2024-2025學(xué)年高中物理專題19核裂變和核聚變練習(xí)含解析

PAGEPAGE10課時19核裂變和核聚變1．太陽放出的能量來自于（）A．重核裂變B．自然衰變C．輕核聚變D．人工轉(zhuǎn)變【答案】C【解析】太陽放出的能量來自于太陽內(nèi)部猛烈的熱核反應(yīng)，即輕核聚變，故C正確，ABD錯誤。故選：C2．一顆恒星的壽命取決于它的（）A．溫度B．顏色C．質(zhì)量D．體積【答案】C【解析】因為天體大，質(zhì)量大，萬有引力就大，在巨大的引力下原子核之間的距離就更近，更簡潔引起核聚變，所以越大的恒星他的內(nèi)部核聚變就越激烈，釋放的能量也越大，燃料聚變的速度就越快，恒星死亡的也就越快。故選C.質(zhì)量小的恒星其壽命幾乎同宇宙一樣長，達一百多億年；質(zhì)量大的恒星，其壽命卻只有幾百萬到幾千萬年．一般來說，質(zhì)量越大，壽命越短．3．在下列敘述中，不正確的是（）A．光電效應(yīng)現(xiàn)象說明光具有粒子性B．重核裂變和輕核聚變都會產(chǎn)生質(zhì)量虧損C．依據(jù)玻爾理論，氫原子從高能態(tài)躍遷到低能態(tài)時，原子向外釋放光子，原子電勢能和核外電子的動能勻稱減小D．電子和其他微觀粒子，都具有波粒二象性【答案】C【解析】光電效應(yīng)說明光具有粒子性，故A說法正確；重核裂變和輕核聚變都釋放能量，都有質(zhì)量虧損，故B說法正確；氫原子輻射出一個光子后，原子能量減小，軌道半徑減小，依據(jù)ke3．現(xiàn)行人教版中學(xué)物理教材中有許多經(jīng)典的插圖能夠形象的表現(xiàn)出物理試驗、物理現(xiàn)象及物理規(guī)律，下列四幅圖涉及到不同的物理學(xué)問，其中說法正確的是（）A．甲圖中，盧瑟福通過分析α粒子散射試驗結(jié)果，發(fā)覺了質(zhì)子和中子B．乙圖中，在光顏色保持不變的狀況下，入射光越強，飽和光電流越大C．丙圖中，射線甲由電子組成，射線乙為電磁波，射線丙由α粒子組成D．丁圖中，鏈式反應(yīng)屬于輕核裂變【答案】B【解析】A.盧瑟福通過分析α粒子散射試驗結(jié)果，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，A錯誤。B.依據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律可知在光顏色保持不變的狀況下，入射光越強，飽和光電流越大，B正確。C.因為射線甲受洛侖茲力向左，所以甲帶正電，是由α粒子組成，C錯誤。D.鏈式反應(yīng)屬于重核裂變，D錯誤。4．鈾原子核發(fā)生衰變時衰變方程為92238U→90234Th+X，其中92238U、90234Th、X的質(zhì)量分別為A．X是質(zhì)子B．m1＝m2＋m3C．衰變時釋放的能量為（m2＋m3－m1）c2D．若提高溫度，92238【答案】D【解析】A項：依據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知，X原子核中的電荷數(shù)為2，質(zhì)量數(shù)為4，是氦核，故A錯誤；B項：依據(jù)質(zhì)量虧損，則m1＞m2+m3，故B錯誤；C項：依據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程得，釋放的能量（mD項：衰期的大小與溫度無關(guān)，故D正確。5．下列說法正確的是（）A．動能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長也相等B．鈾核裂變的一種核反應(yīng)方程92C．原子在a、b兩個能量級的能量分別為Ea、Eb，且Ea＞Eb，當原子從a能級躍遷到b能級時，放出光子的波長λ=hEaD．設(shè)質(zhì)子、中子、α粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，兩個質(zhì)子和兩個中子結(jié)合成一個α粒子，釋放的能量是（2m1＋2m2－m3）c2【答案】D【解析】A項：依據(jù)德布羅意波長公式λ=hp，若一個電子的德布羅意波長和一個質(zhì)子的波長相等，則動量p也相等，但是質(zhì)子質(zhì)量比電子質(zhì)量大得多，因此動能B項：鈾核裂變有多種裂變的方式，但是每一種都要有慢中子的參加，即反應(yīng)方程的前面也要有中子。故核反應(yīng)：92235C項：原子在a、b兩個能量級的能量為Ea、Eb，且Ea>ED項：依據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可知，設(shè)質(zhì)子、中子、α粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，兩個質(zhì)子和兩個中子結(jié)合成一個α粒子，釋放的能量是（2m6．下列說法正確的是（）A．盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核發(fā)覺了中子，并預(yù)言了質(zhì)子的存在B．愛因斯坦勝利地說明了光電效應(yīng)現(xiàn)象C．玻爾提出了原子能級結(jié)構(gòu)假說，勝利地說明了各種原子的光譜D．地球上的核電站與太陽內(nèi)部主要進行的核反應(yīng)類型相同【答案】B【解析】A、盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核發(fā)覺了質(zhì)子，并預(yù)言了中子的存在，中子是由他的學(xué)生查德威克發(fā)覺的，故A錯誤；B、愛因斯坦提出光子說，勝利說明了光電效應(yīng)現(xiàn)象，故B正確；C、玻爾提出了原子能級結(jié)構(gòu)假說，勝利地說明了氫原子光譜，但是不能說明其他光譜，故C錯誤；D、地球上的核電站進行的核反應(yīng)是核裂變，太陽內(nèi)部進行的核反應(yīng)是核聚變，類型不同，故D錯誤；7．下列說法正確的是（）A．康普頓效應(yīng)表明光具有波動性B．核反應(yīng)方程92235U+01n→56141C．將放射性元素的溫度上升或降低，它的半衰期將發(fā)生變更D．在光電效應(yīng)現(xiàn)象中，光電子的最大初動能和入射光的頻率成正比【答案】B【解析】康普頓效應(yīng)表明光具有粒子性，選項A錯誤；依據(jù)核反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，選項B正確；元素的半衰期由原子核內(nèi)部因素確定，與所處和化學(xué)狀態(tài)以及物理環(huán)境無關(guān)，選項C錯誤；依據(jù)光電效應(yīng)方程可知，在光電效應(yīng)現(xiàn)象中，光電子的最大初動能隨入射光的頻率增加而增加，但非成正比關(guān)系，選項D錯誤；故選B.9．鈾核裂變時，對于產(chǎn)生鏈式反應(yīng)的重要因素，下列說法中正確的是（）A．若鈾235的體積小于它的臨界體積，裂變的鏈式反應(yīng)就能夠發(fā)生B．為了使裂變的鏈式反應(yīng)簡潔發(fā)生，最好干脆利用裂變時產(chǎn)生的中子C．鎘棒也叫限制棒，用來調(diào)整中子數(shù)目以限制反應(yīng)速度D．能否發(fā)生鏈式反應(yīng)與鈾塊的質(zhì)量無關(guān)【答案】C【解析】要使鈾核裂變產(chǎn)生鏈式反應(yīng)，鈾塊的體積必需大于臨界體積或鈾塊的質(zhì)量大于臨界質(zhì)量，只要組成鈾塊的體積小于臨界體積或質(zhì)量小于臨界質(zhì)量就不會產(chǎn)生鏈式反應(yīng)，裂變反應(yīng)中產(chǎn)生的中子為快中子，這些快中子不能干脆引發(fā)新的裂變，假如鈾塊的質(zhì)量大，則其體積大，若超過臨界體積則發(fā)生鏈式反應(yīng)．所以ABD錯誤。故C正確。10．下列說法正確的是（）A．鏈式反應(yīng)在任何條件下都能發(fā)生B．83212Bi的半衰期是1小時，質(zhì)量為m的83C．中等核的比結(jié)合能較大，因此這些核是最穩(wěn)定的D．依據(jù)E=mc2可知，物體所具有的能量和它的質(zhì)量之間存在著簡潔的正比關(guān)系【答案】C【解析】鏈式反應(yīng)在滿意臨界體積與臨界質(zhì)量時，才能發(fā)生，A錯誤；經(jīng)過3個小時，即經(jīng)過3個周期，所以還剩下（12）3m=18m11．核電池又叫“放射性同位素電池”，它將同位素在衰變過程中不斷放出的核能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，核電池已勝利地用作航天器的電源，?jù)此揣測航天器的核電池有可能采納的核反應(yīng)方程是（）A．13HC．92235U【答案】B【解析】核反應(yīng)方程13核反應(yīng)方程94238核反應(yīng)方程92235U+核反應(yīng)方程1327故選：B。依據(jù)各個核反應(yīng)方程的特點，由衰變的特點與衰變方程推斷分析即可。12．太陽能不斷地向外輻射能量，其內(nèi)部不斷地發(fā)生著______________（選填“重核裂變”、“輕核聚變”或“人工轉(zhuǎn)變”），若用24He核轟擊靜止的714N核發(fā)生核反應(yīng)，最終產(chǎn)生817O核和______________核（填元素符號），已知24He、714N核的質(zhì)量分別為m1【答案】“輕核聚變”；11H【解析】太陽能不斷地向外輻射能量，其內(nèi)部不斷地發(fā)生著“輕核聚變”；若用24He核轟擊靜止的724由愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE=Δmc該反應(yīng)放出的核能為：ΔE=（m13．完成下列內(nèi)容

