7.4 裂变与聚变同步练习 2021—2022 学年高中物理沪教版（2019）选 择性必修第三册 一、选择题（共 15 题） 1．对下列各原子核变化的方程，表述正确的是（　　） A． B． C． D． 3 1 H 12 H �42 He 10 n 3 1 H 12 H �42 He 10 n 92 34 92 Se � 36 Kr  201 e 235 92 是核聚变反应 是 α 衰变 是核裂变反应 94 1 U 10 n �140 54 Xe  38 Sr  2 0 n 是 β 衰变 2．2020 年 12 月 4 日在成都，我国核聚变反应“人造太阳”已获得重大突破新一代可控核聚变研究装置“中国 环流器二号 M”（ HL-2M ）正式建成并首次放电，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础，核 聚变反应方程 2 1 H+ 31 H � 24 He+X A．质子 中，X 表示（　　） B．正电子 C．负电子 D．中子 3．中国首台“华龙一号”核电机组于 2020 年 11 月份并网发电，该核电技术安全指标和技术性能达到了国际 三代核电技术的先进水平，具备国际竞争比较优势，具备完整自主知识产权，其核反应堆中的反应方程为 235 92 89 1 U 10 n �142 56 Ba  36 Kr  50 n ，下列说法正确的是（　　） A．反应是衰变反应 B．反应过程中吸收能量 C．任何体积的 142 D． 56 Ba 235 92 U 结合能比 都能发生链式反应 235 92 U 的结合能小 4．下列几幅图的有关说法正确的是（　　） A．图 1 中少数 α 粒子穿过金箔后方向不变，大多数 α 粒子穿过金箔后发生了较大偏转 B．图 2 光电效应实验说明了光具有波动性 C．图 3 中射线甲由 α 粒子组成，每个粒子带正电，电荷量为 2e D．图 4 链式反应属于轻核的聚变，又称为热核反应 5．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 89 1 U 10 n �144 56 Ba  36 Kr  X 0 n ，衰变方程为： 235 92 U � Y  42 He ，则下列说法正确的是（　　） A．裂变过程放出能量，衰变过程吸收能量 B．裂变方程中的 X  2 C．衰变产生的新核 Y 中含有 141 个中子 D．核裂变释放能量产生的高温会加快铀 235 的衰变 6．首次用实验验证“爱因斯坦质能方程”的核反应方程是 mH  1.0078u ， mHe  4.0026u 7 3 Li+11H � K 42 He ，已知 mLi  7.0160u ， ，则该核反应方程中的 K 值和质量亏损分别是（ ） A．2 和 0.0186u B．2 和 1.9970u C．1 和 4.0212u D．1 和 2.0056u 7．我国自行研制了可控热核反应实验装置“超导托卡马克” (英文名称：EAST，称“人造太阳”)．设可控热核 2 H 3 H 实验反应前氘核（ 1 ）的质量为 m1，氚核（ 1 ）的质量为 m2，反应后氦核（ 1 0 n ）的质量为 m4，已知光速为 c．下列说法中正确的是 A．核反应放出的能量等于 (m1+m2 – m3 – m4 )c2 B．由核反应过程质量守恒可知 m1+m2= m3+m4 4 2 He ）的质量为 m3，中子（ C．这种热核实验反应是  衰变 D．这种装置与我国大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理相同 8．下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是（　　） A．γ 射线是高速运动的电子流 B．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大 C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变 D． 210 83 Bi 的半衰期是 5 天，100 个 210 83 Bi 原子经过 10 天后还剩下 25 个 9．利用重核裂变释放核能时选用铀 235，主要因为( ) A．它比较容易发生链式反应 B．能自动裂变，与体积无关 C．铀核比较容易分裂成为三部分或四部分，因而放出更多的核能 D．铀 235 价格比较便宜，而且它裂变时放出的核能比其他重核裂变时放出的核能要多 10．2021 年 4 月 13 日，日本政府宣布将核废水排入大海，遭到包括中国在内的众多国家的一致反对。核 废水中含付大量放射性元素，其中氚的含量最高，其次是碳-14、钴 60 等。以下说法中正确的是（　　） A．核废水排入大海，对海洋生物及环境的影响是短时期的 B．对核废水进行高温高压处理，可以缩短放射性元素的半衰期 206 238 C．核废水中 92 U 的比结合能大于 82 Pb 的比结合能 D．要启动氘、氚的聚变反应，必须使氘核氚核具有足够大的动能 11．下列核反应中，表示核裂变的是（　　） 238 4 234 235 30 30 1 144 89 1 B． 