人教版高中物理核裂变与核聚变课后习题答案及解析
高中物理(新人教版)选择性必修三课后习题：核裂变与核聚变(课后习题)【含答案及解析】
核裂变与核聚变课后篇素养形成必备知识基础练1.(多选)关于铀核裂变,下列说法正确的是()A.铀核裂变的产物是多种多样的,但只能裂变成两种不同的核B.铀核裂变时还能同时释放2~3个中子C.为了使裂变的链式反应容易进行,最好用铀235而不用铀238D.铀块的体积对产生链式反应无影响,会引起裂变,放出2~3个中子,裂变的产物是各种各样的,具有极大的偶然性,只是裂变成两块的情况多,也有的裂变成多块,A错误,B正确;铀235受慢中子的轰击时,裂变的概率大,而铀238只能俘获能量在1 MeV以上的中子才能引起裂变,且裂变的概率小,C正确;要引起链式反应,需使铀块体积大于或等于临界体积,D错误。
2.(2020吉林长春模拟)图为原子核裂变并发生链式反应的示意图,铀核裂变的产物是多样的,一种典型的铀核裂变对应的核反应方程是92235U+n→a140X+38b Y+2n,其中n为中子,对于产物X的原子序数a 和产物Y的质量数b,以下判断正确的是()A.a=53,b=93B.a=54,b=94C.a=53,b=94D.a=54,b=93:92=a+38;核反应质量数守恒:235+1=140+b+2;联立得a=54,b=94。
故B正确,A、C、D错误。
3.(2020湖北武汉模拟)聚变与裂变相比有很多优点,下列说法不正确的是()A.地球上聚变燃料的储量丰富,足以满足聚变的需要B.轻核聚变更为安全、清洁C.相同质量的核燃料,轻核聚变反应中产生的能量更多D.环流器是利用聚变物质的惯性进行约束,即用激光从各个方向照射反应的物质,使它们“挤”在一起发生反应0.03 g的氘,氚可以利用锂制取,聚变燃料丰富,故A正确;轻核聚变需要高温,一旦出现故障,高温不能维持,反应自动停止,且反应产生的氦没有放射性,聚变时高速中子、质子与其他物质反应而生成的放射性物质,比裂变反应堆生成的废物数量少,放射废料少,容易处理,故B 正确;相同质量的核燃料,轻核聚变反应中产生的能量更多,产能效率高,故C正确;环流器是利用磁约束,而不是聚变物质的惯性进行约束,故D不正确。
高二物理人教版选修1-2课后作业11裂变和聚变 核能的利用 --(附解析答案)
裂变和聚变核能的利用1.利用重核裂变释放核能时选用铀235核,主要原因是( )A.它裂变放出核能比其他重核裂变多B.它可能分裂成三部分或四部分C.它能自动裂变,与体积无关D.它比较容易形成链式反应解析:铀235核易于吸收慢中子,容易形成链式反应。
答案:D2.核反应方程H+H→n,在该核反应中将( )A.吸收能量质量增加B.吸收能量质量亏损C.放出能量质量亏损D.放出能量质量增加解析:聚变反应中质量亏损,释放能量。
答案:C3.U吸收一个慢中子后,分解成Ba和Kr,并放出( )A.1个α粒子B.1个氘核C.3个中子D.2个中子解析:裂变方程为U+n→Ba+Kr+n,放出3个中子。
答案:C4.以下说法正确的是( )A.聚变是裂变的逆反应B.如果裂变释放能量,则聚变必定吸收能量C.聚变需将反应物加热至数百万度以上高温,显然是吸收能量D.裂变与聚变均可释放巨大能量解析:从形式上看,裂变与聚变似乎是互为逆反应,其实不然,因为二者的反应物与生成物全然不同。
裂变是重核分裂成中等核,而聚变则是轻核聚合成为次轻核,无直接关联,并非互为逆反应,A错误。
既然裂变与聚变不是互为逆反应,则在能量的流向上也不必相反,所以B 错。
要实现聚变反应,必须使参加反应的轻核充分接近,需要数百万度高温提供能量。
但聚变反应一旦实现,所释放的能量远大于所吸收的能量。
因此,总的说来,聚变反应还是释放能量,故D正确,C错误。
答案:D5.在某些恒星内,3个α粒子结合成一个C,C原子的质量是12.000 0u,He原子的质量是4.0026u,已知1u=1.66×10-27kg,则(1u 相当于931.5MeV的能量)( )A.反应过程中的质量亏损是Δm=0.0078uB.反应过程中的质量亏损是Δm=1.29×10-29kgC.反应过程中放出的能量是7.266MeVD.反应过程中放出的能量是1.16×10-19J解析:其反应方程是He C。
(新教材适用)高中物理第五章原子核4.核裂变与核聚变5.“基本”粒子课后习题新人教版选择性
4.核裂变与核聚变5.“基本”粒子基础巩固1.(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源,其一种裂变反应为n Ba Kr+n,下列说法正确的有()A.上述裂变反应中伴随着中子放出B.铀块体积对链式反应的发生无影响C.铀核的链式反应可人工控制D.铀核的半衰期会受到环境温度的影响答案:AC解析:从裂变反应方程可以看出裂变反应中伴随着中子放出,A对。
铀块体积对链式反应的发生有影响,B错。
铀核的链式反应可人工控制,C对。
铀核的半衰期不会受到环境温度的影响,D错。
2.(多选)当一个重核裂变时,它所产生的两个核()A.含有的总质子数比裂变前重核的质子数少B.含有的总中子数比裂变前重核的中子数少C.裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量D.可能是多种形式的两个核的组合答案:BD解析:一个重核裂变时,在产生两个核的同时,也放出中子,所以新产生的两个核的总中子数比裂变前重核的要少,两个核的总质子数与裂变前重核的质子数相等,选项A错误,选项B正确。
裂变时放出的能量主要是反应前后质量亏损而产生的能量,要远大于俘获中子时得到的能量,C项错误。
