（　　）
①
②
③
④
A．核反应方程①是重核裂变，X是α粒子
B．核反应方程②是重核裂变，M是中子
C．核反应方程③是太阳内部发生的核聚变，K是电子
D．核反应方程④是人工核转变方程，Y是中子
12．下列说法中正确的是（　　）
A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
B．天然放射现象的发现，揭示了原子核是由质子和中子组成的
C．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短
D．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子总能量增加
13．2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置在成都建成并首次实现核聚变发电。科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为∶和，则（　　）
A．X是电子 B．X是质子
C．Y的质子数是3，中子数是3 D．Y的质子数是3，中子数是6
14．中国的“人造太阳”，又称东方超环，全称是全超导托卡马克核聚变实验装置，是中国新一代先进磁约束核聚变实验研究装置。2021年5月28日，中国的“人造太阳”实现了可重复的1.2亿度101秒等离子体运行，刷新了世界纪录。所谓“人造太阳”，就是在地球上模拟太阳内部发生的核聚变反应，为人类提供源源不断的清洁能源。其内部发生的一种核聚变反应方程为，下列说法正确的是（　　）
A．反应产物X为
B．核聚变后的产物X比结合能小于的比结合能
C．可控的人工轻核聚变与核裂变相比更为安全、清洁
D．要实现核聚变，需要将轻核加热到很高的温度，使它们具有足够的动能克服核力作用而碰撞结合在一起
15．2020年12月4日，中国规模最大、参数最高的“人造太阳”，在成都正式建成并成功放电。这颗“人造太阳”其实就是中国新一代可控核聚变装置中国环流器二号M（HL-2M），它的建成与开始放电，意味着中国“进一步加快人类探索未来能源的步伐。在“中国环流器二号M”中，主要发生如下两种核反应，，则X与Y分别是（　　）
A．与 B．与 C．与 D．与
16．1964年10月16日，中国第一颗原子弹在新疆罗布泊爆炸成功，图示为中国成功爆炸的第一颗原子弹模型。核裂变的产物是多种多样的，其中一种典型的核裂变反应方程为：，裂变为更稳定的和，则下列说法正确的是（　　）
A．的比结合能大于的比结台能
B．的结合能大于的结合能
C．，
D．目前的核电站是利用放出的核能
17．当一个重核裂变时，它所产生的两个核（　　）
A．含有的质子数之和比裂变前重核的质子数少
B．含有的中子数之和比裂变前重核的中子数少
C．裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量
D．可能是多种形式的两个核的组合
18．氘核和氚核聚变的核反应方程为H＋H→He＋n，已知H的比结合能是2.78MeV， H的比结合能是1.09MeV， He的比结合能是7.03MeV，则该核反应释放的核能为多少？
19．太阳中含有大量的氘核，因氘核不断发生核反应释放大量的核能，以光和热的形式向外辐射。若已知两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核。已知氘核质量为2.0136u，氦核质量为3.0150u，中子质量为1.0087u，lu的质量相当于931.5MeV的能量。则：
（1）写出核反应方程；
（2）求核反应中释放的核能；
（3）在两氘核以相等的动能0.35MeV进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氢核的动能。
