高中物理专题19核裂变和核聚变练习(含解析)

核裂变与核聚变课后篇素养形成必备知识基础练1.(多选)关于铀核裂变,下列说法正确的是()A.铀核裂变的产物是多种多样的,但只能裂变成两种不同的核B.铀核裂变时还能同时释放2~3个中子C.为了使裂变的链式反应容易进行,最好用铀235而不用铀238D.铀块的体积对产生链式反应无影响,会引起裂变,放出2~3个中子,裂变的产物是各种各样的,具有极大的偶然性,只是裂变成两块的情况多,也有的裂变成多块,A错误,B正确;铀235受慢中子的轰击时,裂变的概率大,而铀238只能俘获能量在1 MeV以上的中子才能引起裂变,且裂变的概率小,C正确;要引起链式反应,需使铀块体积大于或等于临界体积,D错误。

2.(2020吉林长春模拟)图为原子核裂变并发生链式反应的示意图,铀核裂变的产物是多样的,一种典型的铀核裂变对应的核反应方程是92235U+n→a140X+38b Y+2n,其中n为中子,对于产物X的原子序数a 和产物Y的质量数b,以下判断正确的是()A.a=53,b=93B.a=54,b=94C.a=53,b=94D.a=54,b=93:92=a+38;核反应质量数守恒:235+1=140+b+2;联立得a=54,b=94。

故B正确,A、C、D错误。

3.(2020湖北武汉模拟)聚变与裂变相比有很多优点,下列说法不正确的是()A.地球上聚变燃料的储量丰富,足以满足聚变的需要B.轻核聚变更为安全、清洁C.相同质量的核燃料,轻核聚变反应中产生的能量更多D.环流器是利用聚变物质的惯性进行约束,即用激光从各个方向照射反应的物质,使它们“挤”在一起发生反应0.03 g的氘,氚可以利用锂制取,聚变燃料丰富,故A正确;轻核聚变需要高温,一旦出现故障,高温不能维持,反应自动停止,且反应产生的氦没有放射性,聚变时高速中子、质子与其他物质反应而生成的放射性物质,比裂变反应堆生成的废物数量少,放射废料少,容易处理,故B 正确;相同质量的核燃料,轻核聚变反应中产生的能量更多,产能效率高,故C正确;环流器是利用磁约束,而不是聚变物质的惯性进行约束,故D不正确。

人教版高中物理核裂变与核聚变课后习题答案及解析练习与应用1．什么是核裂变？什么是链式反应？解析：重核分裂成中等质量原子核的核反应叫做重核的裂变。

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，叫做核裂变的链式反应。

2．在核反应堆中，用什么方法控制核裂变的速度？解析：核反应堆是人工控制链式反应的装置，控制速度的原理：在铀棒之间插些镉棒，因为镉吸收中子的能力很强，当反应过于激烈时，使镉棒插深些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就减慢了；反之，则把镉棒插浅一些，让它吸收中子少一些，链式反应的速度就可以增大，一般来说这些操作是用电子仪器来完成；所以在原子核反应堆中，可用能吸收中子的镉棒来控制核裂变反应的速度。

3．什么是核聚变？核聚变过程中的能量转化有什么特点？解析：两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫做聚变．聚变发生时需要提供巨大的能量，但反应中放出的能量比提供的能量要大得多。

4．请分析：在地球上实现受控热核反应的必要性、可能性和困难是什么？解析：必要性:由于地球上石化燃料和裂变材料的贮量有限,开发聚变能非常重要,并且是一项十分紧迫的任务。

