5.4核裂变与核聚变
1．有四个核反应方程如下：
①
②
③
④
下列说法正确的是（ ）
A．①是核裂变 B．x2为
C．③是人工核反应 D．x4为中子
【答案】A
【详解】
A．①是重核裂变，A正确；
B．据电荷数、质量数守恒可知，x2为，B错误；
C．③中的x3是，故③是衰变，C错误；
D．据电荷数、质量数守恒可知，x4为质子，D错误。
故选A。
2．有四个核反应方程如下：
①
②
③
④
下列说法正确的是（ ）
A．①是核聚变 B．为 C．③是核裂变 D．为中子
【答案】B
【详解】
A．重核分裂成质量较小的核的反应，①是核裂变，故A错误；
B．根据质量数守恒和核电荷数守恒，知
所以为，故B正确；
C．原子核放出粒子或粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变，③是衰变，故C错误；
D．根据质量数守恒和核电荷数守恒，知
为质子，故D错误。
故选B。
3．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．是衰变
C．是衰变
D．是核裂变
【答案】D
【详解】
A．衰变放出的是氦原子核，这是衰变，故A错误；
B．衰变放出的是氦原子核，衰变放出的是电子，该核反应为衰变。故B错误；
C．核聚变是几个原子核聚合成一个原子核的过程，这是氢原子核聚变为氦原子核，故C错误；
D．核裂变是一个原子核分裂成几个原子核的变化，质量非常大的原子核才能发生核裂变，该核反应为裂变方程，故D正确。
故选D。
4．快中子增殖反应堆是一种新型的核反应堆，运行时一方面消耗裂变燃料，一方面又生成，真正消耗的是在热中子反应堆中不能利用的且在天然铀中占以上的。在反应堆中，吸收裂变反应释放的快中子后变成，很不稳定，经过衰变后变成，则下列说法正确的是（ ）
A．与的中子数相同
B．比少一个中子
C．该核反应堆输出能量的反应是聚变反应
D．衰变成时经过2次衰变
【答案】D
【详解】
A．同位素是具有相同的质子数和不同的中子数，故A错误；
B．有146个中子，有145个中子，故B错误；
C．该核反应堆输出能量的反应为裂变反应，故C错误；
D．根据质量数和电荷数守恒可知，经过2次衰变生成，故D正确。
故选D。
5．我国第一代核潜艇总设计师黄旭华院士于2019年9月29日获颁“共和国勋章”，核动力潜艇上核反应堆中可能的一个核反应方程（其中为释放出的核能）。下列说法正确的是（ ）
A．该核反应属于原子核的衰变
B．核反应方程式中
C．的比结合能
D．核的比结合能小于核的比结合能
【答案】D
【详解】
A．发生的核反应是核裂变，不是原子核的衰变，故A错误；
B．由核反应方程满足质量数与电荷数守恒，可知
因此式中
故B错误；
C．核反应方程中为释放出的核能，不是的结合能，故C错误；
D．中等质量原子核的比结合能较大，核的比结合能小于核的比结合能，故D正确。
故选D。
6．“共和国勋章”获得者于敏与合作者提出了原子核相干结构模型，填补了中国原子核理论的空白，使中国核武器技术发展迈上了一个新台阶。下列关于原子核裂变和聚变的描述，正确的是（ ）
A．核反应堆中铀核俘获一个中子后分裂为两个或几个中等质量的原子核，并吸收大量能量
B．铀核裂变为两个中等质量的原子核的反应过程中，核子的比结合能减小
C．重水在核反应堆中的作用是使快中子变为慢中子
D．根据ΔE=Δmc2可知，质量相同的核燃料裂变和聚变释放的能量相同
【答案】C
【详解】
A．核反应堆中铀核俘获一个中子后分裂为两个或几个中等质量的原子核，同时释放大量的核能，故A错误；
B．铀核裂变为两个中等质量的原子核的反应过程中释放能量，所以核子的比结合能增大，故B错误；
C．重水在核反应堆中的作用是使快中子变为慢中子，故C正确；
D．根据核反应的特点可知，在核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量远大于裂变反应释放的能量，故D错误。
故选C。
7．铀核裂变链式反应是利用慢中子轰击产生裂变反应，其核反应方程为，下列说法正确的是（ ）
A．m=146，n=36 B．m=146，n=35
C．m=144，n=35 D．m=144，n=36
【答案】D
【详解】
根据核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒，可知
m=235+1-89-3×1=144
n=92-56=36
故D正确。
故选D。