20．我国可控核聚变技术已经走在了世界前列，“东方超环”是全超导托卡马克核聚变实验装置，又被称为“人造太阳”。其原理是让海水中大量存在的氘和氚原子在高温高密度条件下，像太阳一样发生核聚变，为人类提供源源不断的能源。氘核（）和氚核（）结合成氦核（）时，要放出某种质量的粒子，同时释放出能量。已知氘核质量，氚核质量，氦核质量，根据爱因斯坦的质能方程可知相当于，阿伏加德罗常数，氘核的摩尔质量。
（1）写出该核聚变反应的核反应方程式，并计算一次核聚变反应中释放的核能；（保留2位有效数字）
（2）未来建设一座应用此反应的热核发电站，若该发电站的功率万千瓦，计算理论上该发电站一年（），大约需要多少千克的氘？
参考答案
1．D
【详解】
A．根据质量数守恒可知，X原子核中含有132个核子，A错误；
B．据能量守恒定律可知，此裂变反应释放的核能等于反应前、后物质结合能之差，B错误；
C．裂变生成物（中等质量的核子）比结合能较大，的比结合能大于的比结合能，C错误；
D．由于裂变反应过程释放能量，故的结合能小于的结合能，D正确。
故选D。
2．D
【详解】
A．根据电荷数守恒、质量数守恒可知，新核的电荷数为：1+1-0=2，质量数为：2+3-1=4，新核为，此反应属于轻核的聚变，故A错误；
B．此反应属于轻核的聚变，该核反应能够放出大量能量，故B错误；
C．此核聚变发生反应时，压力需要非常大，温度需要高达5000万度以上，因此该反应不能在常温下进行，故C错误；
D．因反应放出核能，反应后核子的平均质量减小，故D正确。
故选D。
3．A
【详解】
A．核聚变是几个原子核合成一个原子核的过程。故A正确。
B．β衰变放出的是电子，但该反应放出中子，故B错误。
C．该反应是和裂变，故C错误。
D．a衰变放出的是氦原子核，故D错误。
故选A。
4．C
【详解】
A．天然放射现象放射出的射线是高速运动的电子流，是由原子核中的中子变成质子后产生的，故A错误；
B．轻核聚变反应方程
根据质量数守恒和电荷数守恒可知，x的电荷数为0，质量数为1，所以是中子，故B错误；
C．根据核反应的特点可知：轻核聚变和重核裂变过程中都有质量亏损，都向外界放出能量，故C正确；
D．核反应方程
放出一个氦核，所以是衰变，不是裂变，故D错误。
故选C。
5．B
【详解】
A．上述核反应前后核子数相等，反应过程释放能量，有质量亏损，所以生成物的质量小于反应物的质量，故A错误；
B．由质量数和电荷数守恒可得中子轰击锂核（）反应方程为
故B正确；
C．衰变是自然状态下发生的，中子轰击锂核（）为原子核的人工转变，故C错误；
D．核反应方程式
中生成物氦核（）的比结合能比反应物氘核（）和氚核（）的比结合能都大，故D错误。
故选B。
6．A
【详解】
A．根据核反应过程中，质量数及电荷数守恒，可得
求得
故A正确；
B．U有92个质子，质量数为235，所以中子数为
个，故B错误；
C．Xe的中子数为
个，Sr的中子数为
个，显然不相等，故C错误；
D．该核反应是重核的裂变，质量会发生亏损，故D错误。
故选A。
7．B
【详解】
A．是两个轻核聚变为中核的核反应，属于轻核聚变，故A错误；
B．是重核在中子的轰击下变成两个中核，同时再生成中子继续反应，属于重核裂变，故B正确；
C．是Ra不稳定自发的衰变，生成物有氦核，属于α衰变，故C错误；
D．是Na不稳定自发的衰变，生成物有电子，属于衰变，故D错误。
故选B。
8．D
【详解】
A．放射性元素的半衰期与元素的物理及化学状态无关。A错误；
B．核反应方程中的X代表粒子，属于核聚变。B错误；
C．因为氢原子从级3跃迁到能级2辐射出的光子的能量较少，所以其波长较长。C错误；
D．核反应：中X为中子，根据质量数及电荷数守恒得。D正确。
故选D。
9．A
【详解】
A．中等质量原子核的比结合能比轻核的大，它的核子数又比轻核的多，所以结合能比轻核的也大，选项A正确；
B．液体表面层的分子分布比液体内部要稀疏，分子力表现为引力，选项B错误；
C．由外力做功，热量可以由低温物体传递到高温物体，选项C错误；
D．核反应方程，方程中的X表示，选项D错误。
故选A。
10．A
【详解】
A．由质量数守恒、电荷数守恒可得，核反应方程为
