高考物理一轮复习：核裂变与核聚变
一、选择题
1．（2024高二下·东城期末）开发更为安全清洁的能源是人类不懈的追求。关于核反应，下列说法正确的是（ ）
A．该核反应属于重核的裂变
B．该核反应属于轻核的聚变
C．该核反应过程没有质量亏损
D．目前核电站利用的就是该核反应所释放的能量
【答案】B
【知识点】质量亏损与质能方程；核裂变；核聚变
【解析】【解答】AB．反应为轻核的聚变。故A错误；B正确；
C．该核反应过程有质量亏损。通过质量亏损释放质量。故C错误；
D．核聚变不可控，核裂变可控，目前核电站利用的就是重核的裂变所释放的能量。故D错误。
故选B。
【分析】此为核聚变反应，核电站利用的就是重核的裂变所释放的能量。
2．（2024高一下·黄浦期末）太阳的寿命估计为100亿年，目前已度过了约50亿年，当太阳耗尽核燃料后，最终将会演化变成（ ）
A．主序星 B．白矮星 C．中子星 D．红巨星
【答案】B
【知识点】基本粒子
【解析】【解答】太阳进入暮年后，最终化为另一种天体白矮星存在于宇宙中。
故选B。
【分析】太阳只是宇宙中一颗普通的恒星，最终化为另一种天体白矮星。
3．（2024高二下·衡水月考）下列说法的正确的是（ ）
A．目前，人们认为粒子界由夸克、强子、轻子构成
B．强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子
C．电子、质子和中子是组成物质的不可再分的基本粒子
D．夸克的带电荷量是电子电荷量的整数倍
【答案】B
【知识点】基本粒子
【解析】【解答】A、按照粒子与各种相互作用的不同关系，把粒子分为三大类，即强子、轻子和媒介子，故A错误；
B、强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子，故B正确；
C、质子和中子由不同的夸克组成，本身有复杂的结构，不是基本粒子，故C错误；
D、已知夸克有6种，它们的电荷分别为元电荷的或，故D错误。
故答案为：B。
【分析】按照粒子与各种相互作用的不同关系，把粒子分为三大类，即强子、轻子和媒介子，强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子，质子和中子由不同的夸克组成，本身有复杂的结构，不是基本粒子，夸克的电荷不等元元电荷的整数倍。
4．（2024高二下·湘西期末）科学家用粒子等轰击原子核，实现原子核的转变并研究原子核的结构，还可以发现和制造新元素。关于核反应方程，下列说法正确的是（ ）
A．X是电子 B．X是质子
C．X是正电子 D．X粒子由查德威克发现
【答案】D
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】该核反应方程为
中子由查德威克发现。
故选D。
【分析】根据质量数与电荷数守恒可写出核反应方程，中子由查德威克发现。
5．（2024高二下·重庆市期末）2023年8月24日，日本政府正式向海洋排放福岛第一核电站的核污水，核污水中的发生衰变时的核反应方程为，该核反应过程中放出的能量为Q。设的比结合能为，的比结合能为，X的比结合能为，已知光在真空中的传播速度为c，则下列说法正确的是（ ）
A．在该核反应方程中，X表示电子
B．的比结合能大于的比结合能
C．由于海水的稀释，放射性物质因浓度降低而导致半衰期变短
D．该核反应过程中亏损的质量
【答案】D
【知识点】原子核的衰变、半衰期；质量亏损与质能方程；α、β、γ射线及特点；结合能与比结合能
【解析】【解答】A.210-206=4，84-82=2，可知X表示粒子，故A错误；
B．原子核越稳定，比结合能越大，可知的比结合能小于的比结合能，故B错误；
C．由于海水的稀释，放射性物质因浓度降低，但半衰期不会发生变化，故 C错误；
D．根据爱因斯坦质能方程有
其中
解得
故D正确。
故选D。
【分析】核反应中质量数守恒与电荷数守恒，原子核越稳定，比结合能越大。半衰期与元素的物理性质和化学性质无关。
6．（2024高三下·重庆市模拟） 下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（ ）
A．图甲中铀238的半衰期是45亿年，经过45亿年，10个铀238必定有5个发生衰变
B．图乙中氘核的比结合能小于氦核的比结合能
C．图丙中一个氢原子从n=4的能级向基态跃迁时，最多可以放出6种不同频率的光
D．图丁中为光电效应实验，用不同光照射某金属得到的关系图，则a光频率最高
【答案】B
【知识点】原子核的衰变、半衰期；玻尔理论与氢原子的能级跃迁；光电效应；核力与四种基本相互作用
【解析】【解答】A、图甲中铀238的半衰期是45亿年，半衰期只适用大量原子核的衰变，所以经过45亿年，10个铀238不一定有5个发生衰变，故A错误；
B、图乙中氦核比氘核更稳定，氘核的比结合能小于氦核的比结合能，故B正确；
C、图丙中一个氢原子从n=4的能级向基态跃迁时，跃迁路径可能为4→1、4→2→1、4→3→1、4→3→2→1，所以最多可以放出3种不同频率的光，故C错误；
D、图丁中为光电效应实验，用不同光照射某金属得到的 I-U 关系图，根据
由图像可知，c光对应的遏止电压最大，则c光对应的光电子最大初动能最大，c光频率最高，故D错误。
故答案为：B。
【分析】半衰期只适用大量原子核的衰变，比结合能越大，原子核越稳定。熟练掌握一个氢原子跃迁和一群氢原子跃迁放出不同频率光种类的计算方法。遏止电压越大，对应的光电子最大初动能越大，频率越高。
7．（2024高二下·东坡期末）如图所示，图甲为原子核的比结合能与质量数关系曲线，图乙为原子核的平均核子质量与原子序数的关系曲线，根据两曲线，下列说法正确的是（ ）
A．根据图甲可知，核的结合能约为7MeV
B．根据图甲可知，核的结合能比核的结合能更大
C．根据图乙可知，核D裂变成核E和F的过程中，比结合能减小
D．根据图乙可知，若A、B能结合成C，结合过程一定要吸收能量
【答案】B
【知识点】结合能与比结合能
【解析】【解答】A．图甲中核的比结合能约为7MeV，但图中不能看出核的结合能，A错误；
B．根据图甲可知，核比核的比结合能略小，核的结合能比核的结合能大，B正确；
C．将D分裂成E、F，分裂过程存在质量亏损，释放能量，因此生成核的比结合能将增大，C错误；
D．若A、B能结合成C，由图乙可知是平均核子质量较大的原子核结合成平均核子质量较小的原子核，结合过程存在质量亏损，释放能量，D错误。
故选B。
【分析】平均核子质量较大的原子核分裂成平均核子质量较小的原子核。结合过程存在质量亏损，释放能量。
8．（2023高三上·长葛开学考）工程院院士黄旭华获得了今年国家最高科学技术奖，他为核潜艇研制和跨越式发展作出了巨大贡献，下列说法正确的是（ ）
A．核潜艇的核反应也叫热核反应
B．原子弹中铀或钚的质量可小于临界质量
C．核潜艇的核反应堆是利用镉棒控制核反应速度
D．核聚变和核裂变都能放出核能，故一切核反应都应放出核能
【答案】C
【知识点】核裂变与核聚变
【解析】【解答】A．核潜艇是利用重核裂变释放的核能来发电的，不属于热核反应，A不符合题意；
