2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册5.4核裂变和核聚变精选训练题（word版有答案）

5.4核裂变和核聚变精选训练题
一、选择题
1．下面关于原子核的裂变和聚变的说法中正确的是（ ）
A．铀235裂变后的生成物是多种多样的，但都要发生质量亏损
B．能否发生链式反应，与铀块的体积大小无关
C．要使轻原子核发生聚变，必须使它们间的距离至少接近到10-10m
D．太阳发出的光和热，来自原子核的裂变反应
2．原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它主要由四部分组成（ ）
A．原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统
B．原子燃料、减速剂、发热系统和传热系统
C．原子燃料、减速剂、碰撞系统和传热系统
D．原子燃料、中子源、原子能聚存系统和输送系统
3．中国是核电大国，到2020年1月，已经建成19座核电站，核电站是利用原子核发生裂变反应时所产生的核能来进行发电的。关于原子核与核能，以下说法正确的是（　　）
A．组成原子核的核子之间只存在引力
B．核反应中由于核子数减少而导致质量亏损
C．比结合能越大的原子核越稳定，核子平均质量越小
D．核电站利用中等质量的原子核分裂成质量较小的原子核来获取核能
4．在核能的利用中，有这样一个反应：吸收一个慢中子后，分解成和，该反应放出大量能量的同时还放出（ ）
A．一个粒子
B．一个氘核
C．三个中子
D．两个中子
5．关于轻核聚变释放核能，下列说法正确的是（ ）
A．一次聚变反应一定比一次裂变反应释放的能量多
B．聚变反应比裂变反应每个核子释放的平均能量一定大
C．聚变反应中粒子的比结合能小
D．聚变反应中由于形成质量较大的核，故反应后质量增加
6．下列说法正确的是（　　）
A．根据 E= mc2可以计算核反应中释放的核能
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
C．目前核电站利用的核反应是裂变，核燃料为氘
D．目前核电站利用的核反应是聚变，核燃料为铀
7．常言道，万物生长靠太阳，追根溯源，地球上消耗的能量绝大部分是来自太阳内部持续不断地发生核反应释放出的核能。在太阳内部发生的某核反应方程是，下列说法正确的是（　　）
A．该核反应属于裂变反应 B．该核反应过程有质量亏损
C．一个中有4个中子 D．方程中的为电子（）
8．铀核（）是获得核能制造核武器的主要材料之一，其中一种核反应方程为＋→X＋＋2，下列说法正确的是（　　）
A．X原子核中的核子数为140个，中子数为86个
B．该核反应在中子的轰击下发生，核反应为人工转变
C．该核反应是重核裂变，产物的结合能之和小于轴核（）的结合能
D．因为裂变时释放能量，根据E=mc2，所以裂变后的总质量数增加
9．2019年10月，我国成为全球规模最大的核聚变项目——“国际热核聚变实验堆”主机安装工程的施工方之一。主机安装工作将由中核集团承担，正式开启我国为“人造太阳”安装“心脏”的全新挑战。下列关于核聚变的说法正确的是（　　）
A．目前核电站利用的核反应是核聚变
B．聚变反应的条件是聚变物质的体积达到临界体积
C．原子弹和氢弹都是利用核聚变的原理制成的
D．轻核聚变需要极高的温度，因此核聚变又叫热核反应
10．一个氘核（）与一个氚核（）发生聚变，产生一个中子和一个新核，并出现质量亏损，则聚变过程中（　　）
A．吸收能量，生成的新核为
B．吸收能量，生成的新核为
C．放出能量，生成的新核为
D．放出能量，生成的新核为
11．2017年量子通信卫星“墨子号”首席科学家潘建伟获得“物质科学奖”，对于有关粒子的研究，下列说法正确的是（ ）
A．在铀核的裂变中，当铀块的体积小于“临界体积”时，不能发生链式反应
B．铀元素的半衰期为T，当温度发生变化时，铀元素的半衰期也发生变化
C．轻核聚变的过程质量增大，重核裂变的过程有质量亏损
D．比结合能小的原子核结合成（或分裂成）比结合能大的原子核时一定吸收能量
12．铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应：，则可能是（ ）
A． B．
C． D．
13．2018年11月12日中科院等离子体物理研究所发布消息：全超导托卡马克装置EAST在实验中有了新的突破，等离子体中心电子温度达到1亿摄氏度；其主要两个核反应方程为：①；②，则下列表述正确的是（　　）
A．X是质子
B．Y是氚核
C．①是人类历史上第一次核反应人工转变方程
D．②属于核裂变反应方程
14．大量研究发现，太阳的巨大辐射能量来自于轻核聚变，事实上在宇宙中的许多恒星内部时刻在激烈地进行着聚变反应。目前在实验室中能观察到的一种典型的核聚变反应是HH→Hen+17.6MeV，对这个反应的认识，下列说法正确的是（　　）
A．这个反应必须在高温下才能进行，是一种化学反应
B．一个H和一个H的质量和一定小于一个He和一个n的质量和
C．反应中释放17.6MeV的能量是以内能形式出现的
