5.4核裂变与核聚变 课时提升练-2021—2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册（word含答案）

5.4核裂变与核聚变 课时提升练（含解析）
一、选择题
1．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
2．下列说法正确的是（ ）
A．链式反应属于重核裂变
B．将放射性元素掺杂到其它稳定元素中，并降低其温度，该元素的半衰期将增大
C．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
D．电子等实物粒子不具有波动性
3．黄旭华是中国核潜艇研究设计专家、核潜艇之父，2019年获国家最髙科学技术奖，核潜艇是以核反应堆为动力来源的潜艇，如图，反应堆的核反应方程式为：，下列说法正确的是（　　）
A．Kr有36个质子，89个中子
B．比的平均结合能小
C．核反应前、后原子核的总质量保持不变
D．镉棒插入深些会吸收更多反应生成的中子使反应减慢
4．氘核与氚核聚变释放能量，其核反应方程式为，下列说法正确的是（　　）
A．该方程式中X是电子 B．该方程式中X是质子
C．聚变前后的总质量不变 D．和的比结合能都小于的比结合能
5．下列有关核反应方程的说法正确的是（　　）
A．居里夫妇发现放射性磷的反应方程式为
B．查德威克发现中子的方程式为
C．太阳内部的热核反应，产物X是电子
D．是铀核裂变方式之一，其产物的结合能比的结合能大
6．下列核反应中是α衰变的方程是（　　）
A． B．
C． D．
7．关于轻核聚变释放核能，下列说法正确的是（　　）
A．一次聚变反应一定比一次裂变反应释放的能量多
B．聚变反应平均每个核子释放的能量一定比裂变反应大
C．聚变反应中粒子的比结合能变小
D．聚变反应中形成质量较大的核，故反应后质量增大
8．2019年4月23日，在中国海军建军70周年阅兵式上，中国海军的093改进型攻击核潜艇公开亮相。核潜艇以核反应堆作动力源。关于核反应，下列说法正确的是（　　）
A．核反应方程属于衰变，而射线来自原子外层的电子
B．核反应方程属于裂变，是核潜艇的动力原理
C．核反应方程属于裂变，是原子弹裂变反应原理
D．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和
9．2020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，标志着中国正式进入核电技术先进国家行列。核电站的产热核心是放射性重元素，通常为铀235。以下关于华龙一号的说法正确的是（　　）
A．华龙一号中发生的是核聚变
B．华龙一号中可能发生的一种反应是U→Ba+Kr+2n
C．核反应堆中可采用重水、石墨作为慢化剂
D．核反应过程中遵循质量守恒定律
10．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。下列核反应方程及其表述都正确的是（　　）
A．He＋Al→P＋H是原子核的人工转变
B．F＋H→O＋He是α衰变
C．H＋H→He＋γ是核聚变反应
D．U→Sr＋Xe＋3n是核裂变反应
11．2019年4月23日，在中国海军建军70周年阅兵式上，中国海军的093改进型攻击核潜艇公开亮相。核潜艇以核反应堆作动力源。关于核反应，下列说法正确的是（　　）
A．核反应方程属于裂变，是原子弹裂变反应原理
B．核反应方程属于裂变，是核潜艇的动力原理
C．核反应方程属于衰变，而射线来自原子外层的电子
D．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和
12．2021年5月28日，有中国“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（如图所示）创造了新的世界纪录，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。已知该装置内发生的一种核反应为，其中原子核X的中子数为（　　）
A．5 B．3 C．2 D．1
13．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，同时放出一个中子，辐射出一个γ光子。下列说法正确的是（　　）
A．氚发生β衰变时，β射线来自原子核外的电子电离而产生
B．20个氚核发生β衰变，经过25年，大约还有5个氚核未发生衰变
C．属于轻核聚变反应
D．He和n的结合能之和大于H和H的结合能之和
14．科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚核反应获得能量，核反应方程分别为：和下列表述正确的有（　　）
A．X是中子 B．Y的质子数是3，中子数是6
C．两个核反应都没有质量亏损 D．氘和氚的核反应是核聚变反应
15．关于核反应、核能，下列说法中正确的是（　　）
A．原子弹是利用轻核的聚变制成的，它利用氢弹引发热核反应
B．从到共发生了次衰变，次衰变
C．氢原子由低能级向高能级跃迁时，吸收光子的能量可以稍大于两能级间能量差
D．铅原子核的结合能大于铯原子核的结合能
二、解答题
16．当初卢瑟福用α粒子轰击静止的氮原子核，产生了氧的一种同位素—氧17和一个质子，那是人类第一次实现的原子核人工转变。已知α粒子的质量，氮原子核质量，氧17核质量，质子质量。
（1）写出该核反应方程；
（2）求出该反应放出的能量△E（1 u相当于931.5MeV，结果保留三位有效数字）
17．某同学查阅资料知道，铀238衰变后变成钍235，他书写的的衰变反应方程为。
（1）指出其中可能存在的几处错误，并说明原因。
（2）请写出正确的核反应方程。
参考答案
