2024-2025學(xué)年試題物理（選擇性人教版2019）第五章4-核裂變與核聚變5-“基本”粒子

4.核裂變與核聚變5.“基本”粒子課后訓(xùn)練鞏固提升基礎(chǔ)鞏固1.(多選)鈾核裂變是核電站核能的重要來(lái)源,其一種裂變反應(yīng)為

92235U+01nBa+3689Kr+A.上述裂變反應(yīng)中伴隨著中子放出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)境溫度的影響答案AC解析從裂變反應(yīng)方程可以看出裂變反應(yīng)中伴隨著中子放出,A對(duì)。鈾塊體積對(duì)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)生有影響,B錯(cuò)。鈾核的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可人工控制,C對(duì)。鈾核的半衰期不會(huì)受到環(huán)境溫度的影響,D錯(cuò)。2.(多選)當(dāng)一個(gè)重核裂變時(shí),它所產(chǎn)生的兩個(gè)核()A.含有的總質(zhì)子數(shù)比裂變前重核的質(zhì)子數(shù)少B.含有的總中子數(shù)比裂變前重核的中子數(shù)少C.裂變時(shí)釋放的能量等于俘獲中子時(shí)得到的能量D.可能是多種形式的兩個(gè)核的組合答案BD解析一個(gè)重核裂變時(shí),在產(chǎn)生兩個(gè)核的同時(shí),也放出中子,所以新產(chǎn)生的兩個(gè)核的總中子數(shù)比裂變前重核的要少,兩個(gè)核的總質(zhì)子數(shù)與裂變前重核的質(zhì)子數(shù)相等,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確。裂變時(shí)放出的能量主要是反應(yīng)前后質(zhì)量虧損而產(chǎn)生的能量,要遠(yuǎn)大于俘獲中子時(shí)得到的能量,C項(xiàng)錯(cuò)誤。重核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的,D項(xiàng)正確。3.下列說(shuō)法正確的是()A.聚變是裂變的逆反應(yīng)B.如果裂變釋放能量,則聚變反應(yīng)必定吸收能量C.聚變需將反應(yīng)物加熱至數(shù)百萬(wàn)度以上的高溫,顯然是吸收能量D.裂變與聚變均可釋放巨大的能量答案D解析從形式上看,裂變與聚變似乎是互為逆反應(yīng),但其實(shí)不然,因?yàn)槎叩姆磻?yīng)物和生成物完全不同。裂變是重核分裂成中等核,而聚變則是輕核聚合成為次輕核,無(wú)直接關(guān)聯(lián),并非互為逆反應(yīng),A選項(xiàng)錯(cuò)誤。裂變與聚變不是互為逆反應(yīng),則在能量流向上也不必相反,B選項(xiàng)錯(cuò)誤。要實(shí)現(xiàn)聚變反應(yīng),必須使參加反應(yīng)的輕核充分接近,需要數(shù)百萬(wàn)度的高溫提供能量,但聚變反應(yīng)一旦實(shí)現(xiàn),所釋放的能量遠(yuǎn)大于所吸收的能量,因此,總的來(lái)說(shuō),聚變反應(yīng)還是釋放能量,C選項(xiàng)錯(cuò)誤,D選項(xiàng)正確。4.(多選)已知氘核的比結(jié)合能是1.09MeV,氚核的比結(jié)合能是2.78MeV,氦核的比結(jié)合能是7.03MeV。某次核反應(yīng)中,1個(gè)氘核和1個(gè)氚核結(jié)合生成1個(gè)氦核,則下列說(shuō)法正確的是()A.這是一個(gè)裂變反應(yīng)B.核反應(yīng)方程為

12H+1C.核反應(yīng)過程中釋放的核能是17.6MeVD.目前核電站都采用上述核反應(yīng)發(fā)電答案BC解析1個(gè)氘核和1個(gè)氚核結(jié)合生成1個(gè)氦核,這是兩個(gè)比較輕的核轉(zhuǎn)化成中等質(zhì)量的核,所以屬于聚變反應(yīng),A錯(cuò)誤。根據(jù)質(zhì)量數(shù)和質(zhì)子數(shù)守恒,可以知道當(dāng)1個(gè)氘核和1個(gè)氚核結(jié)合生成1個(gè)氦核時(shí)會(huì)有一個(gè)中子生成,B正確。原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比,稱作比結(jié)合能,根據(jù)題意可知,核反應(yīng)過程中釋放的核能是ΔE=(7.03×42.78×31.09×2)MeV=17.6MeV,C正確。目前核電站都是采用核裂變技術(shù),D錯(cuò)誤。5.在各種能源中,核能具有能量密度大、地區(qū)適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。在核電站中,核反應(yīng)堆釋放的核能被轉(zhuǎn)化為電能,核反應(yīng)堆的工作原理是利用中子轟擊重核發(fā)生裂變反應(yīng),釋放出大量核能。核反應(yīng)方程

92235U+01nBa+3692Kr+aX是反應(yīng)堆中發(fā)生的許多核反應(yīng)中的一種,n為中子,X為待求粒子,a為X的個(gè)數(shù),則X為,a=。以mU、mBa、mKr分別表示92235U、56141Ba、3692Kr核的質(zhì)量,mn、mp答案中子3(mUmBamKr2mn)c2解析鈾235裂變除生成

