新教材同步輔導(dǎo)2023年高中物理課時(shí)評價(jià)作業(yè)十九裂變和聚變粵教版選擇性必修第三冊

課時(shí)評價(jià)作業(yè)(十九)裂變和聚變A級基礎(chǔ)鞏固1．重核裂變和輕核聚變是人類利用核能的兩種主要方法，下列有關(guān)它們的說法正確的是()A．裂變和聚變的過程都有質(zhì)量虧損B．裂變過程有質(zhì)量虧損，聚變過程質(zhì)量有所增加C．裂變過程質(zhì)量有所增加，聚變過程有質(zhì)量虧損D．裂變和聚變過程中質(zhì)量都有所增加答案：A2．核裂變反應(yīng)中釋放出的能量來自()A．核子消失轉(zhuǎn)化為能量B．原子中電子與原子核的電勢能減小C．入射的中子消失轉(zhuǎn)化為能量D．原子核的比結(jié)合能變大，釋放出能量答案：D3．在核反應(yīng)堆中，控制鈾235核裂變反應(yīng)速度的方法是()A．使用濃縮鈾B．改變鈾塊的臨界體積C．通過自動控制裝置，改變鎘棒插入的深度，以控制反應(yīng)速度D．利用石墨與中子的碰撞來改變中子的速度答案：C4．(多選)一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核，同時(shí)放出γ光子，以下說法正確的是()A．反應(yīng)中氘核的質(zhì)量一定小于反應(yīng)前質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和B．反應(yīng)前后的質(zhì)量數(shù)不變，因而質(zhì)量不變C．γ光子的能量為Δmc2，Δm為反應(yīng)中的質(zhì)量虧損，c為光在真空中的速度D．核反應(yīng)方程是eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(2,1)H＋γ答案：ACD5．(多選)用中子(eq\o\al(1,0)n)轟擊鈾核(eq\o\al(235,92)U)產(chǎn)生裂變反應(yīng)，會產(chǎn)生鋇核(eq\o\al(144,56)Ba)和氪核(eq\o\al(89,36)Kr)并釋放出中子(eq\o\al(1,0)n)，當(dāng)達(dá)到某些條件時(shí)可發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；一個(gè)鈾核(eq\o\al(235,92)U)裂變時(shí)釋放的能量約為200MeV(1eV＝1.6×10－19J)．真空中的光速為3×108m/s，下列說法正確的是()A．eq\o\al(235,92)U的裂變方程為eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋2eq\o\al(1,0)nB．eq\o\al(235,92)U的裂變方程為eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)nC．一個(gè)eq\o\al(235,92)U裂變時(shí)，質(zhì)量虧損約為7.1×10－28kgD．一個(gè)eq\o\al(235,92)U裂變時(shí)，質(zhì)量虧損約為3.6×10－28kg解析：eq\o\al(235,92)U的裂變方程為eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n，故A錯(cuò)誤，B正確；一個(gè)鈾核(eq\o\al(235,92)U)裂變時(shí)釋放的能量約為200MeV，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程得，質(zhì)量虧損Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝eq\f(200×106×1.6×10－19,9×1016)kg≈3.6×10－28kg，故C錯(cuò)誤，D正確．答案：BD6．(2022·江蘇蘇州統(tǒng)考模擬)目前我們學(xué)習(xí)過的核反應(yīng)有4種類型，下列核反應(yīng)方程的類型說法正確的是()①eq\o\al(24,11)Na→eq\o\al(24,12)Mg＋eq\o\al(0,－1)e②eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(140,54)Xe＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n③eq\o\al(19,9)F＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(22,10)Ne＋eq\o\al(1,1)H④eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nA．