8．2019年8月我国已经建成了新托卡马克(EAST)装置——中国环流器二号M装置(HL 2M)，为“人造太阳”创造了条件，其等离子温度有望超过2亿摄氏度，将中国的聚变堆技术提升到了新的高度。设该热核实验反应前氘核(H)的质量为m1，氚核(H)的质量为m2，反应后氦核(He)的质量为m3，中子(n)的质量为m4。关于聚变的说法正确的是（ ）
A．核裂变比核聚变更为安全、清洁
B．由核反应过程质量守恒可知m1＋m2＝m3＋m4
C．两个轻核结合成质量较大的核，比结合能较聚变前减小
D．HL 2M中发生的核反应方程式是H＋H→He＋n
【答案】D
【详解】
A．核裂变原料、产物对环境污染较核聚变严重，A错误。
B．氘核和氚核的核聚变过程中要释放出核能，存在着质量亏损，即m1＋m2>m3＋m4,B错误。
C．比结合能越大，原子核越稳定，两个轻核结合成质量较大的核，比结合能较聚变前增大，C错误。
D．核聚变方程为H＋H→He＋n，D正确。
故选D。
9．一个氘核和一个氚核发生聚变反应会产生氦核，核反应方程是，关于该反应，下列说法中正确的是（ ）
A．该反应为衰变
B．该方程中的X表示质子
C．的比结合能比的比结合能大
D．该反应后核子的平均质量将减小
【答案】D
【详解】
A．该核反应为聚变反应，不是衰变，A项错误；
B．根据质量数和电荷数守恒，可知方程中的X表示中n，B项错误；
CD．聚变反应是放出能量的反应，会发生质量亏损，反应后核子的平均质量将减小，H的比结合能比He的比结合能小，C项错误、D项正确。
故选D。
10．大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应方程是：＋→＋。已知的质量为2.013 6 u，的质量为3.015 0 u，的质量为1.008 7 u,1 u=931 MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为（ ）
A．3.7 MeV B．3.3 MeV C．2.7 MeV D．0.93 MeV
【答案】B
【详解】
在核反应中，反应前物质的质量
m1=2×2.0136u=4.0272u
反应后物质的质量
m2=3.0150u+1.0087u=4.0237u
质量亏损
Δm=m1-m2=0.0035u
则氘核聚变释放的核能为
E=931×0.0035MeV≈3.3MeV
故选B。
11．下列关于核反应的说法，正确的是( )
A．是β衰变方程，是核裂变方程
B．是核裂变方程，也是氢弹的核反应方程
C．衰变为，经过3次α衰变，2次β衰变
D．铝核被α粒子击中后产生的反应生成物是磷，同时放出一个质子
【答案】C
【详解】
A．核反应方程
放射出电子，是β衰变方程
是α衰变方程，所以A错误；
B．核反应方程
是核裂变方程，不是氢弹的核反应方程，是原子弹的核反应方程，所以B错误；
C．在α衰变的过程中，电荷数少2，质量数少4，在β衰变的过程中，电荷数多1，质量数不变，设经过了m次α衰变，则有
4m＝234－222＝12
解得
m＝3
经过了n次β衰变，则有
2m－n＝90－86＝4
解得
n＝2
所以C正确；
D．铝核被α粒子击中后产生的反应生成物是磷，同时放出一种粒子，根据质量数和电荷数守恒可知放出的粒子质量数为1，电荷数为0，该粒子为中子，所以D错误；
故选C。
12．2020年12月4日新一代“人造太阳”装置中国环流器二号M装置（HL-2M）在成都建成并实现首次放电，标志着中国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造、运行技术，为我国核聚变堆的自主设计与建造打下坚实基础，下列方程属于核聚变的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【详解】
A．单独一种原子核自发放射出电子，属于β衰变，故A错误；
B．一个质量较重的变成两个质量较轻的核的反应，是核裂变反应，故B错误；
C．两个质量较轻的原子核变成一个质量较大的核的反应，是核聚变反应，故C正确；
D．该选项反应方程为人工核反应方程，故D错误；
故选C。
13．铀原子核既可发生衰变，也可发生裂变。其衰变方程为，裂变方程为，其中、、Y、的质量分别为m1、m2、m3、m4，光在真空中的传播速度为c。下列叙述正确的是（ ）
A．发生的是β衰变
B．Y原子核中含有56个中子
C．若提高温度，的半衰期将会变小
D．裂变时释放的能量为（m1－2m2－m3－m4）c2