B．发生链式反应的条件是裂变物质的体积必须大于或等于临界体积，裂变物质的质量必须大于或等于临界质量，故原子弹中铀或钚的质量必须大于或等于临界质量，B不符合题意；
C．核潜艇是利用重核裂变释放的核能来发电的，核潜艇的核反应堆是利用镉棒控制核反应速度，C符合题意；
D．核聚变和核裂变都有质量亏损，均向外界释放核能，但并不是一切核反应都能释放核能，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】核潜艇是利用重核裂变释放的核能来发电的，裂变物质的质量必须大于或等于临界质量，核聚变和核裂变都有质量亏损。
9．（2024高二下·麒麟期末）下列说法正确的是（ ）
A．中X为中子，该方程属于衰变
B．中K为10个中子，该方程属于重核裂变
C．中Y为中子，该方程属于人工核转变
D．中Z为氢核，该方程属于轻核聚变
【答案】B
【知识点】原子核的人工转变；α、β、γ射线及特点；核裂变；核聚变
【解析】【解答】A．根据质量数守恒与电荷数守恒可知
该衰变为α衰变，故A错误；
B．K的个数为
K为10个中子，故B正确；
C．Y的质量数为
质子数为
Y为中子，该核反应为聚变反应，故C错误；
D．Z的质量数为
质子数为
可知Z为质子，该核反应为人工核反应，故D错误。
故选B。
【分析】核反应过程中质量数守恒与电荷数守恒，根据守恒列式求解。
10．（2024高二下·清远期末）下列是关于原子核的衰变、聚变和裂变的四幅图，其中说法正确的是（ ）
A．图甲中甲、乙、丙三种射线分别为β、γ、α
B．图乙是氡衰变图，由图可知：氡的半衰期为3.8天，若取8个氡原子核，经7.6天后就只剩下2个氡原子核了
C．图丙中的链式反应就是太阳内部每时每刻发生的核反应
D．图丁是利用射线进行铝板厚度测量的装置，为了准确测量铝板的厚度，探测射线应该用α射线
【答案】A
【知识点】原子核的衰变、半衰期；α、β、γ射线及特点；核裂变
【解析】【解答】A．甲图中，根据左手定则，可知甲、乙、丙三种射线分别为β、γ、α，故A正确；
B．半衰期只适用大量原子核发生衰变，不适用于少量原子核发生衰变，所以乙图中，8个氡原子核，经7.6天后不一定只剩下2个氡原子核，故B错误；
C．丙图中，太阳内部发生的轻核的聚变，故C错误；
D．图丁是利用射线进行铝板厚度测量的装置，为了准确测量铝板的厚度，探测射线应该用β射线，而不是α射线，故D错误。
故选：A。
【分析】结合甲图，根据左手定则，可判断甲、乙、丙三种射线的种类；半衰期只适用大量原子核发生衰变，不适用于少量原子核发生衰变；太阳内部发生的轻核的聚变；利用β射线测量铝板厚度。
11．（2024高二下·衡水月考）统计显示，一座百万千瓦电功率的核电厂和燃煤电厂相比，每年可以减少二氧化碳排放600多万吨，可见核能是减排效应较大的能源之一。下列对于铀235相关的核反应的描述中，说法正确的是（ ）
A．铀块的体积越小，越容易发生链式反应
B．发生链式反应的核反应方程为
C．在核反应堆中，中子的速度越快，铀核越容易发生核裂变
D．核反应堆中，在铀棒之间插入一些镉棒，主要是为了调节中子数量，控制反应速度
【答案】D
【知识点】核裂变；反应堆与核电站
【解析】【解答】A、要使链式反应发生，铀块必须达到临界体积，故A错误；
B、只有中子轰击铀核，才能发生裂变反应，其方程为
故B错误；
C、在核反应堆中，中子的速度越快，会与铀235“擦肩而过”，铀核越不容易发生核裂变，故C错误；
D、核反应堆中，在铀棒之间插入一些镉棒，可以吸收中子，主要是为了调节中子数量，控制反应速度，故D正确。
故答案为：D。
【分析】要使链式反应发生，铀块必须达到临界体积，发生裂变反应需要中子轰击铀核，熟练掌握核裂变产生的的条件及控制核反应速度的方法。
12．（2024高二下·徐州期末）如图为原子核的比结合能图像，下列说法正确的是（ ）
A．的比结合能比小
B．的结合能约为14MeV
C．的结合能等于结合能的三倍
D．的结合能比大，但是更稳定
【答案】D
【知识点】结合能与比结合能
【解析】【解答】A．的比结合能比大，选项Ａ错误；
B．比结合能约为7MeV，则的结合能约为
4×7 MeV＝28MeV
选项B错误；
C．结合能约为96MeV，等于结合能的3.4倍，选项C错误；
D．的比结合能比的比结合能小，更稳定，选项D正确。
故选D。
【分析】比结合能越大越稳定，结合能等于比结合能乘以核子数量。
二、多项选择题
13．（2024高三下·重庆市模拟） 以下给出的核反应方程中，说法正确的是（ ）
A．， X为中子，核反应为聚变
B．，Y为质子，核反应为聚变
C．，Z为中子，核反应为聚变
D．，K为3个中子，核反应为裂变
【答案】A,D
【知识点】原子核的人工转变；核裂变；核聚变
【解析】【解答】核反应前后质子数守恒，质量数守恒；
A. 可知X质子数为0，质量数为1，即X为中子，该反应为核聚变，A符合题意；
B. Y质子数为1，质量数为1，即Y为质子，该反应为人工核反应，B不符合题意；
C. Z质子数为0，质量数为1，即Y为中子，该反应为人工核反应，C不符合题意；
D. K质子数为3，质量数为0，故K为3个中子，该反应为核裂变，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】利用核反应方程的特点及其规律可得出结论。
14．（2024高二下·济南月考）托卡马克装置主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应的方程为。已知氘核的质量为，的质量为，下列说法正确的是( )
A．核聚变可以在常温下发生
B．为
C．的质量为
D．氘的比结合能小于的比结合能
【答案】B,D
【知识点】质量亏损与质能方程；结合能与比结合能；核聚变
【解析】【解答】A.核聚变必须在极高的温度下才能发生，A不符合题意；
B.根据核反应遵循的规律——质量数和电荷数守恒，可得X的质量数为2+2-3=1，电荷数为1+1-2=0，所以X为，B符合题意；
C.轻核聚变是放能反应，有质量亏损，所以X的质量小于，C不符合题意；
D.比结合能越大，原子核越稳定，而核反应中，生成物比反应物更加稳定，所以氘的比结合能小于的比结合能，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】核聚变必须在极高的温度下才能发生；根据核反应遵循的规律——质量数和电荷数守恒分析X的种类；根据质量亏损的概念，分析X的质量与的关系；比结合能越大，原子核越稳定。
15．（2024高二下·西湖期中）下列说法正确的是（ ）
A．原子核核子平均质量越小则其平均结合能越大
B．眼镜镜片上的增透膜是利用了光的干涉原理
C．激光从空气中射入玻璃中时频率不会发生改变
D．额温枪通过测量物体辐射的紫外线来获得温度值
【答案】B,C
【知识点】结合能与比结合能
【解析】【解答】A．中等大小的核其平均结合能最大，A错误；
B．利用了光的干涉原理，从而增加透射光的强度，B正确；
C．光的频率由光源决定，与介质无关，C正确；
D．额温枪通过测量物体辐射的红外线来获得温度值，D错误。
故选BC。
【分析】中等大小的核其平均结合能最大，原子核最稳定。激光从空气中射入玻璃中时频率不发生改变。
