5.4、核裂变与核聚变-基础练习（Word版含答案）

5.4、核裂变与核聚变
一、选择题（共16题）
1．2020年12月嫦娥五号从月球带回约1731克土壤，月球土壤中含有丰富的“氦-3”，利用氘和“氦-3”进行的核反应未来可作为核电站的能源，核反应方程为，则下列说法正确的是（　　）
A．此核反应为α衰变反应
B．X为电子
C．的比结合能比的比结合能大
D．此核反应可以在常温下发生
2．下列核反应中，表示核裂变的是(　　)
A． B．
C． D．
3．下列关于核反应方程及描述正确的是
A．He+Al→P+n是居里夫妇发现人工放射性的核反应方程
B．U→Xe+Sr+n是核聚变方程
C．H+H→He+n是α衰变方程
D．N+He→O+H是α衰变方程
4．利用某原子核俘获中子发生核反应，可获得氚核，氚是重要的核聚变原料。具体的核反应方程为，则下列说法正确的是（　　）
A．此核反应为α衰变
B．X的中子数为2
C．此核反应过程有质量亏损
D．4.9MeV是X的结合能
5．下列说法不正确的是
A．发现中子的核反应方程是
B．20个的原子核经过两个半衰期后剩下5个
C．经过6次α衰变和4次β衰变后成为稳定的原子核
D．在中子轰击下生成和的过程中,原子核中的平均核子质量变小
6．2020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
7．以下有关近代物理内容的若干叙述正确的是（ ）
A．卢瑟福用实验得出原子核具有复杂的结构
B．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
C．重核的裂变过程质量增大，轻核的聚变过程有质量亏损
D．钍核Th，衰变成镤核Pa，放出一个中子，并伴随着放出光子
8．用轰击产生了m个某种粒子，核反应方程为+→++mX，则（ ）
A．方程式中的m=3
B．方程式中的X是粒子
C．该反应需要吸收热量
D．的比结合能一定大于的比结合能
9．“两弹”所涉及的基本核反应方程有：①，②，关于这两个方程，下列说法正确的是
A．方程②属于轻核聚变
B．方程①属于α衰变
C．方程①的核反应是太阳能的源泉
D．方程②中的与互为同位素
10．下列说法正确的是
A．汤姆孙发现电子从而提出了原子的核式结构模型
B．普朗克通过对光电效应现象的分析提出了光子说
C．极限频率越小的金属材料逸出功越大
D．现已建成的核电站发电的能量来自于重核裂变
11．下列说法正确的是(　　)
A．研制核武器的钚239()由铀239()经过4次β衰变而产生
B．发现中子的核反应方程是＋→＋
C．20g的经过两个半衰期后其质量变为15g
D．在中子轰击下，生成和的核反应前后，原子核的核子总数减少
12．某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为
++++X+
方程式中1、表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：
原子核
质量/u 1.0078 3.0160 4.0026 12.0000 13.0057 15.0001
A．X是， B．X是，
C．X是， D．X是，
13．2020年12月4日中国新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”（HL-2M）在成都实现首次发电，标志着我国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造和运行技术。该装置内核反应方程式是，其中氚（）在自然界中含量极微，但可以用某种粒子X轰击锂核（Li）得到，核反应方程为，则（　　）
A．核反应方程为衰变
B．氦核（He）的比结合能大于核（H）的比结合能
C．装置内核反应也是世界各地正在运行的核电站中的主要核反应
D．在核反应中，反应前的核子总数小于反应后的核子总数
14．下列关于原子核的说法正确的是
A．，此反应属于重核的裂变
B．，此反应属于轻核的聚变
C．核力是一种短程力，在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多
D．将一个原子核分开成为单个的核子，比结合能越大的核，需要的能量越大
15．下列四幅图的有关说法中正确的是（　　）
A．甲图中，球m1以速度v碰静止球m2，若两球质量相等，碰后m2的速度一定为v
B．乙图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大
C．丙图中，射线甲由电子组成，射线乙为电磁波，射线丙由α粒子组成
D．丁链式反应属于重核的裂变
