5.4 核 裂 变 和 核 聚 变 基 础 巩 固 2021—2022 学 年 高 中 物 理 人 教 版 （2019）选择性必修第三册 一、选择题（共 15 题） 1．下列核反应中是 α 衰变的方程是（　　） 24 A． 11 C． Na �1224 Mg  01 e 238 92 234 U �90 Th  42 He 1 B． 1 D． H 12 H �32 He   4 2 27 30 He 13 Al �15 P 10 n 2．有关下列四幅图的说法正确的是（　　） A．甲图中，链式反应属于轻核聚变 B．乙图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大 C．丙图中射线 1 由 β 粒子组成，射线 2 为 γ 射线，射线 3 由 α 粒子组成 D．丁图中，球 m1 m2 m2 v v 以速度 碰撞静止球 ，若两球质量相等，碰后 的速度一定为 235 235 3． 235 92 U 是核反应堆中的主要核燃料之一， 92 U 具有放射性，会发生  衰变， 92 U 俘获中子后会发生裂变 产生中等质量的原子核，则下列说法正确的是（　　） A．衰变过程放出能量，裂变过程吸收能量 B．衰变过程吸收能量，裂变过程放出能量 C．衰变过程和裂变过程均放出能量 D．衰变过程和裂变过程均吸收能量 4．核反应在原子核发生转变的同时伴随着巨大的能量变化，关于核反应和核能，下列说法正确的是（　 ） A．核反应方程 14 7 N+ 42 He � 178 O+ 11 H 属于轻核的聚变 B．原子核结合能越大，表明原子核中核子结合得越牢固，原子核就越稳定 C．太阳辐射能量是因为其内部在不断进行着核裂变反应 D．所有具有质量亏损的核反应都伴随着核能的释放 5．2019 年 4 月 23 日，在中国海军建军 70 周年阅兵式上，中国海军的 093 改进型攻击核潜艇公开亮相。核 潜艇以核反应堆作动力源。关于核反应，下列说法正确的是（　　） 235 1 144 89 1 A．核反应方程 ❑92 U+ 0 n →56 Ba+36 Kr+30 n 属于裂变，是原子弹裂变反应原理 3 2 4 1 B．核反应方程 ❑1 H+ 1 H→2 He+ 0 n 属于裂变，是核潜艇的动力原理 12 12 0 C．核反应方程 ❑6 C→7 N+ -1 e 属于 β 衰变，而 β 射线来自原子外层的电子 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 6．太阳向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应，当太阳内部达到一定温度时，会发生“核燃烧”， 其“核燃烧”的核反应方程为， 4 2 He  X �84 Be   ，方程中 X 表示某种粒子， 8 4 Be 是不稳定的粒子，其半衰 期为 T，这个核反应释放出的能量为 △ E ，光在真空中的传播速度为 c，下列说法正确的是（　　） A．若使， 8 4 Be 的温度降低，其半衰期会减小 B．方程中的 X 为电子  e 0 1 C．该核反应过程产生的质量亏损为 m  E c2 D．“核燃烧”的核反应是裂变反应 7．关于下列核反应方程的说法正确的是（　　） A． 15 7 4 N+11H �12 6 C+ 2 He 是 α 衰变方程 B． C． D． 238 92 4 U �234 90 Th+ 2 He 211H+210 n �42 He 4 2 是核裂变方程 一定是释放核能的核反应方程 27 30 He+13 Al �15 P+10n 是发现中子的核反应方程 8．下列说法正确的是（　　） A．比结合能小的原子核结合成比结合能大的原子核要释放核能 B．重核发生裂变时需要吸收能量 C．核力是核子间的万有引力和库仑力的合力 D．中子与中子之间的核力一定大于中子与质子间的核力 9．下列说法中错误的是（　　） 4 17 14 1 A．卢瑟福通过实验发现质子的核反应方程为 2 He＋ 7 N→ 8 O＋ 1 H B．铀核裂变的核反应方程是： 235 92 U→ 141 56 92 36 1 0 Ba＋ Kr＋2 n C．质子、中子、α 粒子的质量分别为 m1、m2、m3，质子和中子结合成一个 α 粒子，释放的能量是(2m1＋ 2m2－m3)c2 D．原子从 a 能级状态跃迁到 b 能级状态时发射波长为 λ1 的光子；原子从 b 能级状态跃迁到 c 能级状态时吸 12 收波长为 λ2 的光子，已知 λ1＞λ2，那么原子从 a 能级状态跃迁到 c 能级状态时将要吸收波长为 1 -2 的光子 10．2020 年 12 月 4 日，我国自主设计建造的新一代“人造太阳”一一中国环流器二号 M 装置（HL-2M）在 成都建成并实现首次放电，标志着中国核聚变发展获得重大突破。关于核聚变和核能，下列说法正确的是 （　　） A．核聚变通常需要几百万开尔文以上的超高温，又称热核反应 B．太阳辐射的能量来源于核聚变，核聚变又称链式反应 C．一个氘核和一个氚核聚变的方程为： 2 1 H+13H → 24 He+10 e D．