5.4核裂变和核聚变 同步练习（word版含答案）

5.4、核裂变和核聚变
一、选择题（共16题）
1．下列说法中正确的是（　　）
A．β衰变说明原子核里有电子
B．某原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，核内中子数减少4个
C．放射性物质的温度升高，其半衰期将缩短
D．U→Th+He是核裂变反应方程
2．关于近代物理知识下列说法中正确的是（　　）
A．核反应方程中，生成物X的中子数为128
B．铀235吸收慢中子裂变成中等质量原子核的过程中，核子的平均质量变大
C．一个中子可转化成一个质子和一个电子，同时释放出能量
D．在辐射防护中，可以用电磁场来加速、减速以及束缚中子
3．太阳产生的能量主要来自三种核反应，这些反应的最终结果是氢转变成氦，其中一种核反应的方程为，太阳每秒钟因为核反应失去的质量大约为400万吨。已知光速c=3×108m/s，则（　　）
A．太阳的总输出功率大约为3.6×1026W
B．的比结合能小于的比结合能
C．的核子平均质量大于的核子平均质量
D．和聚变成的过程中只有核力做功
4．下列说法正确的是（ ）
A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
B．天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构
C．一束单色光照射到某种金属表面不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短
D．大量的氢原子从n=3的能级向低能级跃迁时只会辐射两种不同频率的光
5．下列说法正确的是（　　）
A．轻核聚变过程中质量增加
B．链式反应属于重核的裂变
C．两列水波发生干涉时，如果两列波的波峰在P点相遇，则质点P的位移始终最大
D．频率一定的声源在空气中向着静止的接收器加速运动，接收器接收到的频率不变
6．关于原子核及其变化，下列说法正确的是
A．一个中子和一个质子的质量之和等于一个H核的质量
B．处于激发态的原子核放出射线时，核子数并没有发生变化
C．结合能大的原子核，比结合能也大
D．原子核发生一次衰变，原子核外就会失去一个电子
7．关于核聚变，以下说法正确的是（ ）
A．与裂变相比轻核聚变辐射极少，更为安全、清洁
B．世界上已经有利用核聚变能来发电的核电站
C．要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到以内，核力才能起作用
D．核聚变比核裂变更易控制
8．日本福岛核电站发生核泄漏危机引起世界对安全利用核能的关注。泄漏的污染物中含有和。发生衰变时会释放β射线；发生衰变时会释放γ射线，过量的射线对人体组织有破坏作用。核泄露一旦发生，应尽量避免污染物的扩散。下列说法正确的是（　　）
A．γ射线电离作用很强
B．β射线是高速电子流
C．目前世界上运行的核电站均采用核聚变
D．可以通过降低温度减小污染物的半衰期，从而减小危害
9．根据所学的物理知识，下列说法正确的是（　　）
A．是重核裂变
B．在核反应方程中，X是质子
C．衰变的本质是原子核外电子挣脱原子核的束缚形成的高速电子流
D．铀核衰变为铅核的过程中，要经过8次衰变和4次衰变
10．关于近代物理，下列说法正确的是（　　）
A．α射线是高速运动的氦原子
B．核聚变反应方程H＋H→He＋n中，n表示质子
C．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
D．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征
11．2021年12月30日，中科院的全超导托卡马克装置EAST创造了新的世界纪录，实现了1056秒的长脉冲高参数等离子体运行，等离子体中心电子温度达到1亿摄氏度以上，其主要核反应方程为：①，②。下列表述正确的是（　　）
A．X与Y是同位素 B．X是质子
C．Y是氚核 D．①②两个核反应都属于裂变反应
12．2020年11月27日，我国自主三代核电“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，标志着我国打破了国外核电技术垄断，正式进入核电技术先进国家行列。下列关于核电应用说法正确的是（　　）
A．核电站的反应堆中常用镉棒使中子减速从而控制核反应速率
B．任何体积的都能发生链式反应
C．反应堆的外面需要修建很厚的水泥层用来屏蔽核裂变产物放出的各种射线
D．核反应产物的比结合能比核燃料的比结合能低
13．下列说法正确的是（　　）
A．将放射性元素的温度降低，它的半衰期会发生改变
B．核反应方程中的X代表粒子，所以这是一个衰变
C．氢原子从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长等于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的波长
D．核反应：中X为中子，
14．受日本福岛核泄漏的影响，中国内地部分地区在空气中相继检测出极微量人工核素碘131、铯137等。已知碘131（即 ）的半衰期为8天，则下列有关福岛核泄露问题的说法正确的是（　　）
A．核反应堆发生的是轻核聚变反应
B．20个放射性核素碘131（即 ），经过8天后，未衰变的个数不一定是10个
C．4月份以后，随着气温升高、风力增强，碘131（即 ）的半衰期会逐渐减小
D．碘131（即 ）衰变放出的γ射线是原子核受激产生的
E．原子弹的反应类型和反应堆的反应类型相同
15．以下有关近代物理内容的若干叙述，正确的是（ ）
A．紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能是不变的
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应
C．有10个放射性元素的原子核，当有5个原子核发生衰变所需的时间就是该放射性元素的半衰期
D．核力是强相互作用的一种表现，每个核子只跟邻近的核子发生核力作用
16．“两弹一星”精神彰显了中华民族自强不息的伟大精神。下列核反应方程中，属于研究“两弹”的基本核反应方程的是（　　）
A． B．
C． D．
二、填空题
17．恒星的亮度取决于它的____________、____________以及离地球的距离。
18．.是若干核反应的一种，其中为中子，X为未知粒子，y为X的个数，则X是______(选填“质子”“中子”或“电子”)，y=______.
