同步课时精练（二十二）5.5裂变和聚变（后附解析）

同步课时精练（二十二）5.5 裂变和聚变（后附解析）
一、单选题
1．下列说法正确的是（ ）
A．当氢原子从n=2的状态跃迁到n=6的状态时，发射出光子
B．放射性元素的半衰期是指大量该元素的原子核中有半数发生衰变需要的时间
C．方程表示的是核裂变
D．中子与质子结合成氘核时吸收能量
2．下列说法中正确的是（　　）
A．目前人类已掌握了可控裂变反应技术
B．目前人类已掌握了可控聚变反应技术
C．对于裂变和聚变人类都可以控制了
D．对于裂变和聚变人类目前尚不能做到控制
3．2020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）在成都建成并首次实现利用核聚变放电。下列是核聚变反应的是（　　）
A．
B．
C．
D．
4．据报道，2020年1月到11月，我国运行核电机组共49台（不含台湾地区核电信息）核能发电量约为3309.7亿千瓦时，约占全国累计发电量的5%，为我国经济建设提供了重要的能源保障。关于核电发电，下列说法正确的是（　　）
A．核反应方程可能是∶
B．核反应过程中质量和质量数均减少
C．现有核电站核反应的类型包含核聚变和核裂变两种类型
D．低于临界体积的铀块无法发生链式反应
5．我国物理学家钱三强、何泽慧夫妇，1946年在法国巴黎发现了铀的三分裂和四分裂，这是我国科学家在核物理研究中做出的贡献，这是将中子打入铀核后所发生的核反应，它属于（　　）
A．人工核转变 B．重核的裂变 C．铀核的衰变 D．轻核的聚变
6．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（）
7．中国自主研发的世界首座具有第四代核电特征的核电站华能石岛湾高温气冷堆核电站，位于山东省威海市荣成石岛湾。目前核电站使用的核燃料基本都是浓缩铀，俘获一个慢中子后发生裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为：（x，y待求），下列说法正确的是（　　）
A．中子是卢瑟福通过实验最先发现的 B．中子具有很强的电离本领
C．核反应方程中Sr的质子数为56 D．核反应方程中Sr的中子数为56
8．下列核反应方程正确的是（　　）
A．铀核发生α衰变的核反应是
B．轻核聚变反应方程中，X表示中子
C．铀核裂变的一种核反应方程
D．C发生β衰变的核反应方程式为
9．在物理学中，没有比光更令人惊奇的了，关于光的产生、本质和应用，下列说法正确的是（ ）
A．光是一份一份的，每一份叫做光子，每一个光子的能量是，光子打在金属板上，可能发生光电效应
B．光子被吸收，会裂变，发生链式反应，产生核能
C．当大批氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级时，氢原子会产生3种频率的光子
D．光子是较轻的粒子，与和结合能发生聚变反应，吸收能量
二、多选题
10．下列说法中正确的是（ ）
A．电子的衍射现象说明实物粒子也具有波动性
B．裂变物质体积小于临界体积时，链式反应不能进行
C．原子核内部一个质子转化成一个中子时，会同时释放出一个电子
D．的半衰期约为7亿年，随地球环境的变化，半衰期可能变短
11．下列说法正确的是（　　）
A．汤姆生发现了电子，表明原子具有核式结构
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应
C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短
D．将放射性元素掺杂到其它稳定元素中，并升高其温度，增加压强，它的半衰期也不会发生改变
E．两个质量较轻的原子核聚变成一个中等质量的原子核必然释放核能
12．如图是核电站工作流程图，关于核能，下列说法正确的是（　　）
A．核反应堆可以把核能直接转化为电能
B．核反应堆利用的是原子核衰变过程产生的能量
C．核反应生成物的比结合能大于反应物的比结合能
D．水泥防护层的作用是屏蔽裂变产物放出的各种射线
三、解答题
13．原子核聚变有望给人类未来提供丰富的洁净能源。当氖等离子体被加热到适当高温时，氖核参与的几种聚变反应可能发生，放出能量。这几种反应的总效果可以表示为，由平衡条件计算k、d的值。
14．有“人造太阳”之称的“东方超环”是我国自主设计建造的世界上第一个非圆截面全超导托卡马克核聚变实验装置。“人造太阳”核聚变的反应方程为，此反应中释放的核能为，已知光速为c。
(1)请确定聚变方程中Z、M的数值；
(2)求上述聚变反应中的质量亏损；
(3)轻核聚变、重核裂变是两种重要的核反应类型，请你结合实际，说明它们的异同点。
15．太阳内部持续不断地发生着4个质子聚变为一个氦核的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源。
(1)写出这个核反应方程；
(2)这一核反应能释放出多少能量？
(3)已知太阳每秒释放能量为3.8×1026 J，则太阳每秒减少的质量为多少kg
(4)若太阳质量减小万分之三，热核反应不能继续进行，计算太阳还能存在多少年？(mp＝1.0073 u，mα＝4.0015 u，me＝0.00055 u，太阳的质量为2×1030 kg)
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
