粵教版高中物理選修三5.5裂變和聚變練習(xí)1（含答案）

20222023學(xué)年新教材粵教版（2019）高中物理選擇性必修三5.5裂變和聚變同步練習(xí)一．選擇題（共8小題）1．下列說法正確的是（）A．貝克勒爾通過實驗最早發(fā)現(xiàn)了電子 B．若使放射性物質(zhì)的溫度升高，則其半衰期增大 C．核反應(yīng)堆用過的廢料清潔無污染，沒有放射性 D．核反應(yīng)U+n→Sr+Xe+10n屬于重核的裂變2．下列說法正確的是（）A．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)在任何條件下都能發(fā)生 B．Bi的半衰期是1小時，質(zhì)量為m的Bi經(jīng)過3小時后還有沒有衰變 C．中等核的比結(jié)合能最小，因此這些核是最穩(wěn)定的 D．根據(jù)E＝mc2可知，物體所具有的能量和它的質(zhì)量之間存在著簡單的正比關(guān)系3．下列核反應(yīng)屬于熱核反應(yīng)的是（）A．U→Th+He B．He+AI→P+n C．H+H→He+n D．U+n→Ba+Kr+3n4．下列說法正確的是（）A．α粒子的散射實驗說明原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu) B．太陽輻射的能量主要來自其內(nèi)部的重核裂變 C．發(fā)生光電效應(yīng)時，入射光光強越大，逸出的光電子動能越大 D．根據(jù)玻爾理論，氫原子在不同能量狀態(tài)之間躍遷時輻射或者吸收光子5．如圖所示，中子內(nèi)有一個電荷量為+e的上夸克和兩個電荷量為﹣e的下夸克，3個夸克都分布在半徑為r的同一圓周上，則o點所在處的電場強（）A． B． C． D．6．鈾核裂變是核電站獲得核能的主要途徑，其一種裂變反應(yīng)式是U+n→Ba+Kr+3n。下列說法正確的是（）A．反應(yīng)式可化簡為U→Ba+Kr+2n B．Ba原子核的比結(jié)合能小于U原子核的比結(jié)合能 C．鈾塊體積對鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)生有影響 D．在裂變過程中沒有質(zhì)量虧損7．據(jù)伊朗新聞電視臺2019年9月7日消息，伊朗原子能組織發(fā)言人卡邁勒萬迪當(dāng)天宣布，作為第三階段中止履行伊核協(xié)議的措施，伊朗已啟動了“先進(jìn)離心機”，以增加濃縮鈾儲量。關(guān)于鈾核的裂變，下列敘述正確的是（）A．核反應(yīng)堆中鈾核俘獲一個中子后分裂為兩個或幾個中等質(zhì)量的原子核，并吸收大量能量 B．核反應(yīng)堆中鈾核自發(fā)分裂為兩個或幾個中等質(zhì)量的原子核，同時釋放大量的核能 C．要使核反應(yīng)堆中鈾核發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，必須要有慢中子的轟擊 D．要使核反應(yīng)堆中鈾核發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，必須要有快中子的轟擊8．如圖所示，“核反應(yīng)堆”通過可控的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)實現(xiàn)核能的釋放，核燃料是鈾棒，在鈾棒周圍放“慢化劑”，快中子和慢化劑中的碳原子核碰撞后，中子能量減少變?yōu)槁凶?。則下列說法不正確的是（）A．中子的速度不能太快，否則不能發(fā)生核裂變 B．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是指由重核裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程 C．裂變之后的新核氪的比結(jié)合能小于鈾核的比結(jié)合能 D．一個U裂變釋放的能量是200MeV，則該核反應(yīng)中質(zhì)量虧損約為3.6×10﹣28kg二．填空題（共5小題）9．鈾核裂變的產(chǎn)物是固定的，就是生成鋇和氪，同時放出3個中子。（判斷對錯）10．熱核反應(yīng)一旦發(fā)生，就不再需要外界給它能量。（判斷對錯）11．一個質(zhì)子由兩個u夸克和一個d夸克組成．一個夸克的質(zhì)量是7.1×10﹣30kg，兩個夸克相距1.0×10﹣16m時的萬有引力為．12．2013年2月12日朝鮮進(jìn)行了第三次核試驗，韓美情報部門通過氙（Xe）和氪（Kr）等放射性氣體，判斷出朝鮮使用的核原料是鈾（U）還是钚（Pu），若核實驗的核原料是U，則：①完成核反應(yīng)方程式U+n→Sr+Xe+．②本次核試驗釋放的能量大約相當(dāng)于7000噸TNT當(dāng)量，已知鈾核的質(zhì)量為m1、中子質(zhì)量為m2、鍶（Sr）核的質(zhì)量為m3、氙（Xe）核的質(zhì)量為m4，光速為c，則一個U原子裂變釋放的能量△E＝．13．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：當(dāng)一個引發(fā)一個鈾核裂變后，反應(yīng)釋放出的又轟擊其他原子核產(chǎn)生裂變，……這樣的反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程，叫做核裂變的反應(yīng)。