56141Ba和

3692Kr外,還產(chǎn)生適當(dāng)數(shù)目的中子由電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒得產(chǎn)生的中子的個(gè)數(shù)為a=235+114192=3。反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損Δm=mU+mnmBamKr3mn=mUmBamKr2mn故放出的核能ΔE=Δmc2=(mUmBamKr2mn)c2。6.用中子轟擊鈾核(92235U),其中的一個(gè)可能反應(yīng)是分裂成鋇(56141Ba)和氪(3692Kr)mU=390.3139×1027kg,mn=1.6749×1027kg,mBa=234.0016×1027kg,mKr=152.6047×1027kg。試寫出核反應(yīng)方程,求出反應(yīng)中釋放的核能。答案

92235U+01nBa+3692解析鈾核裂變方程為

92235U+01n核反應(yīng)前后的質(zhì)量虧損為Δm=mU+mnmBamKr3mn=3.578×1028kg由愛因斯坦質(zhì)能方程可得釋放的核能為ΔE=Δmc2=3.578×1028×(3×108)2J=3.2202×1011J。能力提升1.

92235U吸收一個(gè)慢中子后分裂成

3692Kr和

56A.1個(gè)α粒子 B.3個(gè)中子C.10個(gè)中子 D.10個(gè)質(zhì)子答案B解析根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒可得還放出3個(gè)中子,B項(xiàng)正確。2.一個(gè)

92235U原子核在中子的轟擊下發(fā)生一種可能的裂變反應(yīng),其裂變方程為

92235U+01nX+38A.X原子核中含有86個(gè)中子B.X原子核中含有141個(gè)核子C.因?yàn)榱炎儠r(shí)釋放能量,根據(jù)E=mc2,所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)增加D.因?yàn)榱炎儠r(shí)釋放能量,出現(xiàn)質(zhì)量虧損,所以生成物的總質(zhì)量數(shù)減少答案A解析由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知,X原子核的質(zhì)量數(shù)(即核子數(shù))為140,電荷數(shù)(即質(zhì)子數(shù))為54,由中子數(shù)=核子數(shù)質(zhì)子數(shù),可知其中子數(shù)為86,故A選項(xiàng)正確,B選項(xiàng)錯(cuò)誤。核裂變時(shí)釋放能量,有質(zhì)量虧損,但總質(zhì)量數(shù)不變,故C、D選項(xiàng)錯(cuò)誤。3.

92235U吸收一個(gè)慢中子后,分裂成

54139Xe和

38A.三個(gè)α粒子B.一個(gè)氘核C.三個(gè)中子D.兩個(gè)中子答案C解析該裂變反應(yīng)的方程為

92235U+01n54139Xe+3894Sr+03Y,4.2022年11月29日,國(guó)家“十三五”重大科技基礎(chǔ)設(shè)施聚變堆主機(jī)(又稱“人造太陽(yáng)”)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施主體工程建設(shè)取得重要進(jìn)展。下列核反應(yīng)方程屬于核聚變的是()A.12H+1B.90234ThPa+C.714N+2D.92235U+01n答案A解析

12H+13HHe+01n屬于輕核聚變,故A正確。Pa+-10e屬于β衰變,故B錯(cuò)誤。714N+O+11H屬于原子核的人工轉(zhuǎn)變,故C錯(cuò)誤。5.“華龍一號(hào)”發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)成功,其內(nèi)核是如圖所示的核反應(yīng)堆,關(guān)于該核反應(yīng),下列說(shuō)法正確的是()A.圖示裝置的核反應(yīng)類型是核聚變B.要使該核反應(yīng)速度減慢,可以將鈾棒插入得更深C.該核反應(yīng)的燃料是鈾,反應(yīng)過程質(zhì)量虧損D.石墨起到降低反應(yīng)溫度的作用答案C解析題中圖示裝置的核反應(yīng)類型是核裂變,A錯(cuò)誤。將鈾棒插入得更深,中子接觸的鈾原子更多,反應(yīng)加劇,B錯(cuò)誤。該核反應(yīng)的燃料是鈾,反應(yīng)過程質(zhì)量虧損,C正確。石墨主要是將快中子變?yōu)槁凶?D錯(cuò)誤。6.氘核和氚核可發(fā)生熱核聚變而釋放出巨大的能量,該反應(yīng)方程為

12H+13HHe+X,式中X是某種粒子。已知12H、13H、24He和粒子X的質(zhì)量分別為2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u;1u=931.5MeV答案

01n(或中子)17解析根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得X是01n(中子)。該反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為Δm=2.0141u+3.0161u4.0026u1.0087u=0.0189所以該反應(yīng)釋放出的能量為ΔE=Δm·c2=17.6MeV。7.太陽(yáng)內(nèi)部持續(xù)不斷地發(fā)生著四個(gè)質(zhì)子聚變?yōu)橐粋€(gè)氦核同時(shí)放出兩個(gè)正電子的熱核反應(yīng),這個(gè)核反應(yīng)釋放出的大量能量就是太陽(yáng)的能源。已知質(zhì)子質(zhì)量為mH=1.0073u,氦核質(zhì)量為mHe=4.0015u,電子質(zhì)量為me=0.00055u,1u=931.(1)寫出這個(gè)核反應(yīng)方程。(2)這一核反應(yīng)能釋放多少能量?(3)已知太陽(yáng)每秒釋放的能量為3.8×1026J,則太陽(yáng)每秒減少的質(zhì)量為多少千克?答案(1)411HHe+2(2)24.78MeV(3)4.22×109kg解析(1)由題意可得核反應(yīng)方程應(yīng)為411H24He+2(2)反應(yīng)前的質(zhì)量m1=4mH=4×1.00