A正确；
B．该反应属原子核的裂变反应，不是原子核的人工转变，B错误；
C．已知真空中光速为c，根据
可得反应过程中的质量亏损为
C错误；
D．的结合能并不是它衰变时放出的能量，所以的比结合能不是，D错误；
故选A。
11．B
【详解】
A．根据质量数和核电荷数守恒得，核反应方程①为
即代表α衰变不是重核裂变，A错误；
B．根据质量数和核电荷数守恒得，核反应方程②为
是典型的重核裂变， M是中子，B正确；
C．根据质量数和核电荷数守恒得，核反应方程③为
是人工核转变方程，K是中子，C错误；
D．根据质量数和核电荷数守恒得，核反应方程④为
可知Y代表质子，D错误。
故选B。
12．D
【详解】
A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应，故A错误；
B．天然放射现象的发现，说明了原子核内部有复杂结构，不能揭示原子核是由质子和中子组成的，故B错误；
C．放射性元素的半衰期与温度无关，故C错误；
D．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子总能量增大，故D正确。
故选D。
13．C
【详解】
AB．根据核反应过程中，电荷数和质量数守恒可知，由第二个核反应方程可得：X的质量数为2+3-4=1，电荷数为1-1=0，是中子，故AB错误；
CD．根据电荷数和质量数守恒，由第一个核反应方程可得：Y的质子数是2+1-0=3，质量数是4+3-1=6，则中子数是6-3=3，故C正确，D错误。
故选C。
14．C
【详解】
A．根据核聚变反应方程满足质子数和质量数守恒，可知反应物X为，选项A错误；
B．比结合能越大，物质越稳定，所以核聚变后的产物X比结合能应大于的比结合能，选项B错误；
C．可控的人工轻核聚变产物为氦核，没有辐射和污染，所以与核裂变相比更为安全、清洁，选项C正确；
D．核聚变反应，又称热核反应，需要超高温度，选项D错误。
故选C。
15．A
【详解】
根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为0，则为中子；Y的质量数为6，电荷数为3，为锂核。
故选A。
16．C
【详解】
A．比结合能越大，原子核越难分离成单个核子，即原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，由于比稳定，则的比结合能小于的比结合能。故A错误；
C．根据质量数守恒和电荷数守恒有
235+1=90+A+10，92=38+Z
解得
A=136，Z=54
故C正确；
B．组成原子核的核子数越多，它的结合能越大，由于的核子数为90，小于的核子数136.的结合能小于的结合能。故B错误；
D．目前投入使用的核电站采用的都是可控核裂变释放的核能
是轻核聚变，故D错误。
故选C。
17．BD
【详解】
AB．一个重核裂变时，在产生两个核的同时，也放出中子，所以新产生的两个核的中子数比裂变前重核的要少，故A错误B正确；
C．裂变时放出的能量主要是反应前后质量亏损而产生的能量，要远大于俘获中子时得到的能量，故?C错误；
D．重核裂变的产物是多种多样的，故D正确。
故选BD。
18．17.6MeV
【详解】
聚变反应前的总结合能为
E1=（1.09×2＋2.78×3）MeV=10.52MeV
反应后生成物的结合能为
E2=7.03×4MeV=28.12MeV
故反应放出的核能为
ΔE=E2－E1=17.6MeV
19．（1）；（2）；（3），
【详解】
（1）核反应方程为
（2）核反应过程中质量减少了
释放的核能为
（3）设和的动量分别为和，根据动量守恒定律得
可得和大小相等，方向相反。根据
联立得
又
故有
由能量守恒定律得
代入数据解得
?
20．（1）；；（2）
【详解】
（1）该核反应方程式为
反应中的质量亏损为
根据质能方程
代入数据得
（2）该发电站一年产生的电能
代入数据求得
理论上该发电站一年需要的氘的质量
代入数据解得