5.4 核裂变和核聚变同步练习 2021—2022 学年高中物理鲁科版 （2019）选择性必修第三册 一、选择题（共 15 题） 1．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．β 衰变的实质是核内的一个中子转化成一个质子和一个电子 C．结合能越大，原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定 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 2．有下列 4 个核反应方程，核反应类型依次属于（ ① ③ 24 11 19 9 24 Na � 12 Mg  01e 22 F  24 He � 10 Ne  11H ② ④ 235 92 3 2 ） 14 92 1 U+14 0 n �56 Ba+ 36 Kr+30 n He 12 H � 24 He 11 H A．衰变、裂变、人工转变、聚变 B．裂变、裂变、聚变、聚变 C．衰变、衰变、聚变、聚变 D．衰变、人工转变、人工转变、聚变 3．2021 年 12 月 20 日，16 项国家科技重大专项之一—石岛湾高温气冷堆核电站示范工程首次并网发电 （如图），这是全球首个并网发电的第四代高温气冷堆核电项目。核电站铀核裂变的产物是多样的，一种 典型的铀核裂变是生成钡和氪，核反应方程是 235 92 89 1 U+10 n �144 56 Ba+36 Kr+30 n ，已知铀核质量为 m1，钡核质量 为 m2，氪核质量为 m3，中子质量为 m4，则该核反应释放的核能是（　　） A． 1  m1  m2  m3  3m4  c 2 2 B． 1  m1  m2  m3  2m4  c 2 2 C．  m1  m2  m3  3m4  c 2 D．  m1  m2  m3  2m4  c 2 4．以下说法中，正确的是（　　） A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应 -10 B．要使氢原子核发生聚变，必须使它们间的距离至少接近到10 m C．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大，总能量 减小 D．随温度的升高，放射性元素的半衰期将减小 5．据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置（又称“人造太阳”）已完成 了首次工程调试．下列关于“人造太阳”的说法正确的是 14 A．“人造太阳”的核反应方程是 7 B．“人造太阳”的核反应方程是 1 N  24 He �17 8 O 1 H 235 92 92 1 U 10 n �141 56 Ba  36 Kr  30 n C．“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是 D．“人造太阳”核能大小的计算公式是 E  E  mc 2 1 2 mc 2 6．下列说法正确的是（　　） A．太阳内部持续不断地发生着热核反应，其中一种核反应方程为 4 11 H � 42 He  2X B．β 射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚而形成的电子流 C．碘 131 的半衰期为 8 天，若有 20 个碘 131 原子核，则经过 8 天后只剩下 10 个 D．“核反应堆”是核电站的核心设施，它通过可控制的链式反应实现核能的释放 7．有关下列四幅图的说法正确的是（　　） ，X 表示的是中子 A．甲图中，球 m1 以速度 v 正碰球 m2，碰撞过程中机械能一定守恒 B．乙图说明光电效应中饱和电流小的对应的遏止电压大 C．丙图（天然放射现象）中，射线①由 α 粒子组成，射线②为 γ 射线，射线③由 β 粒子组成 D．丁图中，链式反应属于原子核的衰变，反应快慢不受外界压强和温度的影响 8．下列说法中正确的是________ A．一个质子和一个中子结合成氘核，一定会释放出能量 B．汤姆生发现电子，揭示了原子核内部有复杂结构 C．根据玻尔理论，电子没有确定轨道，只存在电子云 D．氢原子可以吸收小于使氢原子电离能量的任意能量的光子，因而轨道半径可以连续增大 9．原子核经常处于不稳定状态，经过外界干扰或自身衰变而变成新的物质，但符合一定的规律．下列说 法正确的是 A． 238 92 U 经过多次 α、β 衰变形成稳定的 206 82 Pb 的过程中，有 4 个中子转变成质子 B．天然放射现象说明原子核也有复杂结构，元素衰变速度与外界的温度和压力有关 C．核泄漏事故污染物 Csl37 能够产生对入体有害的辐射，其核反应方程式为 137 55 Cs � 137 56 Cs ＋X，可以判断 X 为电子 D． 2 1 H  13 H � 24 He  01n 是 α 衰变反应 10．2019 年 4 月 23 日，海军建军 70 周年阅兵式上，中国海军新型攻击核潜艇 093 改进型攻击核潜艇公开 亮相．核潜艇是以核反应堆作动力源．关于核反应，下列说法正确的是（　　） A．核反应方程 B．核反应方程 C．核反应方程 12 6 3 1 C � 127 N+ 01 e 属于衰变，而射线来自原子外层的电子 H+ 21 H � 24 He+ 01 n 235 92 属于聚变，是核潜艇的动力原理 89 1 U+ 01 n � 144 56 Ba+ 36 Kr+3 0 n 属于裂变，是原子弹裂变反应原理 D．