各国科学家都在加紧研究,以期尽快在地球上制造出人类自己的太阳,缓解甚至消除能源危机的困扰。

可能性:地球上聚变材料的储量丰富,每升水中含有0.03g的氘,地球上的河流、湖泊、海洋等有138.6亿立方米的水,大约有40亿吨氘。

聚变反应中所用的氘可以利用锂来提取,地球上锂的储量有2000亿吨,用来制取氘足以满足聚变的需要。

困难:地球上没有任何容器能够经受住热核反应所需要的高温。

5．在一个反应堆中用石墨做慢化剂使快中子减速。

碳核的质量是中子的12倍，假设中子与碳核的每次碰撞都是弹性正碰，而且认为碰撞前碳核都是静止的。

（1）设碰撞前中子的动能是E0，经过一次碰撞，中子失去的动能是多少？解析：设中子的质量为m，速度为v0，碳核的质量为M，碰撞后中子、碳核的速度分别为v1、v，以v0方向为正方向，根据动量守恒定律得：mv0=mv1+Mv根据机械能守恒定律得：12m v02=12m v12+12M v2由以上两式解得v1= - 1113v0碰撞一次，中子损失的动能为：△E K=12m v02-12m v12=48169E0（2）至少经过多少次碰撞，中子的动能才能小于10-6E0？根据以上计算结果每一次后的末速度都是原来的11，所以经过n13）n v0,根据动能公式可得：次后其末速度为原来的（1113）2n=10-6这个关系式，展开的2n（lg11-lg13）=-6 （1113解得n=41.2 所以至少要经过42次碰撞才可以小于10-6E06．秦山核电站第一期工程装机容量为3×108W。

《4. 核裂变与核聚变》同步训练(答案在后面)一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、下列关于核裂变的描述，正确的是：A、核裂变是重核吸收一个中子后分裂成两个质量相近的轻核的过程。

B、核裂变过程中会释放出大量的能量，这种能量主要用于发电。

C、核裂变只发生在铀-235等重核上，而铀-238等其他重核不会发生裂变。

D、核裂变是通过中子轰击重核实现的，不需要其他粒子参与。

2、关于核聚变，以下说法不正确的是：A、核聚变是指两个轻核结合成一个更重的核的过程。

B、核聚变过程中会释放出比核裂变更多的能量。

C、太阳内部发生的是核聚变，这是太阳能量的来源。

D、核聚变反应需要极高的温度和压力才能进行。

3、核聚变反应相比核裂变反应，最显著的特点是（）A、释放的能量更大B、反应更加稳定C、利用的燃料更易获取D、可以在较低温度下发生4、关于核裂变过程中的链式反应，以下描述正确的是（）A、链式反应只能在人为控制的情况下发生B、核裂变产生的中子不会发生任何反应C、链式反应过程中，释放出的中子会被不断吸收，最终反应停止D、通过控制中子的数量可以控制链式反应的速度5、科学家发现铀235原子核在吸收一个中子后分裂成两个中等大小的原子核，同时释放出大量的能量。

这种核反应被称为：A. 核裂变B. 核聚变C. 辐射D. 粒子碰撞6、下列关于核能利用的描述中，错误的是：A. 核裂变反应在核电站中的发电机部分发生。

B. 核聚变反应已经在地球上实现可控的条件。

C. 核能的利用可以减少对化石能源的依赖，降低温室气体排放。

D. 核能发电站几乎不产生二氧化碳等温室气体排放。

7、下列关于核裂变和核聚变的说法中，正确的是（）A、核裂变是指一个重核分裂成两个或更多的轻核，并释放出大量能量的过程。

B、核聚变是指两个轻核结合成一个重核，同时释放出大量能量的过程。

C、核裂变和核聚变都可以在地球表面自然发生。

D、核裂变和核聚变都需要在极高的温度和压力下才能发生。

6 核裂变基础巩固1.(多选)在下列四个方程中,x 1、x 2、x 3和x 4各代表某种粒子,判断正确的是( )①92235U +01n→3895Sr +54138Xe +3x 1 ②12H +x 2→23He +01n ③92238U→90234Th +x 3 ④1224Mg +24He →1327Al +x 4 A.x 1是中子 B.x 2是质子 C.x 3是α粒子D.x 4是氚核项,根据核电荷数和质量数守恒可得x 1的电荷数为0,质量数为1,因此确定x 1为中子,A 正确;B 项,根据核电荷数和质量数守恒可得x 2的电荷数为1,质量数为2,因此确定x 2为氘核,B 错误;C 项,根据核电荷数和质量数守恒可得x 3的电荷数为2,质量数为4,因此确定x 3为α粒子,C 正确;D 项,根据核电荷数和质量数守恒可得x 4的电荷数为1,质量数为1,因此确定x 4为质子,D 错误。