1．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。
2．A
【详解】
A．链式反应属于重核裂变，A正确；
B．半衰期由原子核本身决定，与外界因素无关，B错误；
C．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，C错误；
D．电子等实物粒子具有波动性，只是不明显，D错误。
故选A。
3．D
【详解】
A．Kr有36个质子，中子个数为
A错误；
B．中等质量核的平均结合能比重核大，所以比的平均结合能大，B错误；
C．重核裂变要放出能量，核反应前、后原子核的总质量减少，C错误；
D．镉棒插入深些会吸收更多反应生成的中子使反应减慢，D正确。
故选D。
4．D
【详解】
AB．该方程式中X的质量数为1，电荷数为0，是中子，选项AB错误；
C．反应放出能量，可知聚变前后的总质量减小，选项C错误；
D．因反应放出核能，则和的比结合能都小于的比结合能，选项D正确。
故选D。
5．D
【详解】
A．居里夫妇发现放射性磷的反应方程式为
故A错误；
B．查德威克发现中子的方程式为
故B错误；
C．根据电荷数守恒可知产物X是，即正电子，故C错误；
D．原子核的核子数越多，其结合能越大，所以的结合能比的结合能大，故D正确。
故选D。
6．C
【详解】
A．是β衰变，故A错误；
B．是聚变反应，故B错误；
C．是α衰变，故C正确；
D．是人工转变，故D错误。
故选C。
7．B
【详解】
AB．因参与核反应的核子质量未知，所以在一次聚变反应中释放的能量不一定比裂变反应多，但平均每个核子释放的能量一定比裂变多，故A错误，B正确；
CD．聚变反应中释放出巨大能量，则比结合能一定增加，质量发生亏损，故CD错误。
故选B。
8．C
【详解】
A．衰变是原子核的衰变，与核外电子无关，故A错误；
B．质量数较小的核转化为质量数较大的核，属于轻核聚变，故B错误；
C．质量数较大的核裂变为质量中等的核，属于重核裂变，是原子弹裂变反应原理，故C正确；
D．核反应前后核子数相等，核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，故D错误。
故选C。
9．C
【详解】
A．核电站是利用重核裂变进行发电的，所以华龙一号中发生的是裂变，故A错误；
B．铀核裂变的条件是反应前有中子轰击铀235，而核反应
U→Ba+Kr+2n
没有中子轰击铀235，故B错误；
C．核反应堆中可采用重水、石墨作为慢化剂，故C正确；
D．核反应过程中出现质量亏损，不遵循质量守恒定律，故D错误。
故选C。
10．C
【详解】
A．该方程书写错误，电荷数两边不相等，故A错误；
B．该方程是人工转变方程，故B错误；
C．该方程是核聚变反应，故C正确；
D．该方程书写错误，反应物中应该有中子，故D错误。
故选C。
11．A
【详解】
A．核反应方程
属于裂变，是原子弹裂变反应原理，故A正确；
B．核反应方程
属于轻核聚变，是氢弹聚变原理，但不是核潜艇的动力原理，故B错误；
C．核反应方程
属于衰变，但射线来自于原子核内一个中子转化成一个质子的同时释放出来的，故C错误；
D．核反应前后核子数相等，但核反应遵循的是质量数守恒而非质量守恒，故D错误。
故选A。
12．D
【详解】
根据电荷数守恒和质量数守恒可得X的质量数为
2+3-1=4
电荷数为
1+2-0=3
所以X的中子数为
4-3=1
故选D。
13．CD
【详解】
A．氚发生β衰变时，β射线来自原子核内部，故A错误；
B．半衰期是大量放射性元素的统计结果，对少量放射性元素不适用，故B错误；
C．属于轻核聚变反应，故C正确；
D．由于该反应会释放核能，所以生成物的结合能之和大于反应物的结合能之和，故D正确。
故选CD。
14．AD
【详解】
A．由核反应方程
根据电荷数守恒、质量数守恒，则的电荷数为，质量数为，可知是中子，故A正确；
B．根据可知，的质子数是，质量数为，则中子数是，故B错误；
C．两个核反应都放出能量，则都有质量亏损，故C错误；
D．氘和氚的核反应是核聚变反应，故D正确。
故选AD。
15．BD
【详解】
A．氢弹是利用轻核的聚变制成的，原子核必须有足够的动能，才能使它们接近核力能发生作用的范围。实验证明，原子核必须处在几百万摄氏度以上的高温才有这样的能量，这样高的温度通常利用原子弹爆炸获得，故A错误；
B．从变成，设衰变过程经历了次衰变、次衰变，则由电荷数与质量数守恒得∶，得，可知发生了次衰变，次衰变，故B正确；
C．氢原子由低能级向高能级跃迁时，吸收光子的能量等于两能级间能量差，故C错误；
D．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，且原子核越大，它的结合能就越高，铯原子核比铅原子核小，所以铯原子核的结合能比铅原子核的结合能小，故D正确。
故选BD。
16．（1）；（2）
【详解】
（1）核反应方程为
（2）核反应过程中的质量亏损为
释放出的能量为
17．（1）存在三处错误，错误一：核反应具有不可逆性，故应将改为；错误二：核反应方程满足质量数守恒，该核反应方程左边质量数为238，右边为235+4=239，由于α衰变后生成，故钍原子核的质量数错误，应为234；错误三：核反应方程满足核电荷数守恒，该核反应方程左边核电荷数为92，右边为90+3=93，应将生成的氦原子核的核电荷数改为2；
（2）
【详解】
（1）存在三处错误，错误一：核反应具有不可逆性，故应将改为；
错误二：核反应方程满足质量数守恒，该核反应方程左边质量数为238，右边为235+4=239，由于α衰变后生成，故钍原子核的质量数错误，应为234；
错误三：核反应方程满足核电荷数守恒，该核反应方程左边核电荷数为92，右边为90+3=93，应将生成的氦原子核的核电荷数改为2；
（2）正确的核反应方程为