5.5裂变和聚变 达标作业（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 达标作业（解析版）
1．关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的是（　　）
A．→＋是重核裂变
B．＋→＋是β衰变
C．＋→＋是轻核聚变
D．→＋2是重核裂变
2．2020年12月4日14时02分，新一代“人造太阳”装置一中国环流器二号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、运行技术，为我国核聚变堆的自主设计与建造打下坚实基础。该装置内释放核能的核反应方程为，对此以下说法正确的是（　　）
A．该反应过程中满足电荷守恒和质量守恒
B．的比结合能比大
C．若该核反应释放的核能为，真空中光速为c，则反应过程中的质量亏损为
D．该核反应也是世界各地正在运行的核电站中的主要核反应
3．下列核反应方程与核反应类型对应正确的是（　　）
A．人工核转变
B．衰变
C．核聚变
D．核裂变
4．据报道，2020年1月到11月，我国运行核电机组共49台（不含台湾地区核电信息）核能发电量约为3309.7亿千瓦时，约占全国累计发电量的5%，为我国绎济建设提供了重要的能源保障。关于核电发电，下列说法正确的是（　　）
A．核反应方程可能是∶
B．核反应过程中质量和质量数均减少
C．现有核电站核反应的类型包含核聚变和核裂变两种类型
D．低于临界体积的铀块无法发生链式反应
5．2020年12月嫦娥五号从月球带回约1731克土壤，月球土壤中含有丰富的“氦-3”，利用氘和“氦-3”进行的核反应未来可作为核电站的能源，核反应方程为，则下列说法正确的是（　　）
A．此核反应为α衰变反应
B．X为电子
C．的比结合能比的比结合能大
D．此核反应可以在常温下发生
6．1964年至1967年6月我国第一颗原子弹和第一颗氢弹相继试验成功，1999年9月18日，中共中央、国务院、中央军委隆重表彰在研制“两弹一星”中作出贡献的科学家。下列核反应方程式中属于原子弹爆炸的核反应方程式是（　　）
A．
B．
C．
D．
7．“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
8．下列说法不正确的是（　　）
A．经过一次衰变后变为
B．由核反应方程式可以判断为电子
C．核反应方程为轻核聚变
D．16g铋210经过15天时间，还剩2g未衰交，则铋210的半衰期为5天
9．下列四幅图涉及不同的物理知识，如图所示，其中说法正确的是（　　）
甲：卢瑟福粒子散射实验 乙：链式反应示意图
丙：氢原子能级示意图 丁：光电效应演示实验
A．甲图中A处能观察到大量的闪光点，B处能看到较多的闪光点，C处观察不到闪光点
B．图乙中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．图丙中处于能级的大量氢原子向低能级跃迁，最多可以放出3种频率的光
D．丁图中用弧光灯照射原来就带电的锌板时，发现验电器的张角变大，说明锌板原来一定带负电
10．在太阳内部发生的典型核反应方程是4→He+2X，下列说法正确的是（　　）
A．核电站利用此反应来获得核能
B．该核反应属于聚变反应
C．方程中的X为电子（e）
D．该核反应前后质量数守恒，因而反应前后总质量保持不变
11．下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（　　）
A．图1是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，要想粒子获得的最大动能增大，增加电压U即可
B．图2：用质子轰击铀核使其发生裂变反应，能放出巨大的能量
C．图3说明光子既有粒子性也有波动性
D．戴维孙和汤姆孙利用图4证明了电子具有波动性
12．下列关于中子研究的说法正确的是（　　）
A．α粒子轰击N，生成O，并产生了中子
B．U经过4次α衰变，2次β衰变，新核与原来的原子核相比，中子数少了6个
