5.5裂变和聚变 课时检测-2021-2022学年高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第三册（word含答案）

5.5裂变和聚变 课时检测（解析版）
一、选择题
1．2019年8月我国已经建成了新托卡马克(EAST)装置——中国环流器二号M装置(HL 2M)，为“人造太阳”创造了条件，其等离子温度有望超过2亿摄氏度，将中国的聚变堆技术提升到了新的高度。设该热核实验反应前氘核(H)的质量为m1，氚核(H)的质量为m2，反应后氦核(He)的质量为m3，中子(n)的质量为m4。关于聚变的说法正确的是（ ）
A．核裂变比核聚变更为安全、清洁
B．由核反应过程质量守恒可知m1＋m2＝m3＋m4
C．两个轻核结合成质量较大的核，比结合能较聚变前减小
D．HL 2M中发生的核反应方程式是H＋H→He＋n
2．2019年10月，我国成为全球规模最大的核聚变项目——“国际热核聚变实验堆”主机安装工程的施工方之一。主机安装工作将由中核集团承担，正式开启我国为“人造太阳”安装“心脏”的全新挑战。下列关于核聚变的说法正确的是（　　）
A．目前核电站利用的核反应是核聚变
B．聚变反应的条件是聚变物质的体积达到临界体积
C．原子弹和氢弹都是利用核聚变的原理制成的
D．轻核聚变需要极高的温度，因此核聚变又叫热核反应
3．2020年11月24日4时30分，我国用长征五号遥五运载火箭成功发射嫦娥五号探测器。该探测器顺利到达月球表面并取回月壤。氦3大量存在于月壤中，是未来的清洁能源。两个氦3聚变的核反应方程是，已知氦3、氦4和X粒子的质量分别为、和。下列说法正确的是（　　）
A．核裂变比核聚变更为安全、清洁
B．X粒子为中子
C．两个轻核结合成质量较大的核，比结合能较聚变前增大
D．由核反应过程质量守恒可知
4．“人造太阳”实验中的可控热核反应的聚变方程是，反应原料氘（）富存于海水中；氚（）可以用某种粒子X轰击锂核（）得到，核反应方程为。下列说法正确的是（　　）
A．X为质子
B．核反应生成物中的粒子具有很强的电离本领和很强的穿透能力
C．在粒子X轰击锂核（）的核反应生成物中有粒子，故该核反应属于衰变
D．氦核（）的比结合能大于氘核（）的比结合能，也大于氚核（）的比结合能
5．下列说法正确的是（　　）
A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小
B．发生α衰变时，生成核与原来的核相比，中子数减少了4
C．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应
D．按照玻尔理论，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，电子的动能减小，电势能增大，原子的总能量不变
6．中国承诺到2020年碳排放量下降40%~45%，为了实现负责任大国的承诺，我们将新建核电站项目。目前关于核电站获取核能的基本核反应方程可能是（　　）
A．
B．
C．
D．
7．下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（　　）
A．甲图中，链式反应属于轻核的聚变
B．乙图中，原子核D和E聚变成原子核F要放出能量
C．丙图中，卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子
D．丁图中，原来有1000个氡222，经过一个半衰期的时间，一定还剩余500个
8．2020年11月24日4时30分，我国用长征五号遥五运载火箭成功发射嫦娥五号探测器。该探测器顺利到达月球表面并取回月壤。月壤中含有氦，2个氦-3聚变可以产生氦和质子，已知氦-3、氦-4和质子的质量分别为、和。下列说法正确的是（　　）
A． B．
C． D．
9．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
10．中国是核电大国，到2020年1月，已经建成19座核电站，核电站是利用原子核发生裂变反应时所产生的核能来进行发电的。关于原子核与核能，以下说法正确的是（　　）
A．组成原子核的核子之间只存在引力
B．核反应中由于核子数减少而导致质量亏损
C．比结合能越大的原子核越稳定，核子平均质量越小
D．核电站利用中等质量的原子核分裂成质量较小的原子核来获取核能
11．关于下列四幅图的表述，正确的是（　　）
A．图甲表示随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
