2021-2022学年新教材高中物理 第五章 原子核 4-5 核裂变与核聚变 “基本”粒子课时作业（含解析）新人教版选择性必修第三册.docx

1、核裂变与核聚变“基本”粒子限时：40分钟1裂变反应中释放出的能量来自于()A核子消失转化为能量B原子中电子与原子核的电势能减小C入射的中子消失转化为能量D原子核的比结合能变大，释放出能量2太阳不断地向外辐射能量，中心温度仍能达到1.5107 K，其主要原因是太阳内部进行着剧烈的()A衰变反应 B人工核反应C裂变反应 D热核反应3在下列核反应过程的方程中，表示核聚变过程的是()A.CNeB.HHHenC.UnBaKr3nD.NHeOH4核反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它的主要组成部分是()A原子燃料、慢化剂、冷却系统和控制调节系统B原子燃料、慢化剂、发热系统和传热系统C原子燃料

2、、调速剂、碰撞系统和热系统D原子燃料、中子源、原子能聚存和输送系统5秦山核电站第三期工程的两个6105 kW发电机已实现并网发电，发电站的核能来源于U的裂变，下列说法正确的是()A反应堆中核反应速度通常是采用调节U的体积来控制的B.U的一种可能的裂变是UnXeSr2nC.U是天然放射性元素，升高温度后它的半衰期会缩短D虽然核电站能提供很大的能量，但它对环境的污染比火电站严重6太阳的能量来源于轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，核聚变反应可以看作是4个氢核结合成1个氦核同时放出2个正电子，由表中数据可以算出该核聚变反应过程中释放的能量为(取1 u1026 kg)()粒子名称质量/u质子p1.0

3、07 3粒子4.001 5电子e0.000 55中子n1.008 7A.1.331020 J B1.331012 JC4.01020 J D4.01012 J7(多选)关于聚变和裂变的下列说法正确的有()A方程式UThHe是重核裂变反应方程B方程式HHHe是轻核聚变反应方程C氢原子从某激发态跃迁至基态放出的光子，就是聚变反应释放能量D氢聚变为氦时需要几百万度的高温，就是为了使氢原子核接近到核力发生作用的距离8我国自行研制了可控热核反应实验装置“超导托卡马克”(英名称：EAST，俗称“人造太阳”)设可控热核实验反应前氘核(H)的质量为m1，氚核(H)的质量为m2，反应后氦核(He)的质量为m3，

4、中子(n)的质量为m4，光速为c，下列说法正确的是()A这种装置中发生的核反应方程式是HHHenB由核反应过程质量守恒可知m1m2m3m4C核反应放出的能量等于(m1m2m3m4)c2D这种装置与我国大亚湾核电站所使用装置的核反应原理相同9月球土壤里存在着一种叫做氦3(He)的化学元素，是核聚变的重要原料之一科学家初步估计月球上至少有100万吨氦3，如果相关技术开发成功，将可为地球带来取之不尽的能源关于氦3与氘核(H)聚变生成氦4(He)，下列说法中正确的是()A该核反应方程式为HeHHeHB该核反应生成物的总质量大于参加反应物的总质量C该核反应出现质量亏损，吸收能量D因为氦3比氦4的比结合能

5、小，所以氦3比氦4稳定10已知氮核质量MN14.007 53 u，氧17核的质量M017.004 54 u，氦核质量MHe4.003 87 u，氢核质量MH1.008 15 u，试判断：NHeOH这一核反应是吸收能量还是放出能量？能量变化是多少？(已知1 u相当于931.5 MeV的能量)11.HHHe是太阳内部核反应之一，该核反应过程释放的能量是E.已知光在真空中的传播速度为c，则下列说法正确的是()A该核反应是衰变B该核反应中平均每个核子亏损的质量为CE是He的结合能D由于质量亏损，因此该核反应过程中质量数不守恒12(多选)核反应堆利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能.UnBaKr

6、aX是反应堆中发生的许多核反应中的一种，X是某种粒子，a是X粒子的个数，用mU、mBa、mKr分别表示U、Ba、Kr核的质量，mX表示X粒子的质量，c为真空中的光速，以下说法正确的是()AX为中子，a2BX为中子，a3C上述核反应中放出的核能E(mUmBamkr3mX)c2D只有铀块体积达到临界体积才可能发生链式反应13某科学家提出了年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为HCNQ1，HNCXQ2，方程中Q1，Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表，下列判断正确的是()原子核HHeHe质量/u1.007 83.016 04.0026原子核CNN质量/u12.000 013.00

