5.4核裂变与核聚变基础过关练（Word版含答案）

5.4 核裂变与核聚变 基础过关练
一、单选题
1．关于近代物理知识，下列说法正确的是（　　）
A．要使某金属发生光电效应，入射光波长必须大于某极限值
B．卢瑟福原子核式结构模型的提出是建立在对阴极射线研究的基础上
C．大量处于能级的氢原子，向低能级跃迁时辐射出光子的频率有4种
D．在铀235发生裂变的一个核反应方程中，是中子
2．下列说法正确的是：（）
A．氢原子的核外电子从低能级跃迁到高能级时，吸收光子，电子的轨道半径增大，动能变小，电势能变大
B．是核裂变方程，当铀块体积大于临界体积时，才能发生链式反应
C．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的强度无关，与照射光的频率成正比
D．香烟燃烧会释放一种放射性元素“钋()”，如果每天抽1包香烟，一周后累积的辐射相当于3次胸透的辐射，发生一次衰变和一次β衰变后产生了新核，新核的中子数比质子数多42个
3．太阳辐射能量主要来自太阳内部的（　　）
A．化学反应 B．放射性衰变 C．裂变反应 D．热核反应
4．关于近代物理，下列说法正确的是
A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B．目前已建成的核电站的能量来自于轻核聚变
C．一群氢原子从n＝3的激发态跃迁到基态时，能辐射3种不同频率的光子
D．α粒子散射实验表明核外电子轨道是量子化的
5．一个铀235吸收一个中子发生核反应时大约放出196 MeV的能量，则1 g 纯完全发生核反应时放出的能量为（NA为阿伏加德罗常数）（　　）
A．NA×196 MeV B．235NA×196 MeV
C．235×196 MeV D．×196 MeV
6．下列说法中正确的（　　）
A．按照波尔理论，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，原子总能量增加
B．氡的半衰期为3.8天，若有4个氡原子核，经过7.6天就只剩下1个
C．汤姆生发现电子，表明原子具有核式结构
D．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
7．静止的核发生一次衰变，并释放出光子。下列说法正确的是（　　）
A．衰变产生的新核核电荷数是90 B．衰变产生的新核质量数是236
C．该核反应过程需要吸收能量 D．粒子的穿透能力比射线强
8．2020年3月20日，电影《放射性物质》在伦敦首映，该片的主角—居里夫人是放射性元素钋（）的发现者。已知钋（）发生衰变时，会产生粒子和原子核X，并放出射线。下列分析正确的是（ ）
A．原子核X的质子数为82，中子数为206
B．射线具有很强的穿透能力，是高速电子流
C．由粒子所组成的射线具有很强的电离能力
D．地磁场能使射线发生偏转
9．对下列各原子核变化的方程，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β衰变
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．核电站是利用核裂变产生的核能来发电的．下列四个核反应方程属于核裂变反应的是
A．
B．
C．
D．
11．人类和平利用核能始于二十世纪五十年代，核能的开发和应用是解决能源问题的重要途径之一．下列关于核反应的描述或判断正确的是
A．是核聚变
B． 是α衰变
C．是β衰变
D．是核裂变
12．下列说法中正确的是（ ）
A．α粒子散射实验表明了原子核具有复杂结构
B．石墨在反应堆起到降低核反应速度的作用
C．燃料铀在反应堆中发生裂变反应
D．将铀棒插入得更深些，反应堆的核反应速度将降低
二、多选题
13．下列所述正确的是（　　）
A．强子是参与强相互作用的粒子
B．轻子是不参与强相互作用的粒子
C．目前发现的轻子只有4种
D．夸克有6种，它们带的电荷量分别为元电荷的+或-
14．下列说法正确的是
A．说明β衰变实质的反应方程是：
B．原子核中每个核子只跟邻近的核子发生核力作用
C．是核裂变反应方程，式中x=3
D．氡222衰变为钋218的半衰期是3.8天，说明每经过3.8天， 10个氡222 核一定衰变为5个钋218
15．已知氘核的比结合能是1.09 MeV，氚核的比结合能是2.78 MeV，氦核的比结合能是7.03 MeV．在某次核反应中，1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核，则下列说法中正确的是（　　）
A．这是一个裂变反应
B．核反应方程式为
C．核反应过程中释放的核能是17.6 MeV
D．目前核电站都采用上述核反应发电
E．该核反应会有质量亏损
16．下列说法正确的是（　　）
A．强引力场的作用可使光谱线向红端偏移
B．光的色散现象都是由于光的干涉现象引起的
C．引力场越强的位置，时间进程越快
D．由于太阳引力场的影响，我们可以看到太阳后面的恒星
三、解答题
