人教版物理高二选修1-2第三章第四节裂变和聚变同步训练
文档属性
| 名称 | 人教版物理高二选修1-2第三章第四节裂变和聚变同步训练 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 228.5KB | ||
| 资源类型 | 素材 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2016-05-25 11:38:47 | ||
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文档简介
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人教版物理高三选修1-2第三章
第四节裂变和聚变同步训练
一．选择题
1．原子核ZAX与氘核12H反应生成一个α粒子和一个质子．由此可知（ ）
A．A=2，Z=1 B．A=2，Z=2 C．A=3，Z=3 D．A=3，Z=2
答案：D
解析：解答：写出该反应的方程有：ZAX+12H→24He+11H
应用质量数与电荷数的守恒得：A+2=4+1，Z+1=2+1，解得A=3，Z=2，故ABC错误，D正确．
故选D．
分析：解本题的关键是学会书写核反应方程，在核反应过程中，电荷数和质量数是守恒的，根据这两个守恒从而确定A和Z的数值．
2．太阳辐射能量主要来自太阳内部的（ ）
A．化学反应 B．放射性衰变 C．裂变反应 D．热核反应
答案：D
解析：解答：太阳的能量来自于内部的核聚变，产生很高的能量，又称为热核反应．故D正确，A、B、C错误．
故选D．
分析：太阳辐射能量主要来自太阳内部的热核反应．
3．秦山核电站是我国第一座自主研究、设计和建造的核电站，它为中国核电事业的发展奠定了基础．秦山核电站的能量来自于（ ）
A．天然放射性元素衰变放出的能量
B．人工放射性同位素衰变放出的能量
C．重核裂变放出的能量
D．轻核聚变放出的能量
答案：C
解析：解答：核电站发电是利用重核裂变原理，故C正确，A、B、D错误．
故选：C．
分析：核电站是利用核能发电，利用了核裂变原理．
4．下列说法正确的是（ ）
A．只有铀235裂变才能产生核能
B．H+H→He+n方程所描述的是核裂变反应
C．α粒子散射实验的结果证明原子核是由质子和中子组成的
D．放射性元素发生正电子衰变时，产生的新核质量数不变，核电荷数减少1
答案：D
解析：解答：A、轻核聚变和重核都能产生核能．铀238裂变也能产生核能．故A错误．
B、H+H→He+n方程所描述的是核聚变反应，故B错误．
C、α粒子散射实验的结果证明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里，故C错误．
D、放射性元素发生正电子衰变时，根据质量数和电荷数守恒知，正电子的质量为0，则产生的新核质量数不变，核电荷数减少1．故D正确．
故选：D．
分析：轻核聚变和重核都能产生核能．α粒子散射实验的结果是卢瑟福提出原子核式结构模型的实验依据．放射性元素发生衰变时遵守质量数和电荷数守恒．据此分析．
5．以下物理过程中原子核发生变化而产生新核的有（ ）
A．光电效应现象 B．卢瑟福的α粒子散射实验
C．X射线的产生过程 D．太阳内部发生的剧烈反应
答案：D
解析：解答：A、光电效应是发出光电子的现象，未产生新核．故A错误．
B、卢瑟福的α粒子散射实验，是氦核受到库仑斥力发生偏转，未产生新核．故B错误．
C、伦琴射线的产生过程，是核外电子逸出，未产生新核．故C错误．
D、太阳内部发生的是聚变反应，产生新核．故D正确．
故选：D．
分析：通过判断各种物理现象的实质，确定有无新核的产生．
6．原子能资源的综合利用已成为世界各国的发展方向，我国在综合利用原子能方面进展较快，目前我国核电站已建成9座、正在建设的3座、即将开建的有4座．届时将较好地改变我国能源结构．对有关原子核的下列说法中正确的是（ ）
A．太阳辐射的能量主要来源于重核裂变
B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的
C．X射线是处于激发态的原子核辐射出来的
D．核力是强相互作用的一种表现，在原子核内核力与库仑力差不多大
答案：B
解析：解答：A、太阳的能量来自于内部的核聚变，产生很高的能量，又称为热核反应，故A错误；
B、β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的，故B正确；
C、X射线是因为原子的内层电子受到激发产生的，γ射线是激发态的原子核辐射的．故C错误；
D、核力是强相互作用的一种表现，在原子核内核力远大于库仑力．故D错误．
故选：B．
分析：太阳的能量来自于内部的核聚变，X射线是因为原子的内层电子受到激发产生的；比结合能越大的原子核越稳定．
7．下列说法正确的是（ ）
A．Th核发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应
C．若使放射性物质的温度升高，其半衰期可能变小
D．β射线是由原子核外的电子电离产生
答案：B
解析：解答：A、Tn核发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，质量数减少了4，中子数减少2，故A错误；