核子平均质量越大，原子核越稳定 11．下列说法正确的是（　　） A．光电效应说明光具有粒子性，康普顿效应说明光具有波动性 B．核反应堆中选用质量越大的核作为慢化剂与快中子碰撞，中子的减速效果越好 C．光的偏振说明光是纵波，我们能利用激光的偏振现象拍摄全息照片 D．太阳光谱中存在许多暗线，说明太阳表面大气层中存在着相应的元素 12．对下列各原子核变化的方程，表述正确的是（　　） A． B． 15 7 3 1 4 N+11H �12 6 C+ 2 He H+12 H �24 He+10 n 是 α 衰变 是 β 衰变 238 234 U �92 Th+42 He 235 94 1 U+10 n �140 54 Xe+38Sr+20 n C． 92 D． 92 是核裂变反应 是核裂变反应 13．下列说法正确的是（　　） A．核能是原子的核外电子从高能态跃迁到低能态的过程中释放的 B．清除放射源的最有效办法是减小放射源原子核的半衰期 C．核电站都是通过轻核的聚变发电的 D．原子核的比结合能越大，原子核越稳定 14．下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（　　） A．甲图中，链式反应属于轻核的聚变 B．乙图中，原子核 D 和 E 聚变成原子核 F 要放出能量 C．丙图中，卢瑟福通过分析 α 粒子散射实验结果，发现了质子和中子 D．丁图中，原来有 1000 个氡 222，经过一个半衰期的时间，一定还剩余 500 个 15．下列属于原子核裂变的链式反应的是 A．核电站发电 B．氢弹爆炸 C．石油的形成 D．利用太阳能发电 二、综合题（共 4 题） 16．关于下列四幅图说法正确的是：_____ ① 放射线监测金属板厚度 ③ 康普顿效应示意图 ②核反应堆原理图 ④电子束通过铝箔时的衍射图样 A．图①中的放射性同位素应选择衰变时放出 α 粒子的同位素 B．图②中的镉棒的作用是使核反应中的快中子减速 C．图③中的光子碰撞电子后，其波长将变大 D．图④中的电子的动量越大，衍射现象越明显 17．国家重大科技基础设施中国散裂中子源已经通过国家验收，投入正式运行。它是研究中子特性、探测 物质微观结构和运动的科研装置。在某课题研究中核反应方程为 2 1 H 的质量为 2.0136u 能量为______ MeV ， 3 1 H 3.0180u 的质量为 。（质量亏损 1u ， 4 2 He 释放的能量约 的质量为 2 1 H 13 H �42 He  X 4.0026u ， X 的质量为 ，则 X 是______。已知 1.0087112u ，该反应释放 931.5MeV) 18．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 3 2 4 1 3 2 和氚核聚变的核反应方程为 1 H＋ 1 H→ 2 He＋ 0 n，已知 1 H 的比结合能是 2.78 MeV， 1 H 的比结合能是 1.09 4 2 MeV， He 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。 19．静止的镭核 226 86 Ra 发生  衰变，生成 Rn 核，该核反应方程为______________，已知释放出的  粒子的 动能为 E0，假定衰变时能量全部以动能形式释放出去，该衰变过程总的质量亏损为____________。 三、综合题（共 4 题） 20．原子能发电（核电站）与火力发电有哪些异同点？你觉得哪一种发电更有利于环境？为什么？ 21．假设每个铀 年均发电量 235 235 发生核裂变时平均释放 8.486 �1010 kW � h 200MeV ，则 1kg 铀在裂变中所释放的能量是多少？三峡电站 ，如果要建一座年发电量与三峡电站相同的核电站，则它每年要消耗多少铀 ？ 22．太阳大约在几十亿年后，进入红巨星时期，其核心温度会逐渐升高。当温度升至某一温度时，太阳内 部会发生氦闪：三个 量是 mHe  4.0026u ， 4 2 He 生成一个 12 6 C 1uc 2  931.5MeV 效数字） (1)写出氦闪时的核反应方程式； (2)计算一次氦闪过程释放的能量； ，瞬间释放大量的核能。已知 12 6 C 的质量是 mc  12.0000u ， 4 2 He 的质 ，其中 c 为光速。根据以上材料，完成下面问题：（结果保留三位有 (3)求 4kg 的 4 2 He 发生氦闪时释放的能量相当于多少千克的标准煤燃烧释放的能量？已知 释放的能量约为 2.9 �107 J ， 1MeV  1.6 �1013 J 。 23．一个质子的质量为 m1，一个中子的质量为 m2，氦核的质量为 m3，光速为 c。 (1)写出核子结合成氦核的核反应方程； (2)计算核子结合成氦核时释放的核能△E； (3)计算氦核的比结合能 E。 1kg 的标准煤燃烧 参考答案 1．C 【详解】 24 A． 11 B． C． D． 1 1 Na �1224 Mg  01 e H 12 H �32 He   238 92 4 2 是 β 衰变，故 A 错误； 是聚变反应，故 B 错误； 234