5.4核裂变与核聚变 检测—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修三（word含答案）

5.4核裂变与核聚变
1．中国可控核聚变装置“环流器二号M”于2020年在成都投入运行，装置原理图如图所示，人类使用false、false和false为核燃料在该装置中进行热核聚变反应。核反应方程①：false；核反应方程②：false，对比这两种核反应，下列说法正确的是（　　）
A．核反应①中质量亏损较大，强磁场不能对运动的X提供洛伦兹力进行约束
B．核反应①中质量亏损较小，强磁场可以对运动的X提供洛伦兹力进行约束
C．核反应②中质量亏损较大，强磁场可以对运动的Y提供洛伦兹力进行约束
D．核反应②中质量亏损较小。强磁场不能对运动的Y提供洛伦兹力进行约束
2．太阳的巨大能量是核聚变产生的，其中一种核反应方程为：false。已知false的比结合能为E1，false的比结合能为E2，false的比结合能为E3，则（　　）
A．X表示质子
B．false核比false核更稳定
C．核反应过程中的质量亏损可以表示为false
D．一个false核与一个false核的结合能之和等于一个false核的结合能
3．“氦-3”是一种已被世界公认的高效、清洁、安全和廉价的核燃料。其发生的核反应方程为false。已知false的质量为m1，false的质量为m2，false的质量为m3，真空中的光速为c。下列说法正确的是（　　）
A．a=1，b=2 B．此核反应为α衰变反应
C．2m1=m2 +m3 D．反应过程中释放的能量为false
4．下列关于近代物理内容的叙述中正确的是（　　）
A．质子和中子结合成原子核时没有质量亏损，但一定释放能量
B．false衰变的实质是原子核内的中子转化为一个质子和电子
C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的照射时间短
D．铀核裂变的一种核反应方程为false
5．以下说法正确的是（　　）
A．当氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级时，要吸收光子
B．核反应：falseU＋falsen→falseBa＋falseKr＋aX中X为中子，a＝3
C．将放射性元素的温度降低，它的半衰期会发生改变
D．蓝光照射某金属板表面时刚好能够产生光电效应，则换用强度较大的红光照射也可产生光电效应
6．一个质子和一个中子发生核反应结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子。已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c。下列说法正确的是（　 ）
A．该反应中的质量亏损Δm＝m3－（m1＋m2）
B．辐射出的γ光子的动量p＝（m3－m1－m2）c
C．γ光子的波长λ＝false
D．核反应方程是false H＋false n→false H＋γ
7．原子核裂变一般生成两个中等质量的原子核，我国科学家钱三强和何泽慧夫妇研究铀核裂变时，发现了铀核也可能分裂成三部分或四部分。关于原子核的裂变下面表述正确的是（　　）
A．裂变过程质量亏损，但不一定释放能量
B．false裂变成两个中等质量的原子核false和false，false与false是同位素
C．false容易俘获快中子而发生裂变释放核能
D．false的纯度越高，其裂变的链式反应越难进行
8．2020年11月27月0时4分，华龙一号核电5号机组首次并网成功，标志着我国正式进入核电技术先进国家行列。华龙一号发电机利用的是铀核裂变释放的核能，则下列叙述正确的是（　　）
A．太阳辐射能量的主要来源也是重核裂变
B．典型的裂变方程为false
C．裂变过程中释放核能是因为产物中新核的比结合能大
D．锶90是铀235的裂变产物，其半衰期为28年，那么经过56年锶90便衰变没了
9．新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置（HL－2M）已于2020年12月4日在成都建成并实现首次放电，标志着我国可控核聚变事业向世界水平迈进。已知“HL－2M”发生的可控核聚变方程是false，false的质量为m1，false的质量为m2，false的质量为m3，X的质量为m4，真空中光的传播速度为c。下列说法正确的是（　　）
A．方程中的X是质子
B．方程中的X是正电子
C．false的比结合能大于false的比结合能
D．发生一次该反应，释放的核能大小为false
10．随着时代的发展，能源危机逐渐形成，现在科学家正在努力寻找新能源，而核能是现今比较普遍利用的新能源之一，核电站利用核能发电是人类利用核能的重要手段。据你判断，现已建成的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．人工放射性同位素放出的能量
C．重核裂变放出的能量
D．化学反应放出的能量
11．一个氘核和一个氚核结合成一个氦核，同时放出一个中子，其聚变反应方程为falseH＋falseH→falseHe＋falsen。已知氘核、氚核和氦核的结合能分别为E1、E2、E3，光在真空中的传播速度为c。在上述聚变反应方程中质量亏损为（　　）
A．false B．false
C．false D．false
12．下列说法正确的是（　　）