C．放射性β射线其实质是高速中子流，可用于医学的放射治疗
D．核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度
13．下列说法正确的是（ ）
A．卢瑟福成功地解释了光电效应，揭示了光的本性
B．原子核内的一个中子转化成一个质子和一个电子，电子发射到核外，这就是β衰变的实质
C．一个氘核与一个氚核聚变生成一个氦核的同时，放出一个质子
D．根据玻尔理论可知，一群氢原子核外电子从n=4能级向低能级跃迁最多可辐射6种频率的光子
E.已知放射性元素钍的半衰期是24天，48g的该元素经过72天后衰变了42 g
14．月球土壤里大量存在着一种叫做“氦3()”的化学元素，是热核聚变的重要原料．科学家初步估计月球上至少有100万吨氦3，如果相关技术开发成功，将可为地球带来取之不尽的能源．关于“氦3()”与氘核聚变，下列说法正确的是
A．核反应方程为
B．核反应生成物的质量将大于参加反应物的质量
C．氦3()一个核子的结合能大于氦4()一个核子的结合能
D．氦3()的原子核与一个氘核发生聚变将放出能量
15．核反应堆是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能。核反应方程是反应堆中发生的许多核反应中的一种，X是某种粒子，a是X粒子的个数，用mU、mBa、mKr分别表示、Ba、Kr核的质量，mX表示X粒子的质量，c为真空中的光速，以下说法正确的是（　　）
A．X为中子，a＝2
B．上述核反应中放出的核能ΔE＝（mU－mBa－mKr－2mX）c2
C．上述核反应中放出的核能ΔE＝（mU－mBa－mKr－3mX）c2
D．只有铀块体积达到临界体积才可能发生链式反应
16．请分析：在地球上实现受控热核反应的必要性、可能性和困难是什么？
17．1kg铀全部裂变释放出的能量约为，相当于完全燃烧多少无烟煤放出的能量？
参考答案
1．C
【详解】
A．→＋是衰变，A错误；
B．＋→＋是原子核的人工转变，B错误；
C．＋→＋是轻核聚变，C正确；
D．→＋2是β衰变，D错误。
故选C。
2．B
【详解】
A．任何核反应都存在质量亏损，并释放能量。故反应后核子的总质量小于反应前核子的总质量，核反应过程前后质量不守恒，A错误；
B．氦核的比结合能大于氘核和氚核，是因为氦核的核间结合更牢固，性质更稳定，B正确；
C．若该核反应释放的核能为△E，真空中光速为c，根据爱因斯坦质能方程△E=△mc2可知，反应过程中的质量亏损为，C错误；
D．当今世界各地正在运行的核电站中的主要核反应方程是，D错误。
故选B。
3．C
【详解】
A．为核裂变方程，选项A错误；
B．为人工核转变方程，选项B错误；
C．为核聚变方程，选项C正确；
D．为衰变方程，选项D错误。
故选C。
4．D
【详解】
A．核电发电，核反应方程是
故A错误；
B．核反应过程中，要释放能量，根据爱因斯坦质能方程
可知质量是减少的，但反应前后质量数保持不变，故B错误；
C．现有核电站核反应的类型主要是核裂变，核聚变还没有应用于核电站发电，故C错误；
D．低于临界体积时，铀块无法发生链式反应，故D正确。
故选D。
5．C
【详解】
B．根据质量数、电荷数守恒可得X为质子，核反应方程，选项B错误；
A．此反应为核聚变反应，选项A错误；
C．反应释放能量，会发生质量亏损，核子的比结合能变大，的比结合能比的比结合能大，选项C正确；
D．核聚变反应发生的条件是高温高压，选项D错误。
故选C。
6．A
【详解】
原子弹的爆炸为重核裂变，A选项为重核裂变、B选项为人工转变、C选项为α衰变、D选项为轻核聚变，故选A。
7．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。
8．C
【详解】
A．粒子的质量数是4，电荷数是2，所以经过一次衰变后变为，故A正确，不符合题意；
B．根据电荷数守恒、质量数守恒知，的电荷数为
质量数为
可知为电子，故B正确，不符合题意；
C．核反应方程
为人工核反应方程，是发现质子的核反应方程，故C错误，符合题意；
D．铋210的半衰期是5天，经过1个半衰期，有半数发生衰变；铋210还剩时，根据
