粤教版高中物理选修三5.5裂变和聚变练习1（含答案）

20222023学年新教材粤教版（2019）高中物理选择性必修三5.5裂变和聚变同步练习一．选择题（共8小题）1．下列说法正确的是（）A．贝克勒尔通过实验最早发现了电子 B．若使放射性物质的温度升高，则其半衰期增大 C．核反应堆用过的废料清洁无污染，没有放射性 D．核反应U+n→Sr+Xe+10n属于重核的裂变2．下列说法正确的是（）A．链式反应在任何条件下都能发生 B．Bi的半衰期是1小时，质量为m的Bi经过3小时后还有没有衰变 C．中等核的比结合能最小，因此这些核是最稳定的 D．根据E＝mc2可知，物体所具有的能量和它的质量之间存在着简单的正比关系3．下列核反应属于热核反应的是（）A．U→Th+He B．He+AI→P+n C．H+H→He+n D．U+n→Ba+Kr+3n4．下列说法正确的是（）A．α粒子的散射实验说明原子核具有复杂结构 B．太阳辐射的能量主要来自其内部的重核裂变 C．发生光电效应时，入射光光强越大，逸出的光电子动能越大 D．根据玻尔理论，氢原子在不同能量状态之间跃迁时辐射或者吸收光子5．如图所示，中子内有一个电荷量为+e的上夸克和两个电荷量为﹣e的下夸克，3个夸克都分布在半径为r的同一圆周上，则o点所在处的电场强（）A． B． C． D．6．铀核裂变是核电站获得核能的主要途径，其一种裂变反应式是U+n→Ba+Kr+3n。下列说法正确的是（）A．反应式可化简为U→Ba+Kr+2n B．Ba原子核的比结合能小于U原子核的比结合能 C．铀块体积对链式反应的发生有影响 D．在裂变过程中没有质量亏损7．据伊朗新闻电视台2019年9月7日消息，伊朗原子能组织发言人卡迈勒万迪当天宣布，作为第三阶段中止履行伊核协议的措施，伊朗已启动了“先进离心机”，以增加浓缩铀储量。关于铀核的裂变，下列叙述正确的是（）A．核反应堆中铀核俘获一个中子后分裂为两个或几个中等质量的原子核，并吸收大量能量 B．核反应堆中铀核自发分裂为两个或几个中等质量的原子核，同时释放大量的核能 C．要使核反应堆中铀核发生链式反应，必须要有慢中子的轰击 D．要使核反应堆中铀核发生链式反应，必须要有快中子的轰击8．如图所示，“核反应堆”通过可控的链式反应实现核能的释放，核燃料是铀棒，在铀棒周围放“慢化剂”，快中子和慢化剂中的碳原子核碰撞后，中子能量减少变为慢中子。则下列说法不正确的是（）A．中子的速度不能太快，否则不能发生核裂变 B．链式反应是指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 C．裂变之后的新核氪的比结合能小于铀核的比结合能 D．一个U裂变释放的能量是200MeV，则该核反应中质量亏损约为3.6×10﹣28kg二．填空题（共5小题）9．铀核裂变的产物是固定的，就是生成钡和氪，同时放出3个中子。（判断对错）10．热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量。（判断对错）11．一个质子由两个u夸克和一个d夸克组成．一个夸克的质量是7.1×10﹣30kg，两个夸克相距1.0×10﹣16m时的万有引力为．12．2013年2月12日朝鲜进行了第三次核试验，韩美情报部门通过氙（Xe）和氪（Kr）等放射性气体，判断出朝鲜使用的核原料是铀（U）还是钚（Pu），若核实验的核原料是U，则：①完成核反应方程式U+n→Sr+Xe+．②本次核试验释放的能量大约相当于7000吨TNT当量，已知铀核的质量为m1、中子质量为m2、锶（Sr）核的质量为m3、氙（Xe）核的质量为m4，光速为c，则一个U原子裂变释放的能量△E＝．13．链式反应：当一个引发一个铀核裂变后，反应释放出的又轰击其他原子核产生裂变，……这样的反应一代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的反应。临界体积和临界质量：通常把裂变物质能够发生链式反应的叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量。发生链式反应的条件：裂变物质的体积必须临界体积，或裂变物质的质量必须临界质量。三．解答题（共2小题）14．在核裂变中的重核受到慢中子的轰击可以发生裂变。因此需要给快中子减速。轻水、重水和石墨等常用作减速剂。计算发现重水的减速效果最好。中子在重水中可与计H核碰撞减速。（1）若一个速度为v质子俘获一个和它速度的大小相等，方向相反的中子生成H核的过程可简化为完全非弹性碰撞模型。列式计算生成的H核的速度是多少？（2）某反应堆中速度为v0的快中子与静止的H核发生对心正碰可简化为弹性碰撞模型。求碰撞后中子的速度。15．产生核聚变需满足的条件是什么？为什么达到核聚变所需要的条件是困难的？

