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

5.5裂变和聚变 课时作业（解析版）
1．下列核反应方程中，属于轻核聚变的是（　　）
A． B．
C． D．
2．有关原子核反应的典型方程，下列说法正确的是（　　）
A．卢瑟福发现质子的核反应方程是
B．查德威克发现中子的核反应方程是
C．居里夫妇发现人工放射性同位素的方程是
D．铀核的典型裂变方程是
3．2020年12月4日，我国新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”（HL—2M）在成都正式建成放电，标志着我国正式跨入全球可控核聚变研究前列。HL—2M将进一步加快人类探索未来能源的步伐，其主要核反应方程为。下列说法正确的是（　　）
A．X是正电子
B．X是质子
C．该核反应过程中电荷数守恒、质量守恒
D．中核子的比结合能比小
4．随着20世纪的到来，量子论和相对论相继出现，新的时空观、概率论等在宏观和微观领域取代了牛顿力学的相关概念，人们称此时期为近代物理学时期。下列说法正确的是（　　）
A．若紫外线照射到某金属板表面时能产生光电效应，则当紫外线的光照强度增大时，从该金属板表面逸出的光电子的最大初动能增大
B．轻核聚变时要释放能量，这是因为发生了质量亏损
C．按照玻尔原子理论，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后，电子的动能变小，原子的总能量变小
D．20个放射性元素的原子核中的10个发生衰变所需的时间，就是该放射性元素的半衰期
5．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
6．我国研制的全球首座20万千瓦高温气冷堆核电站于2021年4月装料完毕，年底正式发电。该核反应堆用铀235作核燃料，用石墨作慢化剂，用氦气作冷却剂。则（　　）
A．铀235的核裂变是它自发分裂成两个中等核，同时放出中子
B．裂变产生中等核的比结合能大于铀235核的比结合能
C．石墨在反应堆中的作用是吸收中子，控制反应的速度
D．可用铀238替代铀235作为核燃料
7．下列说法中正确的是（　　）
A．汤姆生通过研究阴极射线实验，发现了电子和质子的存在
B．裂变物质体积小于临界体积时，链式反应不能进行
C．卢瑟福的α粒子散射实验证明了原子核是由质子和中子组成的
D．根据玻尔理论，氢原子在辐射光子的同时，轨道半径也在连续地减小
8．原子核裂变一般生成两个中等质量的原子核，我国科学家钱三强和何泽慧夫妇研究铀核裂变时，发现了铀核也可能分裂成三部分或四部分。关于原子核的裂变下面表述正确的是（　　）
A．裂变过程质量亏损，但不一定释放能量
B．裂变成两个中等质量的原子核和，与是同位素
C．容易俘获快中子而发生裂变释放核能
D．的纯度越高，其裂变的链式反应越难进行
9．与下列图片相关的物理知识说法正确的是（　　）
A．甲图，卢瑟福通过粒子散射实验，建立了原子核式结构模型
B．乙图，氢原子的能级结构图，大量处于n=4能级的原子向低能级跃迁时，能辐射4种不同频率的光子
C．丙图，“光电效应”实验揭示了光的粒子性，普朗克为此提出了相对论学说，建立了光电效应方程
D．丁图，重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续进行，称为链式反应，其中一种核裂变反应方程为
10．2020年12月4日14时02分，新一代“人造太阳”装置-中国环流器二号装置（）在成都建成并实现首次放电。已知一个氘核和一个氚核聚变成一个新核并放出一个中子。下列说法正确的是（　　）
A．新核为
B．此反应为链式反应
C．反应后粒子的比结合能变大
D．因为是微观粒子，粒子在反应前后不满足动量守恒定律