【答案】D
【详解】
A．根据核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒，知X为氦原子核，发生的是发生的是α衰变，A错误；
B．Y的质量数
A＝235＋1－89－3＝144
电荷数
Z＝92－36＝56
由原子核的组成特点可知，Y原子核中含有56个质子，中子数为
144－56＝88
B错误；
C．半衰期与温度、压强等外界因素无关，C错误；
D．由于核裂变的过程中释放能量，根据爱因斯坦质能方程得
ΔE＝Δmc2＝（m1－2m2－m3－m4）c2
D正确。
故选D。
14．某核电站遭受严重破坏，产生了严重的核泄漏，从核电站周围一定范围内的空气中和核电站排出的废水中分别检测出了放射性物质碘131和钚239，严重危及了人们的生命安全。已知该核电站采用的是重水反应堆，用U（铀）吸收中子后生成Pu（钚），碘131的半衰期为8天，下列说法正确的是（ ）
A．排出的废水中的钚239是铀核裂变的生成物
B．若U吸收中子后变成U，U很不稳定，则经过2次β衰变后变成Pu
C．核电站的核废料可直接堆放在露天垃圾场
D．碘131的半衰期只有8天，因此16天后会全部消失
【答案】B
【详解】
A．裂变是重核生成几个中等质量原子核的过程，铀238的质量数比钚239的小，因此钚不是铀核裂变的生成物，A错误；
B．发生β衰变时质量数不发生改变，根据电荷数守恒可知U发生2次β衰变后变成Pu，B正确；
C．核电站的核废料中具有很多的放射性物质，不可以直接堆在露天垃圾场，C错误；
D．碘131的半衰期是8天，它是一个统计规律，大量的碘131在8天后会剩一半，16天后会剩四分之一，D错误。
故选B。
15．山东海阳核电站建成并发电，有效缓解了山东电力不足的情况，为建设生态山东做出了贡献。核电站核反应堆中，用中子轰击原子核的核反应方程为其中、、的质量分别为，其中是不稳定的，其衰变的周期为T，真空中的光速为c，以下说法正确的是（ ）
A．X原子核中含有的中子数为50
B．该反应属于人工转变核反应
C．该反应中释放的能量为
D．经过2T，一定质量的原子核衰变了的质量占开始时的
【答案】D
【详解】
A．根据核反应方程中质量数，电荷数守恒可写出该核反应方程为
故可知X原子核中含有的中子数为52，故A错误；
B．该核反应为重核裂变反应，故B错误；
C．该核反应中释放的能量为
故C错误；
D．根据半衰期公式
可知，经过2T
所以可知原子核衰变了的质量占开始时的，故D正确。
故选D。
16．月球储藏大量可控核聚变理想燃料氦，2020年12月1日，我国“嫦娥五号探测器”成功着陆月面后开始“挖土”并成功带回地面供科学研究。可控核聚变可以采用或。下列说法正确的是（ ）
A．x是中子
B．y是正电子
C．核聚变过程发生质量亏损，释放核能
D．比的原子核更稳定
【答案】AC
【详解】
AB．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，x的质量数为1电荷数为0，则x为中子；y的质量数为1电荷数为1，则y为质子，选项A正确，B错误；
C．核聚变过程发生质量亏损，释放核能，选项C正确；
D．因反应放出核能，则比的原子核更稳定，选项D错误。
故选AC。
17．下列说法正确的是（ ）
A．聚变是裂变的逆反应
B．核聚变反应须将反应物加热到数百万开尔文以上的高温，反应时放出能量
C．轻核聚变比裂变更为安全、清洁
D．强子是参与强相互作用的粒子，中子是最早发现的强子
【答案】BC
【详解】
A．聚变和裂变的反应物和生成物完全不同，两者无直接关系，并非互为逆反应，故A错误；
B．实现聚变反应必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万开尔文的高温，但聚变反应一旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能量，所以聚变反应还是释放能量，故B正确；
C．实现聚变需要高温，一旦出现故障，高温不能维持，反应就自动终止了，另外，聚变反应比裂变反应生成的废物数量少，容易处理，故C正确；
D．质子是最早发现的强子，故D错误；
故选BC。
18．关于人们发现的新粒子，下列说法正确的是（ ）
A．许多粒子都有自己的反粒子
B．把粒子分为强子、轻子、媒介子，根据是粒子与各种相互作用的关系
C．质子属于强子
D．光子属于轻子
【答案】ABC
【详解】