B、太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应，B正确；
C、半衰期与外界因素无关，故温度改变时，半衰期不变；故C错误；
D、β射线是具有放射性的元素的原子核中的一个中子转化成一个质子同时释放出一个高速电子即β粒子．故D错误．
故选：B
分析：α衰变生成氦原子核，质量数少4，质子数少2，太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应，半衰期与外界因素无关，β射线是具有放射性的元素的原子核中的一个中子转化成一个质子同时释放出一个高速电子即β粒子．
8．链式反应中，重核聚变时放出的可使裂变不断进行下去的粒子是（ ）
A．质子 B．中子 C．β粒子 D．α粒子
答案：B
解析：解答：在重核的裂变中，铀235需要吸收一个慢中子后才可以发生裂变，所以重核聚变时放出的可使裂变不断进行下去的粒子是中子．
故选：B．
分析：在重核的裂变中，铀235需要吸收一个慢中子后才可以发生裂变．
9．关于聚变，以下说法正确的是（ ）
A．两个轻原子核聚变为一个质量较大的原子核放出的能量比一个重核分裂成两个中等质量的原子核放出的能量大很多倍
B．一定质量的聚变物质聚变时放出的能量比相同质量的裂变物质裂变时释放的能量小很多
C．聚变发生的条件是聚变物质的体积大于临界体积
D．发生聚变反应时，原子核必须有足够大的动能
答案：D
解析：解答：A、由于不明确质量亏损的多少，故无法比较释放出的能量大小；故A错误；
B、同样质量的物体发生聚变时放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大很多．故B不正确．
C、由核聚变的条件可知，发生核聚变时不需要达到临界体积；故C错误；
D、发生聚变反应时，要求两核子应能达到较近的距离，故应使原子核有足够大的动能；故D正确；
故选：D．
分析：轻核聚变产生的能量比重核裂变产生的能量大得多；根据核聚变的条件进行分析，明确核聚变时两核子应满足的条件．
10．下列说法中正确的是（ ）
A．中子和质子结合成氘核时放出能量
B．升高放射性物质的温度，可缩短其半衰期
C．某原子核经过一次α衰变和一次β衰变后，核内中子数减少4个
D．γ射线的电离作用很强，可用来消除有害静电
答案：A
解析：解答：A、轻核聚变时放出能量，所以中子和质子结合成氘核时放出能量，故A正确；
B、半衰期是物质的本身属性与温度无关，故B错误；
C、经过一次α衰变中子数减2，一次β衰变后，中子数减1，所以某原子核经过一次α衰变和一次β衰变后，核内中子数减少3个，故C错误；
D、γ射线的穿透作用很强，α射线的电离作用很强，故D错误．
故选A
分析：轻核聚变时放出能量，半衰期是物质的本身属性与温度无关，经过一次α衰变中子数减2，一次β衰变后，中子数减1；γ射线的穿透作用很强，α射线的电离作用很强．
11．关于原子核的裂变和聚变，下面说法错误的是（ ）
A．铀核裂变的产物是多种多样的，但都有质量亏损
B．裂变产生的放射性物质处理起来比较困难
C．要使原子核发生聚变反应，必须使核子接近到10﹣10m
D．太阳及其它恒星的能量都来自于原子核的聚变反应
答案：C
解析：解答：A、裂变产物是多样的，且有能量放出，有质量亏损，故A正确；
B、放射性物质需要专门的仪器，对人体和环境有害，处理起来比较麻烦，故B正确；
C、要使原子核发生聚变反应，必须使核子接近到10﹣15 m，故C错误；
D、太阳及其它恒星的能量都来自于原子核的聚变反应所释放的能量，故D正确；
故选：C
分析：本题比较简单，根据裂变和聚变的特点分析即可．
12．关于原子核，下列说法中正确的是（ ）
A．原子核能发生β衰变说明原子核内存在电子
B．核反应堆利用镉棒吸收中子控制核反应速度
C．轻核的聚变反应可以在任何温度下进行
D．一切核反应都能释放核能
答案：B
解析：解答：A、β衰变是核内的一个中子变为质子同时发出一个电子，故A错误；
B、镉具有很大的中子吸收界面，所以用来吸收裂变产生的中子，故B正确；
C、聚变必须在高温下进行，故C错误；
D、核聚变和核裂变大部分是放出核能，只有极少数的核反应是吸收能量，故D错误；
故选：B
分析：该题考察知识比较全面，题目中四个选项，考察了四个方面的知识，但是所考察问题均为对基本概念、规律的理解．只要正确理解教材中有关概念即可．
13．阳光的起源，是太阳内亿万年来一直剧烈进行着的热核反应，下式便是太阳内部的核反应方程：4H→He+x+γ．式中X表示的是（ ）
A．210 e B．210 e C．2H D．2n
答案：B
解析：解答：A、根据核电荷数守恒可知，X的核电荷数为4﹣2=2，质量数为4×1﹣4=0，则X是210e，故B正确．
故选B
分析：根据核反应过程中质量数与核电荷数守恒，求出X的核电荷数，确定其种类；
14． 1994年3月，中国科技大学研制成功了比较先进的HT﹣7型超导托卡马克，托卡马克（Tokamak）是研究受控核聚变的一种装置，这个词是toroidal（环形的），kamera（真空室），magnet（磁）的头两个字母以及katushka（线圈）的第一个字母组成的缩写词，根据以上信息，下列说法错误的是（ ）
A．这种装置的核反应原理是轻核的聚变，同时释放出大量的能量，与太阳发光的原理类似
B．这种装置同我国秦山核电站，大亚湾核电站所使用核装置反应原理相同