重核裂变的产物是多种多样的,D项正确。
3.下列说法正确的是()A.聚变是裂变的逆反应B.如果裂变释放能量,则聚变反应必定吸收能量C.聚变需将反应物加热至数百万度以上的高温,显然是吸收能量D.裂变与聚变均可释放巨大的能量答案:D解析:从形式上看,裂变与聚变似乎是互为逆反应,但其实不然,因为二者的反应物和生成物完全不同。
裂变是重核分裂成中等核,而聚变则是轻核聚合成为次轻核,无直接关联,并非互为逆反应,A选项错误。
裂变与聚变不是互为逆反应,则在能量流向上也不必相反,B选项错误。
要实现聚变反应,必须使参加反应的轻核充分接近,需要数百万度的高温提供能量,但聚变反应一旦实现,所释放的能量远大于所吸收的能量,因此,总的来说,聚变反应还是释放能量,C选项错误,D选项正确。
4.(多选)已知氘核的比结合能是1.09 MeV,氚核的比结合能是2.78 MeV,氦核的比结合能是7.03 MeV。
【人教版】物理选修3-5：19.6《核裂变》(附答案)
核裂变
1．核裂变：重核分裂为质量较小的核， 释放出核能的反应。
2．链式反应：由重核裂变产生的中子 使裂变反应一代接一代继续下去的 过程。
3．链式反应的条件：发生裂变物质的 体积大于临界体积，或裂变物质的 质量大于临界质量。
一、核裂变 1．核裂变 重核被 中子 轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核，并 放出 核能 的过程。 2．铀核裂变 用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种多样的， 其中一种典型的反应是29325U＋10n→14546Ba＋8396Kr＋ 310n 。
(3)常见的裂变方程： ①29325U＋10n→15349Xe＋9358Sr＋210n。 ②29325U＋10n→15464Ba＋3869Kr＋310n。 2．链式反应的条件 (1)铀块的体积大于临界体积。 (2)铀块的质量大于临界质量。 以上两个条件满足一个，则另一个条件自动满足。 3．裂变反应的能量：铀核裂变为中等质量的原子核，发生质 量亏损，所以放出能量。一个铀 235 核裂变时释放的能量如果按 200 MeV 估算，1 kg 铀 235 全部裂变放出的能量相当于 2 800 t 标 准煤完全燃烧时释放的能量，裂变时能产生几百万度的高温。
放射现象，属于核反应。 (2)铀核裂变的核反应方程是唯一的吗？
提示：不是。铀核裂变的生成物并不确定，所以其核反应方
程不是唯一的。
(3)慢化剂的作用是什么？是为了减慢裂变速度吗？ 提示：慢化剂的作用是使快中子减速，以便于中子与铀核 作用发生链式反应，不是为了减慢裂变速度，而是为了提 高中子的利用率。
[典例] 1938 年哈恩用中子轰击铀核，发现产物中有原子核
钡(Ba)、氪(Kr)、中子和一些 γ 射线。下列关于这个实验的说法
中正确的是
高中物理专题19核裂变和核聚变练习(含解析)
课时19 核裂变和核聚变1．太阳放出的能量来自于（）A．重核裂变 B．天然衰变C．轻核聚变 D．人工转变【答案】C【解析】太阳放出的能量来自于太阳内部剧烈的热核反应，即轻核聚变，故C正确，ABD错误。
故选：C2．一颗恒星的寿命取决于它的（）A．温度 B．颜色 C．质量 D．体积【答案】C【解析】因为天体大，质量大，万有引力就大，在巨大的引力下原子核之间的距离就更近，更容易引起核聚变，所以越大的恒星他的内部核聚变就越激烈，释放的能量也越大，燃料聚变的速度就越快，恒星死亡的也就越快。
故选C.质量小的恒星其寿命几乎同宇宙一样长，达一百多亿年；质量大的恒星，其寿命却只有几百万到几千万年．一般来说，质量越大，寿命越短．3．在下列叙述中，不正确的是（）A．光电效应现象说明光具有粒子性B．重核裂变和轻核聚变都会产生质量亏损C．根据玻尔理论，氢原子从高能态跃迁到低能态时，原子向外释放光子，原子电势能和核外电子的动能均匀减小D．电子和其他微观粒子，都具有波粒二象性【答案】C【解析】光电效应说明光具有粒子性，故A说法正确；重核裂变和轻核聚变都释放能量，都有质量亏损，故B说法正确；氢原子辐射出一个光子后，原子能量减小，轨道半径减小，根据，知核外电子的动能增大，原子能量等于动能和电势能之和，则电势能减小。
故C说法错误；任何一个运动着的物体，小到电子质子大到行星太阳，都有一种波与之对应这种波称为物质波，故电子和其他微观粒子，都具有波粒二象性，故D说法正确。
3．现行人教版高中物理教材中有很多经典的插图能够形象的表现出物理实验、物理现象及物理规律，下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（）A．甲图中，卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子B．乙图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大C．丙图中，射线甲由电子组成，射线乙为电磁波，射线丙由粒子组成D．丁图中，链式反应属于轻核裂变【答案】B【解析】A. 卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，A错误。
高中物理第十九章原子核第6节核裂变课后作业含解析新人教版选修3_5