A．许多粒子都有自己的反粒子，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电量，但电荷的符号相反，故A正确；
BCD．粒子分为三大类：媒介子、轻子和强子，依据其相互作用的关系，质子和中子属于强子，光子属于媒介子，τ子属于轻子，故BC正确，D错误；
故选ABC。
19．下列关于聚变的说法中正确的是（ ）
A．要使聚变产生，必须克服库仑斥力做功
B．轻核聚变需要几百万摄氏度的高温，因此聚变又叫作热核反应
C．原子弹爆炸能产生几百万摄氏度的高温，所以氢弹利用原子弹引发热核反应
D．自然界中不存在天然的热核反应
【答案】ABC
【详解】
A．轻核聚变时，必须使轻核之间距离达到10-15m以内，所以必须克服库仑斥力做功，A正确；
BC．原子核必须有足够的动能，才能使它们接近到核力能发生作用的范围，实验证实，原子核必须处在几百万摄氏度下才有这样的能量，这样高的温度通常利用原子弹爆炸获得，BC正确；
D．在太阳内部或其他恒星内部都进行着热核反应，D错误。
故选ABC。
20．关于重核的裂变，以下说法正确的是（ ）
A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量
B．中子从铀块中通过时，一定发生链式反应
C．重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，但核子数不变
D．重核裂变为中等质量的核时，放出核能
【答案】CD
【详解】
A．核裂变释放的能量于裂变过程的质量亏损，是核能转化为其他形式能的过程，其能量远大于俘获中子时吸收的能量，A错误，
B．发生链式反应是有条件的，铀块的体积必须大于其临界体积，否则中子从铀块中穿过时，可能碰不到原子核，则不会发生链式反应，B错误；
C．重核裂变时，核子数守恒，重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，但核子数不变，C正确。
D．重核裂变为中等质量的核时，放出核能D正确；
故选CD。5.4核裂变与核聚变
1．有四个核反应方程如下：
①
②
③
④
下列说法正确的是（ ）
A．①是核裂变 B．x2为
C．③是人工核反应 D．x4为中子
2．有四个核反应方程如下：
①
②
③
④
下列说法正确的是（ ）
A．①是核聚变 B．为 C．③是核裂变 D．为中子
3．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．是衰变
C．是衰变
D．是核裂变
4．快中子增殖反应堆是一种新型的核反应堆，运行时一方面消耗裂变燃料，一方面又生成，真正消耗的是在热中子反应堆中不能利用的且在天然铀中占以上的。在反应堆中，吸收裂变反应释放的快中子后变成，很不稳定，经过衰变后变成，则下列说法正确的是（ ）
A．与的中子数相同
B．比少一个中子
C．该核反应堆输出能量的反应是聚变反应
D．衰变成时经过2次衰变
5．我国第一代核潜艇总设计师黄旭华院士于2019年9月29日获颁“共和国勋章”，核动力潜艇上核反应堆中可能的一个核反应方程（其中为释放出的核能）。下列说法正确的是（ ）
A．该核反应属于原子核的衰变
B．核反应方程式中
C．的比结合能
D．核的比结合能小于核的比结合能
6．“共和国勋章”获得者于敏与合作者提出了原子核相干结构模型，填补了中国原子核理论的空白，使中国核武器技术发展迈上了一个新台阶。下列关于原子核裂变和聚变的描述，正确的是（ ）
A．核反应堆中铀核俘获一个中子后分裂为两个或几个中等质量的原子核，并吸收大量能量
B．铀核裂变为两个中等质量的原子核的反应过程中，核子的比结合能减小
C．重水在核反应堆中的作用是使快中子变为慢中子
D．根据ΔE=Δmc2可知，质量相同的核燃料裂变和聚变释放的能量相同
7．铀核裂变链式反应是利用慢中子轰击产生裂变反应，其核反应方程为，下列说法正确的是（ ）
A．m=146，n=36 B．m=146，n=35
C．m=144，n=35 D．m=144，n=36
8．2019年8月我国已经建成了新托卡马克(EAST)装置——中国环流器二号M装置(HL 2M)，为“人造太阳”创造了条件，其等离子温度有望超过2亿摄氏度，将中国的聚变堆技术提升到了新的高度。设该热核实验反应前氘核(H)的质量为m1，氚核(H)的质量为m2，反应后氦核(He)的质量为m3，中子(n)的质量为m4。关于聚变的说法正确的是（ ）
A．核裂变比核聚变更为安全、清洁
