高考物理一轮复习：核裂变与核聚变

试卷更新日期：2024-09-14 类型：一轮复习

进入出卷网下载

一、选择题

1. 开发更为安全清洁的能源是人类不懈的追求。关于核反应 $_{1}^{2} H +_{1}^{3} H \to_{2}^{4} He +_{0}^{1} n$ ，下列说法正确的是（）

A、该核反应属于重核的裂变 B、该核反应属于轻核的聚变 C、该核反应过程没有质量亏损 D、目前核电站利用的就是该核反应所释放的能量

查看试题解析
2. 太阳的寿命估计为100亿年，目前已度过了约50亿年，当太阳耗尽核燃料后，最终将会演化变成（　　）

A、主序星 B、白矮星 C、中子星 D、红巨星

查看试题解析
3. 下列说法的正确的是（）

A、目前，人们认为粒子界由夸克、强子、轻子构成 B、强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子 C、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的基本粒子 D、夸克的带电荷量是电子电荷量的整数倍

查看试题解析
4. 科学家用 $α$ 粒子等轰击原子核，实现原子核的转变并研究原子核的结构，还可以发现和制造新元素。关于核反应方程 $_{4}^{9} Be +_{2}^{4} He \to_{6}^{12} C + X$ ，下列说法正确的是（　　）

A、X是电子 B、X是质子 C、X是正电子 D、X粒子由查德威克发现

查看试题解析
5. 2023年8月24日，日本政府正式向海洋排放福岛第一核电站的核污水，核污水中的 $_{84}^{210} Po$ 发生衰变时的核反应方程为 $_{84}^{210} Po \to_{82}^{206} Pb + X$ ，该核反应过程中放出的能量为Q。设 $_{84}^{210} Po$ 的比结合能为 $E_{1}$ ， $_{82}^{206} Pb$ 的比结合能为 $E_{2}$ ， X的比结合能为 $E_{3}$ ，已知光在真空中的传播速度为c，则下列说法正确的是（　　）

A、在该核反应方程中，X表示电子 B、 $_{84}^{210} Po$ 的比结合能 $E_{1}$ 大于 $_{82}^{206} Pb$ 的比结合能 $E_{2}$ C、由于海水的稀释，放射性物质因浓度降低而导致半衰期变短 D、该核反应过程中亏损的质量 $Δ m = \frac{Q}{c^{2}}$

查看试题解析
6. 下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（　　）

A、图甲中铀238的半衰期是45亿年，经过45亿年，10个铀238必定有5个发生衰变 B、图乙中氘核的比结合能小于氦核的比结合能 C、图丙中一个氢原子从n=4的能级向基态跃迁时，最多可以放出6种不同频率的光 D、图丁中为光电效应实验，用不同光照射某金属得到的 $I - U$ 关系图，则a光频率最高

查看试题解析
7. 如图所示，图甲为原子核的比结合能与质量数关系曲线，图乙为原子核的平均核子质量与原子序数的关系曲线，根据两曲线，下列说法正确的是（　　）

A、根据图甲可知， ${}_{2}^{4}H e$ 核的结合能约为7MeV B、根据图甲可知， ${}_{92}^{235}U$ 核的结合能比 ${}_{36}^{89}K r$ 核的结合能更大 C、根据图乙可知，核D裂变成核E和F的过程中，比结合能减小 D、根据图乙可知，若A、B能结合成C，结合过程一定要吸收能量

查看试题解析
8. 工程院院士黄旭华获得了今年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镉棒控制核反应速度 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

查看试题解析
9. 下列说法正确的是（　　）

A、 $_{92}^{238} U \to_{90}^{234} Th + X$ 中X为中子，该方程属于 $β$ 衰变 B、 $_{92}^{235} U +_{0}^{1} n \to_{54}^{136} Xe +_{38}^{90} Sr + K$ 中K为10个中子，该方程属于重核裂变 C、 $_{1}^{2} H +_{1}^{3} H \to_{2}^{4} He + Y$ 中Y为中子，该方程属于人工核转变 D、 $_{7}^{14} N +_{2}^{4} He \to_{8}^{17} O + Z$ 中Z为氢核，该方程属于轻核聚变

查看试题解析
10. 下列是关于原子核的衰变、聚变和裂变的四幅图，其中说法正确的是（）

A、图甲中甲、乙、丙三种射线分别为β、γ、α B、图乙是氡衰变图，由图可知：氡的半衰期为3.8天，若取8个氡原子核，经7.6天后就只剩下2个氡原子核了 C、图丙中的链式反应就是太阳内部每时每刻发生的核反应 D、图丁是利用射线进行铝板厚度测量的装置，为了准确测量铝板的厚度，探测射线应该用α射线