第6节核裂变A组：合格性水平训练1．(核裂变)(多选)下列说法正确的是( )A．裂变与衰变相同,也能自发进行B．核反应堆中链式反应速度可人工控制C．核电站用的核燃料必须是纯铀棒D．核武器——原子弹,应用的是重核裂变答案BD解析裂变不能自发进行,A错误；核电站用的核燃料是铀棒,其成分是天然铀或浓缩铀(铀235的含量占2%～4%),不是纯铀棒,C错误；镉棒控制核反应堆中链式反应速度,B正确；原子弹应用的是重核裂变,D正确。
2．(重核裂变)(多选)当一个重核裂变时,它所产生的两个核( )A．含有的质子数比裂变前重核的质子数少B．含有的中子数比裂变前重核的中子数少C．裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量D．可能是多种形式的两个核的组合答案BD解析由于在裂变反应中吸收一个中子而释放出几个中子,质子数没有发生变化,而两个新核的中子数减少,A错误,B正确；反应前后质量发生了亏损而释放出能量,并不等于俘获中子时得到的能量,在裂变反应中,产物并不是唯一的,故C错误,D正确。
3．(重核裂变)(多选)关于重核的裂变,以下说法中正确的是( )A．一种重核只能存在一种裂变方式B．一种重核可以有多种裂变方式C．重核核子的平均质量比中等质量核的核子的平均质量大,因而裂变时,存在质量亏损,释放大量核能D．中等质量核的核子平均质量比重核的核子平均质量大,因而裂变时存在质量亏损,释放大量核能答案BC解析一种重核可以有多种裂变方式,A错误,B正确；重核核子的平均质量比中等质量核的核子的平均质量大,C正确,D错误。
4．(综合)下列方程中,表示核裂变的是( )A.238 92U→234 90Th＋42HeB.235 92U＋10n→139 56Ba＋9436Kr＋310nC.146C→147N＋0－1eD.94Be＋42He→126C＋10n答案 B解析裂变是重核分裂成中等质量的原子核的核反应,选项B正确。
选项A为α衰变,选项C为β衰变,选项D为发现中子的人工核转变,A、C、D错误。
人教版高中物理选修2-3比较学习：裂变和聚变(含答案)
比较学习裂变和聚变重核的裂变和轻核的聚变是两种重要的核反响，发生变化时都能开释巨大的能量，但两者之间又有不一样，下边以列表的形式进行比较。
重核的裂变原理重核裂变为几此中等质量的原子核，释放核能中子轰击铀核、铀核分裂、放出中子，发生条件这些中子再去轰击更多铀核，发生链式反响，且铀核体积大于临界体积开释能量聚变比裂变开释的能量多废料办理困难因为有放射线放出、放射性物质产生，放射线对人体产生危害，放射性物难易程度质对水源、空气和工作场所造成污染1、在反响堆外修筑很厚水泥层、障蔽裂采纳保护变产物放出的各样射线2、核废料装入特制容器、深埋地下举措3、核废料办理还是世界上有待解决的问题铀：铀在地球上储量有限，特别用于核燃料裂变的铀 235 在铀矿中仅占 0.7% ，我国是“贫铀”国家、储蓄量不多裂变的反响速度能够比较简单地进行人可控制性工控制。
经过在铀棒四周放上减速剂、调理中子数量、插入镉控制棒等手段加以控制。
核电站、原子弹。
我国：浙江秦山核电应用站、广东大亚湾核电站轻核的聚变几个轻核联合成一此中等质量的原子核，开释能量一定使轻核靠近核力发生作用的距离。
只有在超高温（几百万度摄氏度以上）条件下才能发生，热核反响简单氘：在地球上特别丰富， 1 升海水中大概有 0.03 克氘聚变的可控制性较难除氢弹外，不可以控制聚变反响、和平利用聚变开释的核能，我国自行研制的可控热核反响实验装置“中国环流器一号” 于 1984 年已经顺利启动、拥有国际先进水平的可控热核实验装置“ HT —7 超导托卡马克”于 1994 年安装调试成功难点释义1、重核裂变和轻核聚变为何都开释能量？答：原子核是由核子构成，而原子核质量不等于全部核子质量之和、而且相同的核子在不一样的原子核中质量不一样。
中等质量的原子核的核子均匀质量（原子核的质量除以核子总数）小，此中铁核的核子均匀质量最小，而轻核、重核的均匀质量较大；当重核裂变为几个质量中等的原子核、轻核聚合成一此中等质量的原子核时都会出现质量损失，由质能方程△E=△mc2可知，重核裂变和轻核聚变都会开释能量。
高中物理专题19核裂变和核聚变练习(含解析)
课时19 核裂变和核聚变1．太阳放出的能量来自于（）A．重核裂变 B．天然衰变C．轻核聚变 D．人工转变【答案】C【解析】太阳放出的能量来自于太阳内部剧烈的热核反应，即轻核聚变，故C正确，ABD错误。
故选：C2．一颗恒星的寿命取决于它的（）A．温度 B．颜色 C．质量 D．体积【答案】C【解析】因为天体大，质量大，万有引力就大，在巨大的引力下原子核之间的距离就更近，更容易引起核聚变，所以越大的恒星他的内部核聚变就越激烈，释放的能量也越大，燃料聚变的速度就越快，恒星死亡的也就越快。
故选C.质量小的恒星其寿命几乎同宇宙一样长，达一百多亿年；质量大的恒星，其寿命却只有几百万到几千万年．一般来说，质量越大，寿命越短．3．在下列叙述中，不正确的是（）A．光电效应现象说明光具有粒子性B．重核裂变和轻核聚变都会产生质量亏损C．根据玻尔理论，氢原子从高能态跃迁到低能态时，原子向外释放光子，原子电势能和核外电子的动能均匀减小D．电子和其他微观粒子，都具有波粒二象性【答案】C【解析】光电效应说明光具有粒子性，故A说法正确；重核裂变和轻核聚变都释放能量，都有质量亏损，故B说法正确；氢原子辐射出一个光子后，原子能量减小，轨道半径减小，根据，知核外电子的动能增大，原子能量等于动能和电势能之和，则电势能减小。
故C说法错误；任何一个运动着的物体，小到电子质子大到行星太阳，都有一种波与之对应这种波称为物质波，故电子和其他微观粒子，都具有波粒二象性，故D说法正确。
