5.5 裂变和聚变同步练习 2021—2022 学年高中物理粤教版（2019）选 择性必修第三册 一、选择题（共 15 题） 1．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 2．2021 年 1 月 30 日，华龙一号全球首堆——中核集团福建福清核电 5 号机组投入商业运行。这标志着我 235 国在三代核电技术领域跻身世界前列。其核反应方程为 92 95 U 10 n � X  38 Sr  210 n ，下列说法正确的是（　 ） A．此核反应属于原子核的聚变 B．此核反应属于原子核的裂变 C．裂变后粒子的总质量数减少 D．X 原子的质量数为 140 3．2020 年 12 月 4 日，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号 M 装置在成都建成并首次实现核聚变发 电。科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为∶ X+Y �42 He+13 H+4.9MeV 和 2 1 H+13 H �42 He+X+17.6MeV ，则（　　） A．X 是电子 B．X 是质子 C．Y 的质子数是 3，中子数是 3 D．Y 的质子数是 3，中子数是 6 4．太阳辐射的能量来源于（　　） A．氢气燃烧的化学能 B．碳燃烧的化学能 C．释放的引力势能 D．内部的核反应产生的核能 5．下列说法中正确的是（　　） A．光电效应现象说明光具有粒子性，康普顿效应现象说明光具有波动性 B．太阳能的主要来源是太阳中发生的重核裂变 C．分别用红光和紫光照射金属钾表面均有光电子逸出，红光照射时逸出的光电子的最大初动能较大 D．卢瑟福由 α 粒子散射实验否定了原子的“枣糕”模型，建立了原子的核式结构模型 6．大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应方程是： 2 1 H+12 H �32 He+10 n 。已知 2 1 H 3 的质量为 2.0136u， 2 He 的质量为 3.0150u， 1 0 n 的质量为 1.0087u，1u=931MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为（　　） A．3.7MeV B．3.3MeV C．2.7MeV D．0.93MeV 7．以开发核聚变能源为目的，被誉为“人造太阳”的中国环流器二号 M（HL--2M）装置在 2019 年全国两会 期间备受关注。下列核反应方程中属于核聚变反应的是（　　） A． 14 7 2 C． 1 N  42 He � 178 O  11 H 4 B． 2 H  31 H � 24 He  01 n D． He  235 92 27 13 1 Al � 30 15 P  0 n 89 1 U  01 n � 144 56 Ba  36 Kr  3 0 n 8．2021 年 5 月 28 日，有中国“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（如图所示）创造了新的 世界纪录，成功实现可重复的 1.2 亿摄氏度 101 秒和 1.6 亿摄氏度 20 秒等离子体运行，向核聚变能源应用 迈出重要一步。已知该装置内发生的一种核反应为 A．5 B．3 2 1 H+32 He �10 n+X C．2 ，其中原子核 X 的中子数为（　　） D．1 9．中国首台“华龙一号”核电机组于 2020 年 11 月份并网发电，有效缓解了新旧能源转换时期电力不足的问 235 题，其核反应堆中的反应方程为 92 A．反应是衰变反应 研究，下列说法正确的是（ ，下列说法正确的是（　　） B．反应过程中铀的半衰期减小 C．反应过程中放出能量 10．2018 年中国散裂中子源 142 1 U 10 n �� �56 Ba  89 36 Kr  50 n D．  CSNS  142 56 Ba 的结合能比 235 92 U 的结合能大 将迎来验收，目前已建设的 3 台谱仪也将启动首批实验．有关中子的 ） A．Th 核发生一次  衰变，新核与原来的原子核相比，中子数减少了 4 B．一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子是裂变反应 C．卢瑟福通过分析  粒子散射实验结果，发现了质子和中子 D．中子和其他微观粒子，都具有波粒二象性 11．铀 235 是核电站的主要核燃料，核反应堆在工作时，铀 235 既发生裂变，也发生衰变。铀 235 裂变方 程为 235 92 1 U+10 n � X+89 36 Kr+30 n ，衰变方程为 235 92 U � Y+ 42 He ，则下列说法正确的是（　　） A．上述裂变过程放出能量，衰变过程也放出能量 B．衰变产生的新核 Y 不再具有放射性 C．裂变产生的新核 X 中含有 143 个质子 D．核裂变释放能量产生的高温会加快铀 235 的衰变 12．