16．（2022高二下·赤峰期末）下列关于原子核的说法正确的是（ ）
A．在太阳内部发生的典型核反应是聚变反应
B．原子弹的反应原理是核裂变，反应方程为
C．的半衰期是5730年，则100个经过5730年还剩50个
D．的同位素中有6个中子，14个核子
【答案】A,B
【知识点】原子核的衰变、半衰期；核裂变与核聚变
【解析】【解答】A．在太阳内部发生的典型核反应是聚变反应，A符合题意；
B．原子弹的反应原理是核裂变，反应方程为，B符合题意；
C．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量的原子核衰变不适应，C不符合题意；
D．的同位素中有8个中子，6个质子，14个核子，D不符合题意，D不符合题意。
故答案为：AB。
【分析】在太阳内部发生的典型核反应是聚变反应，原子弹的反应原理是核裂变。半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量的原子核衰变不适用。
17．（2024高三下·娄底月考）如图所示为我国自主研发的三代核电——“华龙一号”示范工程。“华龙一号”利用核裂变发电，一期工程建设了两台125万千瓦的AP1000三代核电机组。已知在中子的轰击下裂变为和，质量，，，，1u相当于931.5MeV的能量，，铀矿石中的含量为3%。下列说法正确的是（ ）
A．该核反应方程为
B．一个铀核裂变放出的能量约为140 MeV
C．的比结合能比和的都大
D．“华龙一号”一期工程一年消耗铀矿石约46吨
【答案】C,D
【知识点】质量亏损与质能方程；结合能与比结合能；核裂变
【解析】【解答】A、根据核裂变规律可得方程为
故A错误；
B、裂变过程的质量亏损为
释放的能量为
故B正确；
C、核裂变需要释放能量，则生成物比反应物更稳定，而比结合能越大原子核越稳定，的比结合能比和的都小，故C错误；
D、核电站一年的发电量为
由
代入数据解得
故D正确。
故答案为：BD。
【分析】核反应方程满足质量数和电荷数守恒，结合核裂变产生的条件确定核反应方程。根据核反应方程确定反应过程损耗的质量，再根据质能亏损方程确定释放的能力。比结合能越大，原子核越稳定。根据一年的发电量结合铀核裂变释放的能量结合阿伏加德罗常数进行解答。
18．（2024高三下·湖州模拟）下列说法正确的是（ ）
A．不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功
B．弱相互作用是短程力，它是引起原子核β衰变的原因
C．蔗糖受潮后粘成的糖块属于非晶体，有确定的熔点，但没有确定的几何形状
D．α粒子散射实验既可以确定不同元素原子核的电荷量，也可以估算原子核的半径
【答案】B,D
【知识点】热力学第二定律；晶体和非晶体；α粒子的散射；核力与四种基本相互作用
【解析】【解答】A、在外界的影响下，气体可以从单一热源吸收热量，全部用来对外做功，故A错误；
B、弱相互作用是短程力，主要在原子核的核子内，它是引起原子核β衰变的原因，故B正确；
C、蔗糖受潮后粘在一起形成的糖块看起来没有确定的几何形状，但不是非晶体，而是多晶体，故C错误；
D、α粒子散射实验既可以确定不同元素原子核的电荷量，也可以估算原子核的半径，故D正确。
故答案为：BD。
【分析】熟练掌握热力学第二定律的具体内容及其描述。弱相互作用是短程力，主要在原子核的核子内，它是引起原子核β衰变的原因。熟练掌握晶体与非晶体的区别与特点，熟练掌握α粒子散射实验的现象及其结论。
三、非选择题
19．（2024高二下·聊城月考）在下列描述的核过程的方程中，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 。
A． B．
C． D．
E． F．
【答案】C；A、B；E；F
【知识点】原子核的衰变、半衰期；核裂变；核聚变
【解析】【解答】C的反应生成物中有氦原子，属于α衰变；A和B的的生成物中都有电子，属于β衰变；裂变是由重核裂变成轻核，属于裂变的是E；聚变是轻核生成重核，属于聚变的是F。
【分析】反应生成物中有氦原子属于α衰变；生成物中都有电子属于β衰变；裂变是由重核裂变成轻核，聚变是轻核生成重核。
20．（2024高二下·徐州期末）核电站利用核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。核反应堆中的“燃料”是，当1个铀核受到1个中子撞击后，产生锶核、氙核和10个中子。已知铀核质量为，中子质量为，锶核质量为，氙核质量为，普朗克常量为h，光速为c。
（1）写出核裂变方程；
（2）求裂变过程中释放的核能。
【答案】解：（1）根据反应过程满足质量数和电荷数守恒可知，核裂变方程为
（2）裂变过程的质量亏损为
根据爱因斯坦质量方程可知，裂变过程中释放的核能为
【知识点】核裂变
【解析】【分析】（1）根据反应过程满足质量数和电荷数守恒写出核裂变方程；
（2）计算出裂变过程的质量亏损，根据爱因斯坦质量方程求解裂变过程中释放的核能。
21．（2023高三上·浦东期中）探月计划
2004 年我国探月工程正式立项， 确立了“绕、落、回 ”三步走战略规划，到2020年三步走战略圆满收官，其中嫦娥系列探测器和玉兔系列巡视器在探月过程中起到了至关重要的作用， 提升了我国在国际航天航空领域的话语权。
（1）如图所示，“嫦娥五号 ”探测器静止在月球水平表面处。已知探测器质量为m，四条支架腿与竖直方向的夹角均为θ ， 月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的 。每条腿对月球表面的弹力的方向均为 （选填“竖直向下 ”、“竖直向上 ”、“沿支架腿斜向上 ” 或“沿支架腿斜向下 ”），大小为 。
（2）图为“玉兔二号 ”巡视器在月球上从O处行走到B处的照片，如轨迹示意图所示，OA段是直线。AB段是曲线， 巡视器质量为135kg，则该巡视器
A．受到月球的引力为1350N
B．在AB段运动时一定有加速度
C．OA段与AB段的平均速度方向相同
D．从O到B的位移大小等于OAB轨迹长度
（3）“玉兔二号 ”装有核电池， 不惧漫长寒冷的月夜。核电池将衰变释放的核能一部分转化为电能。衰变的核反应为，则（ ）
A．核反应中的X等于234
B．γ射线穿透能力比的强
C．比的平均结合能小
D．月夜的寒冷导致的半衰期变大
（4）“玉兔 ”回收可简化为两个过程： 首先将携带“玉兔 ”的返回系统由月表 发射到高度为h的轨道上，与在该轨道绕月球做匀速圆周运动的飞船对接，然后由飞船送其返回地球。若“玉兔 ”质量为m，月球半径为R，月球质量为M，万有引力常量为G，以月表为零势能面。“玉兔 ”在高度h处的引力势能可表示为，忽略月球自转，求：
①“玉兔 ”绕月球表面做匀速圆周运动的线速度大小（即第一宇宙速度） ；
②从开始发射到对接完成，返回系统需要对“玉兔 ”做的功 。
【答案】（1）竖直向下；
（2）B
（3）A；B；C
（4）根据万有引力提供向心力， 有 ， 可得第一宇宙速度为 ；在高度为 的轨道上， 由 ， 可得 “玉兔” 号在该轨道的动能 ， 根据能量守恒可知， 返回系统需要向玉兔号做功