3．现行人教版高中物理教材中有很多经典的插图能够形象的表现出物理实验、物理现象及物理规律，下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（）A．甲图中，卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子B．乙图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大C．丙图中，射线甲由电子组成，射线乙为电磁波，射线丙由粒子组成D．丁图中，链式反应属于轻核裂变【答案】B【解析】A. 卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，A错误。
人教版高中物理选修2-3 比较学习：裂变和聚变(含答案)
比较学习裂变和聚变重核的裂变和轻核的聚变是两种重要的核反应，发生变化时都能释放巨大的能量，但二离难点释义1、重核裂变和轻核聚变为什么都释放能量？答：原子核是由核子组成，而原子核质量不等于所有核子质量之和、并且同样的核子在不同的原子核中质量不同。
中等质量的原子核的核子平均质量（原子核的质量除以核子总数）小，其中铁核的核子平均质量最小，而轻核、重核的平均质量较大；当重核裂变成几个质量中等的原子核、轻核聚合成一个中等质量的原子核时都会出现质量亏损，由质能方程△E=△mc2可知，重核裂变和轻核聚变都会释放能量。
2、聚变反应为什么比裂变反应放出的能量多？答：首先聚变反应每个核子放出的能量多，是裂变反应的3－4倍，一个氘核和一个氚核结合成一个氦核放出的能量为17.6MeV，平均每个核子释放能量约为3.5MeV；而铀235裂变时平均每个核子放出能量约为1MeV；其次，质量相同情况下，轻核的核子数目多，所以聚变反应比裂变反应放出的能量多。
应用练习1、要使轻核发生聚变反应必须使它们接近______m范围内，氢弹一般要用______引爆。
2、裂变反应、链式反应和轻核的聚变反应中，临界条件是指______的条件，107℃以上高温是______重要条件。
3、如图所示为原子核的核子平均质量m与原子序数Z的关系图象，则下列说法中正确的是（）A、若F、E结合成D，结合过程一定要释放能量B、若F、E结合成D，结合过程一定要吸收能量C、若A分裂成B、C，分裂过程一定要释放能量D、若A分裂成B、C，分裂过程一定要吸收能量参考答案：1、10－15、原子弹2、链式反应、聚变反应3、A、C（提示：AB对C为重核、核子平均质量大，结合成C发生质量亏损；同理EF 对D为轻核、核子平均质量大，结合成D发生质量亏损）。
5.4 核裂变与核聚变 练习—2020-2021学年【新教材】人教版(2019)高中物理选择性必修三
核裂变与核聚变练习一、单选题1.下列说法正确的是A. 在铀核的裂变中,当铀块的体积小于“临界体积”时,不能发生链式反应B. 铀元素的半衰期为T,当温度发生变化时,铀元素的半衰期也发生变化C. 比结合能越小,原子核结合得越牢固,原子核越稳定D. 轻核聚变后,比结合能减少,因此反应中释放能量2.2020年12月4日,新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置(HL−2M)在成都建成并首次实现利用核聚变放电。
下列方程中,正确的核聚变反应方程是()A. 12H+13H→24He+01nB. 92238U→90234Th+24HeC. 92235U+01n→56144Ba+3689Kr+301nD. 24He+1327Al→1530P+201n3.铀原子核既可发生衰变,也可发生裂变。
其衰变方程为 92238U→ 90234Tℎ+X,裂变方程为 92235U+ 01n→Y+ 3689kr+3 01n,其中 92235U、 01n、Y、3689Kr的质量分别为m1、m2、m3、m4,光在真空中的传播速度为c。
下列叙述正确的是()A. 92238U发生的是β衰变B. Y原子核中含有56个中子C. 若提高温度, 92238U的半衰期将会变小D. 裂变时释放的能量为(m1−2m2−m3−m4)c24.2020年1月10日,工程院院士黄旭华获得国家最高科学技术奖,他为核潜艇研制和跨越式发展作出了巨大贡献,下列说法正确的是A. 核潜艇的核反应也叫热核反应B. 原子弹中铀或钚的质量可小于临界质量C. 核潜艇的核反应堆是利用隔棒控制核反应速度D. 核聚变和核裂变都能放出核能,故一切核反应都应放出核能5.关于核反应下列说法正确的是()A. 核反应方程 714N+24He→817O+11H属于轻核聚变B. 氢弹是利用重核裂变制成的核武器C. 铀核( 92238U)衰变为铅核( 82206Pb)的过程中,要经过6次α衰变和8次β衰变D. 只有当铀块的体积等于或大于临界体积时才会发生链式反应6.下列关于衰变与核反应的说法正确的是A. 放射性元素的半衰期随着外界条件(如温度、压强等)的改变而改变B. 核聚变反应方程12H+13H→24He+X中的X表示中子C. β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的D. 高速α粒子轰击氮核可产生中子,其核反应方程为24He+714N→816O+01n7.有下列4个核反应方程,核反应类型依次属于()① 1124Na→ 1224Mg+ −10e② 92235U+ 01a→ 36141Ba+ 3692Kr+3 01n③ 919F+ 24He→ 1022Ne+ 11H ④23He+12H→ 24He+11H.A. 衰变、裂变、人工转变、聚变B. 裂变、裂变、聚变、聚变C. 衰变、衰变、聚变、聚变D. 衰变、人工转变、人工转变、聚变8.我国对中微子的研究处于世界领先地位。
