物理选择性必修 第三册7.4 裂变与聚变同步测试题

7.4裂变与聚变基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．对下列各原子核变化的方程，表述正确的是（　　）

A．是核聚变反应

B．是α衰变

C．是核裂变反应

D．是β衰变

2．下列说法正确的是（   ）

A．目前我国核电事业蓬勃发展，新建核电站的能量来源可以是轻核聚变

B．无论裂变还是聚变都要从比结合能小的原子核向比结合能大的原子核变化

C．半衰期是大量原子核内的核子有统计意义上的半数发生变化的时间,它不随温度或压强变化而变化

D．重核发生α衰变后的产物的总结合能小于原重核的结合能

3．下列关于原子核的说法正确的是（     ）

A．质子由于带正电，质子间的核力表现为斥力

B．原子核衰变放出的三种射线中，α粒子的穿透能力最强

C．比结合能小的原子核结合成比结合能大的原子核时一定放出核能

D．铀核发生链式反应后能动延续去，维持该反应不需要其他条件

4．在下列四个方程中，x1、x2、x3和x4各代表某种粒子． 以下判断中正确的是（ ）

① ② x2

③x3                                                  ④ x4

A．x1是电子 B．x2是质子

C．x3是α粒子 D．x 4是氘核

5．下列关于核反应的说法正确的是（　　）

A． U→Th＋He是铀核的裂变

B．H＋H→He＋n是α衰变方程

C． Th衰变为Rn，经过3次α衰变，2次β衰变

D．核反应Al＋ He→P＋X中的X是质子

6．科学家发现在月球上含有丰富的（氦3）．它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为．关于聚变下列表述正确的是

A．聚变反应不会释放能量 B．聚变反应产生了新的原子核

C．聚变反应没有质量亏损 D．目前核电站都采用聚变反应发电

7．2021年5月28日，在中科院合肥等离子体所，东方超环（）再创世界纪录：实现了可重复1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，向可控核聚变又靠近了一步。如图所示，装置的主体是一组超导磁体，其中有环形螺线管负责产生水平环形纵向磁场，还有水平绕向的线圈负责提供竖直方向的极向磁场（图中未画出），高温等离子体氘核和电子被约束在环形磁场真空室里。下列说法正确的是（　　）

A．聚变反应的产物中有中子，因为磁场特别强它们也将被约束在真空室里

B．如果等离子体中电子和氘核的动能近似相等，它们的活动范围也近似相等

C．如果氘核恰好沿环在真空室内做圆周运动，负责产生向心力的磁场是

D．纵向磁场越大等离子体的活动空间越小

8．下列说法中正确的是（　　）

A．无论入射光的频率多么低，只要该入射光照射金属的时间足够长，也能产生光电效应

B．氢原子的核外电子在由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道的过程中，放出光子，电子动能减小，原子的电势能增加

C．铀原子核内的某一核子与其他核子间都有核力作用

D．质子、中子、粒子的质量分别为，两个质子和两个中子结合成一个粒子，释放的能量是

9．下列关于近代物理的叙述中，正确的是

A．光电效应是金属表面的原子吸收光子后由原子核释放出电子的现象，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比

B．氢原子辐射光子后，其电势能减小，核外电子动能增大

C．氘核()和氚核()聚合成氦核()，会放出一个正电子，发生质量亏损，释放核能

D．某种放射性元素半衰期为5天，则100个该元素原子核经过5天时，一定还剩50个未发生衰变

10．中子n、质子P、氘核D的质量分别为mn、mP、mD，现用光子能量为E的γ射线照射静止的氘核使之分解，核反应方程为γ+D→P+n，若分解后中子、质子的动能可视为相等，且能量都以动能的形式存在，则中子的动能是