D．He的比结合能要大于H的比结合能
15．太阳能是一种清洁的能源，现在太阳能已广泛应用于科技和生活中．太阳能是由太阳内部激烈进行的多种核聚变反应而产生的，其中一种聚变反应是一个氘核(H)和一个氚核(H)聚变产生一个氦核(He)，下列关于太阳内部的这种核聚变反应的叙述正确的是（ ）
A．该核聚变反应的方程为H+H→He+e
B．若氘核(H)的结合能为E1，氚核(H)的结合能为E2，氦核(He)的结合能为E3，则这个反应中释放出的核能为△E=E3－E1－E2
C．原子核聚变反应过程中释放出了核能，所以反应后原子核的质量数一定减少
D．聚变反应是核子间距离很小时，这些核子在强大的库仑力和万有引力作用下紧密结合在一起的过程
16．一个原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为，则下列说法正确的是（　　）
A．X的原子核中含有86个中子
B．X的原子核中含有141个核子
C．因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减少
D．是天然放射性元素，它的半衰期约为7亿年，虽然地球环境不断变化，但其半衰期不发生变化
17．关于轻核聚变和重核裂变，下列说法正确的是（ ）
A．聚变反应的条件是聚变物质的体积达到临界体积
B．发生聚变反应时的原子核必须有足够大的动能
C．我国已建成生产的秦山和大亚湾核电站，前者是利用核聚变释放核能，后者是利用核裂变释放核能
D．一个质子和两个中子聚变成一个氚核，已知质子质量为1.0073u，中子质量为1.0087u，氚核质量为3.0180u，则该反应中释放的核能约为6.24Mev(1u=-931.5Mev)
18．如图所示，“核反应堆”通过可控的链式反应实现核能的释放，核燃料是铀棒，在铀棒周围放“慢化剂”，快中子和慢化剂中的碳原子核碰撞后，中子速度减少变为慢中子。下列说法正确的是（　　）
A．“慢化剂”使快中子变慢中子，慢中子更难被铀核俘获
B．裂变后的新核氪的比结合能大于铀核的比结合能
C．链式反应是指由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程
D．一个裂变释放的能量是200MeV，则该核反应中质量亏损约为
二、填空题
19．在下列描述核反应的过程中，属于α衰变的是___________ ，属于β衰变的是___________ ，属于裂变的是___________ ，属于聚变的是___________ 。（填正确答案标号）
A．
B．
C．
D．
E．
三、解答题
20．太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核同时放出两个正电子的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源。（已知质子质量为mH＝1.007 3 u，氦核质量为mHe＝4.001 5 u，电子质量为me＝0.000 55 u）
(1)写出这个核反应方程；
(2)这一核反应能释放多少能量？
(3)已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026 J，则太阳每秒减少的质量为多少千克？
21．近年来，受控核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站。一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘（）和氚（）聚变成氦（），并释放一个中子。若已知氘原子的质量为，氚原子的质量为，氦原子的质量为，中子的质量为，，光速。
（1）写出氘和氚聚变的反应方程；
（2）试计算这个核反应释放出来的能量；
（3）若建一座功率为的核聚变电站，假设聚变所产生的能量有60%变成了电能，每年要消耗多少质量的氘？（一年按计算，结果取二位有效数字）
参考答案
1．A 2．A 3．C 4．C 5．B 6．A 7．B 8．A 9．D 10．C
11．A 12．B 13．B 14．D 15．B 16．AD 17．BD 18．BCD
19． B A D E
20．【解析】
(1)由题意可得核反应方程应为
(2)反应前的质量m1＝4mH＝4×1.007 3 u＝4.029 2 u
反应后的质量
m2＝mHe＋2me＝4.001 5 u＋2×0.000 55 u＝4.002 6 u
Δm＝m1－m2＝0.026 6 u
由质能方程得，释放能量ΔE＝Δmc2＝0.026 6×931.5 MeV≈24.78 MeV
(3)由质能方程ΔE＝Δmc2得太阳每秒减少的质量Δm＝≈4.22×109 kg
21．【解析】
（1）氘和氚聚变的反应方程
（2）根据爱因斯坦质能方程得
△E=△mc2=（2.0141+3.0160-4.0026-1.0087）×10-27×（3×108）2=1.66×10-27×9×1016J=2.8×10-12J
（3）设每年消耗氘的质量为m，根据能量守恒定律得
代入数据解得m=19kg答案第1页，共2页