2.为使链式反应平稳进行,下列办法可行的是( ) A.铀块可制成任何的体积B.铀核裂变释放的中子可直接去轰击另外的铀核C.通过慢化剂将产生的中子减速D.用镉棒作为慢化剂使中子减速,故A 错误;铀核裂变释放出的为快中子,不能直接用来轰击铀核,必须用慢化剂减速,而镉棒是用于控制中子数量的,故C 正确,B 、D 错误。

3.核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生的裂变反应。

在众多的裂变反应中,有一种反应方程为92235U +01n→56141Ba +3692Kr +a X,其中X 为某种粒子,a 为X 的个数,则( )A.X 为中子,a=2B.X 为中子,a=3C.X 为质子,a=2D.X 为质子,a=3,可计算出a=3,且X 为中子,故本题选B 。

4.秦山核电站第三期工程中有两个6×105kW 发电机组已实现并网发电。

发电站的核能来源于92235U的裂变,下列说法正确的是( )A.反应堆中核反应速度通常是采用调节 92235U的体积来控制的B .92235U 的一种可能裂变为92235U +01n→54139Xe +3895Sr+201nC .92235U 是天然放射性元素,升高温度后它的半衰期会缩短D.虽然核电站能提供很大的能量,但它对环境的污染比火电站严重(镉棒)吸收中子的多少来控制,A 错;92235U 裂变有多种可能性,这是其中常见的一种,B 对;放射性元素的半衰期由原子核本身决定,与温度、压强等外界条件无关,C 错;核电站的核能是清洁能源,污染少,D 错。

课时19 核裂变和核聚变1．太阳放出的能量来自于（）A．重核裂变 B．天然衰变C．轻核聚变 D．人工转变【答案】C【解析】太阳放出的能量来自于太阳内部剧烈的热核反应，即轻核聚变，故C正确，ABD错误。

故选：C2．一颗恒星的寿命取决于它的（）A．温度 B．颜色 C．质量 D．体积【答案】C【解析】因为天体大，质量大，万有引力就大，在巨大的引力下原子核之间的距离就更近，更容易引起核聚变，所以越大的恒星他的内部核聚变就越激烈，释放的能量也越大，燃料聚变的速度就越快，恒星死亡的也就越快。

故选C.质量小的恒星其寿命几乎同宇宙一样长，达一百多亿年；质量大的恒星，其寿命却只有几百万到几千万年．一般来说，质量越大，寿命越短．3．在下列叙述中，不正确的是（）A．光电效应现象说明光具有粒子性B．重核裂变和轻核聚变都会产生质量亏损C．根据玻尔理论，氢原子从高能态跃迁到低能态时，原子向外释放光子，原子电势能和核外电子的动能均匀减小D．电子和其他微观粒子，都具有波粒二象性【答案】C【解析】光电效应说明光具有粒子性，故A说法正确；重核裂变和轻核聚变都释放能量，都有质量亏损，故B说法正确；氢原子辐射出一个光子后，原子能量减小，轨道半径减小，根据，知核外电子的动能增大，原子能量等于动能和电势能之和，则电势能减小。

故C说法错误；任何一个运动着的物体，小到电子质子大到行星太阳，都有一种波与之对应这种波称为物质波，故电子和其他微观粒子，都具有波粒二象性，故D说法正确。

3．现行人教版高中物理教材中有很多经典的插图能够形象的表现出物理实验、物理现象及物理规律，下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（）A．甲图中，卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子B．乙图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大C．丙图中，射线甲由电子组成，射线乙为电磁波，射线丙由粒子组成D．丁图中，链式反应属于轻核裂变【答案】B【解析】A. 卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，A错误。

