核裂變與核聚變練習(xí)一、單選題1.下列說法正確的是A.在鈾核的裂變中，當鈾塊的體積小于“臨界體積”時，不能發(fā)生鏈式反應(yīng)B.鈾元素的半衰期為T，當溫度發(fā)生變化時，鈾元素的半衰期也發(fā)生變化C.比結(jié)合能越小，原子核結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定D.輕核聚變后，比結(jié)合能減少，因此反應(yīng)中釋放能量2.2020年12月4日，新一代“人造太陽”裝置——中國環(huán)流器二號M裝置(HL?2M)在成都建成并首次實現(xiàn)利用核聚變放電。下列方程中，正確的核聚變反應(yīng)方程是(????)A.?12H+13H→24He+01nB.?92238U→90234Th+24HeC.?92235U+01n→56144Ba+3689Kr+301nD.?24He+1327Al→1530P+201n3.鈾原子核既可發(fā)生衰變，也可發(fā)生裂變。其衰變方程為?92238U→?90234T?+X，裂變方程為?92235U+?01n→Y+?3689kr+3?01n，其中?92235U、?01n、Y、3689Kr的質(zhì)量分別為m1、m2、m3、m4，光在真空中的傳播速度為c。下列敘述正確的是(????)A.?92238U發(fā)生的是β衰變B.Y原子核中含有56個中子C.若提高溫度，?92238U的半衰期將會變小D.裂變時釋放的能量為(m1?2m2?m3?m4)c24.2020年1月10日，工程院院士黃旭華獲得國家最高科學(xué)技術(shù)獎，他為核潛艇研制和跨越式發(fā)展作出了巨大貢獻，下列說法正確的是A.核潛艇的核反應(yīng)也叫熱核反應(yīng)B.原子彈中鈾或钚的質(zhì)量可小于臨界質(zhì)量C.核潛艇的核反應(yīng)堆是利用隔棒控制核反應(yīng)速度D.核聚變和核裂變都能放出核能，故一切核反應(yīng)都應(yīng)放出核能5.關(guān)于核反應(yīng)下列說法正確的是(???????)A.核反應(yīng)方程?714N+24He→817O+11H屬于輕核聚變B.氫彈是利用重核裂變制成的核武器C.鈾核 (?92238U)衰變?yōu)殂U核(?82206Pb)的過程中，要經(jīng)過6次α衰變和8次β衰變D.只有當鈾塊的體積等于或大于臨界體積時才會發(fā)生鏈式反應(yīng)1.下列關(guān)于衰變與核反應(yīng)的說法正確的是A.放射性元素的半衰期隨著外界條件(如溫度、壓強等)的改變而改變B.核聚變反應(yīng)方程12H+13H→24He+X中的X表示中子C.β衰變所釋放的電子是原子核外的電子電離形成的D.高速α粒子轟擊氮核可產(chǎn)生中子，其核反應(yīng)方程為24?He+714N→816O+01n2.有下列4個核反應(yīng)方程，核反應(yīng)類型依次屬于(????)①?1124Na→?1224Mg+??10e②?92235U+?01a→?36141Ba+?3692Kr+3?01n③?919F+?24He→?1022Ne+?11H?④23He+12H→?24He+11H.A.衰變、裂變、人工轉(zhuǎn)變、聚變B.裂變、裂變、聚變、聚變C.衰變、衰變、聚變、聚變D.衰變、人工轉(zhuǎn)變、人工轉(zhuǎn)變、聚變3.我國對中微子的研究處于世界領(lǐng)先地位。太陽發(fā)生核反應(yīng)時會放出大量中微子及能量。假設(shè)太陽釋放的能量由“燃燒氫”的核反應(yīng)4?11H→24He+2?10e+2ν提供，式中ν為中微子，這一核反應(yīng)平均每放出2個中微子相應(yīng)釋放28MeV的能量。已知太陽每秒輻射約2.8×1039MeV的能量，地球與太陽間的距離約為1.5×1011m，則地球表面與太陽光垂直的每平方米面積上每秒接收到的中微子數(shù)目的數(shù)量級為(???)A.1011B.1014C.1017D.10204.下列說法正確的是(????)①?715N+?11H→?612C+?24He是α衰變方程②?24He+?1327Al→?1530P+?01?01n是原子核的人工轉(zhuǎn)變方程③?92238U→?90234T?+?24He是核裂變反應(yīng)方程④?11H+?12H→?23He+γ是核聚變反應(yīng)方程．A.①④B.②③C.①③D.②④ 1.2020年12月4日，我國新一代“人造太陽”裝置——中國環(huán)流器二號M裝置在成都建成并實現(xiàn)發(fā)電，標志著我國在核聚變反應(yīng)堆建設(shè)中處于世界前列。