资源简介

2024-2025学年粤教版（2019）选择性必修第三册 5.5裂变和聚变 同步作业（含解析）
一、单选题
1．热核材料有氘、氚和氦，氘可以从普通液态氢的精馏过程进行分离获得，后两种材料制备的核反应方程分别为：，，则X和Y分别代表( )
A.中子，电子 B.电子，中子 C.质子，中子 D.质子，电子
2．2023年以来，我国启动实施未来产业启航行动，明确可控核聚变领域为未来能源的唯一方向。已知一核聚变过程的核反应方程为，则方程中的x、Y分别为( )
A.，Y为中子n B.，Y为中子n
C.，Y为电子e D.，Y为质子H
3．中微子ν对人类了解微观物质的基本结构和宏观宇宙的起源与演化具有重要意义。中子在衰变成质子和电子（β衰变）时，发生能量亏损，其原因是一种电中性的小质量粒子将能量带走了，因该粒子是中性的微小粒子，故称作中微子ν。已知某次核反应方程式为，则下列说法正确的是( )
A.X来自于碳原子核
B.该核反应方程属于核裂变
C.该核反应中电荷数守恒，质量数不守恒
D.该核反应方程中X是中子
4．下列核反应方程正确的是( )
A. B.
C. D.
5．近日，我国新一代人造太阳“中国环流三号”取得重大科研进展，首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行。“人造太阳”物理本质就是核聚变，由于其发生核聚变的原理和太阳发光发热的原理很相似，核反应方程为。下列说法正确的是( )
A.该核反应不需要极高的温度也能发生
B.该核反应是核聚变反应，聚变反应过程需要吸收能量才能进行
C.该核反应是核裂变反应，核反应方程式中的X是电子
D.轻核聚变与重核裂变相比，聚变更为安全、清洁
6．科学家发现太阳的核聚变反应区只是中心很小的一部分，由于太阳强大的引力和磁场的束缚，使太阳内部的能量可以向外持续稳定地释放，而不会像氢弹那样瞬间爆炸，这就是可控核聚变技术的由来。太阳内部核聚变反应的一种可能形式为，设、、X和的质量分别为和，光速为c，则下列说法正确的是( )
A.X是
B.核反应中比结合能较小的原子核变成了比结合能较大的原子核
C.该核反应释放的核能为
D.核反应中核子平均质量较小的原子核变成了核子平均质量较大的原子核
7．原子物理学有广泛的应用，在医学领域硼中子俘获疗法是目前治疗癌症最先进的手段之一，其核反应方程为。已知与X、Y有关的另一核反应方程为。下列说法正确的是( )
A.Y的核子数为2
B.X的中子数为4
C.是核裂变
D.碳14发生β衰变的核反应方程为
8．如图所示为不同原子核的比结合能随质量数A变化的图线，查德威克发现中子的核反应方程为。下列说法正确的是( )
A.是
B.核的结合能大于核的结合能
C.核的平均核子质量小于核的平均核子质量
D.的总质量小于和的总质量
二、多选题
9．受2011年发生的大地震及海啸影响，日本福岛第一核电站1至3号机组堆芯熔毁，事故发生后，东京电力公司持续向1至3号机组安全壳内注水以冷却堆芯并回收污水，截至2021年3月，已储存了125万吨核污水，且每天新增140吨。2023年8月24日13时03分日本福岛第一核电站启动核污染水排海，2024年11月4日，日本福岛核电站第10次核污染水排放结束，目前累计的核污染水排放量已达7.83万吨。核污染水含高达64种放射性元素，其中氚衰变过程中产生的电离辐射可损害，是致癌的高危因素之一，半衰期为12.5年。其衰变方程为，下列说法正确的是( )
A.衰变方程中，，
B.的比结合能大于的比结合能
C.秋冬气温逐渐变低时，氚的衰变速度不变
D.经过25年，氚将全部衰变结束
10．物理学中，将如同和这样质子数与中子数互换的原子核互称为“镜像核”。则下列说法正确的是( )
A.和互为“镜像核” B.和互为“镜像核”
C.和互为“镜像核” D.互为“镜像核”的两个核质量数相同
11．下列说法正确的是( )
A.γ射线在电场和磁场中都不会发生偏转
B.α射线比β射线更容易使气体电离
C.太阳辐射的能量主要来源于重核裂变
D.核反应堆产生的能量来自轻核聚变
三、计算题
12．我国是国际热核聚变研究领域的领先者之一。在某次核反应中，一个氘核和一个氚核结合生成一个氦核，并放出一个粒子。已知氘核的比结合能为，氚核的比结合能为，该核反应释放的核能为，真空中光速为c。
（1）写出核反应方程并求出质量亏损；
（2）求氦核的比结合能。
13．核电站利用核反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电。请解答以下问题，计算结果保留两位有效数字。
（1）核反应堆中的“燃料”是，请完成核反应方程式：