C．这种装置可以控制热核反应速度，使聚变能缓慢而稳定地释放
D．这种装置产生的核聚变对环境的污染比核裂变要轻得多
答案：B
解析：解答：A、轻核聚变是把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应称聚变反应，又称为热核反应．它需要极大的压强和极高的温度．原因是自持的核聚变反应必须在极高的压力和温度下进行，A正确．
B、目前核电站是利用核裂变释放能量发电，B错误；
C、当等离子体的温度达到几千万度甚至几亿度时，原子核就可以克服斥力聚合在一起，如果同时还有足够的密度和足够长的热能约束时间，这种聚变反应就可以稳定地持续进行，C正确；
D、这种装置产生的核聚变对环境的污染比核裂变要轻得多，D正确．
故选B
分析：本题需要从题目所给条件中分析主要内容，结合问题作答．核聚变是核能利用的一种形式
15．重核的裂变和轻核的聚变是人类利用原子核能的两种主要方法，下列关于它们的说法中正确的是（ ）
A．裂变和聚变过程质量都有所增加
B．裂变和聚变过程都有质量亏损
C．裂变过程有质量亏损，聚变过程质量有所增加
D．裂变过程质量有所增加，聚变过程质量有亏损
答案：B
解析：解答：重核的裂变和轻核的聚变都会放出核能，根据爱因斯坦的质能方程E=mc2，一定有质量亏损，故ACD错误，B正确；
本题选错误的，故选B．
分析：重核的裂变和轻核的聚变都会放出核能，根据爱因斯坦的质能方程E=mc2，一定有质量亏损．
二．填空题
16． 2006年11月 21 日，中国、欧盟、美国、日本、韩国、俄罗斯和印度七方在法国总统府正式签署一个能源方面的联合实施协定及相关文件，该协定中的能源是指 能源．
答案：核聚变
解析：解答：国际热核聚变实验反应堆的原理，类似太阳发光发热．即在上亿度的超高温条件下．利用氢的同位素氘、氚的聚变反应释放出核能．热核聚变燃料氘、氚可以从海水中提取，1升海水中的氘、氚经过核聚变反应释放的能量．相当于300升汽油，可以说原料取之不尽；核聚变反应不产生温室气体和核废料，不会危害环境．这项计划的实施结果，将决定人类能否迅速、大规模使用核聚变能源，从而可能影响人类从根本上解决能源问题的进程，意义非常巨大．
故答案为：核聚变．
分析：参加国际热核聚变实验反应堆计划的欧盟、中国、美国、日本、韩国、俄罗斯、印度七方代表，11月21日在法国总统府爱丽舍富正式签署联合实验协定以及相关文件，人类开发热核聚变能源的宏伟计划全面启动．
17．太阳内部不停地进行着热核反应（氢聚变为氦），同时释放出巨大的能量．太阳能的特点之一是不 环境，太阳能电池是根据在半导体中发生的 效应制成的．
答案：污染|光伏
解析：解答：太阳能的特点是不污染环境，太阳能电池是根据在半导体中发生的光伏效应制成的．
答案为：污染，光伏
分析：光伏发电原理是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术．
18．原子核A经过若干次衰变后变成原子核B，已知B核的质子数比A核少8，B核的中子数比A核少16，则此衰变过程中共有 次α衰变， 次β衰变．
答案：6|4
解析：解答：发生α衰变是放出He，发生β衰变是放出电子10e，设发生了x次α衰变和y次β衰变，则根据质量数和电荷数守恒有：
2x﹣y=8，4x=16，解得x=6，y=4，故衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变．
故答案为：（1）6；（2）4．
分析：正确解答本题的关键是：理解α、β衰变的实质，正确根据衰变过程中质量数和电荷数守恒进行解题．
19．如图所示为卢瑟福发现质子的实验装置．M是显微镜，S是荧光屏，窗口F处装有银箔，氮气从阀门T充入，A是放射源．写出该实验的核反应方程为： ；充入氮气后，调整银箔厚度，使S上 （填“能见到”或“见不到”）质子引起的闪烁．
答案：He +N →O +H|见不到
解析：解答：卢瑟福通过用α粒子轰击氮核发现了质子，根据质量数和电荷数守恒可知：He +N →O +H；
装置中A为放射源，放出的为α粒子，由于F处装的银箔刚好能阻止α粒子穿过，因此没有充入氮气之前无质子产生，不可能在S上见到质子引起的闪烁，
充入氮气后，α粒子轰击氮核产生质子，质子穿过银箔，引起荧光屏S的闪烁，调整银箔厚度，使S上见不到质子引起的闪烁；
故答案为：He +N →O +H，见不到．
分析：明确卢瑟福发现质子的实验装置以及各部分的作用，注意F处装的银箔刚好能阻止α粒子穿过，而不能阻止其它粒子如质子穿过．
20．核能是一种高效的能源．
（1）在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳，压力壳和安全壳（如图甲）．结合图乙可知，安全壳应当选用的材料是 （选填“铝”、“铅”或“混凝土”）．
（2）图丙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射．当胸章上1mm铝片和3mm铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，分析工作人员受到了 （选填“α”、“β”或“γ”）射线的辐射；当所有照相底片被感光时，工作人员受到了 （选填“α”、“β”或“γ”）射线的辐射．
答案：（1）混凝土|（2）β，γ．
