5.5裂变和聚变 自主提升过关练（Word版含解析）

5.5裂变和聚变 自主提升过关练（含解析）
一、选择题
1．2021年10月，安徵合肥科研机构自主研发的“人造太阳”打破新的记录，成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒等离子体运行。火造太阳内的核反应是轻核聚变，下列核反应属于轻核聚变的是（　　）
A． B．
C． D．
2．下列说法正确的是（ ）
A．原子从低能级向高能级跃迁时，只有吸收光子才能实现
B．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能
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
3．2020年11月，“华龙一号”全球首堆中核集团福清核电5号机组并网发电成功。“华龙一号”是利用核裂变释放的核能进行发电的，则“华龙一号”涉及的核反应方程可能是（　　）
A． B．
C． D．
4．常言道，万物生长靠太阳，追根溯源，地球上消耗的能量绝大部分是来自太阳内部持续不断地发生核反应释放出的核能。在太阳内部发生的某核反应方程是，下列说法正确的是（　　）
A．该核反应属于裂变反应 B．该核反应过程有质量亏损
C．一个中有4个中子 D．方程中的为电子（）
5．我国的“人造太阳”核聚变实验反应堆技术世界领先。在“人造太阳”中发生的一种核聚变反应方程为已知氘核（）的质量为2.0136u，中子（）的质量为1.0087u。氦核（He）的质量为3.0150u，u为原子质量单位，1u相当于931MeV，下列说法正确的是（　　）
A．氦核（He）和中子（）的质量数之和小于两个氘核（）的质量数之和
B．核反应过程中的质量亏损△m=1.0122u
C．核反应过程中释放的核能△E=3.2585MeV
D．核反应过程中中子数减少了1个
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
7．2020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。中国“人造太阳”最高温度能达近2亿度，或将造福全世界。该装置中核反应的方程式为，是（ ）
A．化学反应 B．裂变反应 C．链式反应 D．热核反应
8．太阳不断地向外辐射能量，仍保持一千万摄氏度以上的高温，其主要原因是太阳内部进行着剧烈的（　　）
A．衰变反应 B．人工核反应 C．裂变反应 D．聚变反应
9．2019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
10．下列核反应中是α衰变的方程是（　　）
A． B．
C． D．
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．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
13．下列有关核反应的方程中，表述正确的是（　　）
A．是核聚变反应 B．是衰变
C．是核裂变反应 D．是核裂变反应
14．2021年10月5日，诺贝尔物理学奖颁给了分别来自美国、德国、意大利的三位科学家，其中意大利科学家乔治·帕里西因发现了“从原子到行星尺度的物理系统中无序和波动的相互作用”而获奖。下列有关原子和近代物理的说法正确的是（　　）
A．光电效应说明光具有波动性
B．粒子散射实验说明原子具有核式结构
C．现有的核电站都是利用核裂变来发电的
D．射线是原子核外电子逸出的电子流
15．太阳巨大能量来源于核反应，总输出功率约为，其中20亿分之一左右的能量被地球接收，已知每吨煤燃烧产生的热量约为，下列说法正确的是（　　）
A．太阳发生的核反应叫做核聚变
B．太阳发生的核反应方程为
C．太阳每秒失去的质量约为
D．地球每秒接收的能量相当于吨煤燃烧产生的热量
二、解答题
16．核电站利用原子核链式反应释放的巨大能量发电，是核电站常用的核燃料。当受1个中子轰击裂变成和两部分时，将放出几个中子？为确保链式反应的发生，裂变物质的体积要满足什么条件？
17．2021年5月28日，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12亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，将1亿摄氏度20秒的原纪录延长了5倍。科研人员称新纪录进一步证明核聚变能源的可行性，也为迈向商用奠定物理和工程基础。一种典型的氢核聚变反应是两个氘核（H）聚变成氦核（He）的同时释放中子，已知氘核质量为2.0136u，氦核质量为3.0150u，中子质量为1.0087u，lu的质量相当于931.5MeV的能量。