【知识点】功能关系；原子核的衰变、半衰期；曲线运动；共点力的平衡；万有引力定律的应用；第一、第二与第三宇宙速度；结合能与比结合能
【解析】【解答】（1）整体竖直分析，根据平衡条件可知
解得
根据牛顿第三定律可知，月球表面受到的压力
方向竖直向下。
（2）A、受到月球的引力为
故A错误；
B、在AB段运动时，速度方向一直在变化，一定有加速度，故B正确；
C、OA段与AB段的位移方向不同，而平均速度方向与位移方向相同，所以平均速度方向不同，故C错误；
D、从O到B的位移大小小于OAB轨迹长度，因为是曲线运动，故D错误。
故答案为：B。
（3）A、根据质量数守恒，可知核反应中的X等于234，故A正确；
B、γ射线最强电离能力最弱，所以穿透能力最强，故B正确；
C、生成物更稳定，平均结合能更大，故C正确；
D、半衰期与温度无关，故D错误。
故答案为：ABC。
（4）①根据
解得绕月球表面做匀速圆周运动的线速度
②在高度h处，由牛顿第二定律得
故在轨道动能为
需要对“玉兔”做的功
【分析】根据受力情况及平衡条件进行解答。物体做曲线运动则必存在向心加速度。核反应方程满足质量数和电荷数守恒。平均结合能越大，核子越稳定。半衰期是物质与物质本身的属性有关。根据万有引力定律和牛顿第二定律及机械能守恒定律进行分析解答。
22．（2024高二下·邢台月考）核反应中释放的能量称作反应能，记为Q。反应能与反应前、后粒子的质量有关。的反应称作放能反应，的反应称作吸能反应。有如下核反应：，已知核、核、核、核的静止质量分别为，，，，是原子质量单位，对应的能量为。
（1）求的结合能及比结合能；（计算结果保留两位小数）
（2）求该反应的反应能Q并判断该反应是吸能反应还是放能反应。（计算结果保留三位小数）
【答案】（1）解：
。
（2）解：反应能
代入数据得
上式表明这是一个吸能核反应。
【知识点】质量亏损与质能方程；结合能与比结合能
【解析】【分析】（1）根据核子合成为原子核的反应过程质量亏损可得出原子核的结合能大小，利用比结合能的定义可得出比结合能的大小；（2）根据核反应方程的质量亏损可得出反应能量的大小，进而判断是吸能反应还是放能反应。
23．（2022高二下·新郑期末）2021年12月30日，我国科学家利用东方超环实现了7000万摄氏度下长脉冲高参数等离子体持续运行1056秒，这是人类首次实现人造太阳持续脉冲过千秒，对世界的可控核聚变发展来说都具有里程碑的意义。利用氦3（He）和氘进行的聚变反应安全无污染，容易控制。月球上有大量的氦3，每个航天大国都将获取氦3作为开发月球的重要目标之一、已知两个氘核聚变生成一个氦3和一个中子的核反应方程是，已知氘核质量为2.0136u，中子质量为1.0087 u，He核的质量为3.0150u。质量亏损为1u时，释放的能量为931.5MeV。除了计算质量亏损外，He的质量可以认为是中子的3倍。（计算结果单位为MeV）
（1）求2个氘核发生聚变释放的能量。
（2）若两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成He并放出一个中子，释放的核能也全部转化为He核与中子的动能。已经测得反应后生成中子的动能是3.12 MeV，求反应前每个氘核的动能。
【答案】（1）解：2个氘核发生聚变释放的能量
（2）解：设中子和He核的质量分别为m1、m1，速度分别为v1、v2．反应前每个氘核的动能是E0。核反应过程系统动量守恒，以中子的速度方向为正方向，由动量守恒定律得m1v1-m2v2=0
其中m2=3m1
由能量守恒定律得2E0+△E=Ek1+Ek2
Ek1=m1v12=3.12 MeV
Ek2=m2v22
解得E0=0.45 MeV
【知识点】核裂变与核聚变；原子核的人工转变；质量亏损与质能方程
【解析】【分析】 (1) 质能方程可以求解由于质量亏损所释放的能量。
(2) 核反应前后动量守恒以及能量都是守恒的。列出方程求解即可。
24．（2023高二下·辽宁期末）用中子轰击锂核发生核反应，生成氚核和粒子，并释放出核能。已知中子、氚核、粒子、锂核的质量分别是，，，，质量亏损1u释放的核能为931.5MeV。
（1）请写出核反应方程；
（2）设放出的能量全部由质量亏损获得，试求释放的核能；（结果保留一位小数）
（3）若反应前中子以0.3MeV的动能和锂核正碰，且碰撞前二者具有等大反向的动量，核反应中放出的核能全部转化动能，求反应后生成的粒子和氚核的动能为多少MeV？
【答案】（1）解：根据质量数与电荷数守恒，该核反应方程为
（2）解：该核反应的质量亏损为
释放的核能
解得
（3）解：根据
则有
则有
由于中子和锂核碰撞前二者具有等大反向的动量，即总动量为0，令反应后生成的粒子和氚核的动能分别为、，则有
可得
又
解得
【知识点】动量守恒定律；原子核的人工转变；质量亏损与质能方程；能量守恒定律；动能；动量
【解析】【分析】（1） 核反应方程满足质量数与电荷数守恒 ；
（2）计算出反应前后亏损的质量，再根据质能亏损方程进行求解；
（3）根据动量与动能的关系，计算得出碰撞前锂核的动能。碰撞过程中，形成的新粒子系统动量守恒。整个运动过程中满足能量守恒定律，即碰撞前系统的动能等于碰撞后系统的动能与损耗的能量之和。综上分析，根据动量、动能的定义及动量守恒定律及能量守恒定进行解答。
25．（2024高二下·衡水月考）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，中子质量为1.0087u，锶（sr）核的质量为89.9077u，氙（Xe）核的质量为135.9072u，lu=kg，浓缩铀中铀235的含量占2%。
（3）同样功率（100万千瓦）的火力发电站，每年要消耗多少吨标准煤？（已知标准煤的热值为2.93×104KJ/kg）
（4）为了防止铀核裂变产物放出的各种射线对人体的危害和对环境的污染，需采取哪些措施？（举两种）
【答案】（1）解：根据核电荷数守恒和质量数守恒可得：Xe的质量数为136，Sr的核电荷数为38
（2）
（3）解：根据煤的热值计算可得消耗煤的质量为
（4）核反应堆外面需要修建很厚的水泥防护层，用来屏蔽射线；对放射性废料，要装入特制的容器，埋入地层深处进行处理
【知识点】质量亏损与质能方程；能量守恒定律；核裂变；反应堆与核电站
【解析】【解答】（1）根据核电荷数守恒和质量数守恒可得：Xe的质量数为136，Sr的核电荷数为38，所以该核反应方程为
（2）该反应的质量亏损
根据爱因斯坦质能方程
核电站每年所需的能量
则由题意知
可得
（3）根据煤的热值计算可得消耗煤的质量为
（4）核反应堆外面需要修建很厚的水泥防护层，用来屏蔽射线；对放射性废料，要装入特制的容器，埋入地层深处进行处理。
【分析】（1）核反应过程蛮子核电荷数守恒和质量数守恒，根据守恒条件确定Xe的质量数和Sr的核电荷数；
（2）根据核反应方程确定一个铀核发生裂变时产生的质量亏损，再根据爱因斯坦质能亏损方程确定一个铀核裂变释放的能量，再结合题意及能量守恒定律和阿伏加德罗常数进行解答；
（3）根据热值的公式结合（2）中结论进行解答即可；
（4）熟练掌握对核废料处的方法。
1 / 1高考物理一轮复习：核裂变与核聚变
一、选择题
1．（2024高二下·东城期末）开发更为安全清洁的能源是人类不懈的追求。关于核反应，下列说法正确的是（ ）