解析：解答：（1）由图乙可知，燃料包壳为铝，压力壳为铅，而安全壳为混凝土；（2）三种射线中β射线给穿过1mm的铝片；而γ射线能穿过3mm的铝片，故答案为：β，γ；故答案为：（1）混凝土；（2）β，γ．
分析：根据图乙中给出数据可知安全壳的材料；根据射线的穿透能力结合图象进行分析可知工作人员受到的辐射．
三．解答题
21．核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源．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（又叫重氢）和氚（又叫超重氢）聚合成氦，并释放一个中子．若已知氘原子的质量为m1，氚原子的质量为m2，氦原子的质量为m3，中子的质量为m4，真空中光速为C
（1）写出氘和氚聚变的核反应方程；
答案：氘和氚聚变的核反应方程H+H→He+n
（2）试计算这个核反应释放出来的能量．
答案：核反应释放出来的能量
解析：解答：（1）根据电荷数守恒、质量数守恒得，H+H→He+n（2）由△E=△mC2得答：（1）氘和氚聚变的核反应方程H+H→He+n；（2）核反应释放出来的能量．
分析：（1）根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程．（2）根据爱因斯坦质能方程求出核反应所释放的能量．
22．一个氘核和一个氚核发生聚变，放出一个中子和17.6MeV的能量．计算2克氘和3克氚聚变放出的能量，并写出核反应方程．
答案：解答：根据质量数守恒，新核的质量数：m=2+3﹣1=4
根据电荷数守恒，新核的电荷数：z=1+1﹣0=2
所以新核是氦核，核反应方程式为：H+H→He+n
2克氘的物质的量是1mol，3克氚的物质的量也是1mol，所以它们一起产生1mol的氦核，放出的热量是：MeV
答：2克氘和3克氚聚变放出的能量是1.06×1025MeV，该核反应方程是：H+H→He+n
解析：
分析：①根据质量数守恒和电荷数守恒写出核反应方程，并确定新核的种类．
②先求解出质量亏损，再根据爱因斯坦质能方程求解出方程的核能．
23．科学家初步估计月球土壤中至少有100万吨“氦3”（即23He），它是热核聚变的重要原料如果月球开发成功，将为地球带来取之不尽的能源．已知氨3核与氘核发生聚变反应有质子流产生；
（1）写出核反应方程，
答案：H+H→He+n
（2）若该反应中质量亏损为9.0×l0﹣30kg，且释放的能量全部转化为生成物的总动能．试计算生成物的总动能（聚变前粒子的动能可忽略不计）．
答案：生成物的动能为8.1×10﹣13J
解析：解答：①根据题意设生成的新核，则由于在核反应过程中遵循质量数守恒故有3+2=1+A
解得A=4
根据核反应过程中核电荷数守恒可得2+1=1+Z
解得Z=2，
故新核为He
所以核反应方程式为：H+H→He+n
②核反应过程中质量亏损为△m，根据爱因斯坦质能方程△E=△mC2
可得释放的能量△E=9.0×10﹣30×（3×108）2=8.1×10﹣13J
由于释放的能量全部转化为动能，故生成物的动能为8.1×10﹣13J．
分析：①要写出核反应方程，必须知道生成物是什么，所以可以根据核反应过程遵循质量数守恒和核电荷数守恒求出新核的质量数、核电荷数从而确定新核，并最终写出核反应方程式．
②要计算生成物的总动能，就必须知道核反应释放的核能，根据爱因斯坦质能方程△E=△mC2即可求出核反应释放的能量．
24．太阳内部持续不断地发生着四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能的来源．
（1）写出这个核反应方程；
答案：核反应方程为：4H→He+2 10 e
（2）用mH表示质子的质量，mHe表示氦核的质量，me表示电子的质量，求一次核反应放出的能量．
答案：一次核反应放出的能量为
解析：解答：（1）根据电荷数守恒、质量数守恒，核反应方程为：4H→He+2 10 e．（2）质量亏损为△m=4mH﹣mHe﹣2me，则释放的能量△E=△mc2=．答：（1）核反应方程为：4H→He+2 10 e（2）一次核反应放出的能量为．
分析：根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程，根据爱因斯坦质能方程求出释放的核能．
25．太阳内部进行着剧烈的轻核聚变反应．氦核是由4个质子聚变生成的，同时有正电子放出，正电子又会和负电子湮灭成一对光子，在这一核反应过程中放出4.5×10﹣12J的能量．已知现在太阳每秒辐射5.0×1026J的能量．
（1）写出上述两个核反应的反应方程．
答案：核反应方程为：4H→He+2e +10 e+-10 e→2γ
（2）计算出太阳每秒产生的氦核数目及每年减少的质量．（结果保留两位有效数字）．已知1年时间约为3.15×107s．
答案：每秒产生的氦核数目1.1×1038个，每年减少的质量 1.8×1017kg
解析：解答：（1）4H→He+2e +10 e+-10 e→2γ．（2）太阳每形成一个氦核产生的能量为4.5×10﹣12 J．太阳每秒发射的能量为5.0×1026 J，所以每秒形成的氦核数目为：n==1.1×1038个一年内太阳释放的总能量为：E=5×1026×365×24×3600 J=1.6×1034 J太阳每年减少的质量为：△E=△mc2△m═1.8×1017 kg．答：（1）核反应方程为：4H→He+2e +10 e+-10 e→2γ．（2）每秒产生的氦核数目1.1×1038个，每年减少的质量 1.8×1017 kg