高中物理(新人教版)选择性必修3：核裂变与核聚变【精品课件】
核聚变，B错误；两个轻核发生聚变结合成质量较大的核时，放出巨大的能
量，根据E＝mc2可知，聚变反应中存在质量亏损，则总质量较聚变前减少，
C错误；两个轻核结合成质量较大的核的过程中要释放能量，核子的平均质
量减少，核子的比结合能增加，D正确。
1个U235发生裂变亏损质量：
Δm = (mu+ mn) - (mBa+mKr+3mn)= 0.3578×10－27kg
1个U235发生裂变释放的能量：ΔE= ∆ = ∆ × . =200.55MeV
1kg铀中含有的铀核数为：
N
1000
1000
NA
6.02 10 23 2.562 10 24
【例题4】一个氘核和一个氚核经过核反应后生成一个氦核和一个中子，同时放出一
个γ光子。已知氘核、氚核、中子、氦核的质量分别为m1、m2、m3、m4，普朗克常量
为h，真空中的光速为c。下列说法中正确的是（ A ）
A.这个反应的核反应方程是 21H＋31H→42He＋10n＋γ
B.这个核反应既不是聚变反应也不是裂变反应
2
1
H 21 H 31 H 11 H
要使轻核发生核聚变，必须使它们的距离达到10-15 m以内，核力才能起作用。由于
原子核都带正电，要使它们接近到这种程度，必须克服巨大的库仑斥力。也就是说，
原子核要有很大的动能才会“撞”到一起。什么办法能使大量原子核获得足够的动
能而发生核聚变呢？
⑴用加速器加速原子核
利用磁场来约束参加反应的物质。
托卡马克装置
中国科学院的环流器装置
⑵惯性约束
由于聚变反应的时间非常短，聚变物质因自身的惯性还来不及扩散
高中物理第十九章原子核6核裂变课后作业含解析新人教版选修3_5
核裂变时间：45分钟一、选择题(1～7题为单选，8～9题为多选)1.23592U 吸收一个慢中子后，分裂成13654Xe 和9038Sr ，还放出( C ) A ．1个α粒子 B ．3个中子 C ．10个中子 D ．10个质子解析：设放出的粒子的质量数为x ，电荷数为y ，核反应过程满足质量数守恒和电荷数守恒．由题意可知⎩⎪⎨⎪⎧235＋1＝136＋90＋x ，92＝54＋38＋y ，解得⎩⎪⎨⎪⎧x ＝10，y ＝0.由此判定该核反应放出的一定是中子，且个数是10，选项C 正确．2．中国承诺到2020年碳排放量下降40%～45%.为了实现负责任大国的承诺，我国将新建核电站项目．目前关于核电站获取核能的基本核反应方程可能是( A )A.23592U ＋10n→9038Sr ＋13654Xe ＋1010n B.2411Na→2412Mg ＋0－1e C.147N ＋42He→178O ＋11HD.23892U→23490Th ＋42He解析：重核的裂变是指质量数较大的原子核分裂成两个中等质量的原子核，A 是裂变反应，A 正确；B 为β衰变，C 是发现质子的反应，D 是α衰变．3．2020年以前我国将新增投产2 300万千瓦的核电站，核电站与火电站相比较，下列说法错误的是( B )A ．核燃料释放的能量远大于相等质量的煤放出的能量B ．就可采储量来说，地球上核燃料资源远大于煤炭C ．在经济效益方面核电与火电不相上下D ．核反应堆用过的核废料具有很强的辐射性，要做特殊处理解析：核燃料释放的能量远大于相等质量的煤放出的能量，A 项正确；就可采储量所提供的能量来说，核燃料远大于煤炭所能提供的能量，而不是采储量，B 项错误；在经济效益方面核电与火电不相上下，C 项正确；核电站是有污染的，核反应堆用过的核废料具有很强的辐射性，要做特殊处理，D 正确．4．下列核反应中，表示核裂变的是( B ) A.23892U→23490Th ＋42He B.235 92U ＋10n→144 56Ba ＋8936Kr ＋310n C.3015P→3014Si ＋01eD.94Be ＋42He→126C ＋10n解析：重核的裂变是指重核在中子的轰击下分裂成中等质量原子核的核反应，故B 正确． 5．铀核裂变的一种方式是23592U ＋10n→14360Nd ＋9040Zr ＋310n ＋8X ，该反应式中的X 是( C )A ．α粒子B ．质子C ．负电子D ．正电子解析：根据质量数和电荷数守恒得：反应式中的X 质量数为235＋1－143－90－3＝0，而电荷数为92－60－408＝－1，故此粒子是电子，即为 0－1e ，故C 正确．6．一个23592U 原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为23592U ＋10n→X ＋9438Sr ＋210n ，则下列叙述正确的是( A )A ．X 原子核中含有86个中子B ．X 原子核中含有141个核子C ．因为裂变时释放能量，根据E ＝mc 2，所以裂变后的总质量数增加 D ．因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少解析：X 原子核中的核子数为(235＋1)－(94＋2)＝140(个)，B 错误．中子数为140－(92－38)＝86(个)，A 正确．裂变时释放能量，出现质量亏损，但是其总质量数是不变的，C 、D 错误．7.如图是慢中子反应堆的示意图，对该反应堆的下列说法中正确的是( B )A ．铀235容易吸收快中子后发生裂变反应B ．快中子跟慢化剂的原子核碰撞后的能量减少，变成慢中子，慢中子容易被铀235俘获而引起裂变反应C ．控制棒由镉做成，当反应过于激烈时，使控制棒插入浅一些，让它少吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些D ．