19．平衡下列核裂变方程：________.
20．一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核,同时辐射一个γ光子．已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c.
写出核反应方程
该聚变反应过程中的质量亏损为___
光子的波长λ=______.
综合题
21．为什么实现核聚变要使聚变的燃料加热到几百万开尔文的高温？
22．现有的核电站广泛采用的核反应之一是铀235核（）的裂变，其核反应方程为， 其中是反中微子，它不带电，质量数为零。
（1）试确定生成物钕核（Nd）的电荷数a与质量数b；
（2）已知铀核（）的质量为235. 0439u，中子的质量为1. 0087u，钕核（Nd）的质量为142. 9098u，锆核（）的质量为89. 9047u，不考虑反应中生成的电子的质量，1u相当于931. 5MeV，求一个铀核（）裂变释放的核能△E。
23．铀235和铀238的裂变情况有何不同？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
A．原子核里虽然没有电子，但是核内的中子可以转化成质子和电子，产生的电子从核内发射出来，这就是β衰变，故A错误。
B．某原子核经过一次α衰变电荷数减小2，质量数减小4，再经过两次β衰变后，质量数不变，电荷数要增加2，所以整个过程质量数减小4，电荷数不变，所以核内中子数减少4个。故B正确。
C．半衰期的长短是由原子核内部本身的因素决定的，与原子所处的物理、化学状态无关，放射性物质的温度升高，其半衰期将不变，故C错误。
D．23892U→90234Th+24He是α衰变，故D错误。
故选B。
2．C
【详解】
A．由核反应的质量数守恒，可知，生成物X的质量数为206，所以中子数为
A错误；
B．裂变的过程中会释放能量，质量会变小，B错误；
C．一个中子裂变成一个质子和电子，在衰变的过程中，同时会释放出能量，C正确；
D．中子不带电荷，电磁场不会加速和减速及束缚中子，D错误。
故选C。
3．A
【详解】
A．由功率表达式可知
故A正确；
B．聚变或裂变都是把比结合能小的原子核聚变或裂变成比结合能大的原子核，所以的比结合能大于的比结合能。故B错误；
C．核的比结合能大，核子平均质量反而小，故C错误；
D．和聚变成的过程中还有库伦斥力做功，故D错误。
故选A。
4．B
【详解】
太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应，选项A错误； 天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构，选项B正确； 一束单色光照射到某种金属表面不能发生光电效应，是因为该束光的频率太小，波长太长，选项C错误； 大量的氢原子从n＝3的能级向低能级跃迁时只会辐射种不同频率的光，选项D错误；故选B.
5．B
【详解】
A．轻核聚变过程释放能量，存在质量亏损，故A错误；
B．链式反应属于重核的裂变，故B正确；
C． 如果两列波的波峰在P点相遇，振动总是加强，但质点P的位移不是始终最大，仍然在振动，故C错误；
D．根据多普勒效应，频率一定的声源在空气中向着静止的接收器加速运动，接收器接收到的频率变大，故D错误。
故选B。
6．B
【详解】
A项：一个中子和一个质子结合成氘核，放出能量，由爱因斯坦质能方程可知，一个中子和一个质子的质量之和大于一个氘核的质量，故A错误；
B项：处于激发态的原子核放出射线即为光子流，所以核子数不变，故B正确；
C项：比结合能等于结合能与核子数的比值，所以结合能大的原子核，比结合能不一定大，故C错误；
D项：原子核衰变所放出的电子为原子核内一个中子转化而来的，故D错误．
故应选：B．
7．A
【详解】
与裂变相比，核聚变有下面的几个优势；（1）安全、清洁、辐射少；（2）核燃料储量多；（3）核废料易处理．但核聚变不易控制，其发电还没有投入实际运行，要使轻核发生聚变，必须使轻核接近核力发生作用的距离10－15m。
故选A。
8．B
【详解】
A．三种射线中，射线不带电，所以电离作用最弱，故A错误；
B．射线是高速的电子流，故B正确；
C．目前世界上运行的核电站均采用核裂变，故C错误；
D．半衰期的大小与温度、压强等因素无关，由原子核内部因素决定，故D错误。
故选B。
9．B
【详解】
A．是衰变，故A错误；
B．根据质量数守恒、电荷数守恒可知，X是质子，故B正确；
C．β衰变释放的电子是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，不是原子核外电子挣脱原子核的束缚形成的高速电子流，故C错误；