分析：根据质量数守恒和电荷数守恒写出核反应方程，先求每秒辐射的核数目，再求一年的，最后根据质能方程求损失的质量．
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人教版物理高三选修1-2第三章
第四节裂变和聚变同步训练
一．选择题
1．原子核ZAX与氘核12H反应生成一个α粒子和一个质子．由此可知（ ）
A．A=2，Z=1 B．A=2，Z=2 C．A=3，Z=3 D．A=3，Z=2
答案：D
解析：解答：写出该反应的方程有：ZAX+12H→24He+11H
应用质量数与电荷数的守恒得：A+2=4+1，Z+1=2+1，解得A=3，Z=2，故ABC错误，D正确．
故选D．
分析：解本题的关键是学会书写核反应方程，在核反应过程中，电荷数和质量数是守恒的，根据这两个守恒从而确定A和Z的数值．
2．太阳辐射能量主要来自太阳内部的（ ）
A．化学反应 B．放射性衰变 C．裂变反应 D．热核反应
答案：D
解析：解答：太阳的能量来自于内部的核聚变，产生很高的能量，又称为热核反应．故D正确，A、B、C错误．
故选D．
分析：太阳辐射能量主要来自太阳内部的热核反应．
3．秦山核电站是我国第一座自主研究、设计和建造的核电站，它为中国核电事业的发展奠定了基础．秦山核电站的能量来自于（ ）
A．天然放射性元素衰变放出的能量
B．人工放射性同位素衰变放出的能量
C．重核裂变放出的能量
D．轻核聚变放出的能量
答案：C
解析：解答：核电站发电是利用重核裂变原理，故C正确，A、B、D错误．
故选：C．
分析：核电站是利用核能发电，利用了核裂变原理．
4．下列说法正确的是（ ）
A．只有铀235裂变才能产生核能
B．H+H→He+n方程所描述的是核裂变反应
C．α粒子散射实验的结果证明原子核是由质子和中子组成的
D．放射性元素发生正电子衰变时，产生的新核质量数不变，核电荷数减少1
答案：D
解析：解答：A、轻核聚变和重核都能产生核能．铀238裂变也能产生核能．故A错误．
B、H+H→He+n方程所描述的是核聚变反应，故B错误．
C、α粒子散射实验的结果证明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里，故C错误．
D、放射性元素发生正电子衰变时，根据质量数和电荷数守恒知，正电子的质量为0，则产生的新核质量数不变，核电荷数减少1．故D正确．
故选：D．
分析：轻核聚变和重核都能产生核能．α粒子散射实验的结果是卢瑟福提出原子核式结构模型的实验依据．放射性元素发生衰变时遵守质量数和电荷数守恒．据此分析．
5．以下物理过程中原子核发生变化而产生新核的有（ ）
A．光电效应现象 B．卢瑟福的α粒子散射实验
C．X射线的产生过程 D．太阳内部发生的剧烈反应
答案：D
解析：解答：A、光电效应是发出光电子的现象，未产生新核．故A错误．
B、卢瑟福的α粒子散射实验，是氦核受到库仑斥力发生偏转，未产生新核．故B错误．
C、伦琴射线的产生过程，是核外电子逸出，未产生新核．故C错误．
D、太阳内部发生的是聚变反应，产生新核．故D正确．
故选：D．
分析：通过判断各种物理现象的实质，确定有无新核的产生．
6．原子能资源的综合利用已成为世界各国的发展方向，我国在综合利用原子能方面进展较快，目前我国核电站已建成9座、正在建设的3座、即将开建的有4座．届时将较好地改变我国能源结构．对有关原子核的下列说法中正确的是（ ）
A．太阳辐射的能量主要来源于重核裂变
B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的
C．X射线是处于激发态的原子核辐射出来的
D．核力是强相互作用的一种表现，在原子核内核力与库仑力差不多大
答案：B
解析：解答：A、太阳的能量来自于内部的核聚变，产生很高的能量，又称为热核反应，故A错误；
B、β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的，故B正确；
C、X射线是因为原子的内层电子受到激发产生的，γ射线是激发态的原子核辐射的．故C错误；
D、核力是强相互作用的一种表现，在原子核内核力远大于库仑力．故D错误．
故选：B．
分析：太阳的能量来自于内部的核聚变，X射线是因为原子的内层电子受到激发产生的；比结合能越大的原子核越稳定．
7．下列说法正确的是（ ）
A．Th核发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应
C．若使放射性物质的温度升高，其半衰期可能变小
D．β射线是由原子核外的电子电离产生
答案：B
解析：解答：A、Tn核发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，质量数减少了4，中子数减少2，故A错误；
B、太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应，B正确；
C、半衰期与外界因素无关，故温度改变时，半衰期不变；故C错误；
D、β射线是具有放射性的元素的原子核中的一个中子转化成一个质子同时释放出一个高速电子即β粒子．故D错误．
故选：B