（1）請寫出鈾23892U發(fā)生α衰變生成釷23490Th的核反應(yīng)方程______________________（2）若在該反應(yīng)過程中釋放的核能為E，則該反應(yīng)過程中質(zhì)量虧損為________（真空中的光速為c）。

（3）放射性元素X的半衰期是2天，2g該元素經(jīng)過4天還剩________g。【答案】23892U→23490Th+42HeE/c20.5【解析】（1）23892U→23490Th+42He（2）依據(jù)質(zhì)能方程E=?mc2可解得該反應(yīng)過程中質(zhì)量虧損為?m=E/c2（3）2g該元素經(jīng)過4天還剩m=2×實力實力提高之百尺竿頭1．如圖是慢中子反應(yīng)堆的示意圖，對該反應(yīng)堆的下列說法中正確的是（）A．鈾235簡潔汲取快中子后發(fā)生裂變反應(yīng)B．快中子跟慢化劑的原子核碰撞后能量削減，變成慢中子，慢中子簡潔被鈾235俘獲而引起裂變反應(yīng)C．限制棒由鎘做成，當反應(yīng)過于激烈時，使限制棒插入淺一些，讓它少汲取一些中子，鏈式反應(yīng)的速度就會慢一些D．要使裂變反應(yīng)更激烈一些，應(yīng)使限制棒插入深一些，使大量快中子碰撞限制棒后變成慢中子，鏈式反應(yīng)的速度就會快一些【答案】B【解析】鈾235簡潔汲取慢中子后發(fā)生裂變反應(yīng)，故A錯誤；快中子跟慢化劑的原子核碰撞后能量削減，變成慢中子，慢中子簡潔被鈾235俘獲而引起裂變反應(yīng)，故B正確；限制棒由鎘做成，當反應(yīng)過于激烈時，使限制棒插入深一些，讓它多汲取一些中子，鏈式反應(yīng)的速度就會慢一些，故CD錯誤。所以B正確，ACD錯誤。2．關(guān)于太陽輻射的主要由來，下列說法正確的是（）A．來自太陽中氫元素聚變反應(yīng)釋放的核能B．來自太陽中碳元素氧化釋放的化學(xué)能C．來自太陽中重元素裂變反應(yīng)釋放的核能D．來自太陽中本身貯存的大量內(nèi)能【答案】A【解析】試題分析：太陽內(nèi)部不斷進行著熱核反應(yīng)，所以太陽輻射的主要由來是來自太陽中氫元素聚變反應(yīng)釋放核能，選項A正確。3．在確保平安的前提下，我國將加大核電站建設(shè)?，F(xiàn)已建成的核電站的能量來自于（）A．自然放射性元素衰變放出的能量B．人工放射性同位素放出的的能量C．重核裂變放出的能量D．輕核聚變放出的能量【答案】C【解析】試題分析：已建成的核電站的能量來自于重核裂變放出的能量，選項C正確4．下列屬于原子核裂變鏈式反應(yīng)的是（）A．原子彈爆炸 B．氫彈爆炸C．核電站發(fā)電 D．太陽能輻射【答案】AC【解析】試題分析：假如原子核的鏈式反應(yīng)在可控的核反應(yīng)堆中進行，就可和平利用核能發(fā)電，若不加限制，就會發(fā)生原子彈爆炸，故該選項正確；氫彈爆炸是利用核聚變釋放能量的原理制成的，故該選項錯誤；核電站是利用原子核的鏈式反應(yīng)在可限制的核反應(yīng)堆中進行，故該選項正確；太陽能輻射是以熱傳遞的形式傳遞熱量，故該選項不符合題意．考點：考查了裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)．5．用中子轟擊92235U原子核，發(fā)生一種可能的裂變反應(yīng)，其裂變方程為A．X原子核中含有86個中子B．X原子核的結(jié)合能比92235C．X原子核中核子的比結(jié)合能比92235D．X原子核中核子的平均質(zhì)量比92235【答案】AC【解析】由核反應(yīng)方程的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知：X原子核中含有92-38=54個質(zhì)子，235+1-94-2-54=86個中子，故A正確；92235U裂變的過程中釋放能量，則92235U的比結(jié)合能小于6．一個鈹原子核（47Be）從最靠近核的K層電子軌道上俘獲一個電子后發(fā)生衰變，生成一個鋰核（37Li），并放出一個不帶電的質(zhì)量接近零（質(zhì)量可視為零）的中微子ve，人們把這種衰變叫“K俘獲”。靜止的鈹核俘獲電子的核反應(yīng)方程為：47A．衰變后的鋰核與衰變前的鈹核相比，質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)削減1B．衰變后的鋰核與衰變前的鈹核相比，質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)不變C．中微子所獲得的能量Ev=0.86MeVD．鋰核所獲得的動量pLi≈0【答案】ACD【解析】依據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程求出核反應(yīng)中釋放的能量，依據(jù)動量守恒可知鋰核所獲得的動量pLi≈0。