5.4核裂变和核聚变 课时检测（Word版含答案）

5.4核裂变和核聚变 课时检测（解析版）
一、选择题
1．1964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
2．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
3．2021年5月28日，在中科院合肥物质科学研究院，有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）创造新的世界纪录，成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，向核聚变能源应用迈出重要一步．下列关于聚变的说法正确的是（　　）
A．任何两个原子核都可以发生聚变
B．两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前减小
C．两个轻核结合成质量较大的核，核子的平均结合能减小
D．核聚变比核裂变更为安全、清洁，是目前利用核能的主要方式
4．核电站是人类和平利用核能的一种方式，核电站内部核燃料的一种核反应方程为，则下列说法正确的是（　　）
A．X是正电子
B．该反应是核聚变反应
C．生成物比反应物的比结合能大
D．核反应前后的总质量不变
5．下列关于核反应及衰变的表述正确的是（ ）
A．是轻核聚变
B．中，X表示
C．半衰期与原子所处的化学状态有关
D．衰变中产生的射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的
6．以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的是（　　）
A．太阳内部发生的核反应是热核反应
B．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的光强太小
C．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，势能变大，但原子的能量减小
D．原子核发生一次β衰变，该原子外层就失去一个电子
7．2021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
8．2020年我国完成了探月工程三期任务，实现月面无人采样返回。为应对月球夜晚的低温，“嫦娥五号”除了太阳能板之外，还有一块“核电池”。“核电池”是利用了的衰变，其衰变方程为，关于衰变，下列说法正确的是（　　）
A．，，比的中子数少4
B．为衰变方程式
C．发生的是衰变，射线具有很强的电离能力
D．改变压力、温度或浓度，将改变放射性元素的半衰期
9．核动力航空母舰因其性能强劲堪称海上霸主，它利用可控制核裂变释放的核能获得动力，核反应方程为：。已知光在真空中速度为c，的比结合能为，的比结合能为，的比结合能为。下列说法正确的是（　　）
A．X为中子，
B．反应过程中的质量亏损为
C．三种比结合能的大小关系为
D．此核裂变释放核能约为
10．我国广东大亚湾核电站是我国首座大型商用核电站，年发电量近150亿千瓦时。核电站核反应方程是（　　）
A． B．
C． D．
11．下列说法中正确的是（　　）
A．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子且总能量增加
B．光电效应显示了光的粒子性，康普顿效应显示了光的波动性
C．天然放射现象的发现，揭示了原子内部的复杂结构
D．一个氘核与一个氢核聚变生成一个氦核的同时，放出一个中子
12．近日日本政府计划将福岛核污染水排放入海的做法引起国际社会广泛关注。核泄漏事故污染物能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为，则（　　）
A．核反应方程中的是质子 B．核反应方程中的是中子
C．核反应类型为核裂变 D．核反应类型为衰变
13．原子能电池是利用放射性同位素衰变过程释放的热能转换成电能，具有尺寸小、重量轻、性能稳定可靠、工作寿命长、环境耐受性好等特点，能为空间及各种特殊恶劣环境条件下的自动观察站或信号站等提供能源。其中是原子能电池的放射源之一，会发生β衰变，半衰期为28.5年。主要来源于的裂变，其核反应方程为。下列说法中正确的是（　　）
A．的平均结合能比裂变产物的平均结合能小
B．的β衰变方程为
C．衰变产生的β射线是其核外电子吸收能量后跃迁产生的
D．密闭容器中装有1g经过28.5年容器中剩余物质质量为0.5g
14．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，下列关于核反应方程的说法正确的是（　　）
A．衰变方程中x是电子
B．衰变方程中y是电子
C．核聚变反应方程中a=2
D．核裂变反应方程中b=3
15．如图所示，“核反应堆”通过可控的链式反应实现核能的释放，核燃料是铀棒，在铀棒周围放“慢化剂”，快中子和慢化剂中的碳原子核碰撞后，中子速度减少变为慢中子。下列说法正确的是（　　）
A．“慢化剂”使快中子变慢中子，慢中子更难被铀核俘获
B．裂变后的新核氪的比结合能大于铀核的比结合能
C．链式反应是指由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程
D．一个裂变释放的能量是200MeV，则该核反应中质量亏损约为
二、解答题
16．有“人造太阳”之称的“东方超环”是我国自主设计建造的世界上第一个非圆截面全超导托卡马克核聚变实验装置。“人造太阳”核聚变的反应方程为，此反应中释放的核能为，已知光速为c。
(1)请确定聚变方程中Z、M的数值；
(2)求上述聚变反应中的质量亏损；
(3)轻核聚变、重核裂变是两种重要的核反应类型，请你结合实际，说明它们的异同点。
17．物理学家们普遍相信太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应根据这一理论，在太阳内部4个氢核转化成一个氦核相两个正电子并放出能量已知质子质量，粒子质量，电子质量其中u为原子质量单位，且lu相当于．