核裂变与核聚变反应练习题一、选择题1、关于核裂变和核聚变，下列说法正确的是（）A 核裂变是重核分裂成中等质量的核，核聚变是轻核结合成较重的核B 核裂变和核聚变都能释放出巨大的能量C 核电站利用的是核裂变反应，太阳内部发生的是核聚变反应D 以上说法都正确答案：D解析：核裂变是重核分裂成中等质量的核，同时释放出能量，如铀核的裂变。

核聚变是轻核结合成较重的核，也会释放出大量的能量，例如氢的同位素氘和氚聚变成氦。

核电站通过可控的核裂变来发电，而太阳内部持续进行着核聚变反应，为地球提供着源源不断的能量。

所以 A、B、C 选项的说法均正确。

2、下列核反应中，属于核聚变的是（）A ＼（＿{92}＾｛235}U ＋＿{0}＾｛1}n → ＿{56}＾｛144}Ba ＋＿{36}＾｛89}Kr ＋ 3_{0}＾｛1}n\）B ＼（＿{1}＾｛2}H ＋＿{1}＾｛3}H → ＿{2}＾｛4}He ＋＿{0}＾｛1}n\）C ＼（＿{90}＾｛234}Th → ＿{91}＾｛234}Pa ＋＿{－1}＾｛0}e\）D ＼（＿{92}＾｛238}U → ＿{90}＾｛234}Th ＋＿{2}＾｛4}He\）答案：B解析：A 选项是铀核的裂变反应；B 选项中氘核和氚核聚变成氦核和中子，属于核聚变；C 选项是钍核的β衰变；D 选项是铀核的α衰变。

3、核聚变与核裂变相比，具有的优点是（）A 产生的放射性废物较少B 所需的原料在地球上储量丰富C 释放的能量更多D 以上都是答案：D解析：核聚变产生的放射性废物相对较少，对环境的污染较小。

核聚变所需的原料，如氢的同位素，在地球上储量极为丰富。

而且核聚变释放的能量比核裂变要多得多。

4、目前，实现可控核聚变面临的主要困难是（）A 高温条件难以达到B 无法有效约束等离子体C 缺乏合适的核聚变材料D 以上都是答案：D解析：要实现可控核聚变，需要达到极高的温度，一般在亿度以上，目前的技术难以达到并维持这样的高温。

核裂变与核聚变练习一、单选题1.下列说法正确的是A. 在铀核的裂变中,当铀块的体积小于“临界体积”时,不能发生链式反应B. 铀元素的半衰期为T,当温度发生变化时,铀元素的半衰期也发生变化C. 比结合能越小,原子核结合得越牢固,原子核越稳定D. 轻核聚变后,比结合能减少,因此反应中释放能量2.2020年12月4日,新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置(HL−2M)在成都建成并首次实现利用核聚变放电。

下列方程中,正确的核聚变反应方程是()A. 12H+13H→24He+01nB. 92238U→90234Th+24HeC. 92235U+01n→56144Ba+3689Kr+301nD. 24He+1327Al→1530P+201n3.铀原子核既可发生衰变,也可发生裂变。

其衰变方程为 92238U→ 90234Tℎ+X,裂变方程为 92235U+ 01n→Y+ 3689kr+3 01n,其中 92235U、 01n、Y、3689Kr的质量分别为m1、m2、m3、m4,光在真空中的传播速度为c。

