核裂變和核聚變精選訓練題-高二下學期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊

5.4核裂變和核聚變精選訓練題一、選擇題1．下面關(guān)于原子核的裂變和聚變的說法中正確的是（）A．鈾235裂變后的生成物是多種多樣的，但都要發(fā)生質(zhì)量虧損B．能否發(fā)生鏈式反應(yīng)，與鈾塊的體積大小無關(guān)C．要使輕原子核發(fā)生聚變，必須使它們間的距離至少接近到10-10mD．太陽發(fā)出的光和熱，來自原子核的裂變反應(yīng)2．原子反應(yīng)堆是實現(xiàn)可控制的重核裂變鏈式反應(yīng)的一種裝置，它主要由四部分組成（

）A．原子燃料、減速劑、冷卻系統(tǒng)和控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)B．原子燃料、減速劑、發(fā)熱系統(tǒng)和傳熱系統(tǒng)C．原子燃料、減速劑、碰撞系統(tǒng)和傳熱系統(tǒng)D．原子燃料、中子源、原子能聚存系統(tǒng)和輸送系統(tǒng)3．中國是核電大國，到2020年1月，已經(jīng)建成19座核電站，核電站是利用原子核發(fā)生裂變反應(yīng)時所產(chǎn)生的核能來進行發(fā)電的。關(guān)于原子核與核能，以下說法正確的是（）A．組成原子核的核子之間只存在引力B．核反應(yīng)中由于核子數(shù)減少而導致質(zhì)量虧損C．比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，核子平均質(zhì)量越小D．核電站利用中等質(zhì)量的原子核分裂成質(zhì)量較小的原子核來獲取核能4．在核能的利用中，有這樣一個反應(yīng)：吸收一個慢中子后，分解成和，該反應(yīng)放出大量能量的同時還放出（）A．一個粒子B．一個氘核C．三個中子D．兩個中子5．關(guān)于輕核聚變釋放核能，下列說法正確的是（）A．一次聚變反應(yīng)一定比一次裂變反應(yīng)釋放的能量多B．聚變反應(yīng)比裂變反應(yīng)每個核子釋放的平均能量一定大C．聚變反應(yīng)中粒子的比結(jié)合能小D．聚變反應(yīng)中由于形成質(zhì)量較大的核，故反應(yīng)后質(zhì)量增加6．下列說法正確的是（）A．根據(jù)?E=?mc2可以計算核反應(yīng)中釋放的核能B．太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的核裂變反應(yīng)C．目前核電站利用的核反應(yīng)是裂變，核燃料為氘D．目前核電站利用的核反應(yīng)是聚變，核燃料為鈾7．常言道，萬物生長靠太陽，追根溯源，地球上消耗的能量絕大部分是來自太陽內(nèi)部持續(xù)不斷地發(fā)生核反應(yīng)釋放出的核能。在太陽內(nèi)部發(fā)生的某核反應(yīng)方程是，下列說法正確的是（）A．該核反應(yīng)屬于裂變反應(yīng) B．該核反應(yīng)過程有質(zhì)量虧損C．一個中有4個中子 D．方程中的為電子（）8．鈾核（）是獲得核能制造核武器的主要材料之一，其中一種核反應(yīng)方程為＋→X＋＋2，下列說法正確的是（）A．X原子核中的核子數(shù)為140個，中子數(shù)為86個B．該核反應(yīng)在中子的轟擊下發(fā)生，核反應(yīng)為人工轉(zhuǎn)變C．該核反應(yīng)是重核裂變，產(chǎn)物的結(jié)合能之和小于軸核（）的結(jié)合能D．因為裂變時釋放能量，根據(jù)E=mc2，所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)增加9．2019年10月，我國成為全球規(guī)模最大的核聚變項目——“國際熱核聚變實驗堆”主機安裝工程的施工方之一。主機安裝工作將由中核集團承擔，正式開啟我國為“人造太陽”安裝“心臟”的全新挑戰(zhàn)。下列關(guān)于核聚變的說法正確的是（）A．目前核電站利用的核反應(yīng)是核聚變B．聚變反應(yīng)的條件是聚變物質(zhì)的體積達到臨界體積C．原子彈和氫彈都是利用核聚變的原理制成的D．輕核聚變需要極高的溫度，因此核聚變又叫熱核反應(yīng)10．一個氘核（）與一個氚核（）發(fā)生聚變，產(chǎn)生一個中子和一個新核，并出現(xiàn)質(zhì)量虧損，則聚變過程中（）A．吸收能量，生成的新核為B．吸收能量，生成的新核為C．放出能量，生成的新核為D．放出能量，生成的新核為11．2017年量子通信衛(wèi)星“墨子號”首席科學家潘建偉獲得“物質(zhì)科學獎”，對于有關(guān)粒子的研究，下列說法正確的是（

