2024-2025學(xué)年新教材高中物理第五章原子核4核裂變與核聚變課后習(xí)題含解析新人教版選擇性必修第三冊(cè)

PAGE3-核裂變與核聚變課后篇鞏固提升基礎(chǔ)鞏固1.(多選)關(guān)于鈾核裂變,下列說(shuō)法正確的是()A.鈾核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的,但只能裂變成兩種不同的核B.鈾核裂變時(shí)還能同時(shí)釋放2~3個(gè)中子C.為了使裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)簡(jiǎn)單進(jìn)行,最好用鈾235而不用鈾238D.鈾塊的體積對(duì)產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)無(wú)影響解析鈾核受到中子的轟擊,會(huì)引起裂變,放出2~3個(gè)中子,裂變的產(chǎn)物是各種各樣的,具有極大的偶然性,只是裂變成兩塊的狀況多,也有的裂變成多塊,A錯(cuò)誤,B正確;鈾235受慢中子的轟擊時(shí),裂變的概率大,而鈾238只能俘獲能量在1MeV以上的中子才能引起裂變,且裂變的概率小,C正確;要引起鏈?zhǔn)椒磻?yīng),需使鈾塊體積大于或等于臨界體積,D錯(cuò)誤。答案BC2.(2024吉林長(zhǎng)春模擬)圖為原子核裂變并發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的示意圖,鈾核裂變的產(chǎn)物是多樣的,一種典型的鈾核裂變對(duì)應(yīng)的核反應(yīng)方程是

92235U+n→a140X+

38bY+2n,其中n為中子,對(duì)于產(chǎn)物X的原子序數(shù)a和產(chǎn)物Y的質(zhì)量數(shù)A.a=53b=93 B.a=54b=94C.a=53b=94 D.a=54b=93解析核反應(yīng)質(zhì)子數(shù)守恒:92=a+38;核反應(yīng)質(zhì)量數(shù)守恒:235+1=140+b+2;聯(lián)立得a=54,b=94。故B正確,A、C、D錯(cuò)誤。答案B3.(2024湖北武漢模擬)中國(guó)新一代可控核聚變探討裝置“中國(guó)環(huán)流器二號(hào)M”建設(shè)順當(dāng),按安排將在今年投入運(yùn)行試驗(yàn)。聚變與裂變相比有許多優(yōu)點(diǎn),下列說(shuō)法不正確的是()A.地球上聚變?nèi)剂系膬?chǔ)量豐富,足以滿意聚變的須要B.輕核聚變更為平安、清潔C.相同質(zhì)量的核燃料,輕核聚變反應(yīng)中產(chǎn)生的能量更多D.環(huán)流器是利用聚變物質(zhì)的慣性進(jìn)行約束,即用激光從各個(gè)方向照耀反應(yīng)的物質(zhì),使它們“擠”在一起發(fā)生反應(yīng)解析地球上每升水中含有0.03g的氘,氚可以利用鋰制取,聚變?nèi)剂县S富,故A正確;輕核聚變須要高溫,一旦出現(xiàn)故障,高溫不能維持,反應(yīng)自動(dòng)停止,且反應(yīng)產(chǎn)生的氦沒(méi)有放射性,聚變時(shí)高速中子、質(zhì)子與其他物質(zhì)反應(yīng)而生成的放射性物質(zhì),比裂變反應(yīng)堆生成的廢物數(shù)量少,放射廢料少,簡(jiǎn)單處理,故B正確;相同質(zhì)量的核燃料,輕核聚變反應(yīng)中產(chǎn)生的能量更多,產(chǎn)能效率高,故C正確;環(huán)流器是利用磁約束,而不是聚變物質(zhì)的慣性進(jìn)行約束,故D不正確。答案D4.(多選)下列說(shuō)法正確的是()A.