實際上，核聚變反應(yīng)堆的建設(shè)比核裂變反應(yīng)堆更加困難，對技術(shù)要求更高，核聚變的產(chǎn)物少，比較清潔，核裂變的產(chǎn)物常有放射性。下列說法正確的是A.中國環(huán)流器二號M內(nèi)主要核反應(yīng)是13H+12H→24He+01nB.核裂變反應(yīng)堆主要是92235U+01n→56144Ba+3689Kr+01nC.相同質(zhì)量的核原料，核聚變反應(yīng)比核裂變反應(yīng)產(chǎn)生的能量少D.56141Ba是核裂變的產(chǎn)物之一，仍有放射性，其發(fā)β衰變的方程是57141Ba→56141La+?10e二、多選題2.能源是社會發(fā)展的基礎(chǔ)，發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一，下列釋放核能的反應(yīng)方程，表述正確的有：A.是核聚變反應(yīng)B.?13H+?12H→?24He+?01n是β衰變C.?92235U+?01n?→?56144Ba+?3689Kr+3?01n是核裂變反應(yīng)D.?92235U+?01n?→?54140Xe+?3894Sr+2?01n是α衰變3.下列說法不正確的是(????)A.湯姆生通過α粒子散射實驗，提出了原子核的概念，建立了原子核式結(jié)構(gòu)模型B.大量處于n=4能級的氫原子向低能級躍遷時，能輻射6種不同頻率的光子C.光電效應(yīng)實驗揭示了光的粒子性，愛因斯坦為此提出了相對論學(xué)說，建立了光電效應(yīng)方程D.重核裂變產(chǎn)生的中子能使核裂變反應(yīng)連續(xù)得進行，稱為鏈式反應(yīng)，其中一種核裂變反應(yīng)方程為4.一個質(zhì)子和一個中子聚變結(jié)合成一個氘核，同時輻射一個γ光子．已知質(zhì)子、中子、氘核的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，普朗克常量為h，真空中的光速為c.下列說法正確的是(????)A.核反應(yīng)方程是B.聚變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損Δm=m1+m2?m3C.輻射出的γ光子的能量E=(m3?m1?m2)cD.γ光子的波長λ=?(m1+m2?m3)c2 1.鈾235是核電站的主要核燃料，核反應(yīng)堆在工作時，鈾235既發(fā)生裂變，也發(fā)生衰變。鈾235裂變方程為：?92235U+01n→X+3689Kr+301n，衰變方程為：?92235U→Y+24He，則下列說法正確的是(????)A.裂變過程放出能量，衰變過程吸收能量B.裂變產(chǎn)生的新核X中含有88個中子C.衰變產(chǎn)生的新核Y的比結(jié)合能比鈾核的大D.核裂變釋放能量產(chǎn)生的高溫會加快鈾235的衰變2.關(guān)于核反應(yīng)?92235U+?01n→?3890Sr+?54136Xe+x?01n，下列說法正確的是(????)A.x=10B.質(zhì)量數(shù)不守恒C.釋放能量D.這是?92235U的衰變?nèi)?、填空題3.關(guān)于以下核反應(yīng)方程式：(1)?12H+13H→24He+X：X表示________；屬于________類型核反應(yīng)(人工核轉(zhuǎn)變、α衰變、β衰變、核裂變、核聚變)(2)92235U+01n→54140Xe+3894Sr+2Y：Y表示________；屬于________類型核反應(yīng)(人工核轉(zhuǎn)變、α衰變、β衰變、核裂變、核聚變)(3)?1124Na→1224Mg+Z：Z表示________；屬于________類型核反應(yīng)(人工核轉(zhuǎn)變、α衰變、β衰變、核裂變、核聚變)4.可控核聚變反應(yīng)可向人類提供清潔而又取之不盡的能源。目前可控核聚變研究已經(jīng)進入第三代，因不會產(chǎn)生中子而被稱為“終極聚變”，其核反應(yīng)方程式為：?23He+23He→24He+2______，其釋放的能量為E，則該反應(yīng)前后的質(zhì)量虧損為______。(真空中的光速為c)四、計算題（本大題共3小題，共30.0分）5.