17．2008年北京奥运会场馆周围 80％～90％的路灯将利用太阳能发电技术来供电，奥运会90％的洗浴热水将采用全玻真空太阳能集热技术．科学研究发现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，即在太阳内部4个氢核（H）转化成一个氦核（He）和两个正电子（e）并放出能量.（已知质子质量mP= 1.0073u，a粒子的质量ma= 4.0015u，电子的质量me= 0.0005u． 1u的质量相当于931.MeV的能量．）
（1）写出该热核反应方程；
（2）一次这样的热核反应过程中释放出多少MeV的能量 （结果保留四位有效数字）
18．太阳内部持续不断地发生着4个质子聚变为一个氦核的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源。
(1)写出这个核反应方程；
(2)这一核反应能释放出多少能量？
(3)已知太阳每秒释放能量为3.8×1026 J，则太阳每秒减少的质量为多少kg
(4)若太阳质量减小万分之三，热核反应不能继续进行，计算太阳还能存在多少年？(mp＝1.0073 u，mα＝4.0015 u，me＝0.00055 u，太阳的质量为2×1030 kg)
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．要使金属发生光电效应，入射光频率必须小于极限频率，也就是波长小于一定极限值，故A错误；
B．卢瑟夫原子核式结构模型建立在α粒子散射实验基础上，故B错误；
C．大量处于能级的氢原子，向低能级跃迁时辐射出光子的频率有3种，故C错误；
D．根据质量数、电荷数守恒可知，X是中子，故D正确。
故选D。
2．A
【解析】
【详解】
A.氢原子的核外电子从低能级跃迁到高能级时，吸收光子，且电子的轨道半径增大，动能变小，电势能变大，选项A正确；
B.该方程式属于α衰变，不是核裂变方程，选项B错误；
C.根据光电效应方程知光电子的最大初动能与光子的频率成一次函数关系，不是正比关系，选项C错误；
D.根据质量数守恒和核电荷数守恒，有
新核的核电荷数即质子数为：
新核的质量数为：
则新核的中子数为：
所以新核的中子数比质子数多：
选项D错误；
故选A。
3．D
【解析】
【分析】
【详解】
太阳的能量来自于内部的核聚变，产生很高的能量，又称为热核反应。故D正确；ABC错误；
故选D。
4．C
【解析】
【详解】
试题分析：衰变是原子核中的中子转化为质子同时产生电子的过程，但电子不是原子核的组成部分，故A错；轻核聚变要求的条件太高，不容易达到，所以目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变，故A正确；一群氢原子从n=3的激发态跃迁到基态时跃迁是随机的，能辐射种不同频率的光子，故C正确；根据玻尔理论可知，核外电子轨道是量子化的，故D错误．
考点：考查了原子物理基础知识
【名师点睛】该题考查知识比较全面，题目中四个选项，考查了四个方面的知识，但是所考查问题均为对基本概念、规律的理解．像这类理解、记忆的问题，学生在解答过程中是很容易出错的，只要正确理解教材中有关概念即可．
5．D
【解析】
【详解】
由于1 mol的铀核质量为235 g，1 g铀235的摩尔数为，因此1 g铀235释放的能量
E＝×196 MeV
故选D。
6．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．按照波尔理论，根据
，
解得
可知，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，要吸此能量，故原子总能量增加，A正确；
B．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量的原子核衰变不适应，B错误；
C．汤姆生发现电子，表明原子具有复杂结构；α粒子散射实验表明原子核具有核式结构，C错误；
D．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应，D错误。
故选A。
7．A
【解析】
【分析】
【详解】
AB．根据电荷数与质量数守恒，可知核发生一次衰变，粒子的电荷数为2，质量数为4，故产生的新核电荷数为90，质量数为234，故A正确，B错误；
C．该核反应过程是自发进行的，同时释放出光子，所以核反应过程释放能量，故C错误；
D．粒子的穿透能力比射线弱，电离能力比射线强，故D错误。
故选A。
8．C
【解析】
【详解】
A．根据发生核反应时，质量数与电荷数守恒，可得原子核X的质子数为84 2=82，质量数为210 4=206，依据质量数等于质子数与中子数之和，得原子核X的中子数为206 82=124，A错误；
B．γ射线具有很强的穿透能力，是光子流，选项B错误；
C．因为α射线实质是氦核流，具有很强的电离本领，C正确；
D．γ射线的实质是频率很高的电磁波，本身不带电，所以γ射线在地磁场不会受力，不能发生偏转，D错误。
故选C。
9．A
【解析】
【详解】
A、方程是轻核的聚变方程，选项A正确；
B、方程是原子核的人工转变方程，选项B错误；
C、方程是β衰变方程，选项C错误；
D、方程是重核的裂变方程，选项D错误；
故选A.