要使裂变反应更激烈一些，应使控制棒插入深一些，使大量快中子碰撞控制棒后变成慢中子，链式反应的速度就会快一些解析：快中子容易与铀235擦肩而过，快中子跟慢化剂的原子核碰撞后能量减少，变成慢中子，慢中子容易被铀235俘获而引起裂变反应，选项B 正确，A 错误；控制棒由镉做成，镉吸收中子的能力很强，当反应过于激烈时，使控制棒插入深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些，选项C 、D 都错误．8．下列说法正确的是( BD )A ．铀238发生α衰变成钍234时，α粒子与钍234的质量之和等于铀238的质量B ．铀238发生α衰变成钍234时，α粒子与钍234的结合能之和一定大于铀238的结合能C ．β衰变中释放的β射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚形成的高速电子流D ．核反应方程14N ＋42He →17O ＋X 中，X 是质子且反应过程中系统动量守恒解析：衰变的过程中有质量亏损，即衰变后α粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量，故A 错误；结合能越大越稳定，衰变后的产物相对于衰变前要稳定，所以铀核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于铀核的结合能，故B 正确；β衰变释放的电子是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，故C 错误；根据质量数守恒和电荷数守恒得核反应方程是147N ＋42He→178O ＋11H ，因系统合外力为零，则系统动量守恒，故D 正确．9．关于重核的裂变，以下说法正确的是( CD ) A ．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量 B ．中子从铀块中通过时，一定发生链式反应C ．重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，但核子数不变D ．重核裂变为中等质量的核时，放出核能解析：重核裂变过程出现质量亏损，放出核能，是核能转化为其他形式能的过程，其能量远大于俘获中子时吸收的能量，A 错误，D 正确．发生链式反应是有条件的，铀块的体积必须大于其临界体积，否则中子从铀块中穿过时，可能碰不到原子核，则不会发生链式反应，B 错误．重核裂变时，核子数守恒，C 正确．二、非选择题10．每昼夜消耗220 g 铀235的原子能发电站，如果效率为25%，它能产生的电功率为多大？(每个铀核裂变时放出的能量是200 MeV)答案：5.2×107W解析：一昼夜消耗的铀所能产生的核能为： ΔE ＝200×220235×6.02×1023×106×1.6×10－19J≈1.8×1013J电功率P ＝ηΔE t ＝1.80×1013×25%24×3 600W≈5.2×107W.11．在所有能源中，核能具有能量大、地区适应性强的优势．在核电站中，核反应堆释放的核能转化为电能．核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能．核反应方程式23592U ＋10n→14156Ba ＋9236Kr ＋310n 是反应堆中发生的许多核反应中的一种，有一座发电能力为P ＝1.00×106kW 的核电站，核能转化为电能的效率η＝40%.假定反应堆中发生的裂变反应是上述核反应，已知每次核反应过程放出的核能ΔE ＝2.78×10－11J ，23592U 核的质量M U ＝390×10－27kg.求每年(1年＝3.15×107 s)消耗的23592U 的质量．答案：1.10×103kg解析：设一年消耗的23592U 的质量为x 千克， 则消耗的核能为E 核＝x M U·ΔE ，一年中产生的电能为E 电，则E 电＝Pt (t 为一年时间) 由题意知E 电＝E 核·η，则E 核＝E 电η故x M U ·ΔE ＝Pt η， 所以x ＝PtM U ηΔE≈1.10×103kg. 12．钚的同位素离子23994Pu 发生α衰变后生成铀(U)的一个同位素离子，同时放出能量为E ＝0.09 MeV 的光子．从静止的钚核中放出的粒子在垂直通过正交的匀强电场和匀强磁场时做匀速直线运动．已知匀强电场的电场强度为E ＝2.22×104N/C ，匀强磁场的磁感应强度为B ＝2.00×10－4 T ．(普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s，真空中的光速为c ＝3×108 m/s ，电子电荷量为e ＝1.6×10－19C)(1)写出该核反应方程式． (2)求该光子的波长． (3)求放出的粒子的速度大小．(4)若不计光子的动量，求α粒子和铀核的动能之比． 答案：(1)23994Pu→23592U ＋42He (2)1.38×10－11m(3)1.11×108 m/s (4)235∶4 解析：(1)23994Pu→23592U ＋42He. (2)由E ＝hν，λ＝c /ν，得λ＝hc E ＝6.63×10－34×3×1080.09×106×1.6×10－19 m≈1.38×10－11 m. (3)由qvB ＝qE ，得v α＝E B＝1.11×108m/s.(4)核反应中系统的动量守恒，得m αv α－m U v U ＝0，可知α粒子和铀核的动量大小相等，由E k ＝p 22m知动能大小与质量成反比，所以α粒子和铀核的动能之比为E αE U ＝2354.。