查看试题解析
11. 统计显示，一座百万千瓦电功率的核电厂和燃煤电厂相比，每年可以减少二氧化碳排放600多万吨，可见核能是减排效应较大的能源之一。下列对于铀235相关的核反应的描述中，说法正确的是（）

A、铀块的体积越小，越容易发生链式反应 B、发生链式反应的核反应方程为 ${}_{92}^{235}U \to {}_{56}^{144}B a + {}_{36}^{89}K r + 2 {}_{0}^{1}n$ C、在核反应堆中，中子的速度越快，铀核越容易发生核裂变 D、核反应堆中，在铀棒之间插入一些镉棒，主要是为了调节中子数量，控制反应速度

查看试题解析
12. 如图为原子核的比结合能图像，下列说法正确的是（）

A、 $_{2}^{4} He$ 的比结合能比 $_{3}^{6} Li$ 小 B、 $_{2}^{4} He$ 的结合能约为14MeV C、 $_{6}^{12} C$ 的结合能等于 $_{2}^{4} He$ 结合能的三倍 D、 $_{92}^{235} U$ 的结合能比 $_{56}^{144} Ba$ 大，但是 $_{56}^{144} Ba$ 更稳定

查看试题解析

二、多项选择题

13. 以下给出的核反应方程中，说法正确的是（）

A、 ${}_{1}^{2}H + {}_{1}^{3}H \to {}_{2}^{4}H e + X$ ， X为中子，核反应为聚变 B、 ${}_{7}^{14}N + {}_{2}^{4}H e \to {}_{8}^{17}O + Y$ ， Y为质子，核反应为聚变 C、 ${}_{2}^{4}H e + {}_{13}^{27}A l \to {}_{15}^{30}P + Z$ ， Z为中子，核反应为聚变 D、 ${}_{92}^{235}U + {}_{0}^{1}n \to {}_{56}^{144}B a + {}_{36}^{89}K r + K$ ， K为3个中子，核反应为裂变

查看试题解析
14. 托卡马克装置主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应的方程为 $_{1}^{2} H +_{1}^{2} H - \to_{2}^{3} H e + X$ 。已知氘核的质量为 $m_{1}$ ，的质量为 $m_{2}$ ，下列说法正确的是( )

A、核聚变可以在常温下发生 B、 $X$ 为 C、 $X$ 的质量为 $2 m_{1} - m_{2}$ D、氘的比结合能小于的比结合能

查看试题解析
15. 下列说法正确的是（　　）

A、原子核核子平均质量越小则其平均结合能越大 B、眼镜镜片上的增透膜是利用了光的干涉原理 C、激光从空气中射入玻璃中时频率不会发生改变 D、额温枪通过测量物体辐射的紫外线来获得温度值

查看试题解析
16. 下列关于原子核的说法正确的是（）

A、在太阳内部发生的典型核反应是 $_{1}^{2} H +_{1}^{3} H \to_{2}^{4} H e +_{0}^{1} n$ 聚变反应 B、原子弹的反应原理是核裂变，反应方程为 $_{92}^{235} U +_{0}^{1} n \to_{56}^{144} B a +_{36}^{89} K r + 3_{0}^{1} n$ C、 $^{14} C$ 的半衰期是5730年，则100个 $^{14} C$ 经过5730年还剩50个 $^{14} C$ D、 $_{6}^{12} C$ 的同位素 $_{6}^{14} C$ 中有6个中子，14个核子

查看试题解析
17. 如图所示为我国自主研发的三代核电——“华龙一号”示范工程。“华龙一号”利用核裂变发电，一期工程建设了两台125万千瓦的AP1000三代核电机组。已知 $_{92}^{235} U$ 在中子的轰击下裂变为 $_{38}^{90} S r$ 和 $_{54}^{136} X e$ ，质量 $m_{U} = 235.0439 u$ ， $m_{n} = 1.0087 u$ ， $m_{S r} = 89.9077 u$ ， $m_{X e} = 135.9072 u$ ， 1u相当于931.5MeV的能量， $N_{A} = 6.02 \times 1 0^{23} m o l^{- 1}$ ，铀矿石中 $_{92}^{235} U$ 的含量为3%。下列说法正确的是（）