依據(jù)47Be+-10e→37Li+ve，可知衰變后的鋰核與衰變前的鈹核相比，質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)削減1，故A正確，B錯誤；在該核反應(yīng)中質(zhì)量虧損為△E=（MBe本題比較簡潔考查了核反應(yīng)方程、核能計算等基礎(chǔ)學(xué)問，越是簡潔基礎(chǔ)問題，越要加強理解和應(yīng)用，為解決困難問題打下基礎(chǔ)，留意核反應(yīng)方程的書寫規(guī)律，及動量守恒定律的應(yīng)用。7．在某些恒星內(nèi)，3個α粒子結(jié)合成一個C，C原子的質(zhì)量是12.0000u，He原子的質(zhì)量是4.0026u，已知1u=1.66×10-27kg，則（）A．反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損是Δm=0.0078uB．反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損是Δm=1.2948×10-29kgC．反應(yīng)過程中放出的能量約為7.266MeVD．反應(yīng)過程中放出的能量約為1.16×10-19J【答案】ABC【解析】AB、依據(jù)題意可知，核反應(yīng)方程為：324He→6CD、依據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可知△E=Δmc2=1.2948×10?29×（3×108）2J=1.16×10-12J=1.16×108．關(guān)于核電站和核輻射，下列說法中正確的是（）A．核反應(yīng)堆發(fā)生的是輕核聚變反應(yīng)B．核反應(yīng)堆發(fā)生的是重核裂變反應(yīng)C．放射性同位素的半衰期長短是由核內(nèi)部本身確定，與外部條件無關(guān)D．放射性同位素的半衰期長短與地震、風(fēng)力等外部環(huán)境有關(guān)【答案】BC【解析】核電站是利用重核的裂變來發(fā)電的，重核的裂變形成的鏈式反應(yīng)是可在人工限制下進行的，A錯誤B正確；放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身的因素確定的，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒有關(guān)系，C正確D錯誤．9．下列說法中正確的是（）A．發(fā)生β衰變時，原子核發(fā)出電子，說明電子是原子核的組成部分B．α粒子的散射試驗表明原子具有核式結(jié)構(gòu)模型，還可確定各種元素原子核的電荷數(shù)C．鈾核裂變的核反應(yīng)方程可能是92D．組成原子核的核子越多，它的結(jié)合能越大，比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定【答案】BCD【解析】發(fā)生β衰變時，原子核發(fā)出的電子是核內(nèi)中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時放出的，電子不是原子核的組成部分，選項A錯誤；α粒子的散射試驗表明原子具有核式結(jié)構(gòu)模型，還可確定各種元素原子核的電荷數(shù)，選項B正確；裂變是重核在中子轟擊下裂變成輕核，鈾核裂變的核反應(yīng)方程可能是92235U+10．太陽現(xiàn)正處于主序星演化階段。它主要是由電子和11H、24He等原子核組成。維持太陽輻射的是它內(nèi)部的核聚變反應(yīng),這些核能最終轉(zhuǎn)化為輻射能?，F(xiàn)將太陽內(nèi)部的核聚變反應(yīng)簡化為4個氫核（11H）聚變成氦核（24He）,同時放出兩個正電子（10e）.已知光速c=3×108m/s,氫核質(zhì)量m（1）請寫出題中所述核聚變的核反應(yīng)方程；（2）求每發(fā)生一次題中所述的核聚變反應(yīng)所釋放的核能。（3）已知地球的半徑R=6.4×106m,日地中心距離r=1.5×1011m,忽視太陽的輻射能從太陽到地球的能量損失,每秒鐘地球表面接收到的太陽輻射的總能量為P=1.8×【答案】（1）411H→

210e+

2【解析】（1）依據(jù)質(zhì)量數(shù)與質(zhì)子數(shù)守恒，即可書寫。（2）依據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程求動身生一次核聚變反應(yīng)所釋放的核能。（3）依據(jù)Pt=Nhγ求出每秒內(nèi)在地球上與太陽光垂直的每平方米截面上光子的個數(shù)。詳解：（1）依據(jù)核反應(yīng)方程質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒，則有聚變反應(yīng)的核反應(yīng)方程為：411H→24He+210e；

（2）依據(jù)質(zhì)量虧損和質(zhì)能關(guān)系，可知每發(fā)生一次該核反應(yīng)釋放的核能為：

△E=（4mp+2me-mα）c2；

代入數(shù)據(jù)解得：△E=4.2×10