A．该核反应属于重核的裂变
B．该核反应属于轻核的聚变
C．该核反应过程没有质量亏损
D．目前核电站利用的就是该核反应所释放的能量
2．（2024高一下·黄浦期末）太阳的寿命估计为100亿年，目前已度过了约50亿年，当太阳耗尽核燃料后，最终将会演化变成（ ）
A．主序星 B．白矮星 C．中子星 D．红巨星
3．（2024高二下·衡水月考）下列说法的正确的是（ ）
A．目前，人们认为粒子界由夸克、强子、轻子构成
B．强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子
C．电子、质子和中子是组成物质的不可再分的基本粒子
D．夸克的带电荷量是电子电荷量的整数倍
4．（2024高二下·湘西期末）科学家用粒子等轰击原子核，实现原子核的转变并研究原子核的结构，还可以发现和制造新元素。关于核反应方程，下列说法正确的是（ ）
A．X是电子 B．X是质子
C．X是正电子 D．X粒子由查德威克发现
5．（2024高二下·重庆市期末）2023年8月24日，日本政府正式向海洋排放福岛第一核电站的核污水，核污水中的发生衰变时的核反应方程为，该核反应过程中放出的能量为Q。设的比结合能为，的比结合能为，X的比结合能为，已知光在真空中的传播速度为c，则下列说法正确的是（ ）
A．在该核反应方程中，X表示电子
B．的比结合能大于的比结合能
C．由于海水的稀释，放射性物质因浓度降低而导致半衰期变短
D．该核反应过程中亏损的质量
6．（2024高三下·重庆市模拟） 下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（ ）
A．图甲中铀238的半衰期是45亿年，经过45亿年，10个铀238必定有5个发生衰变
B．图乙中氘核的比结合能小于氦核的比结合能
C．图丙中一个氢原子从n=4的能级向基态跃迁时，最多可以放出6种不同频率的光
D．图丁中为光电效应实验，用不同光照射某金属得到的关系图，则a光频率最高
7．（2024高二下·东坡期末）如图所示，图甲为原子核的比结合能与质量数关系曲线，图乙为原子核的平均核子质量与原子序数的关系曲线，根据两曲线，下列说法正确的是（ ）
A．根据图甲可知，核的结合能约为7MeV
B．根据图甲可知，核的结合能比核的结合能更大
C．根据图乙可知，核D裂变成核E和F的过程中，比结合能减小
D．根据图乙可知，若A、B能结合成C，结合过程一定要吸收能量
8．（2023高三上·长葛开学考）工程院院士黄旭华获得了今年国家最高科学技术奖，他为核潜艇研制和跨越式发展作出了巨大贡献，下列说法正确的是（ ）
A．核潜艇的核反应也叫热核反应
B．原子弹中铀或钚的质量可小于临界质量
C．核潜艇的核反应堆是利用镉棒控制核反应速度
D．核聚变和核裂变都能放出核能，故一切核反应都应放出核能
9．（2024高二下·麒麟期末）下列说法正确的是（ ）
A．中X为中子，该方程属于衰变
B．中K为10个中子，该方程属于重核裂变
C．中Y为中子，该方程属于人工核转变
D．中Z为氢核，该方程属于轻核聚变
10．（2024高二下·清远期末）下列是关于原子核的衰变、聚变和裂变的四幅图，其中说法正确的是（ ）
A．图甲中甲、乙、丙三种射线分别为β、γ、α
B．图乙是氡衰变图，由图可知：氡的半衰期为3.8天，若取8个氡原子核，经7.6天后就只剩下2个氡原子核了
C．图丙中的链式反应就是太阳内部每时每刻发生的核反应
D．图丁是利用射线进行铝板厚度测量的装置，为了准确测量铝板的厚度，探测射线应该用α射线
11．（2024高二下·衡水月考）统计显示，一座百万千瓦电功率的核电厂和燃煤电厂相比，每年可以减少二氧化碳排放600多万吨，可见核能是减排效应较大的能源之一。下列对于铀235相关的核反应的描述中，说法正确的是（ ）
A．铀块的体积越小，越容易发生链式反应
B．发生链式反应的核反应方程为
C．在核反应堆中，中子的速度越快，铀核越容易发生核裂变
D．核反应堆中，在铀棒之间插入一些镉棒，主要是为了调节中子数量，控制反应速度
12．（2024高二下·徐州期末）如图为原子核的比结合能图像，下列说法正确的是（ ）
A．的比结合能比小
B．的结合能约为14MeV
C．的结合能等于结合能的三倍
D．的结合能比大，但是更稳定
二、多项选择题
13．（2024高三下·重庆市模拟） 以下给出的核反应方程中，说法正确的是（ ）
A．， X为中子，核反应为聚变
B．，Y为质子，核反应为聚变
C．，Z为中子，核反应为聚变
D．，K为3个中子，核反应为裂变
14．（2024高二下·济南月考）托卡马克装置主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应的方程为。已知氘核的质量为，的质量为，下列说法正确的是( )
A．核聚变可以在常温下发生
B．为
C．的质量为
D．氘的比结合能小于的比结合能
15．（2024高二下·西湖期中）下列说法正确的是（ ）
A．原子核核子平均质量越小则其平均结合能越大
B．眼镜镜片上的增透膜是利用了光的干涉原理
C．激光从空气中射入玻璃中时频率不会发生改变
D．额温枪通过测量物体辐射的紫外线来获得温度值
16．（2022高二下·赤峰期末）下列关于原子核的说法正确的是（ ）
A．在太阳内部发生的典型核反应是聚变反应
B．原子弹的反应原理是核裂变，反应方程为
C．的半衰期是5730年，则100个经过5730年还剩50个
D．的同位素中有6个中子，14个核子
17．（2024高三下·娄底月考）如图所示为我国自主研发的三代核电——“华龙一号”示范工程。“华龙一号”利用核裂变发电，一期工程建设了两台125万千瓦的AP1000三代核电机组。已知在中子的轰击下裂变为和，质量，，，，1u相当于931.5MeV的能量，，铀矿石中的含量为3%。下列说法正确的是（ ）
A．该核反应方程为
B．一个铀核裂变放出的能量约为140 MeV
C．的比结合能比和的都大
D．“华龙一号”一期工程一年消耗铀矿石约46吨
18．（2024高三下·湖州模拟）下列说法正确的是（ ）
A．不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功
B．弱相互作用是短程力，它是引起原子核β衰变的原因
C．蔗糖受潮后粘成的糖块属于非晶体，有确定的熔点，但没有确定的几何形状
D．α粒子散射实验既可以确定不同元素原子核的电荷量，也可以估算原子核的半径
三、非选择题
19．（2024高二下·聊城月考）在下列描述的核过程的方程中，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 。
A． B．
C． D．
E． F．
20．（2024高二下·徐州期末）核电站利用核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。核反应堆中的“燃料”是，当1个铀核受到1个中子撞击后，产生锶核、氙核和10个中子。已知铀核质量为，中子质量为，锶核质量为，氙核质量为，普朗克常量为h，光速为c。
（1）写出核裂变方程；
（2）求裂变过程中释放的核能。
