粵教版高中物理選修三5.5裂變和聚變練習(xí)2（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．以下四個(gè)反應(yīng)方程中，哪個(gè)是核裂變反應(yīng)方程（）A． B． C． D．2．下列說(shuō)法正確的是（）A．結(jié)合能越大的原子核一定越穩(wěn)定 B．核力存在于原子核內(nèi)任意兩個(gè)核子之間 C．發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的一個(gè)條件是鈾塊的體積必須達(dá)到臨界體積 D．一個(gè)原子核發(fā)生一次α衰變，新核相對(duì)于原來(lái)的原子核，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都減少23．2021年12月30日，中國(guó)“人造太陽(yáng)”——全超導(dǎo)托卡馬克核反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）實(shí)現(xiàn)1056秒的長(zhǎng)脈沖高參數(shù)等離子體運(yùn)行，領(lǐng)先全世界．“人造太陽(yáng)”的核反應(yīng)方程是H+H→He+X，關(guān)于該反應(yīng)方程，下列說(shuō)法正確的是（）A．屬于聚變反應(yīng) B．屬于裂變反應(yīng) C．X是H D．X是e4．關(guān)于原子物理，下列說(shuō)法正確的是（）A．普朗克提出了原子核外電子軌道量子化，并成功解釋了氫原子光譜 B．德布羅意波說(shuō)明實(shí)物粒子具有波動(dòng)性 C．原子核衰變過(guò)程是受到核外其他原子的影響而發(fā)生的 D．熱核反應(yīng)：是吸熱反應(yīng)5．如圖所示，中子內(nèi)有一個(gè)電荷量為的上夸克和兩個(gè)電荷量為的下夸克，3個(gè)夸克都分布在半徑為r的同一圓周上，則3個(gè)夸克在其圓心處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度為（）A． B． C． D．6．著名核物理學(xué)家鄧稼先領(lǐng)導(dǎo)著許多學(xué)者和技術(shù)人員，成功地設(shè)計(jì)了中國(guó)原子彈和氫彈，把中國(guó)國(guó)防自衛(wèi)武器引領(lǐng)到了世界先進(jìn)水平，被譽(yù)為原子彈之父。若原子彈爆炸的核反應(yīng)方程為，則→（）A．此核反應(yīng)為聚變反應(yīng) B．核反應(yīng)前后原子核總質(zhì)量保持不變 C．核反應(yīng)生成的新核的比結(jié)合能比鈾核的小 D．根據(jù)核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒，上述方程中A＝897．鈾核裂變是核電站核能的重要來(lái)源，其一種裂變反應(yīng)是U+n→Ba+Kr+3n，下列說(shuō)法正確的有（）A．上述裂變反應(yīng)中伴隨著α粒子放出 B．鈾塊體積對(duì)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)生無(wú)影響 C．鈾核的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可人工控制 D．鈾核的半衰期會(huì)受到環(huán)境溫度的影響8．核電站說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．反應(yīng)堆是用人工的方法控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)速度并獲得核能的裝置 B．核電站是利用反應(yīng)堆中的核燃料放出的核能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電廠 C．核島就是核爆炸后的孤島 D．核電是經(jīng)濟(jì)、安全、干凈的能源二．填空題（共5小題）9．習(xí)近平總書(shū)記提出“綠水青山就是金山銀山”，倡導(dǎo)保護(hù)環(huán)境光伏發(fā)電是將轉(zhuǎn)化為電能核能作為一種新能源，正在逐步被人們開(kāi)發(fā)和利用，核電站是利用核能發(fā)電，其核燃料在反應(yīng)堆內(nèi)是通過(guò)核（選填“裂變”或“聚變”）的方式，把核能轉(zhuǎn)化為電能輸送到國(guó)家電網(wǎng)，供千家萬(wàn)戶使用。10．太陽(yáng)是距離地球最近的恒星，為地球不斷的提供光和熱，太陽(yáng)的這些光和熱是由內(nèi)部的能轉(zhuǎn)化的。這種核能的產(chǎn)生方式屬于（填“核裂變”或“核聚變”）。11．一個(gè)u夸克的質(zhì)量是7.1×10﹣30kg，兩個(gè)夸克相距1.0×10﹣16m時(shí)萬(wàn)有引力為N．（已知引力常量G＝6.67×10﹣11N?m2/kg2，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）12．如圖所示，鈾235的其中一種鏈?zhǔn)椒磻?yīng)示意圖。