12HB.92235U+01C.88226Ra→86D.1124Na→12解析A選項(xiàng)中是兩個(gè)質(zhì)量較輕的核結(jié)合成了一個(gè)質(zhì)量較重的核,是聚變反應(yīng),故A選項(xiàng)正確;B選項(xiàng)的核反應(yīng)中是鈾核捕獲中子裂變?yōu)閮蓚€(gè)(或更多)中等質(zhì)量的核,并放出幾個(gè)中子,是裂變反應(yīng),故B選項(xiàng)正確;在C選項(xiàng)的核反應(yīng)中沒(méi)有中子的轟擊自發(fā)地放出了α粒子,是α衰變,C選項(xiàng)是正確的;而D應(yīng)是β衰變,故答案為A、B、C。答案ABC5.(多選)據(jù)《中國(guó)科技報(bào)》報(bào)道,我國(guó)自行設(shè)計(jì)、研制的世界第一套全超導(dǎo)核聚變?cè)囼?yàn)裝置(又稱為“人造太陽(yáng)”)已經(jīng)完成了首次工程調(diào)試,下列關(guān)于“人造太陽(yáng)”的說(shuō)法正確的是()A.“人造太陽(yáng)”的核反應(yīng)方程是

92235U+01B.“人造太陽(yáng)”的核反應(yīng)過(guò)程中肯定發(fā)生質(zhì)量虧損,該過(guò)程釋放的核能可以用ΔE=Δmc2來(lái)計(jì)算C.“人造太陽(yáng)”的核反應(yīng)方程是

12HD.“人造太陽(yáng)”的核反應(yīng)必需在極高溫度下,使參加核反應(yīng)的原子核間的距離接近到10-15m的范圍以內(nèi)才能夠發(fā)生解析人造太陽(yáng)的核反應(yīng)是氘核和氚核進(jìn)行的核聚變反應(yīng),A錯(cuò)誤,C正確;核聚變過(guò)程中出現(xiàn)質(zhì)量虧損,依據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程ΔE=Δmc2可求出核反應(yīng)釋放的能量,B正確;聚變反應(yīng)必需在極高溫度下,使參加核反應(yīng)的原子核間的距離接近到10-15m的范圍以內(nèi)才能夠發(fā)生,故D正確。答案BCD實(shí)力提升1.當(dāng)兩個(gè)中子和兩個(gè)質(zhì)子結(jié)合成一個(gè)α粒子時(shí),放出28.3MeV的能量,當(dāng)三個(gè)α粒子結(jié)合成一個(gè)碳(C)核時(shí),放出7.26MeV的能量,則當(dāng)6個(gè)中子和6個(gè)質(zhì)子結(jié)合成一個(gè)碳(C)核時(shí),釋放的能量約為()A.21.04MeV B.35.56MeVC.77.64MeV D.92.16MeV解析6個(gè)中子和6個(gè)質(zhì)子可結(jié)合成3個(gè)α粒子,放出能量3×28.3MeV=84.9MeV,3個(gè)α粒子再結(jié)合成一個(gè)碳核,放出7.26MeV能量,故6個(gè)中子和6個(gè)質(zhì)子結(jié)合成一個(gè)碳核時(shí),釋放能量為84.9MeV+7.26MeV=92.16MeV。答案D2.兩個(gè)氘核聚變產(chǎn)生一個(gè)中子和一個(gè)氦核,已知氘核質(zhì)量mD=2.0136u,氦核質(zhì)量mHe=3.0150u,中子質(zhì)量mn=1.0087u。(1)計(jì)算釋放出的結(jié)合能;(2)若反應(yīng)前兩氘核的動(dòng)能均為Ek0=0.35MeV,它們正撞發(fā)生聚變,且反應(yīng)后釋放的核能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能,則反應(yīng)產(chǎn)生的氦核和中子的動(dòng)能各為多大?解析(1)核反應(yīng)方程為

12H反應(yīng)質(zhì)量虧損Δm=2mD-mHe-mn=0.0035u。由質(zhì)能方程得釋放核能ΔE=Δm×931.5MeV=0.0035×931.5MeV=3.26MeV。(2)將兩氘核作為一個(gè)系統(tǒng),由動(dòng)量守恒定律有0=mHevHe+mnvn①由能量守恒定律有12mHevHe2