人教版（2019）选修第三册5.4、核裂变与核聚变
（共20题）
一、选择题（共12题）
下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是
A．图甲：卢瑟福通过分析 粒子散射实验结果，发现了质子和中子
B．图乙：用中子轰击铀核使其发生聚变，链式反应会释放出巨大的核能
C．图丙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的
D．图丁：汤姆孙通过电子的发现揭示了原子核内还有复杂结构
核反应堆不锈钢外壳内除核燃料棒利控制棒以外还通入水，这些水除了起冷却作用外还起了
A．使中子减速的作用 B．使中子加速的作用
C．吸收放射性物质的作用 D．吸收反应发出的射线的作用
年 月 日，“中国核潜艇之父”——黄旭华获评全国道德模范，颁奖典礼上，习总书记为他“让座”的场景感人肺腑。下列说法错误的是
A．目前核潜艇利用重核裂变提供动力
B．重核裂变反应中一定有质量亏损
C． ，式中
D．铀核裂变后生成的新核比铀核的比结合能小
太阳辐射的能量来源于
A．太阳的运动 B．太阳黑子爆发 C．氢气的燃烧 D．内部核反应
关于核聚变反应，下列说法正确的是
A．两个轻核的聚变反应一定比一个重核的裂变反应放出的能量多
B．相同质量的核燃料，发生聚变反应一定比裂变反应释放的能量多
C．聚变反应的条件是聚变物质的体积要大于临界体积
D．发生聚变反应时，原子核必须有足够大的动能
中国自主研发的世界首座具有第四代核电特征的核电站位于山东省威海市荣成石岛湾。目前核电站使用的核燃料基本都是浓缩铀，有一种典型的铀核裂变方程是 。下列关于 的说法正确的是
A． 是 粒子，具有很强的电离本领
B． 是中子，中子是查德威克通过实验最先发现的
C． 是中子，中子是卢瑟福通过实验最先发现的
D． 是 粒子，穿透能力比较弱
关于近代物理学，下列说法正确的是
A．碘 能自发地进行 衰变，衰变后生成的新物质原子核比碘 原子核多一个质子而少一个中子
B．重核裂变过程生成中等质量的核，反应前后质量数守恒，质量也守恒
C．氡的半衰期为 天， 个氡原子核经过 天后就一定只剩下 个氡原子核
D．根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，电子的动能增大，原子的电势能减小，增加的动能比减少的电势能多
下列关于原子核的说法，正确的是
A．原子核发生 衰变时放出氦核，说明原子核内有氦核
B．原子核由质子和中子组成，其核子数越多，则结合能越大
C．原子核的半衰期可以通过加压或者升温等方法进行改变
D．裂变反应堆中，发生的不是链式反应
某核反应方程式为 。已知 的质量为 , 的质量为 , 的质量为 , 的质量为 。下列说法正确的是
A． 是质子，该反应释放能量 B． 是中子，该反应释放能量
C． 是质子，该反应吸收能量 D． 是中子，该反应吸收能量
下列关于核反应及衰变的表述正确的有
A． 衰变中产生的 射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的
B． 中， 表示
C． 是轻核聚变
D．一群氢原子从 的能级向低级级跃迁时只能辐射出两种不同频率的光子
下列说法正确的是
A． 射线在电场和磁场中都不会发生偏转
B． 射线比 射线更容易使气体电离
C．太阳辐射的能量主要来源于重核裂变
D．核反应堆产生的能量来自轻核聚变
关于原子和原子核下列说法正确的是
A． 射线是原子被电离后核外电子形成的电子流
B．太阳辐射的能量主要来源于太阳内部的重核裂变
C．氢原子的核外电子从高能级跃迁到低能级时，放出光子，电子的动能增加
D．两个质子和两个中子结合成一个 粒子，两个质子与两个中子的质量之和小于 粒子的质量
二、填空题（共5题）
利用 工作时释放出的能量使水汽化形成蒸汽以推动汽轮机组发电，这就是 的工作原理。
重核的裂变
（）核能： 发生变化时释放出的能量通常称为核能。
（）重核的裂变：重核受到 轰击时裂变成两块质量较轻的核，同时还可能放出 ，这就是重核的裂变。
裂变：重核受到其他粒子（如 ）轰击时分裂成两块或两块以上中等质量的核的过程。该过程放出中子并释放大量 。
核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电， 是核电站常用的核燃料。 受一个中子轰击后裂变成 和 两部分，并产生 个中子。要使链式反应发生，裂变物质的体积要 （选填“大于”、“等于”或“小于”）临界体积。
核电站发电过程中的能量转化情况是： 能通过热交换器转化为内能，又通过汽轮机转化为 能，最后通过发电机转化为 能。
三、解答题（共3题）