完成鈾核裂變的核反應(yīng)方程（未標(biāo)出的新核元素符號(hào)用“Kr”表示）U+n→Ba++3n在重核裂變和輕核聚變過(guò)程中獲得能量的途徑是質(zhì)量（選填“增大”或“虧損”）13．核電站利用原子核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)放出巨大能量進(jìn)行發(fā)電的，U是核電站常用的核燃料。U核受到（“中子”、“電子”或“α粒子”）轟擊后發(fā)生核裂變。要使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生，鈾塊的體積應(yīng)（選填“大于”、“等于”或“小于”）臨界體積。三．解答題（共2小題）14．鈾核裂變的產(chǎn)物是多樣的，一種典型的鈾核裂變是生成X核和氪核，同時(shí)放出3個(gè)中子，核反應(yīng)方程是235U+n→X+Kr+3n。X原子核中含個(gè)中子，反應(yīng)后核子的比結(jié)合能（選填“增加”“減小”或“不變”）。15．太陽(yáng)內(nèi)部的聚變反應(yīng)是一個(gè)系列反應(yīng)，最終可以簡(jiǎn)化為4個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)化成1個(gè)氦核和2個(gè)正電子并放出能量。已知質(zhì)子的質(zhì)量mp＝1.0073u，α粒子的質(zhì)量mα＝4.0015u，電子的質(zhì)量me＝0.0005u。（1）寫(xiě)出該熱核反應(yīng)方程；（2）一次這樣的熱核反應(yīng)過(guò)程中釋放出多少M(fèi)ev的能量？（結(jié)果保留四位有效數(shù)字）

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(diǎn)】重核的裂變．【解答】解：重核的裂變是指質(zhì)量數(shù)較大的原子核分裂成兩個(gè)中等質(zhì)量的原子核，A是α衰變，B是α粒子轟擊氮核的核反應(yīng)，C是裂變，D是β衰變。故ABD錯(cuò)誤，C正確。故選：C。2．【考點(diǎn)】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；核力與四種基本相互作用；結(jié)合能與比結(jié)合能．【解答】解：A、描述原子核穩(wěn)定性的是比結(jié)合能，比結(jié)合能越大的原子核一定越穩(wěn)定，故A錯(cuò)誤；B、核力是短距力，兩個(gè)核子需要處在一定距離內(nèi)才會(huì)有核力，故B錯(cuò)誤；C、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C正確；D．α粒子的質(zhì)量數(shù)為4，核電荷數(shù)為2，一個(gè)原子核發(fā)生一α衰變，新核相對(duì)于原來(lái)的原子核，質(zhì)量數(shù)減少4和電荷數(shù)減少2，故D錯(cuò)誤。故選：C。3．【考點(diǎn)】輕核的聚變．【解答】解：AB、根據(jù)裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)的特點(diǎn)，可知人造太陽(yáng)的核聚變是氘核和氚核進(jìn)行的核聚變反應(yīng)，故A正確，B錯(cuò)誤；CD、核反應(yīng)過(guò)程中，根據(jù)質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒，可得X的質(zhì)量數(shù)為：2+3﹣4＝1，電荷數(shù)為：1+1﹣2＝0，所以X為中子，故CD錯(cuò)誤。故選：A。4．【考點(diǎn)】輕核的聚變；光譜和光譜分析．【解答】解：A.玻爾原子核外電子軌道量子化，并成功解釋了氫原子光譜；B.德布羅意波說(shuō)明實(shí)物粒子具有波動(dòng)性，故B正確；C.原子核衰變是原子核自發(fā)的變化，與外界其他原子的影響無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；D.熱核反應(yīng)：是輕核聚變反應(yīng)，是放熱反應(yīng)，故D錯(cuò)誤。故選：B。5．【考點(diǎn)】基本粒子；電場(chǎng)強(qiáng)度與電場(chǎng)力．【解答】解：由點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)決定式可知，B、C處兩個(gè)下夸克在O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小均為，方向夾角120°，合場(chǎng)強(qiáng)沿AO方向，大小為，A處的上夸克在O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度同樣沿AO方向，大小為，所以三個(gè)夸克O處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度為同向的和疊加，結(jié)果是，故A正確，BCD錯(cuò)誤。故選：A。6．【考點(diǎn)】重核的裂變；結(jié)合能與比結(jié)合能．