D．设该过程经历了x次α衰变和y次β衰变，根据质量数守恒和电荷数守恒可得
238=206+4x，92=82+2x-y
解得
x=8，y=6
故D错误；
故选B。
10．D
【详解】
A．α射线是高速运动的氦原子核，选项A错误；
B．核聚变反应方程H＋H→He＋n中，n表示中子，选项B错误；
C．根据光电效应方程可知，从金属表面逸出的光电子的最大初动能随入射光的频率增大而增大，并非成正比，选项C错误；
D．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征，选项D正确。
故选D。
11．C
【详解】
ABC．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知X是中子，根据核反应的质量数和电荷数守恒可知Y是氚核，X是中子，Y是氚核，X与Y不是同位素，AB错误，C正确；
D．①②两个核反应都属于轻核聚变反应，D错误。
故选C。
12．C
【详解】
A．核电站的反应堆中常用镉棒，是利用镉棒对中子吸收能力强的特点，使中子数减少从而控制核反应速率，故A错误；
B．链式反应的发生有其临界体积，产生链式反应的条件是中子再生率大于1，因此超过它的临界体积才可以发生，故B错误；
C．核裂变产物会放出各种有害射线，所以反应堆的外面需要修建很厚的水泥层用来屏蔽核裂变产物放出的各种射线，故C正确；
D．核反应产物的新核更稳定，所以比结合能比核燃料的比结合能高，故D错误。
故选C。
13．D
【详解】
A．放射性元素的半衰期与元素的物理及化学状态无关。A错误；
B．核反应方程中的X代表粒子，属于核聚变。B错误；
C．因为氢原子从级3跃迁到能级2辐射出的光子的能量较少，所以其波长较长。C错误；
D．核反应：中X为中子，根据质量数及电荷数守恒得。D正确。
故选D。
14．BDE
【详解】
A．核反应堆发生的是重核裂变反应，选项A错误；
B．因半衰期是大量原子核的统计意义，对少量原子核不适应，故20个放射性核素碘131（即 ），经过8天后，未衰变的个数不一定是10个，选项B正确；
C．半衰期与外部因素无关，选项C错误；
D．碘131（即 ）衰变放出的γ射线是原子核受激产生的，选项D正确；
E．原子弹的反应类型和反应堆的反应类型相同，都是重核的裂变反应，选项E正确；
故选BDE。
15．ABD
【详解】
A．根据光电效应方程知，光电子的最大初动能，与入射光的频率有关，与光的强度无关，A正确；
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内的聚变反应，B正确；
C．半衰期具有统计意义，对大量的原子核适用，C错误；
D．核力是短程力，每个核子只跟邻近的核子发生核力，D正确．
故选ABD。
16．CD
【详解】
A．是卢瑟福利用α粒子轰击氦核打出了质子实验的核反应方程式，故A错误；
B． 是是α衰变，故B错误；
C．是是氢弹爆炸聚变反应方程式，故C正确；
D．是原子弹爆炸裂变反应方程式，故D正确；
故选CD。
17． 体积 温度
【解析】
【详解】
恒星的亮度与恒星的体积和温度及它与地球的距离有关，温度越高，体积越大，距离越近，亮度越亮。
18． 中子 3
【详解】
设X的质量数为m，质子数为n，则在核裂变前后质量数守恒可知
电荷数守恒
解得
m=1
n=0
由此判断粒子为中子，y=3。
19．
【详解】
根据核反应的质量数和电荷数守恒可知裂变方程：
20． (m1+m2) m3
【详解】
（1）核反应方程+γ
（2）该聚变反应过程中的质量亏损为 m=(m1+m2) m3
（3）根据质能方程可知，，解得光子的波长；
21．轻核的聚变反应，是较轻的核子结合成较重的核子，要使得核子的强相互作用发挥作用，必须使核子间的距离达到10-15 m以内；同时由于在此距离时原子核之间的库仑斥力巨大，因而需要核子有很大的动能，表现在宏观上就是核燃料需要达到极高的温度
【详解】
轻核的聚变反应，是较轻的核子结合成较重的核子，要使得核子的强相互作用发挥作用，必须使核子间的距离达到10-15 m以内；同时由于在此距离时原子核之间的库仑斥力巨大，因而需要核子有很大的动能，表现在宏观上就是核燃料需要达到极高的温度。
22．（1）a=60 ，b=143；（2）197.5 MeV
【详解】
（1）由电荷数守恒有
由质量数守恒有
解得
（2）由题意可知，该核反应的质量亏损
1u相当于931.5 MeV，所以
23．见解析。
【解析】
能量较小的慢中子被铀235俘获产生裂变的可能性特别大；如果被铀238俘获却不能裂变或极小可能裂变。所以产生链式反应须提炼出铀235。
答案第1页，共2页