一個氘核和一個氚核結(jié)合成一個氦核，同時放出一個中子，已知氘核質(zhì)量為m1=2.014?1?u，氚核質(zhì)量為m2=3.016?0?u，氦核質(zhì)量為m3=4.002?6?u，中子質(zhì)量為m4=1.008?665?u，1?u相當于931.5?MeV的能量，求：(1)寫出聚變的核反應(yīng)方程；(2) 此反應(yīng)過程中釋放的能量為多少？平均每個核子釋放出多少核能？(結(jié)果在小數(shù)點后保留一位小數(shù))1.太陽的能量來自下面的反應(yīng)：四個質(zhì)子(氫核)聚變成一個α粒子，同時發(fā)射兩個正電子。若太陽輻射能量的總功率為P，質(zhì)子?11H、氦核?24He、正電子?10e的質(zhì)量分別為mp、mα、me，真空中的光速為c，求：(1)核反應(yīng)方程；(2)核反應(yīng)所釋放的能量ΔE；(3)1s內(nèi)參與上述熱核反應(yīng)的質(zhì)子數(shù)目。2.兩個氘核聚變產(chǎn)生一個中子和一個氦核，已知氘核質(zhì)量mD=2.0136?u，氦核質(zhì)量mHe=3.0150?u，中子質(zhì)量mn=1.0087?u。(1)計算釋放出的結(jié)合能；(2)若反應(yīng)前兩氘核的動能均為Ek0=0.35?MeV，它們正撞發(fā)生聚變，且反應(yīng)后釋放的核能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?，則反應(yīng)產(chǎn)生的氦核和中子的動能各為多大？ 答案和解析1.【答案】A【解析】解：A、在鈾核的裂變中，當鈾塊的體積小于“臨界體積”時，不能發(fā)生鏈式反應(yīng)，故A正確；B、半衰期的大小與溫度無關(guān)，由原子核內(nèi)部因素決定，故B錯誤；C、比結(jié)合能大的原子核，核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定，故C錯誤；D、輕核聚變后比結(jié)合能增加，因此反應(yīng)中會釋放能量，故D錯誤；2.【答案】A【解答】A.，是輕核聚變，故A正確；B.，此核反應(yīng)反應(yīng)物只有一個原子核且生成物由氦核，屬于α衰變，故B錯誤；C.，此反應(yīng)反應(yīng)物和生成物都有中子，構(gòu)成鏈式反應(yīng)，且生產(chǎn)物至少有兩個中等質(zhì)量的核，故屬于重核裂變，故C錯誤；D.，此反應(yīng)是用α粒子轟擊生成了同位素磷，是人工核轉(zhuǎn)變，發(fā)現(xiàn)同位素磷和正電子的方程，故D錯誤；3.【答案】D【解答】A、根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒，?92238U發(fā)生的是α衰變，故A錯誤。B、根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知，Y原子核中的電荷數(shù)為56，質(zhì)量數(shù)為144，則中子數(shù)為為88，故B錯誤。C、半衰期的大小與溫度無關(guān)，故C錯誤。D、根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程得，釋放的能量ΔE=(m1?2m2?m3?m4)c2，故D正確。4.【答案】C 【解答】A、輕核聚變發(fā)生在高溫條件下，也叫熱核反應(yīng)，核潛艇是利用重核裂變釋放的核能來發(fā)電的，不屬于熱核反應(yīng)；故A錯誤；B、發(fā)生鏈式反應(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，故原子彈鈾或钚元素的質(zhì)量必須大于或等于臨界質(zhì)量，故B錯誤；C、核潛艇是利用重核裂變釋放的核能來發(fā)電的，故核潛艇的核反應(yīng)堆用鎘棒控制核反應(yīng)速度，故C正確；D、重核裂變和輕核聚變都有質(zhì)量虧損，均向外界釋放核能，但并不是一切核反應(yīng)都能釋放核能，故D錯誤。5.【答案】D【解答】A.核反應(yīng)方程?714N+24He→817O+11H是人工核反應(yīng)，不是聚變，故A錯誤；B.氫彈是利用輕核聚變制成的武器，故B錯誤；C.鈾核(?92238U)衰變?yōu)殂U核(?82206Pb)的過程中，質(zhì)量數(shù)少32，電荷數(shù)少10，設(shè)經(jīng)過n次α衰變，m次β衰變，根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒有：4n=32，2n?m=10，知n=8，m=6，故C錯誤；D.