11．如图所示为核反应堆的示意图，铀棒是核燃料，其反应方程为U＋n―→Ba＋Kr＋3n。用重水做慢化剂可使快中子减速，假设中子与重水中的氘核（H）每次碰撞均为弹性正碰，而且认为碰撞前氘核是静止的，则下列说法正确的是（　　）
A．铀核的比结合能比钡核的小
B．该反应为热核反应
C．中子与氘核碰后可原速反弹
D．镉棒插入深一些可增大链式反应的速度
12．我国成功研制的环流器二号M装置，是一款通过可控热核聚变方式，提供清洁能源的装置。氘、氚的核聚变反应方程为：。已知氘核、氚核的比结合能分别是、，，正确的是（　　）
A．X核结合能为 B．氘核结合能为
C．氦原子核的比结合能为 D．聚变反应中质量亏损为
13．某次用中子轰击原子核的核反应方程为，、、Y、的质量分别为m1、m2、m3、m4，真空中的光速为c。下列说法正确的是（　　）
A．该反应过程中的质量亏损为m1－9m2－m3－m4
B．该反应过程中释放的能量为
C．该核反应属于聚变
D．Y原子核中含有36个中子
14．以下说法正确的是（　　）
A．光电效应中，若某材料的逸出功是W，则它的极限频率
B．元素（钍）经过一系列α衰变和β衰变之后，变成（铅），则铅核比钍核少28个中子
C．太阳内部高温高压条件下的热核聚变反应方程是
D．卢瑟福的原子核式结构学说解释了α粒子散射现象
E.玻尔的原子模型引入了普朗克的量子观念
F.一群原处于n＝4能级的氢原子回到n＝1的状态过程中能放出三种频率不同的光子
15．下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（　　）
A．图甲：光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
B．图乙：铀核裂变中放出新的中子又引起新的裂变，形成链式反应
C．图丙：氢原子能级是分立的，但原子发射光子的频率是连续的
D．图丁：卢瑟福通过α粒子散射实验，提出原子的核式结构模型，并估算出原子核的大小
16．已知中子的质量，质子的质量，氘核的质量。写出中子、质子结合成氘核的核反应方程并求氘核的结合能。
参考答案
1．A
【详解】
A．为轻核聚变，A正确；
B．铀核需要俘获一个慢中子才能发生裂变，其中的一种核反应方程为，B错误；
C．是人工转变，C错误；
D．是人工转变，D错误。
故选A。
2．C
【分析】
本题通过原子物理相关知识考查考生的记忆识别能力和认识理解能力。
【详解】
A．卢瑟福发现质子的核反应方程是
选项A错误；
B．查德威克发现中子的核反应方程是
选项B错误；
C．居里夫妇发现人工放射性同位素的方程是
选项C正确；
D．铀核的典型裂变方程是
选项D错误。
故选C。
3．D
【详解】
ABC．根据核反应前后质量数守恒，电荷数守恒可知，X是中子，ABC错误；
D．核聚变反应释放核能，产生比结合能更大、更稳定的粒子，D正确；
故选D。
4．B
【详解】
A．从金属板表面逸出的光子的最大初动能与光照强度无关，故A错误；
B．氢核聚变时释放能量是因为发生了质量亏损，故B正确；
C．按照波尔原子理论，氢原子核外电子从半经销的轨道跃迁到半径大的轨道后，电子的动能变小，原子的总动能变大，C错误；
D．放射性元素的半衰期是统计规律，对少数原子核不适用，故D错误；
故选B。
5．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。
6．B
【详解】
A．铀235的核裂变必须要有中子轰击才能分裂成两个中等核，同时放出多个中子，选项A错误；
B．裂变因为放出核能，有质量亏损，则产生中等核的比结合能大于铀235核的比结合能，选项B正确；
C．慢中子最容易引发铀核裂变，所以在快中子碰到铀棒前要进行减速，石墨的作用是使中子减速，故C错误；
D．反应堆以铀235为裂变燃料，而在天然铀中占99%的铀238不能被利用，则不可用铀238替代铀235作为核燃料，选项D错误。
故选B。
7．B
【详解】
A．汤姆生通过研究阴极射线实验，发现了电子的存在，但是没发现质子，选项A错误；