【点睛】
解决本题的关键知道核裂变和核聚变的区别，知道α衰变、β衰变是自发进行的，核裂变不能自发进行，需其它粒子轰击．
10．B
【解析】
【详解】
A、该反应为衰变，故A错误；
B、1个中子轰击铀238，产生两个中等的核，并且释放3个中子，这是典型的核裂变反应，故B正确；
C、该反应是原子核的人工转变，故C错误；
D、该反应是核聚变反应，故D错误．
11．D
【解析】
【详解】
A项：衰变放出的是氦核，这是衰变，故A错误；
B项：衰变放出的是氦核，衰变放出的是电子，该核反应为衰变，故B错误；
C项：几个原子核聚合成一个原子核的过程为核聚变，这是氢原子核聚变为氦原子核，故C错误；
D项：核裂变是一个原子核分裂成几个原子核的变化，质量较大的原子核才能发生核裂变，所以该核反应为裂变方程，故D正确．
故选D．
12．C
【解析】
【详解】
α粒子散射实验说明原子具有核式结构，不能说明原子核具有复杂结构；故A错误；石墨在反应堆中起到将快中子转换为热中子的作用，可以加快核反应速度；故B错误；核反应堆中的燃料铀发生裂变反应，从而释放出大量热量；故C正确；将铀棒插入的更深一些后，与中子接触的铀原子增大，反应堆的核反应速度将加快，故D错误；故选C．
点睛：本题考查核电站的工作原理及α粒子散射实验，要明确各种材料在受控核反应中所起的作用．原子核反应堆中铀棒是核反应堆的燃料，镉棒是吸收中子的材料，慢化剂（如石墨、重水等）起减慢裂变产生的快中子的速度，冷却剂把反应堆的热量传递出去，同时使反应堆冷却．
13．ABD
【解析】
【详解】
AB．由粒子的特性可知，强子是参与强相互作用的粒子；轻子是不参与强相互作用的粒子。故AB正确；
C．目前发现的轻子有6种，故C错误；
D．夸克模型经过几十年的发展，已知夸克有6种，它们带的电荷分别为元电荷的+或-，故D正确。
故选ABD。
14．ABC
【解析】
【详解】
说明β衰变实质的反应方程是：，选项A正确；原子核中每个核子只跟邻近的核子发生核力作用，选项B正确；是核裂变反应方程，式中x=（235+1）-（144+89）=3，选项C正确；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数原子核不适用，选项D错误；故选ABC.
15．BCE
【解析】
【详解】
A．1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核，这是两个比较轻的核转化成中等质量的核，所以属于聚变反应，故A错误；
B．据质量数和质子数守恒，可以知道当1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核时会有一个中子生成，故B正确；
C．根据质能方程，可以知道释放出的能量为
故C正确；
D．当前核电站都是采用裂变反应发电的，聚变反应发电还处于研究阶段，故D错误；
E．该反应能够放出能量，所以一定会有质量亏损，故E正确。
故选BCE。
16．AD
【解析】
【详解】
A．强引力场的作用使光的波长变长，频率变低，光谱线向红端偏移，故A正确；
B．光的色散现象是由于光的折射现象引起的，故B错误；
C．引力场越强的位置，时间进程越慢，故C错误；
D．根据广义相对论的结论，因为太阳引力场的影响，使得光线发生弯曲，使我们能够看到太阳后面的恒星，故D正确。
故选AD。
17．解：（1）4H →He +2e （2）24.86 MeV
【解析】
【详解】
①4H →He +2e
②亏损得质量为Δm = 4mP－ mα－2me = 4×1.0073u－4.0015u－2×0.0005u =" 0.0267" u
因此有质能方程ΔE= Δmc2 =" 0.0267" u×931.5MeV/u＝24.86 MeV
18．（1）；（2）24.78 MeV；（3）4.2×109 kg　；（4）4.5×109 年。
【解析】
【详解】
（1）核反应方程式为
（2）质量亏损
（u）
释放能量为
△E=△mc2=0.0265×931.5=24.78（MeV）
（3）太阳每秒减小质量为
（4）太阳还能存在时间
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页