2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理选择性必修3 第5章第4节核裂变与核聚变(2)
核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试。下
列关于“人造太阳”的说法正确的是( AC )
A．“人造太阳”的核反应方程是
2 1
H+
3 1
H
4 2
He+
1 0
n
B．“人造太阳”的核反应方程是
235 92
U+
1 0
n
89 36
Kr
144 56
Ba+3
1 0
n
C．根据公式E=mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释
He+2
0 1
e
（2）质量亏损：Δm=4mp-mα-2me 根据爱因斯坦质能方程：ΔE=Δmc2
核反应释放的能量：ΔE=(4mp-mα-2me)c2
（3）设单位时间内参与热核反应的质子数为N，
依据能量关系：P N E 4
N
4P
4 mp m 2 me c2
课堂练习
据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导
一、核聚变
4．太阳的核聚变
太阳每秒释放的能量 约3.8×1026 J
地球只接受了其中
二十亿分之一
太阳每秒参与碰撞的原子核：7亿吨 太阳每秒转化为能量的物质：400万吨
二、受控热核反应
1．聚变与裂变相比的优点
（1）核聚变产能效率高 （2）地球上聚变燃料的储量丰富
（3）核聚变更为安全、清洁
二、受控热核反应
放的能量比裂变反应大得多
D．根据公式E=mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释
放的能量与裂变反应相同
课后作业
1．完成教科书本节课后的问题与练习1-5题。 2．上网查找《核聚变的前景》资料。
新教材2024_2025学年高中物理第5章原子核分层作业24核裂变与核聚变新人教版选择性必修第三册
第五章分层作业24核裂变与核聚变A级必备学问基础练1.重核裂变和轻核聚变是人类获得核能的两种主要途径,关于裂变和聚变,下列说法正确的是()A.裂变释放能量,聚变汲取能量B.裂变过程有质量亏损,聚变过程无质量亏损C.裂变和聚变都可以释放出巨大的能量D.太阳能来源于太阳内部发生的核裂变2.如图所示为原子核裂变并发生链式反应的示意图,铀核裂变的产物是多样的,一种典型的铀核裂变对应的核反应方程是n X+Y+n,其中n为中子,对于产物X的原子序数a和产物Y的质量数b,以下推断正确的是()A.a=53,b=93B.a=54,b=94C.a=53,b=94D.a=54,b=933.(2024山东菏泽高二期末)一般核反应堆的结构示意图如图所示,通过铀235链式反应实现核能的可控释放。
下列关于核反应堆工作的说法正确的是()A.正常运行的反应堆,水泥防护层外能检测到大量α粒子B.中子速度越快越简单发生链式反应C.通过变更镉棒的插入深度来限制反应速度D.铀核裂变时释放能量的多少与生成物种类无关4.(2024江西九江高二期末)目前核能发电都是利用核裂变反应,其中一个主要的裂变方程为n X Sr+n。
下列有关说法正确的是()A.产物X原子核中含有85个中子B.太阳辐射能量的主要来源也是重核裂变C.裂变过程中释放核能是因为产物中新核的比结合能小D.锶90也是铀235的裂变产物,其半衰期为28年,那么经过56年锶90就衰变完了5.(多选)(2024云南昆明高二期末)如图所示是核电站工作流程图,关于核能,下列说法正确的是()A.核反应堆可以把核能干脆转化为电能B.核反应堆利用的是原子核衰变过程产生的能量C.核反应生成物的比结合能大于反应物的比结合能D.水泥防护层的作用是屏蔽裂变产物放出的各种射线6.(多选)(2024河北唐山高二期末)关于核聚变,下列说法正确的是()A.核聚变可以在常温下发生B.太阳释放的巨大能量是核聚变产生的C.聚变反应比较好限制,因此能源危机立刻会解决D.“人造太阳”内部的反应是H He n的聚变反应7.(2024河北石家庄高二期末)海水中富含氘,氘核H可通过一系列聚变反应释放能量,其总效果可用反应式H He+H+n X+43.15 MeV表示,已知1 kg海水中含有的氘核约为1.0×1022个。
人教版(2019)选修第三册核裂变与核聚变(含解析)
人教版（2019）选修第三册5.4、核裂变与核聚变（共20题）一、选择题（共12题）1.下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是—A.图甲：卢瑟福通过分析Q粒子散射实验结果，发现了质子和中子B.图乙：用中子轰击铀核使其发生聚变，链式反应会释放出巨大的核能C.图丙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的D.图丁：汤姆孙通过电子的发现揭示了原子核内还有复杂结构2.核反应堆不锈钢外壳内除核燃料棒利控制棒以外还通入水，这些水除了起冷却作用外还起了A.使中子减速的作用B.使中子加速的作用C.吸收放射性物质的作用D.吸收反应发出的射线的作用3.2017年11月17日，“中国核潜艇之父〃一一黄旭华获评全国道德模范，颁奖典礼上，习总书记为他“让座〃的场景感人肺腑。