B．由核反应过程质量守恒可知m1＋m2＝m3＋m4
C．两个轻核结合成质量较大的核，比结合能较聚变前减小
D．HL 2M中发生的核反应方程式是H＋H→He＋n
9．一个氘核和一个氚核发生聚变反应会产生氦核，核反应方程是，关于该反应，下列说法中正确的是（ ）
A．该反应为衰变
B．该方程中的X表示质子
C．的比结合能比的比结合能大
D．该反应后核子的平均质量将减小
10．大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应方程是：＋→＋。已知的质量为2.013 6 u，的质量为3.015 0 u，的质量为1.008 7 u,1 u=931 MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为（ ）
A．3.7 MeV B．3.3 MeV C．2.7 MeV D．0.93 MeV
11．下列关于核反应的说法，正确的是( )
A．是β衰变方程，是核裂变方程
B．是核裂变方程，也是氢弹的核反应方程
C．衰变为，经过3次α衰变，2次β衰变
D．铝核被α粒子击中后产生的反应生成物是磷，同时放出一个质子
12．2020年12月4日新一代“人造太阳”装置中国环流器二号M装置（HL-2M）在成都建成并实现首次放电，标志着中国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造、运行技术，为我国核聚变堆的自主设计与建造打下坚实基础，下列方程属于核聚变的是（ ）
A． B．
C． D．
13．铀原子核既可发生衰变，也可发生裂变。其衰变方程为，裂变方程为，其中、、Y、的质量分别为m1、m2、m3、m4，光在真空中的传播速度为c。下列叙述正确的是（ ）
A．发生的是β衰变
B．Y原子核中含有56个中子
C．若提高温度，的半衰期将会变小
D．裂变时释放的能量为（m1－2m2－m3－m4）c2
14．某核电站遭受严重破坏，产生了严重的核泄漏，从核电站周围一定范围内的空气中和核电站排出的废水中分别检测出了放射性物质碘131和钚239，严重危及了人们的生命安全。已知该核电站采用的是重水反应堆，用U（铀）吸收中子后生成Pu（钚），碘131的半衰期为8天，下列说法正确的是（ ）
A．排出的废水中的钚239是铀核裂变的生成物
B．若U吸收中子后变成U，U很不稳定，则经过2次β衰变后变成Pu
C．核电站的核废料可直接堆放在露天垃圾场
D．碘131的半衰期只有8天，因此16天后会全部消失
15．山东海阳核电站建成并发电，有效缓解了山东电力不足的情况，为建设生态山东做出了贡献。核电站核反应堆中，用中子轰击原子核的核反应方程为其中、、的质量分别为，其中是不稳定的，其衰变的周期为T，真空中的光速为c，以下说法正确的是（ ）
A．X原子核中含有的中子数为50
B．该反应属于人工转变核反应
C．该反应中释放的能量为
D．经过2T，一定质量的原子核衰变了的质量占开始时的
16．月球储藏大量可控核聚变理想燃料氦，2020年12月1日，我国“嫦娥五号探测器”成功着陆月面后开始“挖土”并成功带回地面供科学研究。可控核聚变可以采用或。下列说法正确的是（ ）
A．x是中子
B．y是正电子
C．核聚变过程发生质量亏损，释放核能
D．比的原子核更稳定
17．下列说法正确的是（ ）
A．聚变是裂变的逆反应
B．核聚变反应须将反应物加热到数百万开尔文以上的高温，反应时放出能量
C．轻核聚变比裂变更为安全、清洁
D．强子是参与强相互作用的粒子，中子是最早发现的强子
18．关于人们发现的新粒子，下列说法正确的是（ ）
A．许多粒子都有自己的反粒子
B．把粒子分为强子、轻子、媒介子，根据是粒子与各种相互作用的关系
C．质子属于强子
D．光子属于轻子
19．下列关于聚变的说法中正确的是（ ）
A．要使聚变产生，必须克服库仑斥力做功
B．轻核聚变需要几百万摄氏度的高温，因此聚变又叫作热核反应
C．原子弹爆炸能产生几百万摄氏度的高温，所以氢弹利用原子弹引发热核反应
D．自然界中不存在天然的热核反应
20．关于重核的裂变，以下说法正确的是（ ）
A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量
B．中子从铀块中通过时，一定发生链式反应
C．重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，但核子数不变
D．重核裂变为中等质量的核时，放出核能
