1、6核裂变7核聚变8粒子和宇宙(时间：60分钟)题组一对核裂变的理解1一个U核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为UnXSr2n，则下列叙述正确的是()AX原子核中含有86个中子BX原子核中含有141个核子C因为裂变时释放能量，根据Emc2，所以裂变后的总质量数增加D因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少答案A解析X原子核中的核子数为(2351)(942)140，B错误；中子数为140(9238)86，故A正确；裂变时释放能量，出现质量亏损，但是其总质量数是不变的，故C、D错误2关于核反应堆，下列说法正确的是()A铀棒是核燃料，裂变时释放核能B镉棒的作用是控制反
2、应堆的功率C石墨的作用是吸收中子D冷却剂的作用是控制反应堆的温度和输出热能答案ABD解析铀棒是核燃料，裂变时可放出能量，故A正确；镉棒吸收中子的能力很强，作用是调节中子数目以控制反应速度，即控制反应堆功率，故B正确；慢中子最容易引发核裂变，所以在快中子碰到铀棒前要进行减速，石墨的作用是使中子减速，故C错误；水或液态金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出去，用于发电，同时也使反应堆冷却，控制温度，故D正确3为应对能源危机和优化能源结构，提高清洁能源的比重，我国制定了优先选择核能，其次加快发展风电和再生能源的政策，在核电中长期发展规划中要求2020年核电运行装机总容量达到4 00
3、0万千瓦的水平，请根据所学物理知识，判断下列说法中正确的是()A核能发电对环境的污染比火力发电要小B核能发电对环境的污染比火力发电要大C目前所有核电站都只利用重核裂变释放大量的原子能D目前既有重核裂变，又有轻核聚变释放大量的原子能答案AC解析目前核电站都用核裂变，其原料是铀，且核裂变在核反应堆中应用的是比较清洁的能源，故A、C正确，B、D错4秦山核电站第三期工程的两个6105 kW发电机组已实现并网发电. 发电站的核能来源于U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U的体积来控制的B. U的一种可能的裂变是UnXeSr2nC. U是天然放射性元素，升高温度后它的半衰期会缩
4、短D一个U裂变能放出200 MeV的能量，合3.21011 J答案BD解析反应堆中核反应速度由控制棒(镉棒)吸收中子的多少来控制，A错；U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；通过计算知，D正确题组二对核聚变的理解5关于核聚变，以下说法不正确的是()A与裂变相比轻核聚变辐射极少，更为安全、清洁B世界上已经有利用核聚变能来发电的核电站C要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到1015 m以内，核力才能起作用D地球聚变燃料的储量十分丰富，从海水中可以提炼出大量核聚变所需的氘核答案B解析与裂变相比，核聚变有下面的几个优势：(1)
5、安全、清洁、辐射少；(2)核燃料储量多；(3)核废料易处理但核聚变发电还没有投入实际运行所以B项是不正确的6重核裂变和轻核聚变是人们获得核能的两个途径，下列说法中正确的是()A裂变过程质量增加，聚变过程质量亏损B裂变过程质量亏损，聚变过程质量增加C裂变过程和聚变过程都有质量增加D裂变过程和聚变过程都有质量亏损答案D解析重核裂变和轻核聚变都能释放巨大的能量，由爱因斯坦质能方程知两过程均会有质量亏损7下列说法正确的是()A.NHCHe是衰变方程B.HHHe是核聚变反应方程C.UThHe是核裂变反应方程D.HeAlPn是原子核的人工转变方程答案BD解析本题考查了核反应的相关知识，意在考查考生对天然放
6、射现象、重核裂变、轻核聚变、原子核的人工转变等相关知识的记忆及分析判断能力，选项A、D为原子核的人工转变，选项B为轻核聚变，选项C为原子核的衰变，故选项B、D正确8某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为HCNQ1，HNCXQ2方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：原子核HHeHeCNN质量/u1.007 83.016 04.002 612.000 013.005 715.000 1以下推断正确的是()AX是He，Q2Q1 BX是He，Q2Q1CX是He，Q2Q1 DX是He，Q2Q1答案B解析根据核反应中质量数与电荷数守恒容易求得新核X的质量数为4、
7、电荷数为2，即X是He；根据表中提供的数据，可以求得第2个核反应的质量亏损大，根据爱因斯坦质能方程必然有Q1Q2.9据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试下列关于“人造太阳”的说法正确的是()A“人造太阳”的核反应方程是HHHenB“人造太阳”的核反应方程是UnBaKr3nC根据公式Emc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量比裂变反应大得多D根据公式Emc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量与裂变反应相同答案AC解析HHHen是氢核聚变方程，故A项正确；根据氢核聚变特点，相同质量的核燃料，氢核聚变释放的能量
8、比裂变反应大得多，故C项正确题组三综合应用10在所有能源中核能具有能量密度大、区域适应性强的优势，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(1)核反应方程式UnBaKraX是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n为中子，X为待求粒子，a为X的个数，则X为_，a_.以mU、mBa、mKr分别表示U、Ba、Kr的质量，mn、mp分别表示中子、质子的质量，c为光在真空中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能E_.(2)有一座发电能力为P1.00106kW的核电站，核能转化为电能的效率40 %.假定反应堆中发生的裂变反应全是本题(1)
9、中的核反应，已知每次核反应过程中放出的核能E2.781011 J，铀核的质量mU3901027 kg，求每年(1年3.15107 s)消耗的U的质量答案(1)n3(mUmBamKr2mn)c2(2)1 104 kg解析(1)由反应方程可知：X为n，a为3，释放的能量为E(mUmBamKr2mn)c2.(2)因核电站发电效率为40 %，故核电站消耗U的功率为P kW2.5106 kW.核电站每年消耗U的能量为WPt2.51093.15107 J7.8751016 J产生这些能量消耗的铀核的数目：n2.831027(个)每年消耗U的质量为MnmU2.8310273901027 kg1 104 kg
10、.11如下一系列核反应是在恒星内部发生的：pCNNCepCNpNOONepNC其中p为质子，为粒子，e为正电子，为一种中微子已知质子的质量mp1.672 6481027 kg，粒子的质量m6.644 9291027 kg，正电子的质量me9.111031 kg，中微子的质量可忽略不计真空中的光速c3.00108 m/s.试计算该系列反应完成后释放的能量答案3.951012 J解析为求出系列反应后释放的能量，将题中所给的各核反应方程左右两侧分别相加，消去两侧相同的项，系列反应最终等效为4p2e2.设反应后释放的能量为Q，根据质能关系和能量守恒得4mpc2mc22mec2Q，代入数据可得Q3.95
11、1012 J.12一个原来静止的锂核(Li)俘获一个速度为7.7104 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1.0103 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mD2.014 102 u，氚核质量为mT3.016 050 u，氦核质量mHe4.002 603 u，中子质量mn1.008 665 u,1 u1.660 61027 kg)答案(1)LinHHe(2)2104 m/s(3)2.821012 J解析(1)LinHHe(2)取中子的运动方向为正方向，由动量守恒定律得mnv0mTv1mHev2v2 m/s2104 m/s(3)质量亏损为mmDmTmHemn(2.014 1023.016 0504.002 6031.008 665) u0.018 884 u3.1361029 kg根据爱因斯坦质能方程Emc23.1361029(3108)2 J2.821012 J