①人工核轉(zhuǎn)變、②核裂變、③核聚變、④衰變B．①衰變、②核裂變、③核聚變、④人工核轉(zhuǎn)變C．①人工核轉(zhuǎn)變、②核聚變、③衰變、④核裂變D．①衰變、②核裂變、③人工核轉(zhuǎn)變、④核聚變解析：①是放射性元素放射出粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N元素的過程，屬于原子核的衰變；②是重核分裂成兩個(gè)中等質(zhì)量的原子核，屬于核裂變；③是高能粒子轟擊原子核使之轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N原子核的過程，屬于原子核的人工轉(zhuǎn)變；④是輕核結(jié)合成較重的原子核，屬于核聚變．所以以上反應(yīng)類型依次屬于衰變、核裂變、人工轉(zhuǎn)變、核聚變．答案：DB級能力提升7．(2023·江蘇鹽城中學(xué)高三校考期末)(多選)目前科學(xué)家正在研究“快中子堆”技術(shù)來發(fā)電，“快中子堆”技術(shù)發(fā)電的原理是：快中子反應(yīng)堆不用eq\o\al(235,92)U，而用eq\o\al(239,94)Pu作燃料，但在堆心燃料eq\o\al(239,94)Pu的外圍放置eq\o\al(238,92)U，eq\o\al(239,94)Pu發(fā)生裂變反應(yīng)時(shí)放出來的高速中子(快中子)，被裝在外圍再生區(qū)的eq\o\al(238,92)U吸收，eq\o\al(238,92)U吸收快中子后變成eq\o\al(239,92)U，eq\o\al(239,92)U很不穩(wěn)定，很快發(fā)生β衰變變成eq\o\al(239,94)Pu.eq\o\al(239,94)Pu在裂變產(chǎn)生能量的同時(shí)，又不斷地將eq\o\al(238,92)U變成可用燃料eq\o\al(239,94)Pu，在一定時(shí)間內(nèi)核燃料越燒越多.eq\o\al(239,92)U發(fā)生β衰變時(shí)釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為eq\o\al(239,94)Pu和β粒子的動能，設(shè)eq\o\al(239,94)Pu、β粒子的質(zhì)量分別為M、m，則()A．eq\o\al(239,94)Pu與eq\o\al(239,92)U的中子數(shù)相同B．eq\o\al(238,92)U吸收快中子后變成鈾eq\o\al(239,92)U屬于核聚變C．eq\o\al(239,92)U經(jīng)過2次β衰變后變成eq\o\al(239,94)PuD．靜止的eq\o\al(239,92)U發(fā)生β衰變釋放出動能為E0的β粒子，該衰變中質(zhì)量虧損為eq\f(（M＋m）,Mc2)E0解析：eq\o\al(239,94)Pu的中子數(shù)為145，eq\o\al(239,92)U的中子數(shù)為147，故A錯(cuò)誤．根據(jù)核聚變反應(yīng)的定義可知該反應(yīng)不屬于核聚變，故B錯(cuò)誤．根據(jù)eq\o\al(239,92)U→eq\o\al(239,94)Pu＋2eq\o\al(0,－1)e，發(fā)生一次β衰變放出一個(gè)電子，故eq\o\al(239,92)U經(jīng)過2次β衰變后變成eq\o\al(239,94)Pu，故C正確．靜止的eq\o\al(239,92)U發(fā)生β衰變后滿足動能關(guān)系eq\f(EkPu,E0)＝eq\f(m,M)，解得EkPu＝eq\f(m,M)E0.由愛因斯坦質(zhì)能方程可得E0＋eq\f(m,M)E0＝Δmc2，解得該衰變中質(zhì)量虧損為Δm＝eq\f(M＋m,Mc2)E0，故D正確．答案：CD8．(多選)根據(jù)新華社報(bào)道，由我國自行設(shè)計(jì)、研制的世界上第一套全超導(dǎo)核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，又稱“人造太陽”，已完成了首次工程調(diào)試．下列關(guān)于“人造太陽”的說法正確的是()A．“人造太陽”的核反應(yīng)方程是eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nB．