5.4核裂变与核聚变 同步练习（Word版含答案）

5.4核裂变与核聚变专题复习2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第三册
一、选择题（共15题）
1．现代技术的发展促进了人们对原子、原子核的认识．下列说法正确的是
A．α粒子散射实验结果说明原子内部正电荷是均匀分布的
B．β衰变说明原子核内部存在自由电子
C．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应
D．氡原子核的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天一定只剩下1个未发生衰变
2．太阳能是大自然赋于人类的一种取之不尽，用之不竭的能源，在太阳的内部进行着大规模的（　　）
A．核裂变 B．核聚变 C．链式反应 D．核反应堆
3．下列四幅图的有关说法中正确的是（　　）
A．若两球质量相等，碰后m2的速度一定为v
B．射线甲由α粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷
C．在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大
D．该链式反应属于原子核的衰变
4．与下列图片相关的物理知识说法正确的是（　　）
A．甲图，汤姆生通过α粒子散射实验，提出了原子核的概念，建立了原子核式结构模型
B．乙图，氢原子的能级结构图，一个处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，能辐射6种不同频率的光子
C．丙图，“光电效应”实验揭示了光的粒子性，爱因斯坦为此提出了光子说，建立了光电效应方程
D．丁图，重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续的进行，称为链式反应，其中一种核裂变反应方程为
5．下列说法中正确的是（　　）
A．核反应堆中常用镉棒作为“慢化剂”，使快中子减速
B．金属发生光电效应的截止频率随入射光频率的增大而增大
C．组成原子核的核子数越多，原子核的结合能就越高，原子核就越稳定
D．原子具有各自的特征谱线，是由于不同原子的结构不同，能级各不相同
6．氘核与氚核发生热核聚变反应的方程式为。已知的质量为m1，的质量为m2，的质量为m3，X的质量为m4，真空中的光速为c，下列说法正确的是（　　）
A．X为质子
B．X为电子
C．反应前后的质量应满足
D．反应中释放的核能为
7．有关核反应方程，下列说法正确的是(　　)
A．U→Th＋He属于α衰变
B． N＋He→O＋H是β衰变
C．核反应方程 Po→ X＋He中的y＝206，X的中子个数为128
D．铀核裂变的核反应为U→ Ba＋ Kr＋2n
8．与的核聚变发电不产生温室气体，不产生放射性物质，是一种十分清洁、安全和环保的能源，开发月壤中蕴藏丰富的氦3资源，对人类社会今后的可持续发展具有深远意义．该核反应可表示为 (X表示某种粒子)，若、和的质量分别为m1、m2、m3，则下列选项正确的是 (　　)．
A．X为质子
B．这种核反应在月球上可自发进行
C．高速的X粒子可以用来工业探伤
D．该反应释放的核能ΔE<(m1＋m2－m3)c2
9．托卡马克（Tokamak）是研究受控核聚变的一种装置，这个词是toroidal（环形的），kamera（真空室） magnet（磁）的头两个字母以及kotushka（线圈）的第一个字母组成的缩写词.根据以上信息，下列说法错误的是（ ）
A．这种装置的核反应原理是轻核的聚变，同时释放出大量的能量，与太阳发光的原理类似
B．这种装置同我国秦山核电站、大亚湾核电站所使用的核装置反应原理相同
C．这种装置可以控制热核反应速度，使聚变能缓慢而稳定地释放
D．这种装置产生的核聚变对环境的污染比核裂变要轻得多
10．下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（ ）
A．卢瑟福通过分析甲图中的α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型
B．乙图表明：只要有光射到金属板上，就一定有光电子射出
C．丙图表示的是磁场对α、β和γ射线的作用情况，其中①是β射线，②是γ射线
D．丁图表示的核反应属于重核裂变，是人工无法控制的核反应
11．据《人民日报》4月12日报道，日本要把福岛核电站超过130万吨的核废水直接排入太平洋，引起周边国家的一致反对。 核废水中含有多种放射性元素，其中放射性元素Cs137的核反应方程为，半衰期约为30年，下列说法正确的是（　　）
A．该反应属于核裂变
B．该反应需吸收能量
C．原子核中有81个中子
D．经海水稀释后半衰期会变短
12．下列说法正确的是（ ）．
A．一重原子核进行α衰变后,其衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能
B．β衰变时β射线是原子核外的电子释放出来的
C．能使某种金属发生光电效应的最小频率叫该种金属的截止频率(又叫极限频率),不同金属对应着相同的极限频率
D．链式反应中,重核裂变时放出的可以使裂变不断进行下去的粒子是质子
