2024-2025學(xué)年高中物理第四章原子核第五節(jié)裂變和聚變課堂演練含解析粵教版選修3-5

PAGE3-第五節(jié)裂變和聚變A級抓基礎(chǔ)1．重核裂變和輕核聚變是人們獲得核能的兩個(gè)途徑．下列說法中正確的是()A．裂變過程質(zhì)量增加，聚變過程質(zhì)量虧損B．裂變過程質(zhì)量虧損，聚變過程質(zhì)量增加C．裂變過程和聚變過程都有質(zhì)量增加D．裂變過程和聚變過程都有質(zhì)量虧損解析：裂變和聚變中都有核能的釋放，由愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2可知均有質(zhì)量虧損，故D正確．答案：D2．太陽輻射能量主要來自太陽內(nèi)部的()A．裂變反應(yīng) B．熱核反應(yīng)C．化學(xué)反應(yīng) D．放射性衰變解析：太陽的能量來自于內(nèi)部的核聚變，產(chǎn)生很高的能量，又稱為熱核反應(yīng)，故B正確．答案：B3．(多選)人類通過鏈?zhǔn)椒磻?yīng)利用核能的方式有()A．利用可限制的快中子鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，制成原子彈B．利用不行限制的快中子鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，制成原子彈C．利用可限制的慢中子鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，建成原子反應(yīng)堆D．利用不行限制的慢中子鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，建成原子反應(yīng)堆解析：原子彈爆炸時(shí)，鈾塊的體積大于臨界體積，快中子干脆被鈾核汲取，發(fā)生裂變反應(yīng)，放出核能，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)速度不行限制，極短的時(shí)間內(nèi)釋放出大量的核能；原子反應(yīng)堆釋放核能的速度是穩(wěn)定的，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度可以限制，因此選項(xiàng)B、C正確．答案：BC4．下列核反應(yīng)方程，屬于裂變反應(yīng)的是()A.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeB.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)nC.eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,1)eD.eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n解析：A選項(xiàng)是α衰變，B選項(xiàng)是裂變反應(yīng)，C選項(xiàng)是放射性元素的衰變，D選項(xiàng)是查德威克發(fā)覺中子的人工轉(zhuǎn)變方程，故B正確，A、C、D錯(cuò)．答案：B5．下列說法正確的是()A.eq\o\al(15,7)N＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(4,2)He是α衰變方程B.eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋γ是核聚變反應(yīng)方程C.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He是核裂變反應(yīng)方程D.eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n是核聚變反應(yīng)方程解析：α衰變是自發(fā)地進(jìn)行的，不需其它粒子轟擊，A錯(cuò)誤；B中的反應(yīng)為輕核聚變反應(yīng)方程，B正確；C中是α衰變方程，C錯(cuò)誤；D中的反應(yīng)方程為原子核人工轉(zhuǎn)變方程，D錯(cuò)誤．答案：BB級提實(shí)力6．(多選)2024年11月17日，“中國核潛艇之父”——黃旭華獲評全國道德模范．頒獎(jiǎng)典禮上，習(xí)總書記為他“讓座”的場景感人肺腑．下列有關(guān)核反應(yīng)的說法錯(cuò)誤的是()A．目前核潛艇是利用重核裂變供應(yīng)動(dòng)力B．重核裂變反應(yīng)前后肯定有質(zhì)量虧損C.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(140,54)U＋eq\o\al(94,38)Sr＋deq\o\al(1,0)n式中d＝1D．鈾核裂變后的新核比鈾核的比結(jié)合能小解析：目前核潛艇是利用重核裂變供應(yīng)動(dòng)力，選項(xiàng)A正確；重核裂變要釋放核能，則反應(yīng)前后肯定有質(zhì)量虧損，選項(xiàng)B正確；依據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，該核反應(yīng)中的d＝2，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；鈾核不如裂變后生成的新核穩(wěn)定，可知鈾核的比結(jié)合能比裂變后生成的新核的比結(jié)合能小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：CD7．(多選)月球土壤里大量存在著一種叫作“氦3”eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(eq\o\al(3,2)He))的化學(xué)元素，這是熱核聚變的重要原料．科學(xué)家初步估計(jì)月球上至少有100萬噸氦3，假如相關(guān)技術(shù)開發(fā)勝利，將可為地球帶來取之不盡的能源．關(guān)于“氦3”eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(eq\o\al(3,2)He))與氘核的聚變，下列說法中正確的是()A．核反應(yīng)方程為eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,1)HB．核反應(yīng)生成物的質(zhì)量將大于反應(yīng)物質(zhì)量C．氦3eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(eq\o\al(3,2)He))一個(gè)核子的結(jié)合能大于氦4eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(eq\o\al(4,2)He))一個(gè)核子的結(jié)合能D．氦3eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(eq\o\al(3,2)He))的原子核與一個(gè)氘核發(fā)生聚變將放出能量解析：eq\o\al(3,2)He和eq\o\al(2,1)H的核聚變的方程為eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,1)H，同時(shí)釋放大量的能量，故A正確；由于核反應(yīng)的過程中釋放大量的能量，依據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2，可知生成物的質(zhì)量小于反應(yīng)物的質(zhì)量，故B錯(cuò)誤；質(zhì)量中等的核的平均結(jié)合能最大，故使重核裂變?yōu)閮蓚€(gè)質(zhì)量中等的核或使輕核聚變，都可使核更為穩(wěn)定并放出能量，故一個(gè)生成物核子的結(jié)合能大于一個(gè)反應(yīng)物的核子的結(jié)合能，故C錯(cuò)誤；由于質(zhì)量中等的核的平均結(jié)合能最大，故使重核裂變?yōu)閮蓚€(gè)質(zhì)量中等的核或使輕核聚變，都可使核更為穩(wěn)定并放出能量，故D正確．答案：AD8．一個(gè)原來靜止的鋰核(eq\o\al(6,3)Li)俘獲一個(gè)速度為7.7×104m/s的中子后，生成一個(gè)氚核和一個(gè)氦核，已知氚核的速度大小為1.0×103m/s，方向與中子的運(yùn)動(dòng)方向相反．(1)試寫出核反應(yīng)方程；(2)求出氦核的速度大??；(3)若讓一個(gè)氘核和一個(gè)氚核發(fā)生聚變時(shí)可產(chǎn)生一個(gè)氦核，同時(shí)放出一個(gè)中子，求這個(gè)核反應(yīng)釋放出的能量(已知氘核質(zhì)量為mD＝2.014102u，氚核質(zhì)量為mT＝3.016050u，氦核質(zhì)量mHe＝4.002603u，中子質(zhì)量mn＝1.008665u，1u＝1.6606×10－27kg)．解析：(1)eq\o\al(6,3)Li＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(4,2)He.(2)取中子的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较颍蓜?dòng)量守恒定律得mnv0＝－mTv1＋mHev2，v2＝eq\f(mnv0＋mTv1,mHe)＝eq\f(1×7.7×104＋3×1.0×103,4)m/s＝2×104m/s.(3)質(zhì)量虧損為Δm＝mD＋mT－mHe－mn＝(2.014102＋3.016050－4.002603－1.008665)u＝0.018884u≈3.136×10