高中物理选择性必修第三册课后习题 第5章 原子核与基本粒子 4.核裂变 核聚变 5.粒子物理学发展概况.docVIP

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4.核裂变核聚变5.粒子物理学发展概况

课后训练巩固提升

一、基础巩固

1.现有核电站是利用核能发电,对于缓解能源危机起到了重要作用。核能发电主要是利用了()

A.重核的裂变

B.轻核的聚变

C.两种方式共存

D.原子核的衰变

答案:A

解析:重核裂变过程中质量亏损,伴随着巨大能量放出,目前核电站均是采用了受控的重核裂变,核聚变释放的能量更大但不可控,故A正确,B、C、D错误。

2.如图所示的链式反应中,重核裂变时放出的可以使裂变不断进行下去的粒子是()

A.中子

B.质子

C.α粒子

D.β粒子

答案:A

解析:链式反应中,重核裂变时放出的可以使裂变不断进行下去的粒子是中子,并且一次裂变可以放出多个中子,从而发生链式反应,故A正确,B、C、D错误。

3.下列说法正确的是()

A.“人造太阳”的核反应方程是?92235U+Ba+?3689

B.任何两个原子核都可以发生聚变

C.两个轻核结合成质量较大的核,总质量较聚变前增加

D.两个轻核结合成质量较大的核,核子的比结合能增加

答案:D

解析:“人造太阳”的反应是轻核聚变,而不是核裂变,故A错误;只有两个轻原子核才可以发生聚变,故B错误;两个轻核结合成质量较大的核,会释放核能,根据爱因斯坦质能方程可知总质量较聚变前减小,故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,核子的平均质量减小,所以核子的比结合能增加,故D正确。

4.(多选)下列说法正确的是()

A.聚变反应中有质量亏损,所以必向外界放出能量

B.要使核发生聚变反应,必须使核之间的距离接近到1×10-15m,也就是接近到核力能够发生作用的范围内

C.要使核发生聚变反应,必须克服核力做功

D.热核反应只有在人工控制下才能发生

答案:AB

解析:聚变反应中有质量亏损,所以必向外界放出能量,则A正确;使核发生聚变反应,必须使核之间的距离接近到1×10-15m,也就是接近到核力能够发生作用的范围内,则B正确;要使聚变产生,必须克服核子间库仑斥力作用,则C错误;热核反应可自然发生,如太阳内的热核反应,则D错误。

5.(多选)已知氘核的比结合能是1.09MeV,氚核的比结合能是2.78MeV,氦核的比结合能是7.03MeV,在某次核反应中,1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核,则下列说法正确的是()

A.核反应方程为?12H+1

B.核反应过程中释放的核能是17.6MeV

C.目前核电站都采用上述核反应发电

D.该核反应中反应物与生成物质量相等

答案:AB

解析:1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核,根据质量数与电荷数守恒可知,同时生成一个中子,核反应方程为?12H+1

6.太阳内部的聚变反应是一个系列反应,最终可以简化为4个质子转化成1个氦核和2个正电子并放出能量。已知质子的质量mp=1.0073u,α粒子的质量mα=4.0015u,电子的质量me=0.0005u,1u相当于931.5MeV的能量。

(1)写出该热核反应方程。

(2)一次这样的热核反应过程中释放出多少能量?(结果保留四位有效数字)

答案:(1)411HHe+2

解析:(1)根据核反应过程中质量数和核电荷数守恒写出热核反应方程为411HHe+2

(2)根据质量亏损,有Δm=4mp-mα-2me=4×1.0073u-4.0015u-2×0.0005u=0.0267u

根据爱因斯坦质能方程ΔE=Δmc2,得热核反应过程中释放出的能量为ΔE=0.0267×931.5MeV=24.87MeV。

二、能力提升

1.原子弹和核能发电的工作原理都是核裂变。一种典型的铀核裂变的核反应方程是?92235U+01n

A.X原子核中含有86个中子,裂变后的总质量数减少

B.X原子核中含有144个核子,裂变后的总质量不变

C.X原子核中含有144个核子,裂变后的总质量减少

D.X原子核中含有86个中子,裂变后的总质量数增加

答案:C

解析:铀核裂变反应过程中,质量数守恒,X的质量数为235+1-89-3=144,可知X原子核中含有144个核子;电荷数守恒,X的电荷数为92-36=56,所以X中的中子数为144-56=88,即X原子核中含有88个中子。在核反应的过程中,质量数是守恒的,总质量数既不减小,也不增加,存在质量亏损,故C正确,A、B、D错误。

2.关于核反应方程,下列说法正确的是()

A.铀核裂变的核反应方程是?92235U56144Ba+36

B.卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为?24He+O+

C.92239U

D.铀239(92239U)衰变成钚239(94

答案:B

解析:铀核裂变的核反应方程是?92235U+01nBa+3689Kr+301n,两边的