B．图乙中为了不影响行车安全，所有的汽车前窗玻璃的透振方向和前灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°
C．图丙中若将电子改为质子，以相同电压加速时质子的衍射现象更明显
D．图丁中镉棒的作用是使快中子变成慢中子，从而影响链式反应速度
12．日本福岛核电站泄漏事故再升级，日本政府准备将大量受污染的核废水直接排入大海，遭到了来自日本国内乃至全世界人民的反对，核废水中含有大量无法中和的放射性氚，氚能通过β衰变放射出β射线，半衰期大约 12.5 年，氚同时也是轻核聚变的重要原料，一个氘核与一个氚核结合成一个氦核时（同时放出一个粒子），辐射出一个γ光子。下列说法正确的是 （　　）
A．，此方程中 x=1，且此反应属于α衰变
B．聚变后核子平均质量会减小，的结合能大于和 的结合能之和
C．20 个氚核发生β衰变时，经过 25年，大约还有 5 个氚核未发生衰变
D．氚发生β衰变时，β射线来自原子核外的电子电离而产生
13．铀核裂变的一种方程为U＋X→Sr＋Xe＋3n，原子核的比结合能与质量数的关系如图所示，下列说法中正确的有（　　）
A．X是中子
B．X是质子
C．U、Sr、Xe中，Sr的比结合能最大，最稳定
D．U、Sr、Xe中，U的质量数最大，结合能最大，最稳定
14．关于铀核裂变，下述说法正确的是（　　）
A．铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两种不同的核
B．铀核裂变时还能同时释放2~3个中子
C．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀235
D．铀块的体积对产生链式反应无影响
15．半衰期为3.8天的氡具有放射性，它会衰变成钋和另一种粒子，氡被人体吸入后，会对呼吸系统造成辐射损伤，是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一。下列说法正确的是（　　）
A．该衰变的方程是
B．100个氡原子核经过3.8天后还剩下50个氡原子核
C．4克氡元素经过1.9天后还剩下1克氡元素
D．真空中一个静止的氡原子核衰变后，生成另一种粒子的动能要大于钋原子核的动能
二、解答题
16．在微观领域，动量守恒定律和能量守恒定律依然适用。在轻核聚变的核反应中，两个氘核（H）以相同的动能 EK0=0.35 MeV 做对心碰撞，假设该反应中释放的核能全部转化为氦核（He ）和中子（ n ）的动能。已知氘核的质量 mD=2.014 1u，中子的质量 mn=1.008 7u，氦核的质量 mHe=3.016 0u，其中 1u 相当于 931 MeV：
(1)在上述轻核聚变的核反应中释放的核能为多少 MeV？（结果保留2 位有效数字）
(2)生成的氦核和中子的动能各是多少 MeV？（结果保留 1 位有效数字）
参考答案
1．D
【详解】
A．核裂变原料、产物对环境污染较核聚变严重，A错误。
B．氘核和氚核的核聚变过程中要释放出核能，存在着质量亏损，即m1＋m2>m3＋m4,B错误。
C．比结合能越大，原子核越稳定，两个轻核结合成质量较大的核，比结合能较聚变前增大，C错误。
D．核聚变方程为H＋H→He＋n，D正确。
故选D。
2．D
【详解】
A．目前核电站利用的核反应是核裂变，A错误；
B．聚变反应的条件是聚变物质的温度达到某一极高温度，B错误；
C．原子弹是利用核裂变的原理，氢弹是利用核聚变的原理，C错误；
D．轻核聚变需要极高的温度，因此核聚变又叫热核反应，D正确。
故选D。
3．C
【详解】
A．核聚变需要在超高温、高压的条件下才能发生反应，一旦条件不满足就会停止反应，且没有放射性污染，比核裂变更为安全、清洁，A错误；
B．据电荷数守恒及质量数守恒可确定X粒子为质子，B错误；
C．两个轻核结合成质量较大的核，比结合能较聚变前增大，C正确；
D．核反应过程有质量亏损，故，D错误。
故选C。
4．D
【详解】
A．根据质量数和电荷数守恒得
则X应为中子，故A错误；
B．射线的电离本领较强，穿透能力较弱，故B错误；
C．该核反应为人工核反应，不是衰变，故C错误；
D．聚变反应放出能量，氦核（）的比结合能大于氘核、氚核的比结合能，故D正确。
故选D。
5．C
【详解】
A．半衰期与放射性物质的温度无关。A错误；
B．发生α衰变时，生成核与原来的核相比，中子数减少了2个。B错误；