臨界體積和臨界質(zhì)量：通常把裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的叫做它的臨界體積，相應(yīng)的質(zhì)量叫做臨界質(zhì)量。發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件：裂變物質(zhì)的體積必須臨界體積，或裂變物質(zhì)的質(zhì)量必須臨界質(zhì)量。三．解答題（共2小題）14．在核裂變中的重核受到慢中子的轟擊可以發(fā)生裂變。因此需要給快中子減速。輕水、重水和石墨等常用作減速劑。計算發(fā)現(xiàn)重水的減速效果最好。中子在重水中可與計H核碰撞減速。（1）若一個速度為v質(zhì)子俘獲一個和它速度的大小相等，方向相反的中子生成H核的過程可簡化為完全非彈性碰撞模型。列式計算生成的H核的速度是多少？（2）某反應(yīng)堆中速度為v0的快中子與靜止的H核發(fā)生對心正碰可簡化為彈性碰撞模型。求碰撞后中子的速度。15．產(chǎn)生核聚變需滿足的條件是什么？為什么達(dá)到核聚變所需要的條件是困難的？

20222023學(xué)年新教材粵教版（2019）高中物理選擇性必修三5.5裂變和聚變同步練習(xí)參考答案與試題解析一．選擇題（共8小題）1．【考點】重核的裂變；反應(yīng)堆與核電站；原子核的衰變及半衰期、衰變速度．【解答】解：A、貝克勒爾從含鈾礦物中發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，湯姆生最早發(fā)現(xiàn)了電子，提出了原子結(jié)構(gòu)的“棗糕”模型，故A錯誤；B、放射性元素的半衰期與元素所處的物理環(huán)境和化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，由原子核內(nèi)部因素決定，故B錯誤；C、核反應(yīng)堆用過的核廢料具有很強的放射線，需要裝入特制的容器，深埋地下，故C錯誤；D、根據(jù)裂變反應(yīng)的特點可知鈾核裂變屬于重核裂變，應(yīng)用于核電站，故D正確。故選：D。2．【考點】鏈?zhǔn)椒磻?yīng)及其發(fā)生條件；原子核的衰變及半衰期、衰變速度；結(jié)合能與比結(jié)合能；質(zhì)量虧損與質(zhì)能方程．【解答】解：A、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)在滿足臨界體積與臨界質(zhì)量時，才能發(fā)生，故A錯誤；B、每經(jīng)過一個半衰期，有半數(shù)發(fā)生衰變，經(jīng)過3小時，即經(jīng)過3個半衰期后，還有沒有衰變，即還有m沒有衰變，故B錯誤；C、比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，故C錯誤；D、愛因斯坦的質(zhì)能方程E＝mc2，不是質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)化，二者概念根本不同，不能簡單地認(rèn)為物體所具有的能量和它的質(zhì)量之間存在著簡單的正比關(guān)系，故D正確。故選：D。3．【考點】輕核的聚變．【解答】解：輕核聚變是指把輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，并釋放出核能的反應(yīng)，所以由此可知選項C是輕核聚變，選項A為α衰變，選項B為原子核的人工轉(zhuǎn)變，選項D為重核裂變，故C正確，ABD錯誤。故選：C。4．【考點】輕核的聚變；光電效應(yīng)；α粒子散射實驗；玻爾理論與氫原子的能級躍遷．【解答】解：A、盧瑟福的α粒子散射實驗說明原子具有核式結(jié)構(gòu)；天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)說明原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，故A錯誤；B、太陽輻射的能量主要來自其內(nèi)部的輕核的聚變。故B錯誤；C、根據(jù)電效應(yīng)方程可知，逸出光電子的最大初動能與光的強度無關(guān)。故C錯誤；D、根據(jù)玻爾理論，氫原子在不同能量狀態(tài)之間躍遷時輻射或者吸收光子。故D正確。故選：D。5．【考點】基本粒子；電場強度與電場力．【解答】解：每個下夸克在圓心處產(chǎn)生的電場強度大小為E1＝k＝，根據(jù)平行四邊形定則知，兩個下夸克在圓心處產(chǎn)生的合場強大小為E2＝E1＝，方向沿A→O。電荷量為+e的上夸克在圓心處產(chǎn)生的電場強度大小為E3＝k＝，方向沿A→O，所以3個夸克在其圓心處產(chǎn)生的電場強度大小E＝E2+E3＝，方向沿A→O。故選：A。6．【考點】重核的裂變；鏈?zhǔn)椒磻?yīng)及其發(fā)生條件；結(jié)合能與比結(jié)合能；質(zhì)量虧損與質(zhì)能方程．