21．（2023高三上·浦东期中）探月计划
2004 年我国探月工程正式立项， 确立了“绕、落、回 ”三步走战略规划，到2020年三步走战略圆满收官，其中嫦娥系列探测器和玉兔系列巡视器在探月过程中起到了至关重要的作用， 提升了我国在国际航天航空领域的话语权。
（1）如图所示，“嫦娥五号 ”探测器静止在月球水平表面处。已知探测器质量为m，四条支架腿与竖直方向的夹角均为θ ， 月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的 。每条腿对月球表面的弹力的方向均为 （选填“竖直向下 ”、“竖直向上 ”、“沿支架腿斜向上 ” 或“沿支架腿斜向下 ”），大小为 。
（2）图为“玉兔二号 ”巡视器在月球上从O处行走到B处的照片，如轨迹示意图所示，OA段是直线。AB段是曲线， 巡视器质量为135kg，则该巡视器
A．受到月球的引力为1350N
B．在AB段运动时一定有加速度
C．OA段与AB段的平均速度方向相同
D．从O到B的位移大小等于OAB轨迹长度
（3）“玉兔二号 ”装有核电池， 不惧漫长寒冷的月夜。核电池将衰变释放的核能一部分转化为电能。衰变的核反应为，则（ ）
A．核反应中的X等于234
B．γ射线穿透能力比的强
C．比的平均结合能小
D．月夜的寒冷导致的半衰期变大
（4）“玉兔 ”回收可简化为两个过程： 首先将携带“玉兔 ”的返回系统由月表 发射到高度为h的轨道上，与在该轨道绕月球做匀速圆周运动的飞船对接，然后由飞船送其返回地球。若“玉兔 ”质量为m，月球半径为R，月球质量为M，万有引力常量为G，以月表为零势能面。“玉兔 ”在高度h处的引力势能可表示为，忽略月球自转，求：
①“玉兔 ”绕月球表面做匀速圆周运动的线速度大小（即第一宇宙速度） ；
②从开始发射到对接完成，返回系统需要对“玉兔 ”做的功 。
22．（2024高二下·邢台月考）核反应中释放的能量称作反应能，记为Q。反应能与反应前、后粒子的质量有关。的反应称作放能反应，的反应称作吸能反应。有如下核反应：，已知核、核、核、核的静止质量分别为，，，，是原子质量单位，对应的能量为。
（1）求的结合能及比结合能；（计算结果保留两位小数）
（2）求该反应的反应能Q并判断该反应是吸能反应还是放能反应。（计算结果保留三位小数）
23．（2022高二下·新郑期末）2021年12月30日，我国科学家利用东方超环实现了7000万摄氏度下长脉冲高参数等离子体持续运行1056秒，这是人类首次实现人造太阳持续脉冲过千秒，对世界的可控核聚变发展来说都具有里程碑的意义。利用氦3（He）和氘进行的聚变反应安全无污染，容易控制。月球上有大量的氦3，每个航天大国都将获取氦3作为开发月球的重要目标之一、已知两个氘核聚变生成一个氦3和一个中子的核反应方程是，已知氘核质量为2.0136u，中子质量为1.0087 u，He核的质量为3.0150u。质量亏损为1u时，释放的能量为931.5MeV。除了计算质量亏损外，He的质量可以认为是中子的3倍。（计算结果单位为MeV）
（1）求2个氘核发生聚变释放的能量。
（2）若两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成He并放出一个中子，释放的核能也全部转化为He核与中子的动能。已经测得反应后生成中子的动能是3.12 MeV，求反应前每个氘核的动能。
24．（2023高二下·辽宁期末）用中子轰击锂核发生核反应，生成氚核和粒子，并释放出核能。已知中子、氚核、粒子、锂核的质量分别是，，，，质量亏损1u释放的核能为931.5MeV。
（1）请写出核反应方程；
（2）设放出的能量全部由质量亏损获得，试求释放的核能；（结果保留一位小数）
（3）若反应前中子以0.3MeV的动能和锂核正碰，且碰撞前二者具有等大反向的动量，核反应中放出的核能全部转化动能，求反应后生成的粒子和氚核的动能为多少MeV？
25．（2024高二下·衡水月考）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，中子质量为1.0087u，锶（sr）核的质量为89.9077u，氙（Xe）核的质量为135.9072u，lu=kg，浓缩铀中铀235的含量占2%。
（3）同样功率（100万千瓦）的火力发电站，每年要消耗多少吨标准煤？（已知标准煤的热值为2.93×104KJ/kg）
（4）为了防止铀核裂变产物放出的各种射线对人体的危害和对环境的污染，需采取哪些措施？（举两种）
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】质量亏损与质能方程；核裂变；核聚变
【解析】【解答】AB．反应为轻核的聚变。故A错误；B正确；
C．该核反应过程有质量亏损。通过质量亏损释放质量。故C错误；
D．核聚变不可控，核裂变可控，目前核电站利用的就是重核的裂变所释放的能量。故D错误。
故选B。
【分析】此为核聚变反应，核电站利用的就是重核的裂变所释放的能量。
2．【答案】B
【知识点】基本粒子
【解析】【解答】太阳进入暮年后，最终化为另一种天体白矮星存在于宇宙中。
故选B。
【分析】太阳只是宇宙中一颗普通的恒星，最终化为另一种天体白矮星。
3．【答案】B
【知识点】基本粒子
【解析】【解答】A、按照粒子与各种相互作用的不同关系，把粒子分为三大类，即强子、轻子和媒介子，故A错误；
B、强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子，故B正确；
C、质子和中子由不同的夸克组成，本身有复杂的结构，不是基本粒子，故C错误；
D、已知夸克有6种，它们的电荷分别为元电荷的或，故D错误。
故答案为：B。
【分析】按照粒子与各种相互作用的不同关系，把粒子分为三大类，即强子、轻子和媒介子，强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子，质子和中子由不同的夸克组成，本身有复杂的结构，不是基本粒子，夸克的电荷不等元元电荷的整数倍。
4．【答案】D
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】该核反应方程为
中子由查德威克发现。
故选D。
【分析】根据质量数与电荷数守恒可写出核反应方程，中子由查德威克发现。
5．【答案】D
【知识点】原子核的衰变、半衰期；质量亏损与质能方程；α、β、γ射线及特点；结合能与比结合能
【解析】【解答】A.210-206=4，84-82=2，可知X表示粒子，故A错误；
B．原子核越稳定，比结合能越大，可知的比结合能小于的比结合能，故B错误；
C．由于海水的稀释，放射性物质因浓度降低，但半衰期不会发生变化，故 C错误；
D．根据爱因斯坦质能方程有
其中
解得
故D正确。
故选D。
【分析】核反应中质量数守恒与电荷数守恒，原子核越稳定，比结合能越大。半衰期与元素的物理性质和化学性质无关。
6．【答案】B
【知识点】原子核的衰变、半衰期；玻尔理论与氢原子的能级跃迁；光电效应；核力与四种基本相互作用
【解析】【解答】A、图甲中铀238的半衰期是45亿年，半衰期只适用大量原子核的衰变，所以经过45亿年，10个铀238不一定有5个发生衰变，故A错误；