下列叙述正确的是()A. 92238U发生的是β衰变B. Y原子核中含有56个中子C. 若提高温度, 92238U的半衰期将会变小D. 裂变时释放的能量为(m1−2m2−m3−m4)c24.2020年1月10日,工程院院士黄旭华获得国家最高科学技术奖,他为核潜艇研制和跨越式发展作出了巨大贡献,下列说法正确的是A. 核潜艇的核反应也叫热核反应B. 原子弹中铀或钚的质量可小于临界质量C. 核潜艇的核反应堆是利用隔棒控制核反应速度D. 核聚变和核裂变都能放出核能,故一切核反应都应放出核能5.关于核反应下列说法正确的是()A. 核反应方程 714N+24He→817O+11H属于轻核聚变B. 氢弹是利用重核裂变制成的核武器C. 铀核( 92238U)衰变为铅核( 82206Pb)的过程中,要经过6次α衰变和8次β衰变D. 只有当铀块的体积等于或大于临界体积时才会发生链式反应6.下列关于衰变与核反应的说法正确的是A. 放射性元素的半衰期随着外界条件(如温度、压强等)的改变而改变B. 核聚变反应方程12H+13H→24He+X中的X表示中子C. β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的D. 高速α粒子轰击氮核可产生中子,其核反应方程为24He+714N→816O+01n7.有下列4个核反应方程,核反应类型依次属于()① 1124Na→ 1224Mg+ −10e② 92235U+ 01a→ 36141Ba+ 3692Kr+3 01n③ 919F+ 24He→ 1022Ne+ 11H ④23He+12H→ 24He+11H.A. 衰变、裂变、人工转变、聚变B. 裂变、裂变、聚变、聚变C. 衰变、衰变、聚变、聚变D. 衰变、人工转变、人工转变、聚变8.我国对中微子的研究处于世界领先地位。

《第4节核裂变和核聚变》同步训练(答案在后面)一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、下列关于核裂变的描述，正确的是：A、核裂变是一个中子轰击一个重核，使该重核裂变成两个较轻的核并释放出能量。

B、核裂变是两个轻核结合成一个较重的核并释放出能量。

C、核裂变的过程会减少原子核中的中子数。

D、核裂变是自然发生的现象，不需要外界因素的影响。

2、关于核聚变的描述，不正确的是：A、核聚变是两个轻核结合成一个较重的核并释放出大量能量。

B、核聚变过程中的温度通常需要达到数百万到数千万摄氏度。

C、核聚变是目前人类获取能量的主要方式。

D、核聚变反应产生的废物比核裂变反应产生的废物要少。

3、中国首“华龙一号”核电机组于2020年11月份并网发电，其核反应堆中的反应方程为235U + 1n → 144Ba + 89Kr + 31n，下列说法正确的是（）A. 反应是衰变反应B. 反应过程中铀的半衰期减小C. 反应过程中放出能量D. 反应是人工核转变4、关于核反应的类型及粒子的判断，下列说法正确的是（）A. 238U → 234Th + X，式中X为电子，属于β衰变B. 2H + 3H → 4He + Y，式中Y为中子，属于核裂变C. 14N + 4He → 17O + K，式中K为质子，属于人工核转变D. 235U + 1n → 143Xe + 90Sr + Z，式中Z为5个氮核，属于α衰变5、在核裂变过程中，重核吸收一个中子后分裂成两个较轻的原子核，同时释放出更多的中子。

关于这一过程，下列说法正确的是：A. 裂变反应释放的能量来源于原子核的质量亏损。

B. 所有重核都能发生自发裂变。

C. 在核裂变中，裂变产物的总质量大于反应前的总质量。

D. 核裂变产生的中子不能引发新的裂变反应。

6、关于核聚变与核裂变的区别，以下哪个描述是正确的？A. 核聚变通常发生在重元素中，而核裂变则发生在轻元素中。

B. 核聚变反应需要极高的温度和压力条件，而核裂变则相对容易实现。

19.6核裂变【小题达标练】一、选择题1.(多选当一个重核裂变时,它所产生的两个核(A.含有的质子数比裂变前重核的质子数少B.含有的中子数比裂变前重核的中子数少C.裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量D.可能是多种形式的两个核的组合【解析】选B、D。

由于在裂变反应中吸收一个中子而释放出几个中子,质子数没有发生变化,而两个新核的中子数减少,A错误,B正确;反应前后质量发生了亏损而释放出能量,并不等于俘获中子的能量,在裂变反应中,产物并不是唯一的,故C错误,D正确。