）A．在鈾核的裂變中，當鈾塊的體積小于“臨界體積”時，不能發(fā)生鏈式反應(yīng)B．鈾元素的半衰期為T，當溫度發(fā)生變化時，鈾元素的半衰期也發(fā)生變化C．輕核聚變的過程質(zhì)量增大，重核裂變的過程有質(zhì)量虧損D．比結(jié)合能小的原子核結(jié)合成（或分裂成）比結(jié)合能大的原子核時一定吸收能量12．鈾是常用的一種核燃料，若它的原子核發(fā)生了如下的裂變反應(yīng)：，則可能是（

）A． B．C． D．13．2018年11月12日中科院等離子體物理研究所發(fā)布消息：全超導托卡馬克裝置EAST在實驗中有了新的突破，等離子體中心電子溫度達到1億攝氏度；其主要兩個核反應(yīng)方程為：①；②，則下列表述正確的是（）A．X是質(zhì)子B．Y是氚核C．①是人類歷史上第一次核反應(yīng)人工轉(zhuǎn)變方程D．②屬于核裂變反應(yīng)方程14．大量研究發(fā)現(xiàn)，太陽的巨大輻射能量來自于輕核聚變，事實上在宇宙中的許多恒星內(nèi)部時刻在激烈地進行著聚變反應(yīng)。目前在實驗室中能觀察到的一種典型的核聚變反應(yīng)是HH→Hen+17.6MeV，對這個反應(yīng)的認識，下列說法正確的是（）A．這個反應(yīng)必須在高溫下才能進行，是一種化學反應(yīng)B．一個H和一個H的質(zhì)量和一定小于一個He和一個n的質(zhì)量和C．反應(yīng)中釋放17.6MeV的能量是以內(nèi)能形式出現(xiàn)的D．He的比結(jié)合能要大于H的比結(jié)合能15．太陽能是一種清潔的能源，現(xiàn)在太陽能已廣泛應(yīng)用于科技和生活中．太陽能是由太陽內(nèi)部激烈進行的多種核聚變反應(yīng)而產(chǎn)生的，其中一種聚變反應(yīng)是一個氘核(H)和一個氚核(H)聚變產(chǎn)生一個氦核(He)，下列關(guān)于太陽內(nèi)部的這種核聚變反應(yīng)的敘述正確的是（