B、图乙中氦核比氘核更稳定，氘核的比结合能小于氦核的比结合能，故B正确；
C、图丙中一个氢原子从n=4的能级向基态跃迁时，跃迁路径可能为4→1、4→2→1、4→3→1、4→3→2→1，所以最多可以放出3种不同频率的光，故C错误；
D、图丁中为光电效应实验，用不同光照射某金属得到的 I-U 关系图，根据
由图像可知，c光对应的遏止电压最大，则c光对应的光电子最大初动能最大，c光频率最高，故D错误。
故答案为：B。
【分析】半衰期只适用大量原子核的衰变，比结合能越大，原子核越稳定。熟练掌握一个氢原子跃迁和一群氢原子跃迁放出不同频率光种类的计算方法。遏止电压越大，对应的光电子最大初动能越大，频率越高。
7．【答案】B
【知识点】结合能与比结合能
【解析】【解答】A．图甲中核的比结合能约为7MeV，但图中不能看出核的结合能，A错误；
B．根据图甲可知，核比核的比结合能略小，核的结合能比核的结合能大，B正确；
C．将D分裂成E、F，分裂过程存在质量亏损，释放能量，因此生成核的比结合能将增大，C错误；
D．若A、B能结合成C，由图乙可知是平均核子质量较大的原子核结合成平均核子质量较小的原子核，结合过程存在质量亏损，释放能量，D错误。
故选B。
【分析】平均核子质量较大的原子核分裂成平均核子质量较小的原子核。结合过程存在质量亏损，释放能量。
8．【答案】C
【知识点】核裂变与核聚变
【解析】【解答】A．核潜艇是利用重核裂变释放的核能来发电的，不属于热核反应，A不符合题意；
B．发生链式反应的条件是裂变物质的体积必须大于或等于临界体积，裂变物质的质量必须大于或等于临界质量，故原子弹中铀或钚的质量必须大于或等于临界质量，B不符合题意；
C．核潜艇是利用重核裂变释放的核能来发电的，核潜艇的核反应堆是利用镉棒控制核反应速度，C符合题意；
D．核聚变和核裂变都有质量亏损，均向外界释放核能，但并不是一切核反应都能释放核能，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】核潜艇是利用重核裂变释放的核能来发电的，裂变物质的质量必须大于或等于临界质量，核聚变和核裂变都有质量亏损。
9．【答案】B
【知识点】原子核的人工转变；α、β、γ射线及特点；核裂变；核聚变
【解析】【解答】A．根据质量数守恒与电荷数守恒可知
该衰变为α衰变，故A错误；
B．K的个数为
K为10个中子，故B正确；
C．Y的质量数为
质子数为
Y为中子，该核反应为聚变反应，故C错误；
D．Z的质量数为
质子数为
可知Z为质子，该核反应为人工核反应，故D错误。
故选B。
【分析】核反应过程中质量数守恒与电荷数守恒，根据守恒列式求解。
10．【答案】A
【知识点】原子核的衰变、半衰期；α、β、γ射线及特点；核裂变
【解析】【解答】A．甲图中，根据左手定则，可知甲、乙、丙三种射线分别为β、γ、α，故A正确；
B．半衰期只适用大量原子核发生衰变，不适用于少量原子核发生衰变，所以乙图中，8个氡原子核，经7.6天后不一定只剩下2个氡原子核，故B错误；
C．丙图中，太阳内部发生的轻核的聚变，故C错误；
D．图丁是利用射线进行铝板厚度测量的装置，为了准确测量铝板的厚度，探测射线应该用β射线，而不是α射线，故D错误。
故选：A。
【分析】结合甲图，根据左手定则，可判断甲、乙、丙三种射线的种类；半衰期只适用大量原子核发生衰变，不适用于少量原子核发生衰变；太阳内部发生的轻核的聚变；利用β射线测量铝板厚度。
11．【答案】D
【知识点】核裂变；反应堆与核电站
【解析】【解答】A、要使链式反应发生，铀块必须达到临界体积，故A错误；
B、只有中子轰击铀核，才能发生裂变反应，其方程为
故B错误；
C、在核反应堆中，中子的速度越快，会与铀235“擦肩而过”，铀核越不容易发生核裂变，故C错误；
D、核反应堆中，在铀棒之间插入一些镉棒，可以吸收中子，主要是为了调节中子数量，控制反应速度，故D正确。
故答案为：D。
【分析】要使链式反应发生，铀块必须达到临界体积，发生裂变反应需要中子轰击铀核，熟练掌握核裂变产生的的条件及控制核反应速度的方法。
12．【答案】D
【知识点】结合能与比结合能
【解析】【解答】A．的比结合能比大，选项Ａ错误；
B．比结合能约为7MeV，则的结合能约为
4×7 MeV＝28MeV
选项B错误；
C．结合能约为96MeV，等于结合能的3.4倍，选项C错误；
D．的比结合能比的比结合能小，更稳定，选项D正确。
故选D。
【分析】比结合能越大越稳定，结合能等于比结合能乘以核子数量。
13．【答案】A,D
【知识点】原子核的人工转变；核裂变；核聚变
【解析】【解答】核反应前后质子数守恒，质量数守恒；
A. 可知X质子数为0，质量数为1，即X为中子，该反应为核聚变，A符合题意；
B. Y质子数为1，质量数为1，即Y为质子，该反应为人工核反应，B不符合题意；
C. Z质子数为0，质量数为1，即Y为中子，该反应为人工核反应，C不符合题意；
D. K质子数为3，质量数为0，故K为3个中子，该反应为核裂变，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】利用核反应方程的特点及其规律可得出结论。
14．【答案】B,D
【知识点】质量亏损与质能方程；结合能与比结合能；核聚变
【解析】【解答】A.核聚变必须在极高的温度下才能发生，A不符合题意；
B.根据核反应遵循的规律——质量数和电荷数守恒，可得X的质量数为2+2-3=1，电荷数为1+1-2=0，所以X为，B符合题意；
C.轻核聚变是放能反应，有质量亏损，所以X的质量小于，C不符合题意；
D.比结合能越大，原子核越稳定，而核反应中，生成物比反应物更加稳定，所以氘的比结合能小于的比结合能，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】核聚变必须在极高的温度下才能发生；根据核反应遵循的规律——质量数和电荷数守恒分析X的种类；根据质量亏损的概念，分析X的质量与的关系；比结合能越大，原子核越稳定。
15．【答案】B,C
【知识点】结合能与比结合能
【解析】【解答】A．中等大小的核其平均结合能最大，A错误；
B．利用了光的干涉原理，从而增加透射光的强度，B正确；
C．光的频率由光源决定，与介质无关，C正确；
D．额温枪通过测量物体辐射的红外线来获得温度值，D错误。
故选BC。
【分析】中等大小的核其平均结合能最大，原子核最稳定。激光从空气中射入玻璃中时频率不发生改变。
16．【答案】A,B
【知识点】原子核的衰变、半衰期；核裂变与核聚变
【解析】【解答】A．在太阳内部发生的典型核反应是聚变反应，A符合题意；
B．原子弹的反应原理是核裂变，反应方程为，B符合题意；
C．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量的原子核衰变不适应，C不符合题意；
D．的同位素中有8个中子，6个质子，14个核子，D不符合题意，D不符合题意。
故答案为：AB。
【分析】在太阳内部发生的典型核反应是聚变反应，原子弹的反应原理是核裂变。半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量的原子核衰变不适用。
