2020高中物理4.5 裂变和聚变 每课一练（粤教版选修3-5）

2020高中物理4.5 裂变和聚变 每课一练（粤教版选修3-5）

‎4.5 裂变和聚变 每课一练（粤教版选修3-5） ‎ ‎1．关于重核的裂变，下列说法正确的是( )‎ 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的能量，产生明显的质量亏损，所以核子数减少 D．由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，所以重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能 ‎2．重核的裂变就是( )‎ A．重核分裂成核子的核反应 B．重核分裂成许多质量很小的轻核的核反应 C．重核分裂成两个或两个以上中等质量的核的核反应 D．中等质量的核分裂为质量很小的轻核的核反应 ‎3．下列核反应中属于核聚变的是( )‎ ‎4．科学家发现在月球上含有丰富的He(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He＋He→2H＋He.关于He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He聚变反应发电 ‎5．关于轻核的聚变，下列叙述中不正确的是( )‎ A．把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应，称为聚变 B．轻核的聚变必须在几百万开尔文的高温下才能进行 C．聚变比裂变能释放更多的能量 D．一个氘核和氚核结合成一个氦核时，平均每个核子放出的能量，比裂变反应中平均每个核子放出的能量要大 ‎6．氘核(H)和氚核(H)聚合成氦核(He)的核反应方程为H＋H→He＋n，设氘核的质量为m1，氚核的质量为m2，氦核的质量为m3，中子的质量为m4，则反应过程放出的能量为( )‎ A．(m1＋m2－m3)c2 B．(m1＋m2－m4)c2‎ C．(m1＋m2－m3－m4)c2 D．(m4＋m3－m1－m2)c2‎ ‎7．一个U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U＋n→X＋Sr＋2n，则下列叙述正确的是( )‎ 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＝mc2，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 ‎8．(双选)下面是铀核裂变反应中的一个：U＋n→＋Sr＋10n 已知铀235的质量为235.043 9 u，中子质量为1.008 7 u，锶90的质量为89.907 7 u，氙136的质量为135.907 2 u，则此核反应中( )‎ A．质量亏损为Δm＝235.043 9 u＋1.008 7 u－89.907 7 u－135.907 2 u B．质量亏损为Δm＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.008 7) u C．释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.008 7)×(3×108)2 J D．释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.008 7)×931.5 MeV ‎9．(双选)如图1所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图象．下列说法中正确的是( )‎ 图1‎ A．若D和E能结合成F，结合过程一定要释放能量 B．若D和E能结合成F，结合过程一定要吸收能量 C．若A能分裂成B和C，分裂过程一定要释放能量 D．若A能分裂成B和C，分裂过程一定要吸收能量 题 号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ ‎9‎ 答 案 ‎10.已知氘核质量为2.014 1 u，氚核质量为3.016 0 u，氦核质量为4.002 6 u，中子的质量为1.008 7 u，试计算聚变反应H＋H→He＋n中，平均每个核子放出的核能大小．‎ 参考答案 ‎1．D [根据重核发生裂变的条件和裂变放能的原理分析可知，裂变时因铀核俘获中子即发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程．因而其释放的能量是远大于其俘获中子时吸收的能量的．链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于其临界体积．如果体积小，中子从铀块中穿过时，碰不到原子核，则链式反应就不会发生．在裂变反应中核子数是不会减少的，如U裂变为Sr和Xe的核反应，其核反应方程为：U＋n→Sr＋Xe＋10n 其中各粒子质量分别为 mU＝235.043 9 u，mn＝1.008 67 u mSr＝89.907 7 u，mXe＝135.907 2 u 质量亏损为Δm＝(mU＋mn)－(mSr＋mXe＋10mn)＝0.151 0 u 可见铀裂变的质量亏损远小于一个核子的质量，核子数是不会减少的，因此选项A、B、C错误．重核裂变为中等质量的原子核时，由于平均质量减小，还会再发生质量亏损，从而释放出核能．‎ 综上所述，选项D正确．]‎ ‎2．C [核反应中把重核分裂成中等质量的核，并释放出核能的反应，称为裂变．]‎ ‎3．A [A项是轻核聚变，B项是衰变，C项是裂变；D项是人工转变．]‎ ‎4．B [聚变反应存在质量亏损，由爱因斯坦质能方程E＝mc2知，无论轻核的聚变还是重核的裂变，只要有质量亏损就会释放核能，A、C项错误；核反应必定要产生新的原子核，在该反应中He聚变产生了H和He，B项正确；目前核电站采用的是裂变反应，D项错误．]‎ ‎5．C 6.C ‎7．A [由质量数守恒和电荷数守恒知235＋1＝a＋94＋2×1,92＝b＋38 解得a＝140，b＝54，其中a为X的质量数，b为X的核电荷数，X核中的中子数为a－b＝140－54＝86，由此可知A正确，B错误；裂变释放能量，由质能关系可知，其总质量减少，但质量数守恒，故C、D均错误．]‎ ‎8．BD [计算亏损质量时要用反应前的总质量减去反应后的总质量，二者之差可用“u”或“kg”作单位，故A错，B对；质量单位为“u”时，可直接用“1 u的亏损放出能量931.5 MeV”计算总能量，故D对，当质量单位为“kg”时直接乘以(3.0×108)2，总能量单位才是焦耳，故C错．]‎ ‎9．AC [题目图样说明了不同原子核的核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数的关系．从图中可以看出，Fe的核子的平均质量最小，D、E的核子的平均质量比F大，故D、E结合成F时，总质量会减少，应释放核能．同样的理由，A分裂成B和C时，总质量也会减少，一定会释放核能．]‎ ‎10．3.52 MeV 解析 根据聚变反应方程，算出反应过程中的质量亏损，然后利用爱因斯坦质能方程求出聚变反应放出的核能，再除以质量数便得答案．‎ 聚变以前： 聚变以后：‎ H：2.014 1 u He：4.002 6 u 质量亏损Δm＝5.030 1 u－5.011 3 u＝0.018 8 u 放出核能ΔE＝Δmc2‎ ‎＝ eV ‎＝17.6 MeV 平均每个核子释放的能量为＝3.52 MeV