下列说法错误的是A.目前核潜艇利用重核裂变提供动力B.重核裂变反应中一定有质量亏损C.2∣2U+Jn→154Xe+3βSr+dθn,式中d=2D.铀核裂变后生成的新核比铀核的比结合能小4.太阳辐射的能量来源于A.太阳的运动B.太阳黑子爆发C.氢气的燃烧D.内部核反应5.关于核聚变反应，下列说法正确的是A.两个轻核的聚变反应一定比一个重核的裂变反应放出的能量多B∙相同质量的核燃料，发生聚变反应一定比裂变反应移放的能量多C.聚变反应的条件是聚变物质的体积要大于临界体积D.发生聚变反应时，原子核必须有足够大的动能6.中国自主研发的世界首座具有第四代核电特征的核电站位于山东省威海市荣成石岛湾。
目前核电站使用的核燃料基本都是浓缩铀，有一种典型的铀核裂变方程是2∣≡U÷x→1^Ba÷fθKr+3xo下列关于%的说法正确的是A.%是£粒子，具有很强的电离本领B.%是中子，中子是查德威克通过实验最先发现的C.X是中子，中子是卢瑟福通过实验最先发现的D.X是α粒子，穿透能力比较弱7.关于近代物理学，下列说法正确的是—A.碘131能自发地进行β衰变，衰变后生成的新物质原子核比碘131原子核多一个质子而少一个中子8.重核裂变过程生成中等质量的核，反应前后质量数守恒，质量也守恒C.氨的半衰期为3.8天，4个氢原子核经过7.6天后就一定只剩下1个氢原子核D.根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，电子的动能增大，原子的电势能减小，增加的动能比减少的电势能多8.下列关于原子核的说法，正确的是—A.原子核发生α衰变时放出氨核，说明原子核内有氮核8.原子核由质子和中子组成，其核子数越多，则结合能越大C.原子核的半衰期可以通过加压或者升温等方法进行改变D.裂变反应堆中，发生的不是链式反应9.某核反应方程式为fH+∣H→^He+Xo已知汨的质量为2.0136u,汨的质量为3.0180u,£H的质量为4.0026u,X的质量为1.0087u。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
人教版高中物理核裂变与核聚变
课后习题答案及解析
练习与应用
1．什么是核裂变？什么是链式反应？
解析：
重核分裂成中等质量原子核的核反应叫做重核的裂变。
由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应。
2．在核反应堆中，用什么方法控制核裂变的速度？
解析：
核反应堆是人工控制链式反应的装置，控制速度的原理：在铀棒之间插些镉棒，因为镉吸收中子的能力很强，当反应过于激烈时，使镉棒插深些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就减慢了；反之，则把镉棒插浅一些，让它吸收中子少一些，链式反应的速度就可以增大，一般来说这些操作是用电子仪器来完成；所以在原子核反应堆中，可用能吸收中子的镉棒来控制核裂变反应的速度。
3．什么是核聚变？核聚变过程中的能量转化有什么特点？
解析：
两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫做聚变．聚变发生时需要提供巨大的能量，但反应中放出的能量比提供的能量要大得多。
4．请分析：在地球上实现受控热核反应的必要性、可能性和困
难是什么？
解析：
必要性:由于地球上石化燃料和裂变材料的贮量有限,开发聚变能非常重要,并且是一项十分紧迫的任务。
各国科学家都在加紧研究,以期尽快在地球上制造出人类自己的太阳,缓解甚至消除能源危机的困扰。
可能性:地球上聚变材料的储量丰富,每升水中含有0.03g的氘,地球上的河流、湖泊、海洋等有138.6亿立方米的水,大约有40亿吨氘。
聚变反应中所用的氘可以利用锂来提取,地球上锂的储量有2000亿吨,用来制取氘足以满足聚变的需要。
困难:地球上没有任何容器能够经受住热核反应所需要的高温。
5．在一个反应堆中用石墨做慢化剂使快中子减速。
碳核的质量是中子的12倍，假设中子与碳核的每次碰撞都是弹性正碰，而且认为碰撞前碳核都是静止的。
（1）设碰撞前中子的动能是E0，经过一次碰撞，中子失去的动能是多少？
解析：
设中子的质量为m，速度为v0，碳核的质量为M，碰撞后中子、碳核的速度分别为v1、v，以v0方向为正方向，根据动量守恒定律得：
mv0=mv1+Mv根据机械能守恒定律得：1
2m v02=1
2
m v12+1
2
M v2由以上两式解得
v1= - 11
13
v0
碰撞一次，中子损失的动能为：△E K=1
2m v02-1
2
m v12=48
169
E0
（2）至少经过多少次碰撞，中子的动能才能小于10-6E0？
根据以上计算结果每一次后的末速度都是原来的11
，所以经过n
13
）n v0,根据动能公式可得：
次后其末速度为原来的（11
13
）2n=10-6这个关系式，展开的2n（lg11-lg13）=-6 （11
13
解得n=41.2 所以至少要经过42次碰撞才可以小于10-6E0
6．秦山核电站第一期工程装机容量为3×108W。
如果1 g 铀235 完全核裂变时产生的能量为8.2×1010J，并且假定所产生的能量都变成了电能，那么每年要消耗多少铀235 ？
解析：
7．太阳的总输出功率为3.8×1026 W，它来自三种核反应，这些反应的最终结果是氢转变为氦42He。
按照总输出功率计算，太阳每秒失去多少质量？
解析：
太阳每秒释放的能量为E=Pt=3.8×1026J，由质能方程E=mc2可
得，太阳每秒损失的质量是m=E
，代入数据可得E≈4.22×109kg
C2
综上，本节内容主要考察核裂变及核聚变的基础知识，同时结合质能方程的应用，涉及计算比较繁杂，所以要加强自身计算能力的培养。