20222023学年新教材粤教版（2019）高中物理选择性必修三5.5裂变和聚变同步练习参考答案与试题解析一．选择题（共8小题）1．【考点】重核的裂变；反应堆与核电站；原子核的衰变及半衰期、衰变速度．【解答】解：A、贝克勒尔从含铀矿物中发现了天然放射现象，汤姆生最早发现了电子，提出了原子结构的“枣糕”模型，故A错误；B、放射性元素的半衰期与元素所处的物理环境和化学状态无关，由原子核内部因素决定，故B错误；C、核反应堆用过的核废料具有很强的放射线，需要装入特制的容器，深埋地下，故C错误；D、根据裂变反应的特点可知铀核裂变属于重核裂变，应用于核电站，故D正确。故选：D。2．【考点】链式反应及其发生条件；原子核的衰变及半衰期、衰变速度；结合能与比结合能；质量亏损与质能方程．【解答】解：A、链式反应在满足临界体积与临界质量时，才能发生，故A错误；B、每经过一个半衰期，有半数发生衰变，经过3小时，即经过3个半衰期后，还有没有衰变，即还有m没有衰变，故B错误；C、比结合能越大，原子核越稳定，故C错误；D、爱因斯坦的质能方程E＝mc2，不是质量和能量可以相互转化，二者概念根本不同，不能简单地认为物体所具有的能量和它的质量之间存在着简单的正比关系，故D正确。故选：D。3．【考点】轻核的聚变．【解答】解：轻核聚变是指把轻核结合成质量较大的核，并释放出核能的反应，所以由此可知选项C是轻核聚变，选项A为α衰变，选项B为原子核的人工转变，选项D为重核裂变，故C正确，ABD错误。故选：C。4．【考点】轻核的聚变；光电效应；α粒子散射实验；玻尔理论与氢原子的能级跃迁．【解答】解：A、卢瑟福的α粒子散射实验说明原子具有核式结构；天然放射现象的发现说明原子核具有复杂结构，故A错误；B、太阳辐射的能量主要来自其内部的轻核的聚变。故B错误；C、根据电效应方程可知，逸出光电子的最大初动能与光的强度无关。故C错误；D、根据玻尔理论，氢原子在不同能量状态之间跃迁时辐射或者吸收光子。故D正确。故选：D。5．【考点】基本粒子；电场强度与电场力．【解答】解：每个下夸克在圆心处产生的电场强度大小为E1＝k＝，根据平行四边形定则知，两个下夸克在圆心处产生的合场强大小为E2＝E1＝，方向沿A→O。电荷量为+e的上夸克在圆心处产生的电场强度大小为E3＝k＝，方向沿A→O，所以3个夸克在其圆心处产生的电场强度大小E＝E2+E3＝，方向沿A→O。故选：A。6．【考点】重核的裂变；链式反应及其发生条件；结合能与比结合能；质量亏损与质能方程．【解答】解：A、裂变反应式是U+n→Ba+Kr+3n，反应物中的中子不能忽略，所以反应不能化简为U→Ba+Kr+2n，故A错误；BD、裂变反应过程中有质量亏损，根据公式ΔE＝Δmc2，可知会释放核能，所以原子核的比结合能大于U原子核的比结合能，故BD错误；C、通常把裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积，因此铀块的体积不小于临界体积才能发生链式反应，故C正确。故选：C。7．【考点】链式反应及其发生条件．【解答】解：AB、核反应堆中铀核俘获一个中子后分裂为两个或几个中等质量的原子核，同时释放大量的核能，故AB错误；CD、要使核反应堆中铀核发生链式反应，必须要有慢中子的轰击，快中子不易捕获，故C正确，D错误。故选：C。8．【考点】反应堆与核电站．【解答】解：A、中子的速度不能太快，否则无法被铀核捕获，裂变反应不能进行下去，故A正确；B、链式反应是指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，故B正确；C、重核裂变，质量亏损，释放核能，比结合能大的原子核稳定，故新核氪的比结合能大于铀核的比结合能，故C错误；D、根据爱因斯坦质能方程可知，一个U裂变释放的能量是200MeV，此过程中的质量亏损为：△m＝＝kg＝3.6×10﹣28kg，故D正确。本题选错误的，故选：C。二．填空题（共5小题）9．【考点】重核的裂变．【解答】解：铀核裂变的产物是多样的，一种典型的情形是生成钡和氪，同时放出3个中子，所以铀核裂变产物不固定，此说法错误；故答案为：错误10．【考点】轻核的聚变．【解答】解：两轻核结合成质量较大的核，叫核聚变，聚变反应必须在高温高压下才能发生，核反应一旦发生，靠自身产生的热就能使反应继续，不再需要外界给它能量。故答案为：正确11．【考点】基本粒子；万有引力定律的应用．【解答】解：由万有引力公式可得：F＝＝N＝3.27×10﹣37N故答案为：3.27×10﹣37N．12．【考点】重核的裂变；质量亏损与质能方程．【解答】解：①根据电荷数守恒、质量数守恒得核反应方程式为：U+n→Sr+Xe+10n；②由质能方程有：△E＝△mC2解得：△E＝（m1﹣9m2﹣m3﹣m4）C2；故答案为：①10n；②（m1﹣9m2﹣m3﹣m4）c2；13．【考点】链式反应及其发生条件．【解答】解：链式反应：当一个中子引发一个铀核裂变后，反应释放出的中子又轰击其他原子核产生裂变，……这样的反应一代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应。临界体积和临界质量：通常把裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量。发生链式反应的条件：裂变物质的体积必须大于或等于临界体积，或裂变物质的质量必须大于或等于临界质量。故答案为：中子中子链式最小体积大于或等于大于或等于。三．解答题（共2小题）14．【考点】重核的裂变；动量守恒定律．【解答】解：（1）设质子、中子的质量均为m，则H核的质量为2m。取碰撞前质子的速度方向为正方向，根据动量守恒定律得mv﹣mv＝2mv′解得生成的H核的速度为：v′＝0（2）取碰撞前中子的速度方向为正方向，由动量守恒定律和机械能守恒定律得：mv0＝mvn+2mvH。mv02＝mvn2+2mvH2。联立解得碰撞后中子的速度为：vn＝﹣，负号表示速度方向与碰撞前中子的速度方向相反答：（1）生成的H核的速度是0。（2）碰撞后中子的速度大小，方向与碰撞前中子的速度方向相反。15．【考点】轻核的聚变．【解答】解：产生核聚变需满足的条件：①轻核聚变时，必须使轻核直接的距离达到10﹣15m；②原子核必须要有足够的动能，才能