17．【答案】C,D
【知识点】质量亏损与质能方程；结合能与比结合能；核裂变
【解析】【解答】A、根据核裂变规律可得方程为
故A错误；
B、裂变过程的质量亏损为
释放的能量为
故B正确；
C、核裂变需要释放能量，则生成物比反应物更稳定，而比结合能越大原子核越稳定，的比结合能比和的都小，故C错误；
D、核电站一年的发电量为
由
代入数据解得
故D正确。
故答案为：BD。
【分析】核反应方程满足质量数和电荷数守恒，结合核裂变产生的条件确定核反应方程。根据核反应方程确定反应过程损耗的质量，再根据质能亏损方程确定释放的能力。比结合能越大，原子核越稳定。根据一年的发电量结合铀核裂变释放的能量结合阿伏加德罗常数进行解答。
18．【答案】B,D
【知识点】热力学第二定律；晶体和非晶体；α粒子的散射；核力与四种基本相互作用
【解析】【解答】A、在外界的影响下，气体可以从单一热源吸收热量，全部用来对外做功，故A错误；
B、弱相互作用是短程力，主要在原子核的核子内，它是引起原子核β衰变的原因，故B正确；
C、蔗糖受潮后粘在一起形成的糖块看起来没有确定的几何形状，但不是非晶体，而是多晶体，故C错误；
D、α粒子散射实验既可以确定不同元素原子核的电荷量，也可以估算原子核的半径，故D正确。
故答案为：BD。
【分析】熟练掌握热力学第二定律的具体内容及其描述。弱相互作用是短程力，主要在原子核的核子内，它是引起原子核β衰变的原因。熟练掌握晶体与非晶体的区别与特点，熟练掌握α粒子散射实验的现象及其结论。
19．【答案】C；A、B；E；F
【知识点】原子核的衰变、半衰期；核裂变；核聚变
【解析】【解答】C的反应生成物中有氦原子，属于α衰变；A和B的的生成物中都有电子，属于β衰变；裂变是由重核裂变成轻核，属于裂变的是E；聚变是轻核生成重核，属于聚变的是F。
【分析】反应生成物中有氦原子属于α衰变；生成物中都有电子属于β衰变；裂变是由重核裂变成轻核，聚变是轻核生成重核。
20．【答案】解：（1）根据反应过程满足质量数和电荷数守恒可知，核裂变方程为
（2）裂变过程的质量亏损为
根据爱因斯坦质量方程可知，裂变过程中释放的核能为
【知识点】核裂变
【解析】【分析】（1）根据反应过程满足质量数和电荷数守恒写出核裂变方程；
（2）计算出裂变过程的质量亏损，根据爱因斯坦质量方程求解裂变过程中释放的核能。
21．【答案】（1）竖直向下；
（2）B
（3）A；B；C
（4）根据万有引力提供向心力， 有 ， 可得第一宇宙速度为 ；在高度为 的轨道上， 由 ， 可得 “玉兔” 号在该轨道的动能 ， 根据能量守恒可知， 返回系统需要向玉兔号做功
【知识点】功能关系；原子核的衰变、半衰期；曲线运动；共点力的平衡；万有引力定律的应用；第一、第二与第三宇宙速度；结合能与比结合能
【解析】【解答】（1）整体竖直分析，根据平衡条件可知
解得
根据牛顿第三定律可知，月球表面受到的压力
方向竖直向下。
（2）A、受到月球的引力为
故A错误；
B、在AB段运动时，速度方向一直在变化，一定有加速度，故B正确；
C、OA段与AB段的位移方向不同，而平均速度方向与位移方向相同，所以平均速度方向不同，故C错误；
D、从O到B的位移大小小于OAB轨迹长度，因为是曲线运动，故D错误。
故答案为：B。
（3）A、根据质量数守恒，可知核反应中的X等于234，故A正确；
B、γ射线最强电离能力最弱，所以穿透能力最强，故B正确；
C、生成物更稳定，平均结合能更大，故C正确；
D、半衰期与温度无关，故D错误。
故答案为：ABC。
（4）①根据
解得绕月球表面做匀速圆周运动的线速度
②在高度h处，由牛顿第二定律得
故在轨道动能为
需要对“玉兔”做的功
【分析】根据受力情况及平衡条件进行解答。物体做曲线运动则必存在向心加速度。核反应方程满足质量数和电荷数守恒。平均结合能越大，核子越稳定。半衰期是物质与物质本身的属性有关。根据万有引力定律和牛顿第二定律及机械能守恒定律进行分析解答。
22．【答案】（1）解：
。
（2）解：反应能
代入数据得
上式表明这是一个吸能核反应。
【知识点】质量亏损与质能方程；结合能与比结合能
【解析】【分析】（1）根据核子合成为原子核的反应过程质量亏损可得出原子核的结合能大小，利用比结合能的定义可得出比结合能的大小；（2）根据核反应方程的质量亏损可得出反应能量的大小，进而判断是吸能反应还是放能反应。
23．【答案】（1）解：2个氘核发生聚变释放的能量
（2）解：设中子和He核的质量分别为m1、m1，速度分别为v1、v2．反应前每个氘核的动能是E0。核反应过程系统动量守恒，以中子的速度方向为正方向，由动量守恒定律得m1v1-m2v2=0
其中m2=3m1
由能量守恒定律得2E0+△E=Ek1+Ek2
Ek1=m1v12=3.12 MeV
Ek2=m2v22
解得E0=0.45 MeV
【知识点】核裂变与核聚变；原子核的人工转变；质量亏损与质能方程
【解析】【分析】 (1) 质能方程可以求解由于质量亏损所释放的能量。
(2) 核反应前后动量守恒以及能量都是守恒的。列出方程求解即可。
24．【答案】（1）解：根据质量数与电荷数守恒，该核反应方程为
（2）解：该核反应的质量亏损为
释放的核能
解得
（3）解：根据
则有
则有
由于中子和锂核碰撞前二者具有等大反向的动量，即总动量为0，令反应后生成的粒子和氚核的动能分别为、，则有
可得
又
解得
【知识点】动量守恒定律；原子核的人工转变；质量亏损与质能方程；能量守恒定律；动能；动量
【解析】【分析】（1） 核反应方程满足质量数与电荷数守恒 ；
（2）计算出反应前后亏损的质量，再根据质能亏损方程进行求解；
（3）根据动量与动能的关系，计算得出碰撞前锂核的动能。碰撞过程中，形成的新粒子系统动量守恒。整个运动过程中满足能量守恒定律，即碰撞前系统的动能等于碰撞后系统的动能与损耗的能量之和。综上分析，根据动量、动能的定义及动量守恒定律及能量守恒定进行解答。
25．【答案】（1）解：根据核电荷数守恒和质量数守恒可得：Xe的质量数为136，Sr的核电荷数为38
（2）
（3）解：根据煤的热值计算可得消耗煤的质量为
（4）核反应堆外面需要修建很厚的水泥防护层，用来屏蔽射线；对放射性废料，要装入特制的容器，埋入地层深处进行处理
【知识点】质量亏损与质能方程；能量守恒定律；核裂变；反应堆与核电站
【解析】【解答】（1）根据核电荷数守恒和质量数守恒可得：Xe的质量数为136，Sr的核电荷数为38，所以该核反应方程为
（2）该反应的质量亏损
根据爱因斯坦质能方程
核电站每年所需的能量
则由题意知
可得
（3）根据煤的热值计算可得消耗煤的质量为
（4）核反应堆外面需要修建很厚的水泥防护层，用来屏蔽射线；对放射性废料，要装入特制的容器，埋入地层深处进行处理。
【分析】（1）核反应过程蛮子核电荷数守恒和质量数守恒，根据守恒条件确定Xe的质量数和Sr的核电荷数；
（2）根据核反应方程确定一个铀核发生裂变时产生的质量亏损，再根据爱因斯坦质能亏损方程确定一个铀核裂变释放的能量，再结合题意及能量守恒定律和阿伏加德罗常数进行解答；
（3）根据热值的公式结合（2）中结论进行解答即可；
（4）熟练掌握对核废料处的方法。
1 / 1