【解答】解：A、此核反應(yīng)為重核裂變反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；B、原子彈爆炸的能量來(lái)源于核反應(yīng)時(shí)質(zhì)量的虧損，即ΔE＝Δmc2，所以核反應(yīng)前后原子核總質(zhì)量不相等，故B錯(cuò)誤；C、由于核裂變釋放能量，生成物比反應(yīng)物更穩(wěn)定，所以核反應(yīng)生成的新核的比結(jié)合能比軸核的大，故C錯(cuò)誤；D、根據(jù)核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可得X的質(zhì)量數(shù)為：235+1﹣144﹣3＝89，即A＝89，故D正確。故選：D。7．【考點(diǎn)】鏈?zhǔn)椒磻?yīng)及其發(fā)生條件．【解答】解：A、由核反應(yīng)方程知沒(méi)有α粒子產(chǎn)生，故A錯(cuò)誤；B、鈾塊的體積必須大于臨界體積才能發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，故B錯(cuò)誤；C、核反應(yīng)堆的鈾核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度可人工控制，故C正確；D、放射性元素的半衰期由核本身的因素決定，與環(huán)境溫度無(wú)關(guān)，故D錯(cuò)誤。故選：C。8．【考點(diǎn)】反應(yīng)堆與核電站．【解答】解：A、反應(yīng)堆是用人工的方法控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)速度并獲得核能的裝置，故A正確；B、核電站是利用反應(yīng)堆中的核燃料放出的核能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電廠，故B正確；C、核島是核電站安全殼內(nèi)的核反應(yīng)堆及與反應(yīng)堆有關(guān)的各個(gè)系統(tǒng)的統(tǒng)稱，核島的主要功能就是利用核聚變能產(chǎn)生蒸汽，故C錯(cuò)誤；D、核電是經(jīng)濟(jì)、安全、干凈的能源，故D正確；本題選錯(cuò)誤的，故選：C。二．填空題（共5小題）9．【考點(diǎn)】重核的裂變．【解答】解：根據(jù)能量守恒定律，可知光伏發(fā)電是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能；核電站是利用核能發(fā)電，由于重核裂變是可控性比較好的核反應(yīng)，所以核電站重的核燃料在反應(yīng)堆內(nèi)是通過(guò)核裂變的方式，把核能轉(zhuǎn)化為電能。故答案為：太陽(yáng)能，裂變。10．【考點(diǎn)】輕核的聚變．【解答】解：太陽(yáng)發(fā)出的光和熱來(lái)自于太陽(yáng)內(nèi)部的核聚變反應(yīng)，所以說(shuō)太陽(yáng)發(fā)出的光和熱是由內(nèi)部的核能轉(zhuǎn)化來(lái)的。故答案為：核；核聚變11．【考點(diǎn)】基本粒子；萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用．【解答】解：由萬(wàn)有引力公式可得：＝3.3×10﹣37N故答案為：3.3×10﹣37N12．【考點(diǎn)】重核的裂變；質(zhì)量虧損與質(zhì)能方程．【解答】解：（1）根據(jù)核電荷數(shù)守恒得Kr的核電荷數(shù)：92﹣56＝36，根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒得Kr的質(zhì)量數(shù)：235+1﹣144﹣3＝89，所以鈾核裂變的核反應(yīng)方程為：U+n→Ba+Kr+3n。（2）愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程為E＝mc2，若核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為△m，釋放的核能△E＝△mc2，所以在重核裂變和輕核聚變過(guò)程中獲得能量的途徑是質(zhì)量虧損。故答案為：Kr，虧損。13．【考點(diǎn)】鏈?zhǔn)椒磻?yīng)及其發(fā)生條件．【解答】解；用中子轟擊U核產(chǎn)生多個(gè)中子，產(chǎn)生的中子繼續(xù)轟擊U核，要使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生，裂變物質(zhì)的體積要大于它的臨界體積故答案為：中子，大于三．解答題（共2小題）14．【考點(diǎn)】重核的裂變；結(jié)合能與比結(jié)合能．【解答】解：由重裂變過(guò)程重，電荷數(shù)（質(zhì)子數(shù)）守恒和質(zhì)量數(shù)守恒，可得X的電荷數(shù)（質(zhì)子數(shù)）和質(zhì)量數(shù)分別為：92﹣36＝56，235+1﹣89﹣3＝144，根據(jù)中子數(shù)＝核子數(shù)﹣質(zhì)子數(shù)，所以X的中子數(shù)為144﹣56＝88；重核裂變過(guò)程釋放核能，所以反應(yīng)后核子的比結(jié)合能增加（中等大小的原子核比結(jié)合能較大）。故答案為：88，增加。15．【考點(diǎn)】輕核的聚變．【解答】解：（1）根據(jù)