分析：α衰变生成氦原子核，质量数少4，质子数少2，太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应，半衰期与外界因素无关，β射线是具有放射性的元素的原子核中的一个中子转化成一个质子同时释放出一个高速电子即β粒子．
8．链式反应中，重核聚变时放出的可使裂变不断进行下去的粒子是（ ）
A．质子 B．中子 C．β粒子 D．α粒子
答案：B
解析：解答：在重核的裂变中，铀235需要吸收一个慢中子后才可以发生裂变，所以重核聚变时放出的可使裂变不断进行下去的粒子是中子．
故选：B．
分析：在重核的裂变中，铀235需要吸收一个慢中子后才可以发生裂变．
9．关于聚变，以下说法正确的是（ ）
A．两个轻原子核聚变为一个质量较大的原子核放出的能量比一个重核分裂成两个中等质量的原子核放出的能量大很多倍
B．一定质量的聚变物质聚变时放出的能量比相同质量的裂变物质裂变时释放的能量小很多
C．聚变发生的条件是聚变物质的体积大于临界体积
D．发生聚变反应时，原子核必须有足够大的动能
答案：D
解析：解答：A、由于不明确质量亏损的多少，故无法比较释放出的能量大小；故A错误；
B、同样质量的物体发生聚变时放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大很多．故B不正确．
C、由核聚变的条件可知，发生核聚变时不需要达到临界体积；故C错误；
D、发生聚变反应时，要求两核子应能达到较近的距离，故应使原子核有足够大的动能；故D正确；
故选：D．
分析：轻核聚变产生的能量比重核裂变产生的能量大得多；根据核聚变的条件进行分析，明确核聚变时两核子应满足的条件．
10．下列说法中正确的是（ ）
A．中子和质子结合成氘核时放出能量
B．升高放射性物质的温度，可缩短其半衰期
C．某原子核经过一次α衰变和一次β衰变后，核内中子数减少4个
D．γ射线的电离作用很强，可用来消除有害静电
答案：A
解析：解答：A、轻核聚变时放出能量，所以中子和质子结合成氘核时放出能量，故A正确；
B、半衰期是物质的本身属性与温度无关，故B错误；
C、经过一次α衰变中子数减2，一次β衰变后，中子数减1，所以某原子核经过一次α衰变和一次β衰变后，核内中子数减少3个，故C错误；
D、γ射线的穿透作用很强，α射线的电离作用很强，故D错误．
故选A
分析：轻核聚变时放出能量，半衰期是物质的本身属性与温度无关，经过一次α衰变中子数减2，一次β衰变后，中子数减1；γ射线的穿透作用很强，α射线的电离作用很强．
11．关于原子核的裂变和聚变，下面说法错误的是（ ）
A．铀核裂变的产物是多种多样的，但都有质量亏损
B．裂变产生的放射性物质处理起来比较困难
C．要使原子核发生聚变反应，必须使核子接近到10﹣10m
D．太阳及其它恒星的能量都来自于原子核的聚变反应
答案：C
解析：解答：A、裂变产物是多样的，且有能量放出，有质量亏损，故A正确；
B、放射性物质需要专门的仪器，对人体和环境有害，处理起来比较麻烦，故B正确；
C、要使原子核发生聚变反应，必须使核子接近到10﹣15 m，故C错误；
D、太阳及其它恒星的能量都来自于原子核的聚变反应所释放的能量，故D正确；
故选：C
分析：本题比较简单，根据裂变和聚变的特点分析即可．
12．关于原子核，下列说法中正确的是（ ）
A．原子核能发生β衰变说明原子核内存在电子
B．核反应堆利用镉棒吸收中子控制核反应速度
C．轻核的聚变反应可以在任何温度下进行
D．一切核反应都能释放核能
答案：B
解析：解答：A、β衰变是核内的一个中子变为质子同时发出一个电子，故A错误；
B、镉具有很大的中子吸收界面，所以用来吸收裂变产生的中子，故B正确；
C、聚变必须在高温下进行，故C错误；
D、核聚变和核裂变大部分是放出核能，只有极少数的核反应是吸收能量，故D错误；
故选：B
分析：该题考察知识比较全面，题目中四个选项，考察了四个方面的知识，但是所考察问题均为对基本概念、规律的理解．只要正确理解教材中有关概念即可．
13．阳光的起源，是太阳内亿万年来一直剧烈进行着的热核反应，下式便是太阳内部的核反应方程：4H→He+x+γ．式中X表示的是（ ）
A．210 e B．210 e C．2H D．2n
答案：B
解析：解答：A、根据核电荷数守恒可知，X的核电荷数为4﹣2=2，质量数为4×1﹣4=0，则X是210e，故B正确．
故选B
分析：根据核反应过程中质量数与核电荷数守恒，求出X的核电荷数，确定其种类；
14． 1994年3月，中国科技大学研制成功了比较先进的HT﹣7型超导托卡马克，托卡马克（Tokamak）是研究受控核聚变的一种装置，这个词是toroidal（环形的），kamera（真空室），magnet（磁）的头两个字母以及katushka（线圈）的第一个字母组成的缩写词，根据以上信息，下列说法错误的是（ ）
A．这种装置的核反应原理是轻核的聚变，同时释放出大量的能量，与太阳发光的原理类似
B．这种装置同我国秦山核电站，大亚湾核电站所使用核装置反应原理相同
C．这种装置可以控制热核反应速度，使聚变能缓慢而稳定地释放
D．这种装置产生的核聚变对环境的污染比核裂变要轻得多
答案：B
解析：解答：A、轻核聚变是把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应称聚变反应，又称为热核反应．它需要极大的压强和极高的温度．原因是自持的核聚变反应必须在极高的压力和温度下进行，A正确．
