高中物理-裂变和聚变分层练习

高中物理-裂变和聚变分层练习

A级抓基础

1．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．质子B．中子

C．β粒子D．α粒子

解析：重核裂变时放出中子，中子再轰击其他重核发生新的重核裂变，形成链式反应，B项正确．

答案：B

2．太阳辐射能量主要来自太阳内部的( )

A．裂变反应B．热核反应

C．化学反应D．放射性衰变

解析：太阳的能量来自于内部的核聚变，产生很高的能量，又称为热核反应，故B正确．答案：B

3．氢弹和原子弹各是根据什么原理制造的( )

A．都是根据重核裂变原理

B．都是根据轻核聚变原理

C．原子弹是根据轻核聚变原理，氢弹是根据重核裂变原理

D．原子弹是根据重核裂变原理，氢弹是根据轻核聚变原理

解析：氢弹是根据轻核聚变原理，原子弹是根据重核裂变原理，故选项D对．

答案：D

4．下列核反应方程，属于裂变反应的是( )

A.238 92U→234 90Th＋42He

B.235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n

C.3015P→3014Si＋01e

D.94Be＋42He→12 6C＋10n

解析：A选项是α衰变，B选项是裂变反应，C选项是放射性元素的衰变，D选项是查德威克发现中子的人工转变方程，故B正确，A、C、D错．

答案：B

5．下列说法正确的是( )

A.15 7N＋11H→12 6C＋42He是α衰变方程

B.11H＋21H→32He＋γ是核聚变反应方程

C.238 92U→234 90Th＋42He是核裂变反应方程

D.42He ＋2713Al →3015P ＋1

0n 是核聚变反应方程

解析：α衰变是自发地进行的，不需其它粒子轰击，A 错误；B 中的反应为轻核聚变反应方程，B 正确；C 中是α衰变方程，C 错误；D 中的反应方程为原子核人工转变方程，D 错误．

答案：B

B 级 提能力

6．(多选)我国科学家研制“两弹”所涉及的基本核反应有：

(1)235 92U ＋10n →9038Sr ＋136 54Xe ＋k 10n

(2)21H ＋31H →42He ＋d 10n

关于这两个方程的下列说法，正确的是( )

A ．方程(1)属于α衰变

B ．方程(2)属于轻核聚变

C ．方程(1)中k ＝10，方程(2)中d ＝1

D ．方程(1)中k ＝6，方程(2)中d ＝1

解析：方程(1)应属于重核裂变而不是α衰变，选项A 错误；方程(2)为轻核聚变，选项B 正确；核反应前后质量数守恒、核电荷数守恒，方程(1)中：235＋1＝90＋136＋k ×1，解得k ＝10，方程(2)中：2＋3＝4＋d ×1，解得d ＝1，选项C 正确，D 错误．

答案：BC

7．(多选)月球土壤里大量存在着一种叫作“氦3”()32He 的化学元素，这是热核聚变的重要原料．科学家初步估计月球上至少有100万吨氦3，如果相关技术开发成功，将可为地球带来取之不尽的能源．关于“氦3”()3

2He 与氘核的聚变，下列说法中正确的是( ) A ．核反应方程为32He ＋21H →42He ＋1

1H

B ．核反应生成物的质量将大于反应物质量

C ．氦3()32He 一个核子的结合能大于氦4()42He 一个核子的结合能

D ．氦3()3

2He 的原子核与一个氘核发生聚变将放出能量 解析：32He 和21H 的核聚变的方程为32He ＋21H →42He ＋1

1H ，同时释放大量的能量，故A 正确；由于核反应的过程中释放大量的能量，根据爱因斯坦质能方程ΔE ＝Δmc 2，可知生成物的质量小于反应物的质量，故B 错误；质量中等的核的平均结合能最大，故使重核裂变为两个质量中等的核或使轻核聚变，都可使核更为稳定并放出能量，故一个生成物核子的结合能大于一个反应物的核子的结合能，故C 错误；由于质量中等的核的平均结合能最大，故使重核裂变为两个质量中等的核或使轻核聚变，都可使核更为稳定并放出能量，故D 正确．

答案：AD

8．典型的铀核裂变是生成钡和氪，并放出x 个中子，即235 92U ＋10n →144 56Ba ＋8936Kr ＋x 10n ，铀235的质量为m 1，中子的质量为m 2，钡144的质量为m 3，氪89的质量为m 4，真空中的光速

度为c .下列说法正确的是( )

A ．该核反应类型属于人工转变

B ．该反应放出能量为(m 1－xm 2－m 3－m 4)c 2

C ．x 的值是3

D ．该核反应比聚变反应对环境的污染小

解析：该核反应是核裂变，可以自发进行，不是人工控制的，故A 错误；根据质量数守恒得：235＋1＝144＋89＋x ，解得x ＝3，故C 正确；根据爱因斯坦质能方程：ΔE ＝Δmc 2＝(m 1－m 3－m 4－2m 2)c 2，故B 错误；该核反应比聚变反应对环境的污染大，故D 错误．

答案：C

9．一个原来静止的锂核(63Li)俘获一个速度为7.7×104 m/s 的中子后，生成一个氚核和一个氦核，已知氚核的速度大小为1.0×103 m/s ，方向与中子的运动方向相反．

(1)试写出核反应方程；

(2)求出氦核的速度大小；

(3)若让一个氘核和一个氚核发生聚变时可产生一个氦核，同时放出一个中子，求这个核反应释放出的能量(已知氘核质量为m D ＝2.014 102 u ，氚核质量为m T ＝3.016 050 u ，氦核质量m He ＝4.002 603 u ，中子质量m n ＝1.008 665 u ，1 u ＝1.660 6×10

－27 kg)．

解析：(1)63Li ＋10n →31H ＋42He.

(2)取中子的运动方向为正方向，由动量守恒定律得 m n v 0＝－m T v 1＋m He v 2，

v 2＝m n v 0＋m T v 1m He ＝1×7.7×104＋3×1.0×1034

m/s ＝ 2×104 m/s.

(3)质量亏损为

Δm ＝m D ＋m T －m He －m n ＝(2.014 102＋3.016 050－4.002 603－1.008 665) u ＝0.018 884 u≈3.136×10－29 kg

根据爱因斯坦质能方程

ΔE ＝Δmc 2＝3.136×10

－29×(3×108)2 J ≈2.82×10－12 J. 答案：(1)63Li ＋10n →31H ＋42He (2)2×104 m/s

(3)2.82×10－12 J