在下列两个核反应方程中， ① 238 92 234 U �90 Th+X1 ② 2 1 X1、X 2 分别代表一种粒子．有关说法正确的是： H+13H �24 He+X 2 A．①是重核裂变反应 B．②是轻核聚变反应 C． D． X1是粒子 a X2 ，此种粒子形成的射线具有很强的贯穿本领 是中子， X2 的质量等于 X2 与 2 1H 质量之和减去 4 2 He 的质量 13．在某恒星内发生着剧烈的核反应，其中一个核反应是三个 照“比结合能-质量数”图像下列说法正确的是（　　）  4 粒子（ 2 He ）结合成一个碳核（ 12 6 C ），参 A．该反应是原子弹爆炸的基本原理 4 B．按照质量守恒定律，三个氦核（ 2 4 C．三个氦核（ 2 D．碳核（ 12 6 C He He ）的质量之和等于一个碳核（ ）的结合能之和大于一个碳核（ 4 ）比氦核（ 2 He 3 2 C C ）的质量 ）的结合能 ）更稳定 14．科学家发现在月球上含有丰富的 种核聚变反应的方程式为 12 6 12 6 3 2 He （氦 3），它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一 He+ 23 He � 2 11 H+ 24 He 3 。关于 2 He 聚变下列表述正确的是（　　） A．该聚变反应不会释放能量 B．该聚变反应没有产生新的原子核 C．该聚变反应会有质量亏损 D．目前核电站多数采用核聚变反应发电 15．下列关于原子核的叙述正确的是（ ） A．阴极射线表明原子核内部有电子 B．轻核聚变反应方程： 2 1 H  31 H � 42 He  x ，其中 x 表示电子 C．轻核聚变和重核裂变过程中都有质量亏损，都向外界放出热量 D．方程式 238 92 U � 23490Th  42 He 是重核裂变反应方程 二、填空题（共 4 题） 16．判断下列说法的正误。 （1）铀块的质量大于或等于临界质量时链式反应才能不停地进行下去。________ （2）中子的速度越快，越容易发生铀核裂变。________ （3）核聚变反应中平均每个核子放出的能量比裂变时小一些。________ （4）核聚变主要用在核武器上，那就是原子弹。________ 17．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_______．（填正确答案标号）A． C． 238 92 4 U � 234 90 Th  2 He 14 6 C � 147 N  01 e 32 B． 15 32 P � 16 S  01 e D． E． 14 7 N  24 He � 178 O  11 H 235 92 3 F． 1 94 1 U  01 n � 140 54 Xe  38 Sr  2 0 n H  21 H � 24 He  01 n 18．完成下列核反应方程式，并注明反应类型 (1) (2) (3) 2 1 H  31 H � 15 7 N  11 H � 238 92 U� ( ( ( ) ) )  01n  24 H e  24 H e ；类型____________ ；类型________ ；类型_______ 19．反应堆中的控制棒的作用是吸收________，将它抽出或插入反应堆，可以加快、减速或停止________． 进入反应堆内部的水，一方面作为________，另一方面作为________，将反应产生的热量带走．核燃料被 封装在厚重的钢制压力容器内，这个容器既能 ________、________，还要能吸收逃离堆芯的________. 三、综合题（共 4 题） 20．有“人造太阳”之称的“东方超环”是我国自主设计建造的世界上第一个非圆截面全超导托卡马克核聚变实 验装置。“人造太阳”核聚变的反应方程为 2 1 H+ 31 H � 42 He+ MZ X ，此反应中释放的核能为 E ，已知光速为 c。 (1)请确定聚变方程中 Z、M 的数值； (2)求上述聚变反应中的质量亏损 m ； (3)轻核聚变、重核裂变是两种重要的核反应类型，请你结合实际，说明它们的异同点。 4 21．在某些恒星内部，3 个氦核（ 2 He ）结合成 1 个碳核（ 12 6 C ）．已知 1 个氦核的质量为 m1、1 个碳核的 质量为 m2，1 个质子的质量为 mp，1 个中子的质量为 mn，真空中的光速为 c． （i）核反应方程为； （ii）核反应的质量亏损为； （iii）碳核的比结合能为． 22．已知在铀 235 裂变成钡和氪的过程中，质量亏损 Δm="0.215" 3 u,则反应中平均每个核子释放的能量为 多少？ 23．已知中子的质量 mD  3.3436 �1027 kg mn  1.6749 �1027 kg ，质子的质量 mp  1.6726 �1027 kg 。写出中子、质子结合成氘核的核反应方程并求氘核的结合能。参考答案： 1．B 2．B 3．C 4．D 5．D 6．B 7．C 8．D 9．C 10．D 11．A 12．B 13．D 14．C 15．C 16． 正确 17． C 18． 4 2 AB He 错误 E 错误 错误 F 轻核聚变 链