写出该核聚变的反应方程；
一次这样的核反应过程中释放出多少兆电子伏特的能量？保留4位有效数字
参考答案
1．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。
2．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。
3．B
【详解】
A．只有两个质量数较小的原子核才可以聚变成一个中等质量数的原子核，并不是任何两个原子核都可以发生聚变，故A错误；
BC．核聚变反应会放出大量的能量，根据质能关系可知反应会发生质量亏损，两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前减小，平均结合能增加，故B正确，C错误；
D．核聚变的最终产物是氦气，无污染，而核裂变会产生固体核废料具有放射性，因此核聚变更加清洁和安全，但是还不是目前利用核能的主要方式，选项D错误。
故选B。
4．C
【详解】
A．根据质量数及电荷数守恒可知，X是中子。A错误；
B．该反应是核裂变。B错误；
C．该反应放能，所以生成物比反应物的比结合能大。C正确；
D．该反应放能，有质量亏损。D错误。
故选C。
5．A
【详解】
A．核反应方程
是轻核聚变的核反应方程，故A正确；
B．根据核反应过程中，质量数，电荷数守恒可判断知
中，X表示，故B错误；
C．半衰期与原子所处的物理、化学状态无关，故C错误；
D． 衰变中产生的射线实际上是原子核内的中子转化为质子而产生的，故D错误。
故选A。
6．A
【详解】
A．太阳内部发生的核反应是热核反应，所以A正确；
B．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的频率太小，发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，所以B错误；
C．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，吸收光子或其他能量，电子的动能减小，势能变大，原子的能量增大，所以C错误；
D．原子核发生一次β衰变，是原子核内的一个中子变为质子时产生的电子，所以D错误；
故选A。
7．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。
8．C
【详解】
A． 的衰变方程为
根据质量数守恒与电荷数守恒可知
解得
可知发生的衰变为α衰变，核反应方程为
即比的中子数少2，A错误；
B．核聚变方程，B错误；
C．发生的是衰变，射线具有很强的电离能力，C正确；
D．半衰期与环境条件无关，压力、温度或浓度不能改变放射性元素的半衰期，D 错误。
故选C。
9．D
【详解】
A．由电荷数守恒及质量数守恒可得
故X为中子，，A错误；
D．此核裂变释放核能约为
D正确；
B．据质能方程可得，反应过程中的质量亏损为
B错误；
C．如图所示
据比结合能曲线图可知
C错误。
故选D。
10．A
【详解】
A．属于核裂变反应，应用在核电站发电，A正确；
B．该反应为α衰变，B错误；
C．该反应是原子核的人工转变，C错误；
D．该反应是核聚变反应，D错误。
故选A。
11．D
【详解】
A．据玻尔理论，氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子且总能量减少，A错误；
B．光电效应都说明光具有粒子性，康普顿效应说明光具有粒子性，B错误；
C．天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构，C错误；
D．据核反应方程
放出一个中子，D正确。
故选D。
12．D
【详解】
根据质量数守恒与电荷数守恒可知，衰变后的产物的质量数为0，电荷数为－1，是电子，所以衰变方程为，为衰变，故D正确。
故选D。
13．AB
【详解】
A. 该裂变反应放出能量，则的平均结合能比裂变产物的平均结合能小，选项A正确；
B. 根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，的β衰变方程为
选项B正确；
C. 衰变产生的β射线是其核内的中子转化为质子时放出的负电子，选项C错误；
D. 密闭容器中装有1g经过28.5年容器中没有衰变的的质量为0.5g，因衰变后变为别的物质，则剩余物质质量大于为0.5g，选项D错误。
故选AB。
14．BD
【详解】
A．根据电荷数与质量数守恒可知，x是氦核，故A错误；
B．根据电荷数与质量数守恒可知，y是电子，故B正确；
C．根据电荷数与质量数守恒可知，a=1，故C错误；
D．根据电荷数与质量数守恒可知，b=3，故D正确。
故选BD。
15．BCD
【详解】
A．中子的速度不能太快，否则无法被铀核捕获，裂变反应不能进行下去，A错误；
B．重核裂变，质量亏损，释放核能，比结合能大的原子核稳定，故新核氪的比结合能大于铀核的比结合能，B正确；
C．链式反应是指由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程，C正确；
D．根据爱因斯坦质能方程可知，一个裂变释放的能量是200MeV，此过程中的质量亏损为
D正确。
故选BCD。
16．(1)，；(2)；(3)见解析
【详解】
(1)核反应方程满足质量数守恒和质子数守恒，则
解得
，
(2)根据质能方程可知
(3)异同点如下表格
17．① ②24.87
【分析】
根据核反应方程质量数和核电荷数守恒列出热核反应方程；应用质能方程△E=△mc2求解热核反应过程中释放能量．
【详解】
(1)根据题意，结合质量数与质子数守恒，则有：
；
(2) 根据质能方程，则有：
△m=4mP-mα-2me=4×1.0073u-4.0015u-2×0.0005u=0.0267 u
△E=0.0267 u×931.5MeV/u=24.87 MeV．
【点睛】
知道△E=△mc2中△m是亏损质量，△E是释放的核能，知道核反应方程的两数守恒，同时注意有效数字的保留．