【总结提升】重核裂变的实质(1重核裂变是中子轰击质量数较大的原子核,使之分裂成中等质量的原子核,同时释放大量的能量,放出更多的中子的过程。

(2重核的裂变是放能核反应,原因是核反应前后质量有亏损,根本原因是重核的比结合能相比中等质量的核的比结合能要小。

所以在重核分解为两个中等质量核的过程中要释放能量,而且释放的能量远大于它俘获中子时得到的能量。

2.(2015·汕头高二检测U吸收一个慢中子后分裂成Kr和Ba,还放出(A.1个α粒子B.3个中子C.10个中子D.10个质子【解析】选B。

根据质量数守恒、电荷数守恒可得还放出3个中子,B项正确。

3.(2015·南昌高二检测中国承诺到2020年碳排放量下降40%～45%。

为了实现负责任大国的承诺,我国将新建核电站项目。

目前关于核电站获取核能的基本核反应方程可能是(A U n Sr Xe+1nB Na Mg eC N He O HD U Th He【解析】选A。

重核的裂变是指质量数较大的原子核分裂成两个中等质量的原子核,A 是裂变反应,A正确;B为β衰变,C是发现质子的反应,D是α衰变。

4.一个铀235吸收一个中子后的核反应方程是U n Xe Sr+n,放出的,锶90核的质能量为E,铀235核的质量为M,中子的质量为m,氙136核的质量为m1 ,真空中光速为c,则释放的能量E等于(量为m2A.(M-m1-m2-10mc2B.(M+m-m1-m2c2C.(M-m1-m2-9mc2D.(m1+m2+9m-Mc2【解析】选C。

《4. 核裂变核聚变》同步训练(答案在后面)一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、题目：下列关于原子核的衰变中，哪个说法是正确的？A、α衰变会释放出高速的α粒子；B、β衰变会释放出γ射线；C、核裂变是指原子核在吸收中子后分裂为两个较轻的核，同时释放出能量；D、核聚变是指两个轻核结合成一个重核的过程，通常发生在恒星表面。

2、题目：以下哪种现象属于核裂变的典型例子？A、放射性物质自发地放出α粒子；B、超新星爆炸；C、铀235吸收一个中子后分裂为两个较轻的核并释放出几个中子和能量；D、氢同位素在高温高压下结合成氦核。

3、下列关于核裂变的说法中，正确的是（）A、核裂变是指重核分裂成两个或两个以上的中等质量的原子核的过程B、核裂变反应中会释放出大量的能量，但不会产生中子C、核裂变反应只能发生在重核之间D、核裂变反应产生的中子可以用来引发更多的核裂变反应4、下列关于核聚变的说法中，不正确的是（）A、核聚变是指两个轻核结合成一个较重的原子核的过程B、核聚变反应的条件下需要极高的温度和压力C、核聚变反应过程中会释放出比核裂变更多的能量D、目前人类已经能够稳定地控制核聚变反应5、下列关于核裂变和核聚变的描述，正确的是（）。

A、核裂变是一种原子核分裂成两个较小的原子核的过程，释放出大量能量；核聚变是较轻的原子核结合成较重的原子核的过程，也释放大量能量。

B、核裂变多发生在自然界中较轻的元素上，而核聚变多发生在自然界中较重的元素上。

C、核裂变产生的能量远小于核聚变产生的能量。

D、世界上所有核电站都利用核聚变反应产生电力。

6、如果要产生数量级为10^20个中子的核裂变反应，至少需要撞击多少个铀235原子核？已知铀235的裂变反应中，每次撞击可以引发一次裂变，而每次裂变可以产生大约2.5个中子。

A、4×10^19个B、4×10^18个C、4×10^17个D、4×10^16个7、在下列关于核裂变和核聚变的说法中，正确的是：A. 核裂变是一种需要大量能量的反应，核聚变生成的能量远小于核裂变。