人教版高中物理選擇性必修三 課時分層作業(yè)19　核裂變與核聚變　“基本”粒子同步檢測

1、課時分層作業(yè)(十九)核裂變與核聚變“基本”粒子(建議用時：25分鐘)考點一對核裂變和鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的理解1(多選)當(dāng)一個重核裂變時，它能產(chǎn)生的兩個核()A一定是穩(wěn)定的B含有的中子數(shù)較裂變前重核的中子數(shù)少C裂變時釋放的能量等于俘獲中子時得到的能量D可以是多種形式的兩個核的組合BD重核裂變?yōu)閮蓚€中等質(zhì)量的核時平均要放出2個或3個中子，裂變釋放的能量比俘獲中子的能量大，故C錯誤；質(zhì)子數(shù)不變，中子數(shù)會減少，故B正確；重核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的，故A錯誤，D正確。2(多選)用中子(eq oal(1,0)n)轟擊鈾核(eq oal(235, 92)U)發(fā)生裂變反應(yīng)，會產(chǎn)生鋇核(eq oal(141, 56)Ba

2、)和氪(eq oal(92,36)Kr)并釋放出中子(eq oal(1,0)n)，當(dāng)達(dá)到某些條件時可發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，一個鈾核(eq oal(235, 92)U)裂變時，釋放的能量約為200 MeV(1 eV1.61019J)。以下說法正確的是()Aeq oal(235, 92)U的裂變方程為eq oal(235, 92)Ueq oal(141, 56)Baeq oal(92,36)Kreq oal(1,0)nBeq oal(235, 92)U的裂變方程為eq oal(235, 92)Ueq oal(1,0)neq oal(141, 56)Baeq oal(92,36)Kr3eq oal(1,0)

3、nCeq oal(235, 92)U發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件與鈾塊的體積有關(guān)D一個eq oal(235, 92)U裂變時，質(zhì)量虧損約為3.61028 kgBCDeq oal(235, 92)U的裂變方程為eq oal(235, 92)Ueq oal(1,0)neq oal(141, 56)Baeq oal(92,36)Kr3eq oal(1,0)n，故A錯誤，B正確；當(dāng)鈾塊體積大于臨界體積時鏈?zhǔn)椒磻?yīng)才會發(fā)生，故C正確；1 u1.661027 kg，又1 u相當(dāng)于931.56 MeV，則200 MeV相當(dāng)于0.214 7 u，故質(zhì)量虧損約為3.61028 kg，故D正確?？键c二核電站與核反應(yīng)堆3(多選

4、)關(guān)于核反應(yīng)堆，下列說法正確的是()A鈾棒是核燃料，裂變時釋放核能B鎘棒的作用是控制反應(yīng)堆的功率C鈾棒的作用是控制反應(yīng)堆的功率D石墨的作用是吸收中子AB鈾棒是核燃料，裂變時可放出能量，故A正確；鎘棒吸收中子的能力很強(qiáng)，作用是調(diào)節(jié)中子數(shù)目以控制反應(yīng)速度，即控制反應(yīng)堆功率，故B正確，C錯誤；慢中子最容易引發(fā)鈾核裂變，所以在快中子碰到鈾棒前要進(jìn)行減速，石墨的作用是使中子減速，故D錯誤。4關(guān)于核反應(yīng)堆中用鎘棒控制反應(yīng)速度的原理，下列說法正確的是()A鎘棒能釋放中子，依靠釋放的多少控制反應(yīng)速度B用鎘棒插入的多少控制快中子變?yōu)槁凶拥臄?shù)量C利用鎘棒對中子吸收能力強(qiáng)的特點，依靠插入的多少控制中子數(shù)量D鎘棒對

5、鈾核裂變有一種阻礙作用，利用其與鈾的接觸面積的大小控制反應(yīng)速度C鎘棒不是粒子源不會釋放中子，A錯誤；也不是減速劑，不能使快中子變?yōu)槁凶?，也不阻礙鈾的裂變，B、D錯誤；鎘棒對中子有吸收作用，通過中子強(qiáng)度檢測器檢測，當(dāng)反應(yīng)太強(qiáng)時，控制棒能自動插入，多吸收中子，反之，自動抽出，少吸收中子，C正確。考點三對核聚變的理解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)合能變小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)量變大B聚變反應(yīng)的比結(jié)合能大于裂變反應(yīng)的比結(jié)合能，但參與的核子數(shù)目裂變大于聚