16．半衰期为3.8天的氡具有放射性，它会衰变成钋和另一种粒子，氡被人体吸入后，会对呼吸系统造成辐射损伤，是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一。下列说法正确的是（　　）
A．该衰变的方程是
B．100个氡原子核经过3.8天后还剩下50个氡原子核
C．4克氡元素经过1.9天后还剩下1克氡元素
D．真空中一个静止的氡原子核衰变后，生成另一种粒子的动能要大于钋原子核的动能
二、填空题
17．临界体积和临界质量：核裂变物质能够发生________反应的________体积叫作它的临界体积，相应的质量叫作临界质量。
18．核污染的处理
在反应堆的外面需要修建很厚的________，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线。核废料具有很强的________，需要装入特制的容器，________。
19．已知氘核质量为2.013 6u，中子质量为1.008 7u，的质量为3.015 0u。
（1）写出两个氘核聚变成的核反应方程_____；
（2）计算上述核反应中释放的核能△E=_____Mev（结果保留三位有效数字）。
20．宇宙中的核聚变：太阳能是太阳内部的氢核________成氦核释放的________能。
三、综合题
21．查阅相关资料，了解我国目前已建成并运转的核电站，它们都是利用什么反应产生的能量来发电的。
22．请分析：在地球上实现受控热核反应的必要性、可能性和困难是什么？
23．研究发现，钚的放射性同位素会衰变为和粒子两种新核子，同时会伴随发出光子。粒子静止在匀强磁场中，发生衰变时产生两个新核子，其运动方向均与磁场垂直，运动轨迹p、q如图所示。已知的质量，的质量，粒子的质量，且1u相当于能量。
（1）通过计算判断p是哪种新核子的轨迹；
（2）求一个发生衰变放出的能量。（结果保留三位有效数字）
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
B．根据质量数、电荷数守恒可得X为质子，核反应方程，选项B错误；
A．此反应为核聚变反应，选项A错误；
C．反应释放能量，会发生质量亏损，核子的比结合能变大，的比结合能比的比结合能大，选项C正确；
D．核聚变反应发生的条件是高温高压，选项D错误。
故选C。
2．B
【详解】
A．反应中，反应中有一个α粒子生成，是α衰变，故A错误；
B．中质量比较大的原子核分裂成两个中等质量的原子核，是重核的裂变，故B正确；
C．中放出一个电子，是衰变，故C错误；
D．用α粒子轰击氮核，是发现质子的方程，不是重核裂变，故D错误．
故选B.
3．A
【详解】
A．该方程是居里夫妇发现人工放射性的核反应方程，找到了放射性同位素，A正确；
B．核裂变方程为
U+ →Xe+Sr+2n
B错误；
C．该方程是轻核聚变反应，C错误；
D．该方程是卢瑟福发现质子的方程， D错误；
故选A。
4．C
【详解】
A．虽然此核反应生成物中产生了，但此反应不是α衰变，故A错误；
B．根据质量数、电荷数守恒可知，X的质量为6，电荷数为3，因此质子数和中子数均为3，故B错误；
C．此核反应过程释放能量，根据爱因斯坦质能方程可知，此过程有质量亏损，故C正确；
D．X的结合能是3个中子和3个质子结合成X所释放的能量，而此核反应是X与中子结合生成He和H所释放的能量，故D错误。
故选C。
5．B
【详解】
略
6．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。
7．B
【详解】
卢瑟福用α粒子散射实验得出原子核具有核式结构，选项A错误；比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项B正确；裂变和聚变过程都有质量亏损，质量减小，释放能量．故C错误．钍核 ，衰变成镤核，放出一个电子，并伴随着放出光子，选项D错误；故选B.
8．D
【详解】
AB.由质量数和电荷说守恒可知m＝2，X是中子．故AB都错．
C. 重核裂变式反应是放热反应．故C错误．
D. 裂变后的产物比裂变前的稳定，越稳定比结合能越大，所以的比结合能一定大于的比结合能，故D正确．
9．A
【详解】
试题分析：重核裂变是质量数较大的核裂变为质量中等的核，聚变是质量数较小的核转化为质量较大的核，核反应满足转化过程中质量数和电荷数都守恒．A、方程②是质量数较小的和转化为质量较大的核，属于轻核聚变，故A正确；B、方程①是质量数较大的核裂变为质量中等的核，属于重核裂变，故B错误；C、太阳能的产生是由于太阳内部高温高压条件下的热核聚变反应形成的，故C错误；D、同位素的质子数相同，故D错误．故选A．
10．D
【详解】
