人教版 (2019)选择性必修 第三册5 “基本”粒子精品同步练习题

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第三册5 “基本”粒子精品同步练习题，文件包含54《核裂变与和聚变》分层练习原卷版-人教版高中物理选修三docx、54《核裂变与和聚变》分层练习解析版-人教版高中物理选修三docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共16页， 欢迎下载使用。

基础篇
一、单选题
1.2020年1月10日，中国核潜艇之父黄旭华获国家最高科学技术奖，他为核潜艇研制和跨越式发展作出巨大贡献．下列有关核反应的说法错误的是( )
A．目前核潜艇是利用重核裂变提供动力
B．重核裂变反应前后一定有质量亏损
C.eq \\al(235, 92)U＋eq \\al(1,0)n→eq \\al(140,54)Xe＋eq \\al(94,38)Sr＋deq \\al(1,0)n式中d＝2
D．铀核裂变后的新核比铀核的比结合能小
2.作为我国核电走向世界的“国家名片”，华龙一号(如图)是当前核电市场上接受度最高的三代核电机型之一，是我国核电创新发展的重大标志性成果，其国内外示范工程按期成功的建设，对我国实现由核电大国向核电强国的跨越具有重要意义．已知发电站的核能来源于eq \\al(235, 92)U的裂变，现有四种说法：
①eq \\al(235, 92)U原子核中有92个质子，143个中子；
②eq \\al(235, 92)U的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程为：eq \\al(235, 92)U＋eq \\al(1,0)n→eq \\al(95,38)Sr＋eq \\al(139, 54)Xe＋2eq \\al(1,0)n；
③eq \\al(235, 92)U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短；
④一个eq \\al(235, 92)U裂变能放出200MeV的能量，相当于3.2×10－11J.
以上说法中完全正确的是( )
A．①②③B．②③④
C．①③④D．①②④
3.月球土壤里大量存在着一种叫作“氦3(eq \\al(3,2)He)”的化学元素，可作为发电燃料．即利用氘和氦3发生的核聚变反应产生一个质子和一个新核，释放能量，进行发电．关于“氦3”与氘核聚变反应，下列说法中正确的是( )
A．释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少
B．目前核电站普遍利用的就是这种核聚变反应
C．生成的新核是eq \\al(4,2)He
D．核聚变反应需要的条件是氦3的体积足够大
4.太阳的能量来自于热核反应，其中一种核反应是四个质子聚变成一个α粒子，同时放出两个正电子和两个没有静止质量的中微子．已知α粒子的质量为mα，质子的质量为mp，电子的质量为me，c为光在真空中的传播速度，N为阿伏加德罗常数．在这种核反应中1000g的氢核聚变所放出的能量为( )
A．1000(4mp＋mα＋2me)Nc2
B．1000(mα＋2me－4mp)Nc2
C．250(mα＋2me－4mp)Nc2
D．250(4mp－mα－2me)Nc2
5.2020年12月，我国自主研制新一代“人造太阳”，“中国环流器二号M”装置首次成功放电，标志我国核物理发展取得重大突破．“人造太阳”中的核反应方程为：eq \\al(2,1)H＋eq \\al(3,1)H→eq \\al(4,2)He＋X.下列说法正确的是( )
A．该核反应是核聚变反应，聚变反应过程需要吸收能量才能进行
B．该核反应是核裂变反应，核反应方程式中的X是中子
C．人造太阳释放的能量大小的计算公式是ΔE＝Δmc2
D．核反应表明，原子核越重，比结合能越大
6.1999年9月，日本发生严重的核泄漏，这是和工厂将核原料（六氟化钠）提炼成核反应材料（二氟化铀）时操作失误造成的，工作人员在一个加工炉中投入的核原料，大大超过了规定标准，从而造成了核泄漏，这个标准是（ ）
临界体积
B．临界压强
C．临界温度
D．由一定的温度、体积和压强共同确定
7.096型核潜艇是我国海军第三代弹道导弹核潜艇，主要动力是两座一体化压水式核子反应器。关于核潜艇中的核反应，下列说法正确的是（ ）
A．核燃料可能是H和H
B．该核反应可能是α衰变
C．核潜艇主要动力来源于重核发生裂变释放的能量
D．该核反应需要极高的温度才能发生
提升篇
一、多选题
1．2021年5月，中国的“人造太阳”，在1.2亿摄氏度下，成功“燃烧”101秒。这标志着我国核聚变研究又获得重大突破，也为人类获得可控核聚变能源奠定了商用的物理和工程基础。关于核聚变，下列说法中正确的是（ ）
A．核聚变可以在常温下发生
B．太阳释放的巨大能量是核聚变产生的
C．聚变反应比较好控制，因此能源危机马上会解决
D．“人造太阳”内部的反应是的聚变反应
2.在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能。核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能。已知核反应方程式是反应堆中发生的众多反应中的一种，其中的相对原子质量是235.0439u（单位原子质量1u=1.66×10-27kg），每次该核反应释放出的核能为173.8MeV。现有一座核电站发电能力为3.6×106kW，核能转化为电能的效率为45%，假定反应堆中发生的裂变全是本题中的核反应，下列说法正确的是（ ）
