5.5裂变和聚变 达标练习（word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第三册
5.5裂变和聚变 达标练习（解析版）
1．2020年12月4日，我国新一代“人造太阳”装置—中国环流器二号M装置在成都建成并成功放电（如图），为本世纪中叶实现核聚变能应用的目标打下了坚实的基础。“人造太阳”装置中的核反应主要是一个氘核（H）与一个核（H）反应生成一个新核，同时放出一个中子，释放核能△E。已知真空中光速为c，下列说法正确的是（　　）
A．H核与H核是两种不同元素的原子核
B．一个H核与一个H核反应生成的新核中子数为3
C．H核的比结合能为
D．一个H核与一个H核反应过程中的质量亏损为
2．放射性同位素在工业、医疗、生物技术等领域都具有广泛应用，下列四个核反应方程中属于生成人工放射性同位素的是（　　）
A． B．
C． D．
3．大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应方程是：。已知的质量为2.0136u，的质量为3.0150u，的质量为1.0087u，1u=931MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为（　　）
A．3.7MeV B．3.3MeV C．2.7MeV D．0.93MeV
4．下列说法中正确的是（　　）
A．γ射线的电离本领比β射线强
B．镉棒在“核反应堆”中的作用是控制反应速度
C．衰变成要经过6次α衰变和8次β衰变
D．原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量
5．关于原子物理的知识，下列说法正确的是（　　）
A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的裂变反应
B．放射性元素的半衰期与外界压强、原子的化学状态无关
C．依据玻尔理论氢原子从高能级状态向低能级状态跃迁时会吸收光子
D．卢瑟福粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构
6．2021年1月30日，华龙一号全球首堆中核集团福建福清核电5号机组投入商业运行，这标志着我国在三代核电技术领域跻身世界前列。目前核能发电都是利用核裂变反应，下列表示重核裂变的是（　　）
A． B．
C． D．
7．2020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，标志着中国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造和运行技术，其发生的可控核聚变方程为：（X表示某种粒子），则下列说法正确的是（　　）
A．X为质子 B．该核反应不存在质量亏损
C．该核反应是我国秦山核电站利用核能的方式 D．原子核比原子核稳定
8．2021年5月28日中国科学院合肥物质科学研究院全超导托卡马克实验装置EAST（东方超环，又称“人造太阳”）控制大厅里传来捷报，正在开展的第16轮EAST装置物理实验实现了可重复的1.2亿摄氏度101秒等离子体运行和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，再次创造托卡马克实验装置运行新的世界纪录。若核反应方程为，下列说法正确的是（　　）
A．该核反应为衰变 B．该核反应过程吸收能量
C．该核反应前后核子总数不变 D．的比结合能小于的比结合能
9．下列关于核反应的说法，正确的是(　　)
A．是β衰变方程，是核裂变方程
B．是核裂变方程，也是氢弹的核反应方程
C．衰变为，经过3次α衰变，2次β衰变
D．铝核被α粒子击中后产生的反应生成物是磷，同时放出一个质子
10．科学家发现在月球上含有丰富（氦3）。它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为。关于聚变下列表述正确的是（　　）
A．聚变反应不会释放能量
B．聚变反应产生了新的原子核
C．聚变反应没有质量亏损
D．目前现有的核电站可采用聚变反应发电
11．“氦-3”是一种已被世界公认的高效、清洁、安全和廉价的核燃料。其发生的核反应方程为。已知的质量为m1，的质量为m2，的质量为m3，真空中的光速为c。下列说法正确的是（　　）
A．a=1，b=2 B．此核反应为α衰变反应
C．2m1=m2 +m3 D．反应过程中释放的能量为
12．有下列核反应：
① ②
③ ④
下列说法中正确的是（　　）
A．①是原子核的人工转变的反应方程式 B．②是聚变的核反应方程式
C．③是衰变的反应方程式 D．④是裂变的核反应方程式
13．太阳内部持续不断地发生着热核反应，质量减少.核反应方程是，这个核反应释放出大量核能.已知质子、氦核、X的质量分别为、、，真空中的光速为，下列说法正确的是（ ）
A．方程中的X表示中子
B．方程中的X表示正电子
C．这个核反应中质量亏损
D．这个核反应中释放的核能
14．2020年11月27日00时41分，华龙一号全球首堆中核集团福清核电5号机组首次并网成功。如图所示是原子核的比结合能与质量数的关系图，下列说法正确的是（　　）
A．核反应中，质量数守恒，电荷数守恒
B．华龙一号的原理是热核反应
C．原子核结合能越大，原子核越稳定
D．核裂变反应发生后，核子的平均质量减小
15．为什么实现核聚变要使聚变的燃料加热到几百万开尔文的高温？
16．2021年4月，福清核电厂5号机组正式授牌，这标志着我国核能发电装机容量突破5000万千瓦。核反应方程是反应堆中发生的许多反应中的一种，、、、分别表示、、和中子的质量，光速为c。
（1）求上述反应中一个U核裂变释放的核能；