太阳能是由太阳内部的热核反应释放出的光能、热能及辐射能量组成。它每年辐射到地球上的能量达 亿吨标准煤燃烧所放出的能量，相当于全世界年需要能量总和的 倍。太阳的热核反应有很多种，其中一种是由氘核 和氚核 结合成氦核 。
(1) 写出该核反应方程。
(2) 若反应放出 的能量，则核反应后生成物的总质量与核反应前物质的总质量相比变化了多少？（结果保留两位有效数字）
如图所示是铀核裂变的示意图。中子以速度 轰击静止的铀 产生激发态的铀 ，再裂变成两个中等质量的核 、 ，图示的核反应释放的核能为 。已知普朗克常量为 ，真空中的光速为 。
(1) 求激发态铀 的速度大小；
(2) 写出核反应方程，并计算反应中的质量亏损；
(3) 求核反应中产生频率为 的光子能量和动量为 的中子的德布罗意波波长。
下图是核电站发电流程示意图，请填写相应装置的名称。
答案
一、选择题（共12题）
1. 【答案】C
【解析】卢瑟福通过 粒子散射实验提出原子的核式结构，A项错。中子轰击铀核属于裂变，B项错；玻尔理论中的能级跃迁，说明发光频率不连续的，C项正确。汤姆孙发现电子，揭示了原子结构的模型，D项错。
2. 【答案】A
【解析】铀 的特点是更容易吸收慢中子而发生裂变，在反应堆中减速剂的作用就是减小快中子能量从而更易让铀 吸收裂变，核反应堆中一般采用石、墨、重水或普通水作减速剂（慢化剂）。
3. 【答案】D
【解析】目前核潜艇利用重核裂变提供动力，故A正确，不符合题意；重核裂变释放能量，一定存在质量亏损，故B正确，不符合题意；由核反应中质量数守恒可知 ，故C正确，不符合题意；铀核裂变后生成的新核更稳定，其比结合能比铀核的比结合能大，故D错误，符合题意。
4. 【答案】D
5. 【答案】B
6. 【答案】B
【解析】根据该反应的特点可知，该核反应属于重核裂变， 为中子，故A、D错误；
根据物理学史可知，中子是査德威克通过实验最先发现的，故B正确，C错误。
7. 【答案】A
【解析】 衰变的实质是原子核中的一个中子转变为一个电子和一个质子，电子释放出来，衰变的过程中电荷数多 ，质量数不变，所以原子核多一个质子而少一个中子，故A正确。
重核裂变过程生成中等质量的核，反应前后质量数守恒，但质量有亏损，故B错误。
半衰期是大量放射性元素的原子衰变的统计规律，对个别的原子没有意义，故C错误。
由玻尔理论知，氢原子辐射出一个光子后，轨道半径减小，根据知 可知，电子的动能增大，电场力做正功，所以电势能减小；由于原子的能量减小，所以增加的动能比减少的电势能少，故D错误。
8. 【答案】B
【解析】原子核发生 衰变时放出氦核，但是不能说明原子核内有氦核，原子核是由质子和中子构成的，A错误；原子核由质子和中子组成，其核子数越多，则结合能越大，B正确；外界条件不能改变原子核的半衰期，C错误；裂变反应堆中，发生的是链式反应，D错误。
9. 【答案】B
10. 【答案】C
【解析】 衰变中产生的 射线实际上是原子核中的中子转变成质子，而放出电子，故选项A错误；
根据质量数和电荷数守恒得 中 的质量数为 ，质子数 ，所以 表示 ，故选项B错误；
轻核聚变是把轻核结合成质量较大的核， 是轻核聚变，故选项C正确；
一群氢原子从 的能级向低能级跃迁时，会辐射 种不同频率的光，故选项D错误。
11. 【答案】A
12. 【答案】C
【解析】 射线是原子核的中子衰变成质子和电子后释放出来的电子流，选项A错误；太阳辐射的能量主要来自于太阳内部的聚变，选项B错误；氢原子的核外电子从高能级跃迁到低能级时，放出光子，电子的轨道变低，半径减小，它也有与卫星绕地球运行同样的低轨、高速的规律，所以电子的动能增大，选项C正确；两个质子和两个中子结合成一个 粒子时，两个质子与两个中子的质量之和会大于 粒子的质量，选项D错误。
二、填空题（共5题）
13. 【答案】反应堆；
14. 【答案】原子核；其他粒子（如中子）；
15. 【答案】中子；
16. 【答案】；
【解析】 受一个中子轰击后裂变成 和 两部分，根据电荷数和质量数守恒有 ，，解得 。
所以中子个数为 ，链式反应的条件：大于临界体积，因此当物质体积小于临界体积时，链式反应不能进行。
17. 【答案】核；机械；
三、解答题（共3题）
18. 【答案】
(1)
(2)
【解析】
(1) 由核反应中质量数和电荷数守恒可得核反应方程为 。
(2) 根据 得
。
19. 【答案】
(1)
(2) ；
(3) ；
【解析】
(1) 设中子的质量为 ，则激发态铀 的质量约为 ，由动量守恒定律可知 ，解得 。
(2) 核反应方程为 ，，
根据 可知，反应中的质量亏损为 。
(3) 频率为 的光子能量为 ，
动量为 的中子的德布罗意波波长为 。
20. 【答案】