A．X是n，a=3
B．为使核反应堆持续正常工作，必须由外界不断地向铀块射入高速中子流
C．该裂变反应每次释放出的核能与氢原子光谱中波长最短的一个光子的能量相当
D．该核电站每年（1年按3×107s计算）消耗的质量约为3.4t
3.太阳辐射的总功率约为4×1026 W，其辐射的能量来自于聚变反应.在聚变反应中，一个质量为1 876.1 MeV/c2(c为真空中的光速)的氘核(eq \\al(2,1)H)和一个质量为2 809.5 MeV/c2的氚核(eq \\al(3,1)H)结合为一个质量为3 728.4 MeV/c2的氦核(eq \\al(4,2)He)，并放出一个X粒子，同时释放大约17.6 MeV的能量.下列说法正确的是( )
A.X粒子是质子
B.X粒子的质量为939.6 MeV/c2
C.太阳每秒因为辐射损失的质量约为4.4×109 kg
D.太阳每秒因为辐射损失的质量约为17.6 MeV/c2
4.2017年1月9日，大亚湾反应堆中微子实验工程获得国家自然科学一等奖.大多数原子核发生核反应的过程中都伴随着中微子的产生，例如核裂变、核聚变、β衰变等.下列关于核反应的说法正确的是( )
A.eq \\al(234, 90)Th衰变为eq \\al(222, 86)Rn，经过3次α衰变，2次β衰变
B.eq \\al(2,1)H＋eq \\al(3,1)H→eq \\al(4,2)He＋eq \\al(1,0)n是α衰变方程，eq \\al(234, 90)Th→eq \\al(234, 91)Pa＋eq \\al( 0,－1)e是β衰变方程
C.eq \\al(235, 92)U＋eq \\al(1,0)n→eq \\al(144, 56)Ba＋eq \\al(89,36)Kr＋3eq \\al(1,0)n是核裂变方程，也是氢弹的主要核反应方程
D.高速运动的α粒子轰击氮核可以从氮核中打出质子，其核反应方程为eq \\al(4,2)He＋eq \\al(14, 7)N→eq \\al(17, 8)O＋eq \\al(1,1)H
5.近日，目前全球规模最大的核聚变反应堆——欧洲联合环状反应堆（JET）（如图所示）的科研团队宣布，取得了核聚变技术的突破性进展，该反应堆在连续5秒时间内产生了59兆焦耳的能量（1兆=106），这打破了该装置在1997年创下的22兆焦耳核聚变能量的纪录。下列说法正确的是（ ）
A．要使轻核发生聚变，原子核必须克服核力和库仑斥力
B．该反应堆连续5秒产生的能量能为一个普通中国家庭提供大约一年的用电
C．现在地球上消耗的能量，追根溯源，绝大部分来自太阳聚变释放的核能
D．轻核聚变与重核裂变相比，聚变更为安全、清洁，废物数量少
6.我国自主三代核电“华龙一号”的每台机组每年发电量约为，相当于减排二氧化碳816万吨，对助力实现“碳达峰、碳中和”目标具有重要意义。下列说法正确的是（ ）
A．该机组利用的是轻核聚变释放的能量发电
B．该机组每年发电使原子核亏损的质量约为0.3kg
C．“华龙一号”反应堆中可能存在的核反应
D．“华龙一号”反应堆需要用镉棒吸收中子控制链式反应的速度
7.当一个铀核裂变时，它所产生的两个核( )
A．含有的总质子数比裂变前铀核的质子数少
B．含有的总中子数比裂变前铀核的中子数少
C．比结合能比裂变前铀核的比结合能小
D．可能是多种形式的两个核的组合
8.核聚变能释放大量的核能，一种核聚变的反应方程为eq \\al(2,1)H＋eq \\al(3,1)H→X＋eq \\al(1,0)n＋E，关于该方程，下列说法正确的是( )
A．X射线的电离本领比γ射线强
B．X核的比结合能小于氘核的比结合能
C．X核子与中子的质量之和大于氘、氚两核子的质量之和
D．该核反应需要巨大的能量克服氘、氚核子间的库仑斥力
二、非选择题：
1.用中子轰击铀核(eq \\al(235, 92)U)，其中的一个可能反应是分裂成钡
(eq \\al(141,56)Ba)和氪(eq \\al(92,36)Kr)两部分，放出3个中子．各个核和中子的质量如下：(计算结果保留两位小数)
mU＝390.3139×10－27kg，mn＝1.6749×10－27kg；
mBa＝234.0016×10－27kg，mKr＝152.6047×10－27kg.
(1)试写出核反应方程；
(2)求出反应中释放的核能；
(3)我国第一座核电站——秦山核电站总装机容量达到650万千瓦，求秦山核电站一年需要消耗多少千克的裂变原料？
２.目前地球上消耗的能量绝大部分来自太阳内部核聚变时释放的核能．
(1)如果将太阳聚变时的核反应简化为4个氢核(eq \\al(1,1)H)聚变生成1个氦核(eq \\al(4,2)He)和2个正电子．请你写出此核反应方程；
(2)天文学家估测：太阳已有50亿年的历史了．有人认为：50亿年来，因释放核能而带来的太阳质量变化几乎可以忽略．请你通过计算说明这种观点的合理性．可能用到的数据：光速为c＝3×108m/s，太阳的质量约为M0＝2×1030kg，太阳辐射的总功率为P0＝4×1026W,
1年≈3×107s。
3.2021年4月，福清核电厂5号机组正式授牌，这标志着我国核能发电装机容量突破5000万千瓦。核反应方程是反应堆中发生的许多反应中的一种，、、、分别表示、、和中子的质量，光速为c。
（1）求上述反应中一个U核裂变释放的核能；
（2）若核能转化为电能的效率为50%，假设反应堆中裂变全是上述核反应，已知每次核反应中放出的核能，U核的质量约为，估算目前我国核电站平均每天最多消耗的纯净铀的质量（结果保留两位有效数字）。