當鈾塊的體積大于或等于臨界體積，并有慢中子能夠被俘獲時，就會發(fā)生鏈式反應(yīng)，瞬時放出巨大能量，故D正確。6.【答案】B【解答】A.放射性元素的半衰期由原子核決定，與外界的溫度無關(guān)，故A錯誤；B.根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，核聚變反應(yīng)方程12H+13H→24He+X中的X表示中子，故B正確；C.β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)中子轉(zhuǎn)化而來的，不是原子核外的電子電離形成的，故C錯誤；D.高速α粒子轟擊氮核可從氮核中打出中子，核反應(yīng)方程為，故D錯誤。7.【答案】A【解答】①方程?1124Na→?1224Mg+??10e中，原子核的質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)增加1，同時有一個電子產(chǎn)生，所以是β衰變。②?92235U+?01n→?36141Ba+?3692Kr+3?01n是 吸收一個中子后裂變?yōu)閮蓚€中等質(zhì)量的原子核，所以是重核的裂變。③核反應(yīng)?919F+?24He→?1022Ne+?11H中是用α粒子轟擊?919F，屬于人工核反應(yīng)方程；④?23He+?12H→?24He+?11H，由方程可知，是兩個質(zhì)量較小的原子核聚變?yōu)橹械荣|(zhì)量核的過程，故屬于輕核的聚變。所以四個核反應(yīng)類型依次屬于衰變、裂變、人工轉(zhuǎn)變、聚變，故BCD錯誤，A正確。8.【答案】B【解答】由題中條件可算出太陽每秒放出中微子的個數(shù)為2×2.8×103928=2×1038，中微子向四面八方輻射，成球面形狀分布，地表上每平方米每秒可接收到的個數(shù)為2×10384πr2日地≈7×1014，選項B正確。9.【答案】D【解答】解：①?715N+?11H→?612C+?24He是原子核的人工轉(zhuǎn)變，說法錯誤；②?24He+?1327Al→?1530P+?01n是原子核的人工轉(zhuǎn)變方程，說法正確；③?92238U→?90234T?+?24He是α衰變方程，說法錯誤；④?11H+?12H→?23He+γ是核聚變反應(yīng)方程，說法正確．10.【答案】A[解答]A.環(huán)流器二號M內(nèi)核反應(yīng)方程是聚變反應(yīng)，故選項A正確;B.核裂變方程，選項B中只有一個中子，質(zhì)量數(shù)不守恒，故選項B錯誤;C.相同質(zhì)量的核原料，核聚變反應(yīng)比核裂變反應(yīng)產(chǎn)生的能量要多，故選項C錯誤;D.β衰變方程錯誤，應(yīng)該，故選項D錯誤。11.【答案】AC【解析】解：AB、核聚變的過程與核裂變相反，是幾個原子核聚合成一個原子核的過程，氫原子核聚變?yōu)楹ぴ雍?，故A正確，B錯誤；C、核裂變是一個原子核分裂成幾個原子核的變化，質(zhì)量非常大的原子核才能發(fā)生核裂變，故C正確； D、α衰變放出的是氦原子核，這是裂變反應(yīng)，故D錯誤；12.【答案】ACD【解答】A.盧瑟福通過α粒子散射實驗，提出了原子核的概念，建立了原子核式結(jié)構(gòu)模型，故A錯誤；B根據(jù)Cn2=6知，大量處于n=4能級的氫原子向n=1能級躍遷時，向外輻射6種不同頻率的光子，故B正確；C“光電效應(yīng)”實驗揭示了光的粒子性，愛因斯坦為此提出了光子說理論，建立了光電效應(yīng)方程，認識到微觀粒子具有“波粒二象性”特征，故C錯誤；D.重核裂變產(chǎn)生的中子能使核裂變反應(yīng)連續(xù)的進行，核能持續(xù)的釋放，這稱為鏈式反應(yīng)，但裂變方程中，鈾235吸收一個慢中子后才能發(fā)生裂變，在核反應(yīng)方程中，等號左側(cè)的中子不能與等號右側(cè)的中子約掉，反應(yīng)方程應(yīng)該為，故D錯誤。13.【答案】AB【解答】A.一個質(zhì)子和一個中子聚變結(jié)合成一個氘核，同時輻射一個γ光子，由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可得核反應(yīng)方程為，故A正確；B.反應(yīng)前的質(zhì)量減去反應(yīng)后的質(zhì)量，即為質(zhì)量的虧損，即為Δm=m1+m2?m3，故B正確；C.