）A．該核聚變反應(yīng)的方程為H+H→He+eB．若氘核(H)的結(jié)合能為E1，氚核(H)的結(jié)合能為E2，氦核(He)的結(jié)合能為E3，則這個反應(yīng)中釋放出的核能為△E=E3－E1－E2C．原子核聚變反應(yīng)過程中釋放出了核能，所以反應(yīng)后原子核的質(zhì)量數(shù)一定減少D．聚變反應(yīng)是核子間距離很小時，這些核子在強大的庫侖力和萬有引力作用下緊密結(jié)合在一起的過程16．一個原子核在中子的轟擊下發(fā)生一種可能的裂變反應(yīng)，其裂變方程為，則下列說法正確的是（）A．X的原子核中含有86個中子B．X的原子核中含有141個核子C．因為裂變釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)減少D．是天然放射性元素，它的半衰期約為7億年，雖然地球環(huán)境不斷變化，但其半衰期不發(fā)生變化17．關(guān)于輕核聚變和重核裂變，下列說法正確的是（）A．聚變反應(yīng)的條件是聚變物質(zhì)的體積達到臨界體積B．發(fā)生聚變反應(yīng)時的原子核必須有足夠大的動能C．我國已建成生產(chǎn)的秦山和大亞灣核電站，前者是利用核聚變釋放核能，后者是利用核裂變釋放核能D．一個質(zhì)子和兩個中子聚變成一個氚核，已知質(zhì)子質(zhì)量為1.0073u，中子質(zhì)量為1.0087u，氚核質(zhì)量為3.0180u，則該反應(yīng)中釋放的核能約為6.24Mev(1u=-931.5Mev)18．如圖所示，“核反應(yīng)堆”通過可控的鏈式反應(yīng)實現(xiàn)核能的釋放，核燃料是鈾棒，在鈾棒周圍放“慢化劑”，快中子和慢化劑中的碳原子核碰撞后，中子速度減少變?yōu)槁凶印Ｏ铝姓f法正確的是（）A．“慢化劑”使快中子變慢中子，慢中子更難被鈾核俘獲B．裂變后的新核氪的比結(jié)合能大于鈾核的比結(jié)合能C．鏈式反應(yīng)是指由重核裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程D．一個裂變釋放的能量是200MeV，則該核反應(yīng)中質(zhì)量虧損約為二、填空題19．在下列描述核反應(yīng)的過程中，屬于α衰變的是___________，屬于β衰變的是___________，屬于裂變的是___________，屬于聚變的是___________。（填正確答案標號）A．

B．

C．D．

E．三、解答題20．太陽內(nèi)部持續(xù)不斷地發(fā)生著四個質(zhì)子聚變?yōu)橐粋€氦核同時放出兩個正電子的熱核反應(yīng)，這個核反應(yīng)釋放出的大量能量就是太陽的能源。（已知質(zhì)子質(zhì)量為mH＝1.0073u，氦核質(zhì)量為mHe＝4.0015u，電子質(zhì)量為me＝0.00055u）(1)寫出這個核反應(yīng)方程；(2)這一核反應(yīng)能釋放多少能量？(3)已知太陽每秒釋放的能量為3.8×1026J，則太陽每秒減少的質(zhì)量為多少千克？21．近年來，受控核聚變的科學可行性已得到驗證，目前正在突破關(guān)鍵技術(shù)，最終將建成商用核聚變電站。一種常見的核聚變反應(yīng)是由氫的同位素氘（）和氚（）聚變成氦（），并釋放一個中子。若已知氘原子的質(zhì)量為，氚原子的質(zhì)量為，氦原子的質(zhì)量為，中子的質(zhì)量為，，光速。（1）寫出氘和氚聚變的反應(yīng)方程；（2）試計算這個核反應(yīng)釋放出來的能量；（3）若建一座功率為的核聚變電站，假設(shè)聚變所產(chǎn)生的能量有60%變成了電能，每年要消耗多少質(zhì)量的氘？（一年按計算，結(jié)果取二位有效數(shù)字）參考答案1．A2．A3．C4．C5．B6．A7．B8．A9．D10．C11．A12．B13．B14．D15．B16．AD17．BD18．BCD19．

B

A

D

E20．【解析】(1)由題意可得核反應(yīng)方程應(yīng)為(2)反應(yīng)前的質(zhì)量m1＝4mH＝4×1.0073u＝4.0292u反應(yīng)后的質(zhì)量m2＝mHe＋2me＝4.0015u＋2×0.00055u＝4.0026uΔm＝m1－m2＝0.0266u由質(zhì)能方程得，釋放能量ΔE＝Δmc2＝0.0266×931.5MeV≈24.78MeV