A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
B．false衰变的实质是核内的中子转化成了一个质子和一个电子
C．变化的电场一定能产生变化的磁场
D．放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关
13．（多选）2020年11月，华龙一号全球首堆——中核集团福清核电5号机组首次并网成功，创造了全球第三代核电首堆建设的最佳业绩。关于该核电站，下列说法正确的是（　　）
A．其核能来源于核聚变释放的能量
B．核反应后的核废料不能直接排放到海洋中
C．反应堆的外面需要修建防护层用来屏蔽各种射线
D．核反应产物的比结合能比核燃料的比结合能低
14．（多选）2020年12月4日，中国新一代“人造太阳”装置“中国环流器二号M”装置在四川成都建成并实现首次放电，这为中国核聚变反应堆的自主设计与建造打下了坚实基础。已知氘、氚的核聚变反应方程式为false，下列说法正确的是（　　）
A．X是中子
B．该核反应中反应前核子的总质量等于反应后核子的总质量
C．该核反应中反应前的总结合能小于反应后的总结合能
D．该核反应放出的能量来源于氘、氚原子中电子从高能级向低能级跃迁产生的
15．（多选）日本福岛核电站泄漏事故再升级，日本政府准备将大量受污染的核废水直接排入大海，遭到了来自日本国内乃至全世界人民的反对。核废水中含有大量无法中和的放射性氚，氚能通过β衰变放射出β射线，半衰期大约12.5 年，氚同时也是轻核聚变的重要原料，一个氘核与一个氚核结合成一个氦核时，同时放出一个中子，辐射出一个γ光子。下列说法正确的是（　　）
A．氚发生β衰变时，β射线来自原子核外的电子电离而产生
B．20个氚核发生β衰变，经过25年，大约还有5个氚核未发生衰变
C．false属于轻核聚变反应
D．falseHe和falsen的结合能之和大于falseH和falseH的结合能之和
16．（多选）以下说法正确的是（　　）
A．用α粒子轰击氮、钠、铝等元素的原子核都可以打出质子，因此人们断定质子是原子核的组成部分
B．β衰变的本质是一个中子转变为一个质子，同时放出一个电子
C．比结合能越大，原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定
D．核电站中的链式反应属于重核裂变，核反应堆中的“慢化剂”是为了减慢核反应速度，防止核反应过于剧烈
17．（多选）下列核反应方程正确的是（　　）
A．查德威克发现中子的核反应方程是false
B．卢瑟福发现质子的核反应方程是false
C．核电站中链式反应的核反应方程是false
D．氘核和氚核聚变的热核反应方程是false
18．2021年5月28日，中科院合肥物质科学研究院有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）创造新的世界纪录，成功实现可重复的12亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，将1亿摄氏度20秒的原纪录延长了5倍。科硏人员称新纪录进一步证明核聚变能源的可行性，也为迈向商用奠定物理和工程基础。一种典型的氢核聚变反应是两个氘核（falseH）聚变成氦核（falseHe）的同时释放中子，已知氘核质量为2.0136u，氦核质量为3.0150u，中子质量为1.0087u，lu的质量相当于931.5MeV的能量。
（1）写出上述核反应方程式；
（2）求核反应中释放的核能；
（3）原子核具有足够的动能，碰撞时十分接近，才可以发生聚变。若两个氘核以相等的动能0.37MeV进行对心碰撞，并且核反应释放的核能全部转化为机械能，求反应中产生的中子和氦核的动能。
19．我国首艘攻击核潜艇，代号091型，西方称其为汉级攻击核潜艇，其核反应堆采用的燃料是铀235，用一个动能约为false的热中子（慢中子）轰击铀235，生成不稳定的铀236，从而再裂变为钡144和氪89，同时放出能量和3个快中子，而快中子不利于铀235的裂变。为了能使裂变反应继续下去，需要将反应中放出的快中子减速，从而使生成的中子继续撞击其它铀235.有一种减速的方法是使用石墨（碳12）作减速剂，设中子与碳原子的碰撞是对心弹性碰撞。（可能用到的数据false、false、false），试求：
（1）请写出核反应方程式；
（2）一个动能为false的快中子与静止的碳原子碰撞一次后，快中子的动能为多少false；
（3）一个动能为false的快中子需要与静止的碳原子碰撞多少次，才能减速成为慢中子？
20．不同的原子核的比结合能是不一样的，比结合能________（填“越大”或“越小”）的原子核越稳定，氘核和氚核聚变的核反应方程为falseH＋falseH→falseHe＋falsen，已知falseH的比结合能是2.78 MeV，falseH的比结合能是1.09 MeV，falseHe的比结合能是7.03 MeV，则该核反应所________（填“释放”或“吸收”）的能量为______MeV。
参考答案
1．A
2．C
3．D
4．B
5．B
6．D
7．B
8．C
9．C
10．C
11．B
12．B
13．BC
14．AC
15．CD
16．ABC
17．AD
18．（1）false；（2）3.26MeV；（3）Ek中=3MeV，Ek氦=1MeV
19．（1）false；（2）false；（3）54
20．越大 释放 false