7、5 715.000 1A.X是He，Q2Q1 BX是He，Q2Q1CX是He，Q2Q1 DX是He，Q2Q114一座发电能力为P1.0106 kW的核电站，核能转化为电能的效率40%.核反应堆中发生的裂变反应为UnBaKr3n，已知每次核反应过程放出的核能E2.781011 J，U的质量mU3901027kg.求：(1)发生一次核反应的质量亏损m.(2)每年(1年3.15107 s)消耗的U的质量课时作业(十六)核裂变与核聚变“基本”粒子1解析：核反应过程中，核子数守恒，中子并未消失，故选项A、C均错误；能量来源于原子核内部，因重核裂变为中等质量的核时，比结合能增加而释放出能量，故选项D正确答

8、案：D2解析：太阳内部进行着剧烈的热核反应，故选项D正确答案：D3解析：轻核聚变是指把轻核结合成质量较大的核，并释放出核能的反应，所以由此可知A是衰变，B是氢核聚变，C是重核裂变，D是人工核反应，故B正确，A、C、D错误答案：B4解析：核反应堆的主要部分包括：燃料，即浓缩铀235；慢化剂，采用石墨、重水或普通水；控制棒，控制链式反应的速度；冷却系统，水或液态钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆的热量传输出去用于发电，故A正确，B、C、D错答案：A5解析：反应堆中核反应速度由控制棒(镉棒)吸收中子的多少来控制，A错误；裂变有多种可能性，这是其中常见的一种，B正确；放射性元素的半衰期由原子核本身

9、决定，与温度、压强等外界条件无关，C错误；核电站的核能是清洁能源，污染小，D错误答案：B6解析：质是亏损m4mpm2me，则释放的核能Emc2(1.007 344.001 520.000 55)1026(3108)2J4.01012J，故D正确，A、B、C错误答案：D7解析：方程式UThHe是衰变方程，故A错误；方程式HHHe是轻核聚变反应方程，故B正确；氢原子从某激发态跃迁至基态要放出特定频率的光子，是氢原子核外的电子跃迁引起的，不是聚变反应，C错误；氢核的聚变需要几百万度的高温，使氢核接近到核力发生作用的距离1015m，所以选项D正确答案：BD8解析：核反应方程为HHHen，A对；反应过程

10、中向外释放能量，故质量有亏损，且释放的能量Emc2(m1m2m3m4)c2，B、C错误；可控热核反应为核聚变，大亚湾核电站所用核装置反应原理为核裂变，D错误答案：A9解析：根据电荷数守恒、质量数守恒，该核反应方程为HeHHeH，A正确；关于氦3(He)与氘核(H)聚变生成氦4(He)和质子，有大量的能量放出，根据爱因斯坦质能方程可知该核反应有质量亏损，生成物的总质量小于参加反应物的总质量，B、C错误；比结合能越大，原子核越稳定，D错误答案：A10解析：核反应前总质量：MNMHe18.011 40 u.核反应后总质量：MOMH18.012 69 u.可以看出：反应后总质量增加，故该反应吸收能量E

11、(18.012 6918.011 40)931.5 MeV1.2 MeV.11解析：该反应是由轻核结合成原子序数较大的核，为轻核聚变，A错误；该核反应过程释放的能量是E，根据爱因斯坦质能方程，可知E3mc2，所以每个核子亏损的质量为m，B正确；根据结合能的定义：将核子结合在一起所放出的能量或将原子核分解为自由核子吸收的能量可知，E为H和H的结合能，不能说“E是He的结合能”，C错误；核反应过程中质量数守恒，质量不守恒，D错误答案：B12解析：核反应中，质量数守恒、电荷数守恒，则知UnBaKraX中X为n，a3，A错误，B正确；由Emc2可得E(mUmXmBamKr3mX)c2(mUmBamKr

12、2mX)c2，C错误；由链式反应条件可知，铀块体积达到临界体积时反应才可发生，D正确答案：BD13解析：HCN中质量亏损为m11.007 8 u12.000 0 u13.005 7 u0.002 1 u根据电荷数守恒和质量数守恒可知中X的电荷数为2，质量数为4，故X为He，质量亏损为m21.007 8 u15.000 1 u12.000 0 u4.002 6 u0.005 3 u根据爱因斯坦的质能方程可知Q1m1c2，Q2m2c2，则Q1Q2.答案：B14解析：(1)由Emc2，解得m3.11028 kg.(2)反应堆每年提供的核能：E总(其中T表示1年的时间)以M表示每年消耗的U的质量，得：MmUE总E解得：M代入数据得：M1.1103 kg答案：(1)3.11028 kg(2)1.1103 kg