92 U＋ 0 n→ 56 Ba＋ 36 Kr＋3 0 n A． 92 U→ 90 Th＋ 2 He 9 0 12 4 1 D． 4 Be＋ 2 He→ 6 C＋ 0 n C． 15 P→ 14 Si＋ 1 e 12．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 2 1 H  23 He � 43 Li  X 2 ，1 H 4 的质量为 m1， 3 播速度为 c。下列说法正确的是（　　） A．方程中的 X 是质子 Li 3 的质量为 m2， 2 He 的质量为 m3，X 的质量为 m4，真空中光的传 B．方程中的 X 是正电子 4 C． 3 Li 3 的比结合能大于 2 He 的比结合能 D．发生一次该反应，释放的核能大小为 (m1  m2  m3  m4 )c 2 13．下列说法中正确的是（　　） A．α 粒子散射实验证明原子内部的正电荷是均匀分布的 B．氢原子的发射光谱是连续谱 C．轻核的聚变和重核的裂变都可以放出核能 D．镉棒在裂变反应堆中使快中子变为慢中子 14．下列说法正确的是（ A． 238 92 U � 23490Th+ 42 He ） 是核裂变反应方程 B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应 C．一个氢原子从 n  3 能级跃迁到 n  2 能级，该氢原子放出光子，动能增加 D．将放射性元素的温度降低，它的半衰期会发生改变 15．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 3 1 H 5 和2 He 方程②： 2 为核燃料在该装置中进行热核聚变反应。核反应方程①： 1 3 2 He  32 He �24 He  2Y  12.86MeV H 13 H �42 He  X+17.6MeV ，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 2 1 H 、 ；核反应 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 二、填空题（共 4 题） 16．太阳是一颗自己能发光发热的气体星球，它的能量来自于__________反应．行星在太阳的引力作用下， 几乎在同一平面内绕太阳公转，距离太阳越近的行星，公转周期大小越_______________． 17．某星球上存在着一种叫做“氦 3（ 源．“氦 3（ 3 2 He ）”与氘核（ 2 1 H 3 2 He ）”的化学元素，如果可以开发的话，将为人类带来取之不尽的能 ）通过核反应生成氦 4（ 4 2 He ）和质子，该核反应方程为___________，该 核反应是_____（填“聚变”或“裂变”）反应． . 18．核动力航母利用可控核裂变释放核能获得动力 核反应 92 U  10n � 141 56 Ba  36 Kr  yX 235 92 是若干核反应的一 种，其中 X 为待求粒子，y 为 X 的个数，则 X 是____ ( 选填“质子”、“中子”、“电子” ) ， y  ____ . 若反应过程 中释放的核能为 E，光在真空中的传播速度为 c，则核反应的质量亏损表达式为 Vm  ______ ． 19．(1)下列说法正确的是_________． A．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关 B．普朗克提出了物质波的概念，认为一切物体都具有波粒二象性． C．波尔理论的假设之一是原子能量的量子化 D．氢原子辐射出一个光子后能量减小，核外电子的运动加速度减小 （2）如图所示是研究光电效应规律的电路．图中标有 A 和 K 的为光电管，其中 K 为阴极， A 为阳极．现 接通电源，用光子能量为 10.5eV 的光照射阴极 K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片 P 缓慢向右滑 动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为 6.0V； 则光电管阴极材料的逸出功为________ eV，现保持滑片 P 位置不变，增大入射光的强度，电流计的读数 __________．(选填“为零”、或“不为零”) （3）快中子增殖反应堆中，使用的核燃料是钚 239，裂变时释放出快中子，周围的铀 238 吸收快中子后变 成铀 239，铀 239（ 239 92 U ）很不稳定，经过 __________次 β 衰变后变成钚 239（ 核反应方程式：___________．设静止的铀核 239 92 U 239 93 Pu ），写出该过程的 发生一次 β 衰变生成的新核质量为 M，β 粒子质量为 m,，释放出的 β 粒子的动能为 E0 ,假设衰变时能量全部以动能形式释放出来，求一次衰变过程中的质量亏 损． 三、综合题（共 4 题） 20．为什么实现核聚变要使聚变的燃料加热到几百万开尔文的高温？ 1 21．太阳现在正处于主序星演化阶段，它主要是由电子和 1 部的核聚变反应，核反应方程是： 201 e  411 H �42 He H 4 、2 He