B、目前核电站是利用核裂变释放能量发电，B错误；
C、当等离子体的温度达到几千万度甚至几亿度时，原子核就可以克服斥力聚合在一起，如果同时还有足够的密度和足够长的热能约束时间，这种聚变反应就可以稳定地持续进行，C正确；
D、这种装置产生的核聚变对环境的污染比核裂变要轻得多，D正确．
故选B
分析：本题需要从题目所给条件中分析主要内容，结合问题作答．核聚变是核能利用的一种形式
15．重核的裂变和轻核的聚变是人类利用原子核能的两种主要方法，下列关于它们的说法中正确的是（ ）
A．裂变和聚变过程质量都有所增加
B．裂变和聚变过程都有质量亏损
C．裂变过程有质量亏损，聚变过程质量有所增加
D．裂变过程质量有所增加，聚变过程质量有亏损
答案：B
解析：解答：重核的裂变和轻核的聚变都会放出核能，根据爱因斯坦的质能方程E=mc2，一定有质量亏损，故ACD错误，B正确；
本题选错误的，故选B．
分析：重核的裂变和轻核的聚变都会放出核能，根据爱因斯坦的质能方程E=mc2，一定有质量亏损．
二．填空题
16． 2006年11月 21 日，中国、欧盟、美国、日本、韩国、俄罗斯和印度七方在法国总统府正式签署一个能源方面的联合实施协定及相关文件，该协定中的能源是指 能源．
答案：核聚变
解析：解答：国际热核聚变实验反应堆的原理，类似太阳发光发热．即在上亿度的超高温条件下．利用氢的同位素氘、氚的聚变反应释放出核能．热核聚变燃料氘、氚可以从海水中提取，1升海水中的氘、氚经过核聚变反应释放的能量．相当于300升汽油，可以说原料取之不尽；核聚变反应不产生温室气体和核废料，不会危害环境．这项计划的实施结果，将决定人类能否迅速、大规模使用核聚变能源，从而可能影响人类从根本上解决能源问题的进程，意义非常巨大．
故答案为：核聚变．
分析：参加国际热核聚变实验反应堆计划的欧盟、中国、美国、日本、韩国、俄罗斯、印度七方代表，11月21日在法国总统府爱丽舍富正式签署联合实验协定以及相关文件，人类开发热核聚变能源的宏伟计划全面启动．
17．太阳内部不停地进行着热核反应（氢聚变为氦），同时释放出巨大的能量．太阳能的特点之一是不 环境，太阳能电池是根据在半导体中发生的 效应制成的．
答案：污染|光伏
解析：解答：太阳能的特点是不污染环境，太阳能电池是根据在半导体中发生的光伏效应制成的．
答案为：污染，光伏
分析：光伏发电原理是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术．
18．原子核A经过若干次衰变后变成原子核B，已知B核的质子数比A核少8，B核的中子数比A核少16，则此衰变过程中共有 次α衰变， 次β衰变．
答案：6|4
解析：解答：发生α衰变是放出He，发生β衰变是放出电子10e，设发生了x次α衰变和y次β衰变，则根据质量数和电荷数守恒有：
2x﹣y=8，4x=16，解得x=6，y=4，故衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变．
故答案为：（1）6；（2）4．
分析：正确解答本题的关键是：理解α、β衰变的实质，正确根据衰变过程中质量数和电荷数守恒进行解题．
19．如图所示为卢瑟福发现质子的实验装置．M是显微镜，S是荧光屏，窗口F处装有银箔，氮气从阀门T充入，A是放射源．写出该实验的核反应方程为： ；充入氮气后，调整银箔厚度，使S上 （填“能见到”或“见不到”）质子引起的闪烁．
答案：He +N →O +H|见不到
解析：解答：卢瑟福通过用α粒子轰击氮核发现了质子，根据质量数和电荷数守恒可知：He +N →O +H；
装置中A为放射源，放出的为α粒子，由于F处装的银箔刚好能阻止α粒子穿过，因此没有充入氮气之前无质子产生，不可能在S上见到质子引起的闪烁，
充入氮气后，α粒子轰击氮核产生质子，质子穿过银箔，引起荧光屏S的闪烁，调整银箔厚度，使S上见不到质子引起的闪烁；
故答案为：He +N →O +H，见不到．
分析：明确卢瑟福发现质子的实验装置以及各部分的作用，注意F处装的银箔刚好能阻止α粒子穿过，而不能阻止其它粒子如质子穿过．
20．核能是一种高效的能源．
（1）在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳，压力壳和安全壳（如图甲）．结合图乙可知，安全壳应当选用的材料是 （选填“铝”、“铅”或“混凝土”）．
（2）图丙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射．当胸章上1mm铝片和3mm铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，分析工作人员受到了 （选填“α”、“β”或“γ”）射线的辐射；当所有照相底片被感光时，工作人员受到了 （选填“α”、“β”或“γ”）射线的辐射．
答案：（1）混凝土|（2）β，γ．
解析：解答：（1）由图乙可知，燃料包壳为铝，压力壳为铅，而安全壳为混凝土；（2）三种射线中β射线给穿过1mm的铝片；而γ射线能穿过3mm的铝片，故答案为：β，γ；故答案为：（1）混凝土；（2）β，γ．
分析：根据图乙中给出数据可知安全壳的材料；根据射线的穿透能力结合图象进行分析可知工作人员受到的辐射．
三．解答题