B．裂变物质体积小于临界体积时，链式反应不能进行，选项B正确；
C．卢瑟福的α粒子散射实验得出了原子的核式结构理论，并没有证明原子核由质子和中子组成的，选项C错误；
D．根据玻尔理论，氢原子在辐射光子的同时，轨道半径也在减小，但不是连续地减小，选项D错误。
故选B。
8．B
【详解】
A．裂变过程质量亏损，根据质能方程，一定释放能量，A错误；
B．裂变成两个中等质量的原子核和，与质子数相同而中子数不同，是同位素，B正确；
C．容易俘获慢中子而发生裂变释放核能，C错误；
D．的纯度越高，其裂变的链式反应越容易进行，D错误。
故选B。
9．A
【详解】
A．甲图，卢瑟福通过粒子散射实验，建立了原子核式结构模型，所以A正确；
B．乙图，氢原子的能级结构图，大量处于n=4能级的原子向低能级跃迁时，能辐射6种不同频率的光子，所以B错误；
C．丙图，“光电效应”实验揭示了光的粒子性，爱恩斯坦为此提出了相对论学说，建立了光电效应方程，所以C错误；
D．丁图，重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续进行，称为链式反应，其中一种核裂变反应方程为，所以D错误；
故选A。
10．C
【详解】
A．根据质量数和电荷数守恒得
故A错误；
B．此反应为核聚变反应，故B错误；
C．和的比结合能小于的比结合能，故C正确；
D．所有核反应都满足动量守恒，故D错误。
故选C。
11．A
【详解】
A．在该核的反应中，会释放出大量的能量，由比结合能越大，原子核越稳定，可知铀核的比结合能比钡核的小，A正确；
B．该反应是重核裂变反应，B错误；
C．由题意知，氘核质量数是中子的两倍，取碰撞前中子的速度方向为正方向，碰撞是弹性碰撞，所以动量和机械能都守恒，由守恒定律可得
mv0=mv1+2mv2
联立解得
C错误；
D．要使裂变反应更激烈一些，应使镉棒插入浅一些，让它少吸收一些中子，链式反应速度就会快一些，D错误。
故选A。
12．C
【详解】
A．由质量数守恒和电荷数守恒得核反应方程为
即X核为中子，单个核子没有结合能，故A错误；
B．氘核结合能为
故B错误；
C．氮原子核的比结合能为
故C正确；
D．由质能方程可得质量亏损为
代入得
故D错误。
故选C。
13．AD
【详解】
A．该过程中，质量亏损为
m=m1＋m2－10m2－m3－m4＝m1－9m2－m3－m4
选项A正确；
B．根据爱因斯坦质能方程，该反应过程中释放的能量为（m1－9m2－m3－m4）c2，选项B错误；
C．该反应属于裂变反应，选项C错误；
D．Y原子核中含有的中子数为235－92＋1－（136－38）－10＝36，选项D正确。
故选AD。
14．ADE
【详解】
A．光电效应中若某材料的逸出功是W，根据光电效应方程
则它的极限频率，故A正确；
B．元素(钍)经过一系列α衰变和β衰变之后，变成（铅），则铅核比钍核少20个中子，故B错误；
C．太阳内部高温高压条件下的热核聚变反应方程是
故C错误；
D．α 粒子散射现象解释了卢瑟福的原子核式结构学说，故D正确；
E.．玻尔的原子模型引入了普朗克的量子观念，故E正确；
F．一群原处于n＝4 能级的氢原子回到n ＝1的状态过程中根据，知放出6种不同频率的光子，故F错误；
故选ADE。
15．BD
【详解】
A．图甲：光电效应中，光电子的最大初动能随入射光的频率增大而增大，并非与入射光的频率成正比，选项A错误；
B．图乙：铀核裂变中放出新的中子又引起新的裂变，形成链式反应，选项B正确；
C．图丙：氢原子能级是分立的，但原子发射光子的频率也是不连续的，选项C错误；
D．图丁：卢瑟福通过α粒子散射实验，提出原子的核式结构模型，并估算出原子核的大小，选项D正确。
故选BD。
16．；
【详解】
该核反应方程为
中子和质子结合成氘核的质量亏损
中子和质子结合成氘核释放的能量，即氘核的结合能
核物理中常用eV作为能量单位，根据，可得氘核的结合能