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和 235 U+X 11．一种典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出 3 个中子，核反应方程 92 已知部分原子核的比结合能与核子数的关系如图所示，下列说法正确的是（ 144 � Ba+ 56 89 1 Kr+3 n 36 0 ， ） A．核反应方程中，X 粒子是 α 粒子 B．核反应方程中，X 粒子是质子 235 U C． 92 144 Ba 、 56 144 89 Ba Kr 和 36 相比， 56 核的比结合能最大，它最稳定 235 U D． 92 144 Ba 、 56 89 235 Kr U 和 36 相比， 92 核的核子数最多，它的结合能最大 12．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来自太阳内部持续不断的核反应释 放出的核能，其典型的核反应方程是 4 11 H � 42 He+2X ，释放出的能量为 E ，光在真空中的传播速度为 c， 下列说法正确的是（　　） A．该核反应属于裂变反应 B．方程中 X 为电子 C．核裂变比核聚变更为安全，清洁 D．该核反应过程的质量亏损为 m  E c2 1 12 13．某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为 1 H＋ 6 C→ 7N＋Q1； H＋ 15 7 12 N→ 6 C＋X＋Q2；方程中 Q1、Q2 表示释放的能量，相关的原子核质量见下表，下列判断正确的是 3 4 A．X 是 2 He，Q2>Q1 B．X 是 2 He，Q2>Q1 3 4 C．X 是 2 He，Q2<Q1 D．X 是 2 He，Q2<Q1 14．物理学重视逻辑推理，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上，下列说法正确的是（　 　） A．天然放射现象说明原子内部是有结构的 B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应 C．  粒子散射实验的实验结果是原子核式结构模型的有力证据 D．经典电磁理论可以解释原子的稳定性，但不能解释原子光谱的分立性 15．最近日本计划向太平洋中倾倒核废水的消息在世界上引起一片哗然，因为核废水中含有对人类和海洋 生物有害的放射性同位素氚、碳-14 及其它放射性物质。下列有关说法中正确的是（　　） A．当一种放射性元素与其他元素形成化合物后，这种元素的半衰期会改变 B．两个轻核发生聚变反应，产生的新核的质量一定等于两个轻核的质量和 C． β 衰变中释放的 β 射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚形成的高速电子流 D．铀核（ 238 92 U α β ）经过 4 次 衰变和 2 次 衰变，将会衰变为氡核（ 222 86 Rn ） 二、填空题（共 4 题） 16．4 个氢核聚变成一个氦核，同时放出两个正电子，释放出 2.8×106eV 的能量，写出核反应方程________ __，并计算 1g 氢核完成这个反应后释放出________能量（1 g 氢核即 1 mol 所包含的氢核的粒子个数为 6.02×1023 个）。 17．核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电， 裂变成 136 54 Xe 和 90 38 Sr 235 92 U 是常用的核燃料． 235 92 U 受一个中子轰击后 两部分，并产生 ______ 个中子．要使链式反应发生，裂变物质的体积要 ______ （选 填“大于”或者“小于”）它的临界体积． 18．能源危机是一个全球性的共同问题。科学家们正在积极探索核能的开发与和平利用，其中可控热核反 应向人类展示了诱人的前景。热核反应比相同数量的核子发生裂变反应释放的能量要大好几倍，同时所造 成的污染也要轻得多，而且可用于热核反应的氘（ 2 1 H ）在海水中的总含量非常丰富，所以一旦可控热核 反应能够达到实用，便可解决人类所面临的能源危机问题。 3 4 H (1)热核反应中的一种反应是 1 个氘核和 1 个氚核（ 1 ）聚变为 1 个氦核（ 2 2 式： 1 H  31 H � 24 He  He ），请完成这个核反应方程 ______＋能量。 (2)若氘核的质量为 2.0141u，氚核的质量为 3.0161u，中子的质量为 1.0087u，氮核的质量为 4.0026u。其中 u 是原子质量单位，已知 1u 相当于 931 MeV 的能量。则上述核反应过程中释放的能量为______MeV。（保 留三位有效数字） 19．（1）核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电， 中子轰击后裂变成 144 56 Ba 和 89 36 Kr 235 92 U 是核电站常用的核燃料. 235 92 U 受一个 两部分，并产生_______个中子.要使链式反应发生，裂变物质的体积要____ __（选填“大于”或“小于”）它的临界体积. （2）取质子的质量 mP  1.6726 �1027 kg m  6.6467 �1027 kg ，光速 ，中子的质量 c  3.0 �108 m/s . 请计算  mn  1.6749 �1027 kg ，  粒子的质量 粒子的结合能.（计算结果保留两位有效数字）______ _ 三、综