（2）铀核的质量为235.0439 u，中子的质量为1.0087 u，锶（Sr）核的质量为89.9077 u，氙（Xe）核的质量为135.9072 u，1 u为，浓缩铀中铀235的含量占2%。求一座100万千瓦的核电站每年大约需要多少吨浓缩铀？
参考答案
1．答案：A
解析：根据核反应中电荷量守恒和质量数守恒可知
则X为中子，Y为电子，A正确。
故选A。
2．答案：B
解析：根据质量数守恒可得
由电荷数守恒可知，Y应为中子，因此，B正确。
故选B。
3．答案：A
解析：C.核反应中质量数与电荷数均守恒，C错误；
ABD.由方程式可得该过程是β衰变，β衰变产生的电子是β衰变过程中中子转化为一个质子同时放出一个电子形成的，故X应该为电子，这个电子来自于原子核内的中子，BD错误，A正确。
故选A。
4．答案：C
解析：A：反应是衰变反应，不是原子核的人工转变，选项A错误；
B：反应中质量数，电荷数都守恒，选项B正确；
C：反应是原子核的人工转变方程，选项C正确；
D：反应是聚变反应，选项D正确；
故选B，C，D。
5．答案：D
解析：AB.该反应为核聚变反应，聚变反应过程需要吸收能量才能使轻核间的距离接近到发生聚变的距离，因此需要高温，但反应过程中会释放更大的能量，故选项AB错误；
C.由质量数守恒和电荷数守恒可得，即X为中子，故选项C错误；
D.轻核聚变与重核裂变相比，聚变生产产物为，无放射性，更为安全、清洁，废物数量少，故选项D正确。
故选D。
6．答案：B
解析：A.根据质量数和电荷数守恒，可知X的质量数为4，电荷数为2，所以X是，A错误；
BD.该反应放出核能，生成的原子核更加稳定，所以生成的新核核子平均质量变小，即核反应中比结合能较小的原子核变成了比结合能较大的原子核，B正确，D错误；
C.根据爱因斯坦质能方程可得，该反应释放的核能为
C错误。故选B。
7．答案：B
解析：设X的质量数为a，核电荷数为x，Y的质量数为b，核电荷数为y，则由质量数守恒和电荷数守恒可得，，解得。则可知X为，中子数为4，Y为，核子数为4，A错误，B正确。是人工核转变，C错误。碳14发生β衰变的核反应方程为，D错误。
8．答案：C
解析：A根据质量数守恒和电荷数守恒，可知为,A项错误;B.核的比结合能大于核的比结合能，但核的核子多，比结合能与核子数相乘后的结合能大，B项错误；C.比结合能越大，在核子结合成原子核时，平均每个核子的质量亏损越大，核的比结合能大于核的比结合能，所以核的平均核子质量小，C项正确;D.的比结合能均小于核的比结合能，该核反应会存在核能的释放，反应过程存在质量亏损，所以的总质量大于和的总质量，D项错误。故选C。
9．答案：ABC
解析：A.根据核反应方程中质量数和电荷数守恒。氚（）的质量数是3，电荷数是1；电子（）质量数是0，电荷数是-1；y光子质量数和电荷数都是0。设，则电荷数
可得
质量数
可得
A正确
B.氚发生衰变的过程中会释放能量，生成的比氚更稳定，比结合能越大的原子核越稳定，所以的比结合能大于的比结合能，B正确
C.放射性元素的半衰期由原子核内部自身的因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件（如温度、压强等）无关，所以秋冬气温逐渐变低时，氚的衰变速度不变，C正确
D.半衰期是大量放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，经过25年，即经过2个半衰期，剩余氚的质量为原来的
并不是全部衰变结束，D错误
故选ABC
10．答案：BD
解析：的质子数为7，中子数为8，互换后质子数变为8，质量数应仍为15，则和不互为“镜像核”，故A错误；的质子数为7，中子数为6，互换后质子数变为6，质量数仍为13，则和互为“镜像核”，故B正确；的质子数为7，中子数为8，互换后质子数应变为8，故和不互为“镜像核”，故C错误；互为“镜像核”的两个原子核的质子数与中子数互换，但质子数加中子数不变，所以互为“镜像核”的两个核质量数相同，故D正确。
11．答案：AB
解析：A.因为γ是一个不带电的光子，所以，它在电场和磁场中都不会偏转的，故A正确；
B.由于α粒子的速度可以达到光速的十分之一，自身质量又比较大，通过气体时很容易将气体电离；β射线是电子流，它穿透能力较强，但电离能力弱，故B正确；
C.太阳内部氢核不断聚变成氦核不断向外释放能量，所以太阳辐射的能力主要来源于氢核聚变，故C错误；
D.核电站反应堆产生的能量来自重核裂变，故D错误。
故选AB。
12．答案：（1）；（2）
解析：（1）核反应方程为
根据质能方程，可得
解得
（2）依题意，可得
解得氦核的比结合能为
13．答案：（1）
（2）27 t
解析：（1）的核反应方程式
（2）核电站每年输出的有用功。
一个铀核裂变放出的能量，
则需要浓缩铀的质量。

展开更多......

收起↑