解析：A．当氢原子从n=2的状态跃迁到n=6的状态时，即从低能级向高能级跃迁，需吸收光子。故A错误；
B．放射性元素的半衰期是指原子核有半数发生衰变所需的时间，对大量原子核适用，具有统计规律。故B正确；
C．方程
表示的是衰变。故C错误；
D．中子和质子结合属于轻核聚变，会释放能量。故D错误。
答案：B。
2．A
解析：目前我们只掌握重核裂变可控技术，故A正确，BCD错误。
答案：A。
3．A
解析：A．该方程为核聚变反应方程，A正确；
B．该方程为衰变的方程，B错误；
C．该方程为核裂变的方程，C错误；
D．该方程为原子核的人工转变方程，D错误。
答案：A。
4．D
解析：A．核电发电，核反应方程是
故A错误；
B．核反应过程中，要释放能量，根据爱因斯坦质能方程
可知质量是减少的，但反应前后质量数保持不变，故B错误；
C．现有核电站核反应的类型主要是核裂变，核聚变还没有应用于核电站发电，故C错误；
D．低于临界体积时，铀块无法发生链式反应，故D正确。
答案：D。
5．B
解析：核裂变是一个原子核分裂成几个原子核的变化，中子打入铀核后所发生的核反应是重核裂变反应。
答案：B。
6．B
解析：A．该核反应属于核聚变反应，故A错误；
B．该核反应前后质量数守恒，但这个核反应释放出的能量，有质量亏损，反应前后总质量不相等，故B正确；
C．一个中有2个质子，2个中子，故C错误；
D．根据质量守恒定律和核电荷数守恒，该反应方程式为
方程中的X为正电子，故D错误。
答案：B。
7．D
解析：A．中子最早是由查德威克通过实验发现的，故A错误；
B．中子不带电，不具有很强的电离本领，故B错误；
CD．根据核反应满足质量数守恒和电荷数守恒，可得，即Sr的质子数为， Sr的中子数为，故C错误，D正确。
答案：D。
8．B
解析：A．该反应为衰变，故A错误；
B．根据核反应的质量数和核电荷数守恒可知，X的质量数为1，核电荷数为0，即为中子，故B正确；
C．铀核裂变的一种核反应方程，故C错误；
D．C发生β衰变的核反应方程式为，故D错误。
答案：B。
9．A
解析：A．光是一份一份的，每一份叫做光子，每一个光子的能量是，光子打在金属板上，能量大于金属的逸出功时，可能发生光电效应，故A正确；
B．受中子轰击时才会发生裂变，故B错误；
C．当大批氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级时，根据
所以氢原子会产生6种频率的光子，故C错误；
D．光子是较轻的粒子，与和结合能发生聚变反应，放出能量，故D错误。
答案：A。
10．AB
解析：A．电子是实物粒子，其衍射现象说明实物粒子具有波动性，故A正确；
B．要发生链式反应要求反应物的体积达到临界体积，否则链式反应不能进行，故B正确；
C．原子核内部的一个中子转化成一个质子时，同时释放一个电子，故C错误；
D．半衰期与物理性质、化学性质无关，故D错误。
答案：AB。
11．BDE
解析：A．卢瑟福的α粒子的散射实验，表明原子具有核式结构，A错误；
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应，B正确；
C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，说明光子的能量太小，因为该束光的波长太长，C错误；
D．将放射性元素的半衰期与它的物理状态、化学状态都没有关系，也不会发生改变，D正确；
E．由于中等质量的原子核的比结合能最大，所以两个质量较轻的原子核聚变成一个中等质量的原子核必然释放核能，E正确。
答案：BDE。
12．CD
解析：A．核反应堆把核能转化为内能，再转化为电能，故A错误；
B．核反应堆利用的是核裂变过程产生的能量，故B错误；
C．核反应堆中发生核反应要放出热量，则核反应生成物的比结合能大于反应物的比结合能，故C正确；
D．水泥防护层的作用是屏蔽裂变产物放出的各种射线，故D正确。
答案：CD。
13．
解析：根据电荷数守恒可得
根据质量数守恒可得
解得
14．(1)，；(2)；(3)见解析
解析：(1)核反应方程满足质量数守恒和质子数守恒，则
解得
，
(2)根据质能方程可知
(3)异同点如下表格
重核裂变 轻核聚变
放能原理 重核分裂成两个或多个中等质量的原子核，放出核能 两个轻核结合成质量较大的原子核，放出核能
放能多少 聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量要大3~4倍
核废料处理难度 聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多
原料的蕴藏量 核裂变燃料铀在地球上储量有限，尤其用于核裂变的轴235在天然铀中只占0.7% 主要原料是氘，氘在地球上的储量非常丰富。1L水中大约有0.03g氘，如果用来进行热核反应，放出的能量约与燃烧300L汽油释放的能量相当
可控性 速度比较容易进行人工控制，现在的核电站都是用核裂变反应释放核能 目前，除氢弹以外，人们还不能控制它
15．（1）；（2）24.78 MeV；（3）4.2×109 kg　；（4）4.5×109 年。
解析：（1）核反应方程式为
（2）质量亏损
（u）
释放能量为
△E=△mc2=0.0265×931.5=24.78（MeV）
（3）太阳每秒减小质量为
（4）太阳还能存在时间
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