聚變反應(yīng)中虧損的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量以光子的形式放出，故光子能量為E=(m1+m2?m3)c2，故C錯誤；D.根據(jù)E=(m1+m2?m3)c2，E=?γ=?cλ得光子的波長為λ=?(m1+m2?m3)c?，故D錯誤。14.【答案】BC【解析】解：A、根據(jù)核反應(yīng)的特點可知，裂變與衰變都放出能量。故A錯誤；B、根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒，可知X的質(zhì)量數(shù)為144，電荷數(shù)為56，X原子核中含有的中子數(shù)為88，故B正確；C、衰變產(chǎn)生的新核Y比鈾核更穩(wěn)定，故衰變產(chǎn)生的新核Y的比結(jié)合能比鈾核的大，故C正確；D、半衰期的大小與溫度無關(guān)。故D錯誤。15.【答案】AC 【解答】AB、根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒可知，x=235+1?90?136=10，故A正確，B錯誤；CD、核反應(yīng)?92235U+?01n→?3890Sr+?54136Xe+x?01n屬于裂變，裂變時出現(xiàn)質(zhì)量虧損，釋放能量，故C正確，D錯誤．16.【答案】中子，核聚變；中子，核裂變；電子，β衰變【解答】(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得：2+3=4+m，1+1=2+0，解得m=1，n=0，故X表示中子，根據(jù)核反應(yīng)的特點可知該核反應(yīng)屬于核聚變；(2)根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得：235+1=140+94+2m，92+0=54+38+2n，解得m=1，n=0，故表示中子，根據(jù)核反應(yīng)的特點可知該核反應(yīng)屬于核裂變；(3)根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得：24=24+m，11=12+n，解得m=0，n=?1，故表示電子，根據(jù)核反應(yīng)的特點可知該核反應(yīng)屬于β衰變；故答案為：中子，核聚變；中子，核裂變；電子，β衰變。17.【答案】?11H?Ec2【解析】解：根據(jù)發(fā)生核反應(yīng)時的質(zhì)量數(shù)守恒與核電荷數(shù)守恒，可知生成物為211H；根據(jù)質(zhì)能方程得核反應(yīng)釋放的能量為：E=△mc2，故質(zhì)量虧損為：△m=Ec2。故答案為：?11H，Ec2。18.【答案】解：(1)核反應(yīng)方程為：；(2)反應(yīng)過程的質(zhì)量虧損為：Δm=2.0141u+3.0160u?4.0026u?1.008665u=0.018835u，又由愛因斯坦質(zhì)能方程可得：ΔE=Δmc2=0.018835×931.5?MeV≈17.5?MeV；平均每個核子釋放的核能為：E=17.55MeV=3.5?MeV。19.【答案】解：(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可得核反應(yīng)方程為411H→24He+210e；(2)質(zhì)量虧損Δm=4mp?mα?2me?根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程得核反應(yīng)釋放的能量ΔE=(4mp?mα?2me)c2；(3)設(shè)1s內(nèi)參與熱核反應(yīng)的質(zhì)子數(shù)為N，依據(jù)能量關(guān)系得P=NΔE4，解得N=4P4mp?mα?2mec2。 20.【答案】【解析】(1)核反應(yīng)方程為?12H+?12H→?01n+?23He。該反應(yīng)質(zhì)量虧損Δm=2mD?mHe?mn=0.003?5?u。由質(zhì)能方程得釋放出的核能ΔE=Δm×931.5?MeV=0.003?5×931.5?MeV=3.26?MeV。(2)將兩氘核作為一個系統(tǒng)，由動量守恒有0=mHevHe+mnvn，①由能量守恒有：12mHev?He2+12mnv?n2=ΔE+2Ek0②由①②代入數(shù)據(jù)可得EkHe=0.99?MeV，Ekn=2.97?MeV?！敬鸢浮?1)3.26?MeV?(2)0.99?MeV?2.97?MeV