（1）写出上述核反应方程式；
（2）求核反应中释放的核能；
（3）原子核具有足够的动能，碰撞时十分接近，才可以发生聚变。若两个氘核以相等的动能0.37MeV进行对心碰撞，并且核反应释放的核能全部转化为机械能，求反应中产生的中子和氦核的动能。
参考答案
1．C
【解析】
【详解】
A是α衰变方程；B是原子核的人工转变方程；C是轻核聚变方程；D是β衰变方程。
故选C。
2．D
【解析】
【详解】
A．原子从低能级向高能级跃迁时，可能吸收光子，也可能是吸收实物粒子如自由电子使原子获得能量，不吸收光子也能实现，A错误；
B．根据质能方程可知，自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，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，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，D正确。
故选D。
3．B
【解析】
【详解】
“华龙一号”是利用核裂变释放的核能进行发电的，因此涉及到的核反应可能为铀核裂变，故该反应可能为
故选B。
4．B
【解析】
【详解】
A．该核反应属于核聚变反应，故A错误；
B．该核反应前后质量数守恒，但这个核反应释放出的能量，有质量亏损，反应前后总质量不相等，故B正确；
C．一个中有2个质子，2个中子，故C错误；
D．根据质量守恒定律和核电荷数守恒，该反应方程式为
方程中的X为正电子，故D错误。
故选B。
5．C
【解析】
【详解】
A．核聚变反应方程中，反应前后质量数守恒，故氦核（He）和中子（）的质量数之和等于两个氘核（）的质量数之和，A错误；
B．由题意可知，核反应过程中的质量亏损为
B错误；
C．由题意可知，释放的核能为
C正确；
D．由核聚变反应方程可知，核反应过程中中子数没有发生变化，D错误。
故选C。
6．A
【解析】
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．D
【解析】
【详解】
核反应的方程式为
属于轻核聚变，即热核反应。
故选D。
8．D
【解析】
太阳的内部在时时刻刻地进行着轻核的聚变，故D正确，ABC错误。
故选D。
9．C
【解析】
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。
10．C
【解析】
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。
11．B
【解析】
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．D
【解析】
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。
13．AD
【解析】
AB．是轻核聚变反应，A正确，B错误；
C．核裂变是重核在中子轰击下分裂成中等核，并放出大量核能的反应，不是核裂变反应，C错误；
D．是重核裂变反应，D正确。
故选AD。
14．BC
【解析】
A．光电效应说明光具有粒子性。故A错误；
B．粒子散射实验说明原子具有核式结构。故B正确；
C．现有的核电站都是利用核裂变来发电的。故C正确；
D．射线是原子核内部中子转变成质子时，逸出的高速电子流。故D错误。
故选BC。
15．AC
【解析】
AB．太阳发生的是核聚变，其核反应方程为
故A正确，B错误；
C．根据
可得
故C正确；
D．地球每秒吸收的能量
带入数据得相当于标准煤的质量，故D错误。
故选AC。
16．3个，大于临界体积。
【解析】
发生链式反应的一种反应为
所以将产生3个中子。为确保链式反应的发生，裂变物质的体积必须大于临界体积。
17．（1）；（2）3.26MeV；（3）Ek中=3MeV，Ek氦=1MeV
【解析】
(1)由题意可写出氢核聚变反应方程式为
(2)核反应中质量亏损为
△m=2×2.0136u-3.0150u-1.0087u=0.0035u
释放的核能为
(3)两个氘核以相等的动能0.37MeV进行对心碰撞，故系统初动量为零，据动量守恒定律有
0=p氦+p中
所以产生的中子和氦核的动量大小相等，方向相反，由于
故中子和氦核的动能之比
Ek中：Ek氦=m氦：m中=3：1
中子和氦核的总动能
Ek总=2×0.37MeV+3.26MeV=4MeV
可解得
Ek中=3MeV，Ek氦=1MeV
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