C．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应。C正确；
D．按照玻尔理论，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，电子的动能减小，电势能增大，原子的总能量增大。D错误。
故选C。
6．A
【详解】
重核的裂变是指质量数较大的原子核分裂成两个中等质量的原子核，A是裂变反应，B是β衰变，C是发现质子的反应，D是α衰变，A正确。
故选A。
7．B
【详解】
A．甲图中，链式反应属于重核裂变图甲中， A错误；
B．乙图中，原子核D和E聚变成原子核F的过程属于聚变反应，是该反应的过程中要放出能量，B正确；
C．丙图中，卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，得出了原子的核式结构理论，C错误；
D．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量原子核衰变不适应，D错误。
故选B。
8．A
【详解】
根据质量数守恒和电荷数守恒得聚变方程为，根据爱因斯坦质能方程求聚变过程中释放出的核能为，因此要满足，故A正确。
故选A。
9．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。
10．C
【详解】
A．组成原子核的核子之间存在核力的作用，核力有时表现为斥力，有时表现为引力，选项A错误；
B．核反应中核子数并没有减少，由于核子的平均质量减少而导致质量亏损，选项B错误；
C．比结合能越大的原子核越稳定，核子平均质量越小，选项C正确；
D．核电站利用质量较大的原子核分裂成两个或两个以上中等质量核来获取核能，选项D错误。
故选C。
11．B
【详解】
A．图甲表示随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故A错误；
B．图乙中为了不影响行车安全，所有的汽车前窗玻璃的透振方向和前灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°，对方车辆的光与自己前窗玻璃正好是90°，对方的光就不能通过前窗玻璃射到你的眼中，不会发生眼花，故B正确；
C．以相同电压加速的电子和质子，获得的动能一样，由动能和动量的关系
可知，电子的动量小，由
可知，电子的波长更长一些，衍射现象更明显，故C错误；
D．图丁中镉棒的作用是吸收中子，从而影响链式反应速度，故D错误。
故选B。
12．B
【详解】
A．该反应属于轻核聚变。A错误；
B．该反应是放能反应，所以聚变后核子平均质量会减小，的结合能大于和 的结合能之和。B正确；
C．半衰期是个统计概念，对象是大量的原子核，对于个别原子核是无法确定其衰变的。C错误；
D．氚发生β衰变时，β射线是一个中子变成质子时产生的。D错误。
故选B。
13．AC
【详解】
AB．根据质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为0，所以X为中子，故A正确，B错误；
CD．根据题图可知、、中，的比结合能最大，最稳定；的质量数最大，结合能最大，比结合能最小，最不稳定，故C正确，D错误。
故选AC。
14．BC
【详解】
AB．铀核受到中子的轰击，会引起裂变，裂变的产物是各种各样的，具有极大的偶然性。但裂变成两块的情况多，也有的分裂成多块，并放出几个中子，A错误，B正确；
C．铀235受中子的轰击时，可以俘获各种能量的中子而引起裂变，且裂变的概率大，而铀238只有俘获能量在1MeV以上的中子时才能引起裂变，且裂变的概率小，所以，为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀235，C正确；
D．须使铀块体积越过临界体积，才能发生链式反应，D错误。
故选BC。
15．AD
【详解】
A．氡衰变成钋质量数减少4，核电荷数减少2，说明发生了1次衰变，该衰变的方程是
故A正确；
B．半衰期是统计学概念，对少数原子没有意义，故B错误；
C．根据可知，4克氡元素经过1.9天后还剩下约2.83克氡元素，故C错误；
D．根据动量守恒定律可知，衰变后的两种粒子动量等大反向，即动量大小相等，根据可知，钋原子核质量大，动能小，故粒子的动能大于钋原子核的动能，故D正确。
故选AD。
16．（1）；（2），
【详解】
（1）核反应方程式为
亏损的质量为
释放的核能
（2）根据核反应中系统的能量守恒
根据核反应中系统的动量守恒，有
可知
解得