“人造太陽”的核反應(yīng)方程是eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)nC．“人造太陽”釋放的能量大小計(jì)算公式是ΔE＝Δmc2D．“人造太陽”核能大小計(jì)算公式是ΔE＝eq\f(1,2)Δmc2解析：“人造太陽”的核反應(yīng)是氘核和氚核進(jìn)行的核聚變反應(yīng)，故A正確；質(zhì)量較重的鈾核通過核反應(yīng)產(chǎn)生中等質(zhì)量的鋇核和氪核，屬于核裂變反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；核聚變過程中出現(xiàn)質(zhì)量虧損，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2，可求出核反應(yīng)釋放的能量，故C正確，D錯(cuò)誤．答案：AC9．(2022·云南曲靖?？寄M)科學(xué)研究表明，太陽核心的溫度極高、壓力極大，使得太陽內(nèi)部每4個(gè)氫核(eq\o\al(1,1)H)轉(zhuǎn)化為1個(gè)氦核(eq\o\al(4,2)He)和幾個(gè)正電子并釋放出大量能量．假設(shè)生成的所有正電子均定向移動，且正電子在8×10－4s時(shí)間內(nèi)定向移動形成的平均電流為8.0×10－8A，已知電子的電荷量為1.6×10－19C，則在這段時(shí)間內(nèi)發(fā)生核聚變的氫核(eq\o\al(1,1)H)的個(gè)數(shù)為()A．8.0×108 B．4.8×108C．3.2×108 D．2.4×108解析：根據(jù)電荷數(shù)與質(zhì)量數(shù)守恒可得4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)H＋2eq\o\al(0,1)e，每4個(gè)氫核轉(zhuǎn)化為1個(gè)氦核和2個(gè)正電子，根據(jù)公式可得q＝It＝8×10－4×8.0×10－8C＝6.4×10－11C，正電子個(gè)數(shù)為n＝eq\f(q,e)＝eq\f(6.4×10－11,1.6×10－19)＝4×108.由上可知發(fā)生核聚變的氫核的個(gè)數(shù)為正電子個(gè)數(shù)的兩倍，即氫核的個(gè)數(shù)是8×108.故選A.答案：AC級拓展創(chuàng)新10.eq\o\al(235,92)U受中子轟擊時(shí)會發(fā)生裂變，產(chǎn)生eq\o\al(144,56)Ba和eq\o\al(89,36)Kr，同時(shí)放出200MeV的能量．現(xiàn)要建設(shè)發(fā)電能力是50萬千瓦的核電站，用鈾235作為核反應(yīng)堆的燃料，假設(shè)核裂變釋放的能量全部用來發(fā)電，那么一天需要的純鈾235的質(zhì)量為多少？(阿伏伽德羅常量取6.02×1023mol－1，結(jié)果保留三位有效數(shù)字)解析：核電站每天的發(fā)電量為E＝Pt＝50×104×103×24×3600J＝4.32×1013J.根據(jù)題意知，核電站一天的發(fā)電量就等于核電站在一天時(shí)間內(nèi)鈾235裂變所釋放的總能量，故核電站一天消耗的鈾235的原子數(shù)目為N＝eq\f(F,200×106×1.6×10－19J)＝eq\f(4.32×1013,3.2×10－11)個(gè)＝1.35×1024個(gè)，則核電站一天需要的純鈾235的質(zhì)量為m＝eq\f(N,NA)·m′＝eq\f(1.35×1024,6.02×1023)×235×10－3kg≈0.527kg.答案：0.527kg11．有一種核聚變反應(yīng)是由氫的同位素氘(又叫重氫)和氚(又叫超重氫)聚合成氦，并釋放一個(gè)中子．若已知氘原子的質(zhì)量為2.0141u，氚原子的質(zhì)量為3.0162u，氦原子的質(zhì)量為4.0026u，中子的質(zhì)量為1.0087u，1u＝1.66×10－27kg.(1)寫出氘和氚聚合的核反應(yīng)方程；(2)試計(jì)算這個(gè)核反應(yīng)釋放出來的能量；(3)若建一座功率為3.0×105kW的核聚變電站，假設(shè)聚變所產(chǎn)生的能量有一半轉(zhuǎn)變成電能，每年要消耗氘的質(zhì)量是多少？(一年按3.2×107s計(jì)算，光速c＝3.0×108m/s，結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)解析：(1)核反應(yīng)方程為eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)H＋