6、變，故聚變反應(yīng)釋放的總能量不一定多，故A、C錯誤，B正確；由于聚變反應(yīng)釋放能量，發(fā)生質(zhì)量虧損，故聚變后核的質(zhì)量減少，故D錯誤。6(多選)我國最新一代核聚變裝置“EAST”在安徽合肥首次放電，顯示了“EAST”裝置具有良好的整體性能，使等離子體約束時間達(dá)1 000 s，溫度超過1億攝氏度，這標(biāo)志著我國磁約束核聚變研究進(jìn)入國際先進(jìn)水平。合肥也成為世界上第一個建成此類全超導(dǎo)非圓截面核聚變實驗裝置并能實際運(yùn)行的地方。核聚變的主要原料是氘，在海水中含量極其豐富。已知氘核的質(zhì)量為m1，中子的質(zhì)量為m2，eq oal(3,2)He的質(zhì)量為m3，質(zhì)子的質(zhì)量為m4，則下列說法中正確的是()A兩個氘核聚變成一個e

7、q oal(3,2)He所產(chǎn)生的另一個粒子是質(zhì)子 B兩個氘核聚變成一個eq oal(3,2)He所產(chǎn)生的另一個粒子是中子C兩個氘核聚變成一個eq oal(3,2)He所釋放的核能為(2m1m3m4)c2D兩個氘核聚變成一個eq oal(3,2)He所釋放的核能為(2m1m3m2)c2BD由核反應(yīng)方程2eq oal(2,1)Heq oal(3,2)Heeq oal(1,0)X知X應(yīng)為中子，釋放的核能應(yīng)為E(2m1m3m2)c2，故A、C錯誤，B、D正確。7(多選)核聚變能是一種具有經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)越、安全可靠、無環(huán)境污染等優(yōu)勢的新能源。近年來，受控核聚變的科學(xué)可行性已得到驗證，目前正在突破關(guān)鍵技術(shù)，最

8、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(又叫重氫)和氚(又叫超重氫)聚合成氦，并釋放一個中子。若已知氘原子的質(zhì)量為2.014 1 u，氚原子的質(zhì)量為3.016 0 u，氦原子的質(zhì)量為4.002 6 u，中子的質(zhì)量為1.008 7 u，1 u1.661027 kg。則這個核反應(yīng)釋放出來的能量為(光速c3.00108 m/s，1 u相當(dāng)于931.5 MeV)()A2.81010 JB2.81012 JC1.75 MeVD17.5 MeVBD核反應(yīng)釋放出來的能量：Emc2，m(m氘m氚)(mHemn)0.018 8 u，由計算得：E2.81012 J17.5 MeV，故B、D正

9、確?？键c四“基本”粒子8(多選)下列所述正確的是()A強(qiáng)子是參與強(qiáng)相互作用的粒子B輕子是不參與強(qiáng)相互作用的粒子C目前發(fā)現(xiàn)的輕子只有8種D夸克有6種，它們帶的電荷量分別為元電荷的eq f(2,3)或eq f(1,3)ABD由三類粒子的特性可知A、B正確；而目前發(fā)現(xiàn)的輕子只有6種，C錯誤；夸克模型經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已知夸克有6種，它們帶的電荷分別為元電荷的eq f(2,3)或eq f(1,3)，D正確。9已知氘核質(zhì)量為2.013 6 u，中子質(zhì)量為1.008 7 u，eq oal(3,2)He核的質(zhì)量為3.015 0 u。兩個速率相等的氘核對心碰撞聚變成eq oal(3,2)He并放出一個中子，釋

10、放的核能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。(質(zhì)量虧損為1 u時，釋放的能量為931.5 MeV。除了計算質(zhì)量虧損外，eq oal(3,2)He的質(zhì)量可以認(rèn)為是中子的3倍)(1)寫出該核反應(yīng)的反應(yīng)方程式。(2)該核反應(yīng)釋放的核能是多少？(3)若測得反應(yīng)后生成中子的動能是3.12 MeV，則反應(yīng)前每個氘核的動能是多少MeV?解析(1)核反應(yīng)方程為：eq oal(2,1)Heq oal(2,1)Heq oal(3,2)Heeq oal(1,0)n(2)質(zhì)量虧損為：m2.013 62 u(3.015 0 u1.008 7 u)0.003 5 u，釋放的核能為：Emc20.003 5931.5 MeV3.26 MeV(