A、该核反应方程为 $_{92}^{235} U \to_{38}^{90} S r +_{54}^{136} X e + 9_{0}^{1} n$ B、一个铀核裂变放出的能量约为140 MeV C、 $_{92}^{235} U$ 的比结合能比 $_{38}^{90} S r$ 和 $_{54}^{136} X e$ 的都大 D、“华龙一号”一期工程一年消耗铀矿石约46吨

查看试题解析
18. 下列说法正确的是（　　）

A、不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功 B、弱相互作用是短程力，它是引起原子核β衰变的原因 C、蔗糖受潮后粘成的糖块属于非晶体，有确定的熔点，但没有确定的几何形状 D、α粒子散射实验既可以确定不同元素原子核的电荷量，也可以估算原子核的半径

查看试题解析

三、非选择题

19. 在下列描述的核过程的方程中，属于α衰变的是，属于β衰变的是，属于裂变的是，属于聚变的是。
A． $_{6}^{14} C \to_{7}^{14} N +_{- 1}^{0} e$                 B． $_{15}^{32} P \to_{16}^{32} S +_{- 1}^{0} e$
C． $_{92}^{238} U \to_{90}^{234} T h +_{2}^{4} H e$         D． $_{7}^{14} N +_{2}^{4} H e \to_{8}^{16} O +_{1}^{1} H$
E． $_{92}^{235} U +_{0}^{1} n \to_{54}^{140} X e +_{38}^{94} S r + 2_{0}^{1} n$         F． $_{1}^{3} H +_{1}^{2} H \to_{2}^{4} H e +_{0}^{1} n$

查看试题解析
20. 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。核反应堆中的“燃料”是 $_{92}^{235} U$ ，当1个铀核受到1个中子撞击后，产生锶核 $_{38}^{90} Sr$ 、氙核 $_{54}^{136} Xe$ 和10个中子。已知铀核质量为 $m_{1}$ ，中子质量为 $m_{2}$ ，锶核质量为 $m_{3}$ ，氙核质量为 $m_{4}$ ，普朗克常量为h，光速为c。
（1）写出 $_{92}^{235} U$ 核裂变方程；
（2）求裂变过程中释放的核能。

查看试题解析
21. 探月计划
2004 年我国探月工程正式立项，确立了“绕、落、回 ”三步走战略规划，到2020年三步走战略圆满收官，其中嫦娥系列探测器和玉兔系列巡视器在探月过程中起到了至关重要的作用，提升了我国在国际航天航空领域的话语权。

(1)、如图所示，“嫦娥五号 ”探测器静止在月球水平表面处。已知探测器质量为m，四条支架腿与竖直方向的夹角均为θ ，月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的 $\frac{1}{6}$ 。每条腿对月球表面的弹力的方向均为（选填“竖直向下 ”、“竖直向上 ”、“沿支架腿斜向上 ” 或“沿支架腿斜向下 ”），大小为。

(2)、图为“玉兔二号 ”巡视器在月球上从O处行走到B处的照片，如轨迹示意图所示，OA段是直线。AB段是曲线，巡视器质量为135kg，则该巡视器

A、受到月球的引力为1350N B、在AB段运动时一定有加速度 C、OA段与AB段的平均速度方向相同 D、从O到B的位移大小等于OAB轨迹长度

(3)、“玉兔二号 ”装有核电池，不惧漫长寒冷的月夜。核电池将 ${}_{94}^{238}{Pu}$ 衰变释放的核能一部分转化为电能。衰变的核反应为 ${}_{94}^{238}{Pu} \to {}_{92}^{X}U + {}_{2}^{4}{He}$ ，则（）

A、核反应中的X等于234 B、γ射线穿透能力比 ${}_{2}^{4}{He}$ 的强 C、 ${}_{94}^{238}{Pu}$ 比 ${}_{92}^{X}U$ 的平均结合能小 D、月夜的寒冷导致 ${}_{94}^{238}{Pu}$ 的半衰期变大

(4)、“玉兔 ”回收可简化为两个过程：首先将携带“玉兔 ”的返回系统由月表发射到高度为h的轨道上，与在该轨道绕月球做匀速圆周运动的飞船对接，然后由飞船送其返回地球。若“玉兔 ”质量为m，月球半径为R，月球质量为M，万有引力常量为G，以月表为零势能面。“玉兔 ”在高度h处的引力势能可表示为 $E_{p} = \frac{G M m h}{R (R + h)}$ ，忽略月球自转，求：
①“玉兔 ”绕月球表面做匀速圆周运动的线速度大小（即第一宇宙速度）；
②从开始发射到对接完成，返回系统需要对“玉兔 ”做的功。