13．新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置（HL－2M）已于2020年12月4日在成都建成并实现首次放电，标志着我国可控核聚变事业向世界水平迈进。已知“HL－2M”发生的可控核聚变方程是，的质量为m1，的质量为m2，的质量为m3，X的质量为m4，真空中光的传播速度为c。下列说法正确的是（　　）
A．方程中的X是质子
B．方程中的X是正电子
C．的比结合能大于的比结合能
D．发生一次该反应，释放的核能大小为
14．参考以下几个示意图，关于这些实验或者现象，下列说法错误的是(　 　)
A．核反应堆中控制棒插入，则多吸收中子让反应减弱
B．放射线在磁场中偏转，没有偏转的为γ射线，电离能力最强
C．链式反应属于重核的裂变
D．汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，认识到原子的复杂结构
15．下列说法正确的是（　　）
A．γ射线在电场和磁场中都不会发生偏转
B．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短
C．太阳辐射的能量主要来源于重核裂变
D．核反应堆产生的能量来自轻核聚变
二、填空题（共4题）
16．如图所示，格林尼治时间2015年3月13日凌晨4时24分，太阳爆发2015年首个超级耀斑，不过暂时对地球没有影响．之所以会产生耀斑是因为太阳内部有多种热核反应，其中一种为，则X为___（填“质子”“电子”或“中子”）．若已知 的质量为m1， 的质量为m2， 的质量为m3，X质量为m4，已知光在真空中传播的速度为c，则此热核反应产生的核能__．
17．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，________。
18．
如图所示，重核裂变时放出的中子引起其它重核的裂变，可以使裂变不断进行下去，这种反应就是链式反应，________（填 是或不是）任何铀块只要有中子进入都能发生上述反应，原因是___________
19．太阳内部核反应的主要模式之一是质子一质子循环，循环的结果可表示为，已知和的质量分别为和，，c为光速。核反应方程中则________，在4个转变成1个的过程中，释放的能量约为________MeV。（结果保留2位有效数字）
三、综合题（共4题）
20．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）
21．从宏观现象中总结出来的经典物理学规律不一定都能适用于微观体系。但是在某些问题中利用经典物理学规律也能得到与实际比较相符合的结论。
例如，玻尔建立的氢原子模型，仍然把电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动。他认为，氢原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做匀速圆周运动。
(1)已知电子质量为m，电荷为e，静电力常量为k，氢原子处于基态时电子的轨道半径为R。原子处于基态时，电子绕原子核运动，可等效为环形电流，求此等效电流值。
(2)在微观领域，动量守恒定律和能量守恒定律依然适用。在轻核聚变的核反应中，两个氘核（）以相同的动能Eo=0.35MeV做对心碰撞，假设该反应中释放的核能全部转化为氦核和中子（）的动能。已知氘核的质量mD=2.0141u，中子的质量mn=1.0087u，氦核的质量mHe=3.0160u，其中1u相当于931MeV。在上述轻核聚变的核反应中生成的氦核和中子的动能各是多少MeV？（结果保留1位有效数字）
22．利用反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电，这就是核电站。核电站消耗的“燃料”很少，但功率却很大，目前，核能发电技术已经成熟，我国已经具备了发展核电的基本条件。
(1)核反应堆中的“燃料”是，完成下面的核反应方程式， 。
(2)一座100万千瓦的核电站，每年需要多少浓缩铀？已知铀核的质量为235.0439u，氙核质量为135.9072u，锶核质量为89.9077u。1u=1.66×10-27kg，中子的质量为1.0087u，浓缩铀中铀235的含量占2%。（保留2位有效数字，NA=6.02×1023mol-1）
23．氘核与氚核的聚变反应： ，已知电子电量e=1.6×10-19C，普朗克常量h=6.6×10-34J·s，求：
(1) 这一过程的质量亏损是多少千克？
(2) 1g氘核完全参与上述反应，共释放核能多少（阿伏伽德罗常量NA=6.0×1023mol-1）？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．B
3．C
4．C
5．D
6．D
7．A
8．D
9．B
10．A
11．C
12．A
13．C
14．B
15．A
16． 中子 （m1+m2-m3-m4）c2
17． 水泥层 放射性 深埋地下
18． 不是 只有铀块的体积大于临界体积时，才发生链式反应
19． 2 27MeV
20．（1）；（2）
21．(1)；(2)，
22．(1)；(2) 2.7×104kg
23．
答案第1页，共2页