11、3)設(shè)中子和eq oal(3,2)He核的質(zhì)量分別為m1、m2，速度分別為v1、v2。反應(yīng)前每個氘核的動能是E0，反應(yīng)后中子和eq oal(3,2)He核動能分別為E1、E2，根據(jù)動量守恒定律，得m1v1m2v20，eq f(E1,E2)eq f(p2,2m1)eq f(p2,2m2)eq f(m2,m1)3，E2eq f(E1,3)1.04 MeV由能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律，得E1E22E0E，E00.45 MeV。答案(1)eq oal(2,1)Heq oal(2,1)Heq oal(3,2)Heeq oal(1,0)n(2)3.26 MeV(3)0.45 MeV(建議用時：15分鐘)10(多

12、選)在某些恒星內(nèi)，3個粒子結(jié)合成一個C，C原子的質(zhì)量是12.000 0 u，He原子的質(zhì)量是4.002 6 u，已知1 u1.661027 kg，1 u相當(dāng)于931.5 MeV，則()A反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損是m0.007 8 uB反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損是m1.294 81029 kgC反應(yīng)過程中放出的能量約為7.266 MeVD反應(yīng)過程中放出的能量約為1.161019 JABC其反應(yīng)方程是3eq oal(4,2)Heeq oal(12, 6)C。其質(zhì)量虧損為m(34.002 612.000 0)u0.007 8 u，A正確；m0.007 81.661027 kg1.294 81029 kg，B正

13、確；E0.007 8931.5 MeV7.266 MeV，C正確；E7.2661061.61019 J1.161012 J，D錯誤。11(多選)我國秦山核電站第三期工程中有兩組60萬千瓦的發(fā)電機(jī)組，發(fā)電站的核能來源于eq oal(235, 92)U的裂變，下列說法正確的是()Aeq oal(235, 92)U原子核中有92個質(zhì)子，143個中子Beq oal(235, 92)U的一種可能裂變是變成兩個中等質(zhì)量的原子核，反應(yīng)方程為eq oal(235, 92)Ueq oal(1,0)neq oal(139, 54)Xeeq oal(95,38)Sr2eq oal(1,0)nCeq oal(235,

14、 92)U是天然放射性元素，常溫下它的半衰期約為45億年，升高溫度半衰期縮短D一個eq oal(235, 92)U裂變能放出200 MeV的能量，合3.21011 JABD由eq oal(235, 92)U的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)關(guān)系易知A正確；由核反應(yīng)方程中電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒知B正確；半衰期不受外界因素干擾，只與核本身有關(guān)，C錯誤；因為200 MeV2001061.61019 J3.21011 J，D正確。12一個靜止的钚核eq oal(239, 94)Pu自發(fā)衰變成為一個鈾核eq oal(235, 92)U和另一個原子核X，并釋放出一定的能量，其核衰變方程為：eq oal(239, 94)Pu

15、eq oal(235, 92)UX。(1)方程中的“X”是什么？(2)钚核的質(zhì)量為239.052 2 u，鈾核的質(zhì)量為235.043 9 u，X核的質(zhì)量為4.002 6 u，已知1 u相當(dāng)于931 MeV，則：該衰變過程放出的能量是多少MeV?假設(shè)钚核衰變釋放出的能量全部轉(zhuǎn)變?yōu)殁櫤撕蚗核的動能，則X核的動能約為多少MeV?解析(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量數(shù)為4，電荷數(shù)為2，為eq oal(4,2)He。(2)該衰變過程放出的能量Em1(m2m3)c2239.0522(235.04394.0026)931 MeV5.31 MeV。由Ekeq f(p2,2m)可得，Ek鈾：EkXmXm鈾4235，則EkX5.31eq f(235,239) MeV5.22 MeV。答案見解析13用中子轟擊鈾核(eq oal(235, 92)U)，其中一個可能的反應(yīng)是分裂成鋇(eq oal(141, 56)Ba)和氪(eq oal(92,36)Kr)兩部分，放出3個中子。各個核和中子的質(zhì)量如下：mU390.313 91027 kg，mn1.674 91027 kg，mBa234.001 61027 kg，mKr152.604 71027 kg，試寫出核反應(yīng)方程，算出反應(yīng)中釋放的核能。解析此鈾核裂變方程為eq oal(1,0)neq