查看试题解析
22. 核反应中释放的能量称作反应能，记为Q。反应能与反应前、后粒子的质量有关。 $Q > 0$ 的反应称作放能反应， $Q < 0$ 的反应称作吸能反应。有如下核反应： ${}_{1}^{1}H + {}_{1}^{3}H \to {}_{2}^{3}H e + {}_{0}^{1}n$ ，已知 ${}_{1}^{1}H$ 核、 ${}_{0}^{1}n$ 核、 ${}_{1}^{3}H$ 核、 ${}_{2}^{3}H e$ 核的静止质量分别为 $m_{p} = 1.007276 u$ ， $m_{n} = 1.008665 u$ ， $m_{H - 3} = 3.015501 u$ ， $m_{H e - 3} = 3.014932 u$ ， $u$ 是原子质量单位， $1 u$ 对应的能量为 $931.5 M e V$ 。

(1)、求 ${}_{2}^{3}H e$ 的结合能及比结合能；（计算结果保留两位小数）

(2)、求该反应的反应能Q并判断该反应是吸能反应还是放能反应。（计算结果保留三位小数）

查看试题解析
23. 2021年12月30日，我国科学家利用东方超环实现了7000万摄氏度下长脉冲高参数等离子体持续运行1056秒，这是人类首次实现人造太阳持续脉冲过千秒，对世界的可控核聚变发展来说都具有里程碑的意义。利用氦3（ $_{2}^{3}$ He）和氘进行的聚变反应安全无污染，容易控制。月球上有大量的氦3，每个航天大国都将获取氦3作为开发月球的重要目标之一、已知两个氘核聚变生成一个氦3和一个中子的核反应方程是 $H_{1}^{2} +_{1}^{2} H \to H_{2}^{3} e +_{0}^{1} n$ ，已知氘核质量为2.0136u，中子质量为1.0087 u， $_{2}^{3}$ He核的质量为3.0150u。质量亏损为1u时，释放的能量为931.5MeV。除了计算质量亏损外， $_{2}^{3}$ He的质量可以认为是中子的3倍。（计算结果单位为MeV）

(1)、求2个氘核发生聚变释放的能量。

(2)、若两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成 $_{2}^{3}$ He并放出一个中子，释放的核能也全部转化为 $_{2}^{3}$ He核与中子的动能。已经测得反应后生成中子的动能是3.12 MeV，求反应前每个氘核的动能。

查看试题解析
24. 用中子轰击锂核 $(_{3}^{6} L i)$ 发生核反应，生成氚核和 $α$ 粒子，并释放出核能。已知中子、氚核、 $α$ 粒子、锂核的质量分别是 $m_{n} = 1.0087 u$ ， $m_{H} = 3.0160 u$ ， $m_{a} = 4.0026 u$ ， $m_{L i} = 6.0151 u$ ，质量亏损1u释放的核能为931.5MeV。

(1)、请写出核反应方程；

(2)、设放出的能量全部由质量亏损获得，试求释放的核能；（结果保留一位小数）

(3)、若反应前中子以0.3MeV的动能和锂核正碰，且碰撞前二者具有等大反向的动量，核反应中放出的核能全部转化动能，求反应后生成的 $α$ 粒子和氚核的动能为多少MeV？

查看试题解析
25. 利用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，这就是核电站.核电站消耗
的“燃料”很少，但功率却很大，目前，核能发电技术已经成熟，我国已具备了发展核电的基本条件.

(1)、核反应堆中的“燃料”是 ${}_{92}^{235}U$ ，完成下面的核反应方程式： ${}_{92}^{235}U + {}_{0}^{1}n \to {}_{(?)}^{90}S r + {}_{54}^{(?)}X e + 10 {}_{0}^{1}n$ ；

(2)、一座100万千瓦的核电站，每年需要多少浓缩铀？已知铀核的质量为235.0439u，中子质量为1.0087u，锶（sr）核的质量为89.9077u，氙（Xe）核的质量为135.9072u，lu= $1.66 \times 1 0^{- 27}$ kg，浓缩铀中铀235的含量占2%。

(3)、同样功率（100万千瓦）的火力发电站，每年要消耗多少吨标准煤？（已知标准煤的热值为2.93×10⁴KJ/kg）

(4)、为了防止铀核裂变产物放出的各种射线对人体的危害和对环境的污染，需采取哪些措施？（举两种）

查看试题解析