【解答】解：A、裂變反應(yīng)式是U+n→Ba+Kr+3n，反應(yīng)物中的中子不能忽略，所以反應(yīng)不能化簡為U→Ba+Kr+2n，故A錯誤；BD、裂變反應(yīng)過程中有質(zhì)量虧損，根據(jù)公式ΔE＝Δmc2，可知會釋放核能，所以原子核的比結(jié)合能大于U原子核的比結(jié)合能，故BD錯誤；C、通常把裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積叫做它的臨界體積，因此鈾塊的體積不小于臨界體積才能發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，故C正確。故選：C。7．【考點】鏈?zhǔn)椒磻?yīng)及其發(fā)生條件．【解答】解：AB、核反應(yīng)堆中鈾核俘獲一個中子后分裂為兩個或幾個中等質(zhì)量的原子核，同時釋放大量的核能，故AB錯誤；CD、要使核反應(yīng)堆中鈾核發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，必須要有慢中子的轟擊，快中子不易捕獲，故C正確，D錯誤。故選：C。8．【考點】反應(yīng)堆與核電站．【解答】解：A、中子的速度不能太快，否則無法被鈾核捕獲，裂變反應(yīng)不能進(jìn)行下去，故A正確；B、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是指由重核裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程，故B正確；C、重核裂變，質(zhì)量虧損，釋放核能，比結(jié)合能大的原子核穩(wěn)定，故新核氪的比結(jié)合能大于鈾核的比結(jié)合能，故C錯誤；D、根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可知，一個U裂變釋放的能量是200MeV，此過程中的質(zhì)量虧損為：△m＝＝kg＝3.6×10﹣28kg，故D正確。本題選錯誤的，故選：C。二．填空題（共5小題）9．【考點】重核的裂變．【解答】解：鈾核裂變的產(chǎn)物是多樣的，一種典型的情形是生成鋇和氪，同時放出3個中子，所以鈾核裂變產(chǎn)物不固定，此說法錯誤；故答案為：錯誤10．【考點】輕核的聚變．【解答】解：兩輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，叫核聚變，聚變反應(yīng)必須在高溫高壓下才能發(fā)生，核反應(yīng)一旦發(fā)生，靠自身產(chǎn)生的熱就能使反應(yīng)繼續(xù)，不再需要外界給它能量。故答案為：正確11．【考點】基本粒子；萬有引力定律的應(yīng)用．【解答】解：由萬有引力公式可得：F＝＝N＝3.27×10﹣37N故答案為：3.27×10﹣37N．12．【考點】重核的裂變；質(zhì)量虧損與質(zhì)能方程．【解答】解：①根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒得核反應(yīng)方程式為：U+n→Sr+Xe+10n；②由質(zhì)能方程有：△E＝△mC2解得：△E＝（m1﹣9m2﹣m3﹣m4）C2；故答案為：①10n；②（m1﹣9m2﹣m3﹣m4）c2；13．【考點】鏈?zhǔn)椒磻?yīng)及其發(fā)生條件．【解答】解：鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：當(dāng)一個中子引發(fā)一個鈾核裂變后，反應(yīng)釋放出的中子又轟擊其他原子核產(chǎn)生裂變，……這樣的反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程，叫做核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。臨界體積和臨界質(zhì)量：通常把裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積叫做它的臨界體積，相應(yīng)的質(zhì)量叫做臨界質(zhì)量。發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件：裂變物質(zhì)的體積必須大于或等于臨界體積，或裂變物質(zhì)的質(zhì)量必須大于或等于臨界質(zhì)量。故答案為：中子中子鏈?zhǔn)阶钚◇w積大于或等于大于或等于。三．解答題（共2小題）14．【考點】重核的裂變；動量守恒定律．【解答】解：（1）設(shè)質(zhì)子、中子的質(zhì)量均為m，則H核的質(zhì)量為2m。取碰撞前質(zhì)子的速度方向為正方向，根據(jù)動量守恒定律得mv﹣mv＝2mv′解得生成的H核的速度為：v′＝0（2）取碰撞前中子的速度方向為正方向，由動量守恒定律和機械能守恒定律得：mv0＝mvn+2mvH。mv02＝mvn2+2mvH2。聯(lián)立解得碰撞后中子的速度為：vn＝﹣，負(fù)號表示速度方向與碰撞前中子的速度方向相反答：（1）生成的H核的速度是0。（2）碰撞后中子的速度大小，方向與碰撞前中子的速度方向相反。15．【考點】輕核的聚變．【解答】解：產(chǎn)生核聚變需滿足的條件：①輕核聚變時，必須使輕核直接的距離達(dá)到10﹣15m；②原子核必須要有足夠的動能，才能