试题分析：汤姆孙发现电子，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，选项A错误；爱因斯坦通过对光电效应现象的分析提出了光子说，故B错误；根据可知极限频率越小的金属材料逸出功越小，选项C错误；现已建成的核电站发电的能量来自于重核裂变，选项D正确；故选D．
B
【详解】
A．根据质量数守恒和电荷数守恒可写出衰变方程：
则发生了2次β衰变，A错误；
B．根据质量数守恒和电荷数守恒可知和史事可得发现中子的人工核转变方程：
＋→＋
故B正确；
C．20g经过两个半衰期后剩下的质量为
，
C错误；
D．重核裂变反应的核反应中质量数即核子数守恒，电荷数都守恒，释放核能对应质量亏损，D错误。
故选B。
12．B
【详解】
+中质量亏损为Δm1＝1.0078＋12.0000－13.0057＝0.0021,
根据根据电荷数守恒和质量数守恒可知++X中X的电荷数为2、质量数为4所以X是；质量亏损为Δm2＝1.0078＋15.0001－12.0000－4.0026＝0.0053，根据爱因斯坦的质能方程可知＝Δm1C2、＝Δm2C2，则＜．
13．B
【详解】
A．用中子轰击锂核得到氦核和氚核，该反应为原子核的人工转变，故A错误；
B．该装置内核反应方程式是
比结合能越大的原子越稳定，故氦核（He）的比结合能大于核（H）的比结合能，故B正确；
C．世界各地正在运行的核电站中的主要核反应为重核裂变，故C错误；
D．核反应前后，原子核的核子总数守恒，故D错误。
故选B。
14．BC
【详解】
试题分析：A、B、根据核反应的特点可知，A反应的反应物只有一个，属于α衰变；B反应属于轻核聚变，故A错误、B正确．C、原子核的结合和稳定存在就是靠核力作用，在原子核范围内的短程力，选项C正确；D、将一个原子核分开成为单个的核子，结合能越大的核需要的能量越大，故D错误．则选BC．
15．BD
【详解】
甲图中，两球碰撞过程中动量守恒，机械能不增加，如果两球质量相等，发生弹性碰撞，则碰撞后m2的速度等于v，若发生非弹性碰撞，碰后m2的速度不等于v，故A错误．乙图中，图中光的颜色保持不变的情况下，光照越强，光电子数目越多，则饱和光电流越大，故B正确；丙图中，由左手定则可知，甲带正电，则甲射线由α粒子组成．乙不带电，射线乙是γ射线，丙射线粒子带负电，则丙射线由电子组成，故C错误；丁图所示的链式反应属于重核裂变，故D正确；故选BD．
16．AD
【详解】
A．氡衰变成钋质量数减少4，核电荷数减少2，说明发生了1次衰变，该衰变的方程是
故A正确；
B．半衰期是统计学概念，对少数原子没有意义，故B错误；
C．根据可知，4克氡元素经过1.9天后还剩下约2.83克氡元素，故C错误；
D．根据动量守恒定律可知，衰变后的两种粒子动量等大反向，即动量大小相等，根据可知，钋原子核质量大，动能小，故粒子的动能大于钋原子核的动能，故D正确。
故选AD。
17． 链式 最小
【详解】
根据定义可知，核裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫作它的临界体积，相应的质量叫作临界质量。
18． 水泥层 放射性 深埋地下
【详解】
在反应堆的外面需要修建很厚的水泥层，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线；
核废料具有很强的放射性，需要装入特制的容器，埋入深地层来处理。
19． 3.26
【详解】
（1）根据电荷数守恒、质量数守恒知，两个氘核聚变成的核反应方程为
（2）根据爱因斯坦质能方程得，释放的核能为
20． 聚变 核
【详解】
根据定义可知，宇宙中的核聚变：太阳能是太阳内部的氢核聚变成氦核释放的核能。
21．核裂变
【详解】
释放核能的方式有两种：一是核裂变，二是核聚变。我国目前已建成并运转的核电站，它们都是利用核裂变反应产生的能量来发电的。
22．见解析
【解析】
必要性：由于地球上石化燃料和裂变材料的贮量有限，开发聚变能非常重要，并且是一项十分紧迫的任务。各国科学家都在加紧研究，以期尽快在地球上制造出人类自己的太阳，缓解甚至消除能源危机的困扰。
可能性：地球上聚变材料的储量丰富，每升水中含有0.03g的氘，地球上的河流、湖泊、海洋等有138.6亿立方米的水，大约有40亿吨氘。聚变反应中所用的氘可以利用锂来提取，地球上锂的储量有2000亿吨，用来制取氘足以满足聚变的需要。
困难：地球上没有任何容器能够经受住热核反应所需要的高温。
23．（1）轨迹为核电荷数较小的粒子的运动轨迹。
（2）
【详解】
（1）由于衰变过程动量守恒
即两粒子动量等大反向，根据洛伦兹力提供向心力有
得
可知，和粒子两种新核子动量大小相等，则轨迹为核电荷数较小的粒子的运动轨迹。
（2）一个发生衰变时质量亏损为
放出的能量
答案第1页，共2页