代入数据可得，那么经过3个半衰期。所以铋的半衰期
天天
故D正确，不符合题意。
故选C。
9．C
【详解】
A．甲图是卢瑟福粒子散射实验，大多数粒子不发生偏转，少数粒子发生明显偏转，极少数粒子发生较大角度的偏转，甚至是反向，故C处可以接收到少数粒子，A错误；
B．链式反应中铀原子核被中子轰击后发生的是裂变反应，B错误；
C．一个氢原子从能级向低能级跃迁，可能放出一种光子，也可能放出两种光子，大量处于的氢原子向低能级跃迁会放出3种光子，C正确；
D．验电器指针张角变大说明经过弧光灯照射以后锌板所带电量增加了，因光电效应中从锌板逸出的是电子，锌板会因此带正电荷，所以根据指针张角变大可以判断锌板原来带正电， D错误；
故选C。
10．B
【详解】
A．核电站利用核裂变来获得核能，A错误；
B．该核反应属于聚变反应，B正确；
C．根据质量数和电荷数守恒，此X为正电子，C错误；
D．该核反应前后质量数守恒，释放了核能，根据爱因斯坦质能方程可知反应过程产生了质量亏损，D错误。
故选B。
11．D
【详解】
A．根据公式
得
最大动能为
最大动能与加速电压无关，故A错误；
B．用中子轰击铀核使其发生裂变反应，能放出巨大的能量，故B错误；
C．图3说明光子既有能量又有动量，故C错误；
D． 戴维孙和汤姆孙利用图4的电子束衍射实验，证明了电子具有波动性，故D正确。
故选D。
12．D
【详解】
A．α粒子轰击N，生成O，并产生了质子，选项A错误；
B．每次α衰变，质量数少4，电荷数少2，所以中子数少2，每次β衰变一个中子转化成一个质子和一个电子，所以中子数少1，所以经过4次α衰变，2次β衰变，新核与原来的原子核相比，中子数少4×2+2×1=10，故B错误；
C．放射性β射线其实质是高速电子流；放射性γ射线可用于医学的放射治疗，故C错误；
D．核电站可通过控制慢中子的数目来控制核反应剧烈程度，故D正确。
故选D。
13．BDE
【详解】
A．爱因斯坦成功地解释了光电效应，揭示了光的本性，故A错误；
B．原子核内的一个中子转化成一个质子和一个电子，电子发射到核外，这就是β衰变的实质，选项B正确；
C．一个氘核与一个氚核聚变生成一个氦核的同时，放出一个中子，故C错误；
D．根据玻尔理论可知，一群氢原子核外电子从n=4能级向低能级跃迁最多可辐射种频率的光子，故D正确；
E．已知放射性元素钍的半衰期是24天，48g的该元素经过72天后，经过了3个半衰期，剩下了，衰变了42 g，选项E正确。
故选BDE。
14．AD
【详解】
A．根据质量数和电荷数守恒可知，A正确；
B．由于核反应的过程中释放大量的能量，根据爱因斯坦质能方程，可知生成物的质量小于反应物的质量，B错误；
C．质量中等的核的比结合能最大，故使重核裂变为两个质量中等的核或使轻核聚变，都可使核更为稳定并放出能量，故一个生成物核子的结合能大于一个反应物的核子的结合能，C错误；
D．由于质量中等的核的比结合能最大，故使重核裂变为两个质量中等的核或使轻核聚变，都可使核更为稳定并放出能量，D正确．
故选AD。
15．BD
【详解】
A．核反应过程中，由核电荷数守恒知X的电荷数为0，故X为中子，由质量数守恒知
A错误；
BC．由质能方程可知，释放的核能
即
C错误B正确；
D．发生链式反应，铀块的体积必须达到临界体积才能进行，D正确。
故选BD。
16．见解析
【详解】
必要性：由于地球上石化燃料和裂变材料的贮量有限，开发聚变能非常重要，并且是一项十分紧迫的任务。各国科学家都在加紧研究，以期尽快在地球上制造出人类自己的太阳，缓解甚至消除能源危机的困扰。
可能性：地球上聚变材料的储量丰富，每升水中含有0.03g的氘，地球上的河流、湖泊、海洋等有138.6亿立方米的水，大约有40亿吨氘。聚变反应中所用的氘可以利用锂来提取，地球上锂的储量有2000亿吨，用来制取氘足以满足聚变的需要。
困难：地球上没有任何容器能够经受住热核反应所需要的高温。
17．
【详解】
查表可知，无烟煤的热值为。设完全燃烧m kg无烟煤放出的热量相当于1 kg铀全部裂变释放出的能量，则
通过计算可以看出，原子核在发生裂变时释放的能量是十分巨大的。