21．核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源．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（又叫重氢）和氚（又叫超重氢）聚合成氦，并释放一个中子．若已知氘原子的质量为m1，氚原子的质量为m2，氦原子的质量为m3，中子的质量为m4，真空中光速为C
（1）写出氘和氚聚变的核反应方程；
答案：氘和氚聚变的核反应方程H+H→He+n
（2）试计算这个核反应释放出来的能量．
答案：核反应释放出来的能量
解析：解答：（1）根据电荷数守恒、质量数守恒得，H+H→He+n（2）由△E=△mC2得答：（1）氘和氚聚变的核反应方程H+H→He+n；（2）核反应释放出来的能量．
分析：（1）根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程．（2）根据爱因斯坦质能方程求出核反应所释放的能量．
22．一个氘核和一个氚核发生聚变，放出一个中子和17.6MeV的能量．计算2克氘和3克氚聚变放出的能量，并写出核反应方程．
答案：解答：根据质量数守恒，新核的质量数：m=2+3﹣1=4
根据电荷数守恒，新核的电荷数：z=1+1﹣0=2
所以新核是氦核，核反应方程式为：H+H→He+n
2克氘的物质的量是1mol，3克氚的物质的量也是1mol，所以它们一起产生1mol的氦核，放出的热量是：MeV
答：2克氘和3克氚聚变放出的能量是1.06×1025MeV，该核反应方程是：H+H→He+n
解析：
分析：①根据质量数守恒和电荷数守恒写出核反应方程，并确定新核的种类．
②先求解出质量亏损，再根据爱因斯坦质能方程求解出方程的核能．
23．科学家初步估计月球土壤中至少有100万吨“氦3”（即23He），它是热核聚变的重要原料如果月球开发成功，将为地球带来取之不尽的能源．已知氨3核与氘核发生聚变反应有质子流产生；
（1）写出核反应方程，
答案：H+H→He+n
（2）若该反应中质量亏损为9.0×l0﹣30kg，且释放的能量全部转化为生成物的总动能．试计算生成物的总动能（聚变前粒子的动能可忽略不计）．
答案：生成物的动能为8.1×10﹣13J
解析：解答：①根据题意设生成的新核，则由于在核反应过程中遵循质量数守恒故有3+2=1+A
解得A=4
根据核反应过程中核电荷数守恒可得2+1=1+Z
解得Z=2，
故新核为He
所以核反应方程式为：H+H→He+n
②核反应过程中质量亏损为△m，根据爱因斯坦质能方程△E=△mC2
可得释放的能量△E=9.0×10﹣30×（3×108）2=8.1×10﹣13J
由于释放的能量全部转化为动能，故生成物的动能为8.1×10﹣13J．
分析：①要写出核反应方程，必须知道生成物是什么，所以可以根据核反应过程遵循质量数守恒和核电荷数守恒求出新核的质量数、核电荷数从而确定新核，并最终写出核反应方程式．
②要计算生成物的总动能，就必须知道核反应释放的核能，根据爱因斯坦质能方程△E=△mC2即可求出核反应释放的能量．
24．太阳内部持续不断地发生着四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能的来源．
（1）写出这个核反应方程；
答案：核反应方程为：4H→He+2 10 e
（2）用mH表示质子的质量，mHe表示氦核的质量，me表示电子的质量，求一次核反应放出的能量．
答案：一次核反应放出的能量为
解析：解答：（1）根据电荷数守恒、质量数守恒，核反应方程为：4H→He+2 10 e．（2）质量亏损为△m=4mH﹣mHe﹣2me，则释放的能量△E=△mc2=．答：（1）核反应方程为：4H→He+2 10 e（2）一次核反应放出的能量为．
分析：根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程，根据爱因斯坦质能方程求出释放的核能．
25．太阳内部进行着剧烈的轻核聚变反应．氦核是由4个质子聚变生成的，同时有正电子放出，正电子又会和负电子湮灭成一对光子，在这一核反应过程中放出4.5×10﹣12J的能量．已知现在太阳每秒辐射5.0×1026J的能量．
（1）写出上述两个核反应的反应方程．
答案：核反应方程为：4H→He+2e +10 e+-10 e→2γ
（2）计算出太阳每秒产生的氦核数目及每年减少的质量．（结果保留两位有效数字）．已知1年时间约为3.15×107s．
答案：每秒产生的氦核数目1.1×1038个，每年减少的质量 1.8×1017kg
解析：解答：（1）4H→He+2e +10 e+-10 e→2γ．（2）太阳每形成一个氦核产生的能量为4.5×10﹣12 J．太阳每秒发射的能量为5.0×1026 J，所以每秒形成的氦核数目为：n==1.1×1038个一年内太阳释放的总能量为：E=5×1026×365×24×3600 J=1.6×1034 J太阳每年减少的质量为：△E=△mc2△m═1.8×1017 kg．答：（1）核反应方程为：4H→He+2e +10 e+-10 e→2γ．（2）每秒产生的氦核数目1.1×1038个，每年减少的质量 1.8×1017 kg
分析：根据质量数守恒和电荷数守恒写出核反应方程，先求每秒辐射的核数目，再求一年的，最后根据质能方程求损失的质量．
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