（2）若核能转化为电能的效率为50%，假设反应堆中裂变全是上述核反应，已知每次核反应中放出的核能，U核的质量约为，估算目前我国核电站平均每天最多消耗的纯净铀的质量（结果保留两位有效数字）。
参考答案
1．D
【详解】
A．H核与H核均为氢的同位素，故A错误；
B．核反应方程为，新核为氦核，中子数为2，故B错误；
CD．由爱因斯坦质能方程△E=mc2可知该反应得到的能量不能计算H的比结合能，只能计算该反应的质量亏损，根据
可得质量亏损为
故D正确，C错误。
故选D。
2．A
【详解】
A．不存在于自然界中，是1934年约里奥·居里夫妇用射线轰击铝箔时发现的放射性同位素，属于生成人工放射性同位素的核反应，故A符合题意；
B．该反应是核的裂变，、是核裂变后的自然产物，不属于生成人工放射性同位素的核反应，故B不符合题意；
C．该反应是核的衰变，不属于生成人工放射性同位素的核反应，故C不符合题意；
D．该反应是氢核的聚变，不属于生成人工放射性同位素的核反应，故D不符合题意。
故选A。
3．B
【详解】
因氘核聚变的核反应方程为
核反应过程中的质量亏损为
释放的核能为
故选B。
4．B
【详解】
A．三种射线中，α射线的电离本领最强，其次为β射线，最弱的为γ射线，故A错误；
B．根据核反应堆的工作原理可知，镉棒在“核反应堆”中的作用是控制反应速度，故B正确；
C．根据一次α衰变，质量数减小4，质子数减小2，而一次β衰变，质量数不变，质子数增加，衰变成质量数少32，则发生α衰变次数为
8次α衰变导致电荷数少16，但是电荷数共少10，可知，发生了6次β衰变，故C错误；
D．由于核子在组成原子核的过程中会释放能量，结合爱因斯坦质能方程可知原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量，故D错误。
故选B。
5．B
【详解】
A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应，选项A错误；
B．放射性元素的半衰期与外界压强、原子的化学状态无关，选项B正确；
C．依据玻尔理论氢原子从高能级状态向低能级状态跃迁时会释放光子，选项C错误；
D．卢瑟福粒子散射实验得出了原子的核式结构理论，放射性现象的发现说明原子核内部具有复杂的结构，选项D错误。
故选B。
6．A
【详解】
A．该反应是重核裂变，选项A正确；
B．该反应是衰变方程，选项B错误；
C．该反应为原子核的人工转变方程，选项C错误；
D．该反应是轻核聚变反应，选项D错误。
故选A。
7．D
【详解】
A．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，为中子，选项A错误；
B．该核反应放出能量，存在质量亏损，选项B错误；
C．我国秦山核电站利用核能的方式是重核裂变，选项C错误；
D．该核反应放出能量，则原子核比原子核稳定，选项D正确。
故选D。
8．C
【详解】
A．该核反应为聚变反应，A错误；
B．核反应过程放出能量，B错误；
C．核反应前后核子总数不变，C正确；
D．反应放出能量，则的比结合能大于的比结合能，D错误。
故选C。
9．C
【详解】
A．核反应方程
放射出电子，是β衰变方程
是α衰变方程，所以A错误；
B．核反应方程
是核裂变方程，不是氢弹的核反应方程，是原子弹的核反应方程，所以B错误；
C．在α衰变的过程中，电荷数少2，质量数少4，在β衰变的过程中，电荷数多1，质量数不变，设经过了m次α衰变，则有
4m＝234－222＝12
解得
m＝3
经过了n次β衰变，则有
2m－n＝90－86＝4
解得
n＝2
所以C正确；
D．铝核被α粒子击中后产生的反应生成物是磷，同时放出一种粒子，根据质量数和电荷数守恒可知放出的粒子质量数为1，电荷数为0，该粒子为中子，所以D错误；
故选C。
10．B
【详解】
AC．聚变反应是将质量较小的轻核聚变成质量较大的核，聚变中会有质量亏损，由质能方程可知，要放出大量的能量，AC错误；
B．聚变反应产生了新的原子核，同时由于质量亏损，会有核能的释放，B正确；
D．目前现有的核电站都采用的是铀核裂变反应发电，D错误。
故选B。
11．D
【详解】
A．由质量数和电荷数守恒可得
A错误；
B．此核反应为核聚变反应，B错误；
C．核聚变反应会出现质量亏损，C错误；
D．根据
D正确。
故选D。
12．ABD
【详解】
我们要对人工转变、聚变、裂变、衰变的定义作深人认识，根据各种定义可知：①是人工转变的反应方程式；②是聚变的核反应方程式；③并不是衰变，而是人工转变，衰变是自发进行的，不需要外界因素的影响；④是裂变的核反应方程式。
故ABD正确C错误。
故选ABD。
13．BD
【详解】
AB．根据核电荷数守恒可知，X的核电荷数，
质量数为
则X是，故A错误，B正确；
C．核反应过程中的质量亏损
故C错误；
D．这个核反应中释放的核能
故D正确。
故选BD。
14．AD
【详解】
A. 核反应遵守质量数守恒和电荷数守恒 ，故A正确；
B. 华龙一号的原理是重核的裂变反应，故B错误；
C. 原子核的比结合能越大，原子核越稳定，故C错误；
D. 核裂变反应发生后，会释放能量，所以核子的平均质量减小，故D正确。
故选AD。
15．轻核的聚变反应，是较轻的核子结合成较重的核子，要使得核子的强相互作用发挥作用，必须使核子间的距离达到10-15 m以内；同时由于在此距离时原子核之间的库仑斥力巨大，因而需要核子有很大的动能，表现在宏观上就是核燃料需要达到极高的温度
【详解】
轻核的聚变反应，是较轻的核子结合成较重的核子，要使得核子的强相互作用发挥作用，必须使核子间的距离达到10-15 m以内；同时由于在此距离时原子核之间的库仑斥力巨大，因而需要核子有很大的动能，表现在宏观上就是核燃料需要达到极高的温度。
16．（1）；（2）
【详解】
（1）质量亏损
释放的核能
（2）目前每天的核电能量为
则每天消耗的核能为
则每天的核反应的U核个数
每天消耗的纯净铀质量为