A．

B．

C．

D．

11．下列说法正确的是（  ）

A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应

B．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，说明原子是有复杂结构的

C．卢瑟福发现了中子、查德威克发现了质子

D．一束光照射到某金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短

12．下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是

A．β射线是高速运动的电子流，它是由核外电子向内层轨道跃迁时放出来的

B．根据玻尔原子模型氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大

C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变

D．的半衰期是5天，100克经过10天后还剩下50克

13．下列说法正确的是（     ）

A．玻尔认为，原子中电子轨道是量子化的能量也是量子化的

B．发生光电效应时，光电子的动能只与入射光的强度有关

C．原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损

D．竖直向上抛出的物体，处于超重状态

14．钚的放射性同位素衰变为铀核和X粒子。已知：、和X粒子的质量分别为、和，。则下列说法正确的是（　　）

A．X粒子是粒子，该核反应释放的核能约为5.22MeV

B．X粒子是粒子，该核反应释放的核能约为5.22MeV

C．X粒子是粒子，该核反应释放的核能约为3.75MeV

D．X粒子是粒子，该核反应释放的核能约为3.75MeV

15．下列说法正确的是（　　）

A．为了解释黑体辐射规律，爱因斯坦提出了能量量子化

B．目前核电站多数是采用核聚变反应发电

C．氢原子核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道时，原子总能量增加

D．卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型

二、填空题（共4题）

16．国家重大科技基础设施“中国散裂中子源”是研究中子特性、探测物质微观结构和运动的科研装置。应用该装置进行的某次核反应，其核反应方程式为：________。已知的质量为2.0136 u，的质量为3.0180 u，的质量为4.0026u，X的质量为1.0087 u，该反应释放能量为________MeV。（质量亏损释放1 u的能量约931.5 MeV；结果保留三位有效数字）

17．历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为0.5 MeV的质子轰击静止的，生成两个动能均为8.9 MeV的。(1 MeV＝1.6×10－13J)

(1)上述核反应方程为________。

(2) 质量亏损为________kg。

18．原子弹爆炸能瞬间释放出巨大的能量，是利用了________（填“原子核人工转变”“重核裂变”“轻核聚变”或“原子核衰变”）；太阳能不断地向外辐射能量，是因为其内部不断地发生着____________（填“原子核人工转变”“重核裂变”“轻核聚变”或“原子核衰变”）.若用核轰击核发生核反应，最终产生核和________核（写出元素符号）.已知、核的质量分别为m1、m2，产生新核的质量分别为m3、m4，则该核反应放出的核能为_______（已知真空中的光速为c）.

19．氘核和氚核可发生热核聚变而释放巨大的能量，该反应方程为：，式中x是某种粒子。已知：、、和粒子x的质量分别为2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u；1u=931.5MeV/c2，c是真空中的光速。由上述反应方程和数据可知，粒子x是__________，该反应释放出的能量为_________ MeV（结果保留3位有效数字）。

三、综合题（共4题）

20．一个静止的镭核发生衰变放出一个粒子变为氡核，已知镭核226质量为m1，氡核222质量为m2，放出粒子的质量为m3的能量．

（1）写出核反应方程；

（2）求镭核衰变放出的能量；

（3）若衰变放出的能量均转变为氡核和放出粒子的动能，求放出粒子的动能．

21．在火星上太阳能电池板发电能力有限，因此科学家研究用放射性材料—作为发电能源为火星车供电。我们知道可以利用磁场研究原子核的衰变，在磁感应强度为的匀强磁场中，一个静止的钚核发生了衰变，产生了新核铀（），同时辐射出能量为的光子。放射出的粒子速度为，并且在与磁场垂直的平面内做匀速圆周运动。假设衰变中放出的光子动量可以忽略，已知粒子的质量为，电荷量为，铀核的质量为，光速用表示。

（1）写出发生衰变的核反应方程；

（2）求铀核在磁场中运动的轨道半径；

（3）假设反应过程中放出的能量全部转化为新核铀的动能和粒子的动能及光子的能量，求衰变过程中的质量亏损。

22．太阳主要是由e、和等粒子组成的。维持太阳辐射的是其内部的核聚变反应，核反应方程是，该核反应产生的核能最后转化为辐射能。根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的核数目从现有数减少10%，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段。为了简化模型，假定目前太阳全部由e和核组成，并据此回答下列问题。

（1）已知地球半径，地球质量，日地中心的距离，地球表面处的重力加速度，1年约为，试估算目前太阳的质量M。

（2）已知质子质量，质量，电子质量，光速。求题中所述的核聚变反应所释放的核能。

（3）已知地球上与太阳垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能。试估算太阳继续保持在主序星阶段的寿命。（结果保留一位有效数字）

23．放射性原子核U先后发生α衰变和β衰变后，变为原子核Pa、已知U质量为m1=238.0290u，Pa质量为m2=234.0239u，α粒子的质量为mα=4.0026u，电子的质量为me=0.0005u。（原子质量单位1u相当于931.5Mev的能量）则：

（1）写出放射性衰变方程；

（2）原子核U衰变为Pa的过程中释放能量为多少；

（3）若U的半衰期是4.5×109年，假设一块矿石中含有2kgU，经过90亿年后，还剩多少U。

参考答案：

1．A

2．B

3．C

4．C

5．C

6．B

7．D

8．D

9．B

10．C

11．B

12．B

13．A

14．A

15．D

16．          18.9

17．          3.08×10-29kg

18．     重核裂变     轻核聚变         

19．     （或中子）     17.6

20．（1）（2）(m1-m2-m3)c2（3）

21．(1) ；(2) ；(3)

22．(1) ；(2)；(3)

23．（1）；（2）1.86MeV；（3）0.5k