高中物理-选修1第三章第四节第五节知能演练轻松闯关同步测控及解析
2351941. 一个235 92U 原子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 92U ＋0n →X ＋38
Sr ＋210n ，则下列叙述正确的是( )
A ．X 原子核中含有86个中子
B ．X 原子核中含有141个核子
C ．因为裂变时释放能量，根据E ＝mc 2，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减少
答案：AD
2. 下列核反应方程式中，表示核聚变过程的是( )
300341A. 30B. 215P →14Si ＋1e 1H ＋1H →2He ＋0n
0142344C. 14D. 2386C → 7N ＋－1e 92U → 90Th ＋2He
解析：选B. 轻核结合成质量较大的核叫聚变，故正确答案为B.
3. 现有三个核反应方程：
024①2411Na →12Mg ＋－1e ；
1141921②235 92U ＋0n → 56Ba ＋36Kr ＋30n ；
341③21H ＋1H →2He ＋0n.
下列说法正确的是( )
A ．①是裂变，②是β衰变，③是聚变
B ．①是聚变，②是裂变，③是β衰变
C ．①是β衰变，②是裂变，③是聚变
D ．①是β衰变，②是聚变，③是裂变
解析：选C. 裂变是重核变为中等质量的核，②是裂变；衰变有α衰变和β衰变，α衰变的结果是释放氦核，β衰变的结果是从中子中释放电子，①是β衰变；聚变是质量较小的核结合成质量较大的核，③是聚变．综上所述C 正确．
4. 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
5. 氘和氚发生聚变反应的方程式是
23411H ＋1H →2He ＋0n ＋17.6 MeV.
若有2 g氘和3 g氚全部发生聚变，求释放的能量．
－阿伏加德罗常数N A ＝6.02×1023 mol1.
解析：由核反应方程可知1个氘核和1个氚核聚变成氦核时放出17.6 MeV和1个中子，则1 mol的氘和1 mol氚全部聚变成1 mol氦核时释放的能量为
ΔE ＝17.6×N A ＝17.6×6.02×1023MeV
＝1.06×1025 MeV.
即2 g氘和3 g氚全部发生核聚变释放的能量为1.06×1025 MeV.
答案：1.06×1025
MeV
一、选择题
1. 目前核电站利用的核反应是( )
A ．裂变、核燃料为铀 B ．聚变、核燃料为铀
C ．裂变、核燃料为氘 D ．聚变、核燃料为氘
解析：选A. 目前核电站是利用铀235裂变反应放出的能量发电的．故选项A 正确． 2. 现已建成的核电站发电的能量来自于( )
A ．天然放射性元素衰变放出的能量
B ．人工放射性同位素放出的能量
C ．重核裂变放出的能量
D ．化学反应放出的能量
解析：选C. 现在核电站所用原料主要是铀，利用铀裂变放出的核能发电，故C 项正确． 3. 太阳不断地向外辐射能量，仍保持1千万度以上的高温，其主要原因是太阳内部进行着激烈地( )
A ．衰变反应 B ．人工核反应
C ．裂变反应 D ．热核反应
解析：选D. 太阳内部时刻都在进行着轻核的聚变，即热核反应．
4. 重核的裂变就是( )
A ．重核分裂成核子的核反应
B ．重核分裂成许多质量很小的轻核的核反应
C ．重核分裂成两个或两个以上中等质量的核的核反应
D ．中等质量的核分裂为质量很少的轻核的核反应
答案：C
5. 以下说法正确的是( )
A ．聚变是裂变的逆反应
B ．如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量
C ．聚变需将反应物加热至数百万度以上高温，显然是吸收能量
D ．裂变和聚变均可释放巨大能量
解析：选D. 聚变是轻核聚合成质量较大的核，裂变是重核分裂成中等质量的核，二者无直接关系，故A 错误；聚变和裂变在能量流向上也无直接关系，故B 错误；聚变反应是热核反应，需数百万度的高温，但聚变反应一旦开始所释放的能量就远远大于所吸收的能量，因此聚变反应是释放能量的，故C 错误，D 正确．
6. (2012·广东六校高二联考)2011年3月11日，日本发生9.0级大地震并引发海啸，致使福岛核电站的5个机组停转，于12日首次出现核泄漏，大批居民被疏散．该核电站的核反应方程可能为( )
14171A. 42He ＋ 7N → 8O ＋1H
4121B. 94Be ＋2He → 6C ＋0n
1141921C. 23592U ＋0n → 56Ba ＋36Kr ＋30n
341D. 21H ＋1H →2He ＋0n
解析：选C. 现在的技术条件下，核电站中都是用重核的裂变反应产生的热量来发电的，只有C 项可能．
1901367. 在核反应方程式 23592U ＋0n →38Sr ＋ 54Xe ＋k X 中( )
A ．X 是中子，k ＝9 B ．X 是中子，k ＝10
C ．X 是质子，k ＝9 D ．X 是质子，k ＝10
解析：选B. 核反应方程应遵循电荷数守恒和质量数守恒．在题目所给的核反应方程中，设X 的质子数为x ，则核反应方程的左边质子数为92＋0＝92，右边质子数为38＋54＋x ＝92，x ＝0，X 的质子数为0，则X 为中子，左边质量数为235＋1＝236，右边质量数为90＋136＋k ×1＝236，k ＝10，则k 的数值为10，故B 选项正确．
8. 热核反应是一种理想能源的原因是( )
①就每一个核子平均来说，比重核裂变时释放的能量多
②对环境的放射性污染较裂变轻，且较容易处理
③热核反应的原料在地球上储量丰富
④热核反应的速度容易控制
A ．①②③④ B ．①②③
C ．①②④ D ．②③④
解析：选B. 热核反应温度高、反应速度难以控制．
9. 下列核反应中，表示核裂变的是( )
2344A. 23892U → 90Th ＋2He
1139941B. 23592U ＋0n → 56Ba ＋36Kr ＋30n
300C. 15P →3014Si ＋1e
4121D. 94Be ＋2He → 6C ＋0n
解析：选B. 裂变是重核俘获中子后变成中等质量的原子核，同时还要放出几个中子．
113690110. 一个铀235吸收一个中子后发生的反应方程式是235 92U ＋0n → 54Xe ＋38Sr ＋100n ，放出的能
量为E ，铀235核的质量为M ，中子的质量为m ，氙136核的质量为m 1，锶90核的质量为m 2，真空中光速为c ，则释放的能量E 等于( )
A ．(M －m 1－m 2) c 2
B ．(M ＋m －m 1－m 2) c 2
C ．(M －m 1－m 2－9m ) c 2
D ．(m 1＋m 2＋9m －M ) c 2
解析：选C. 铀235裂变时的质量亏损为
Δm ＝M ＋m －m 1－m 2－10m ＝M －m 1－m 2－9m ，
由质能方程可得E ＝Δm ·c 2＝(M －m 1－m 2－9m ) c 2.
二、非选择题
11. (2011·高考浙江自选模块)(1)在核反应堆中，铀核吸收中子会发生裂变，裂变的产物是多
131样的，所生成的核往往还会衰变，其中一个衰变过程可表述为131 53I → 54Xe ＋________＋ΔE .
试问式中空格应为何种粒子？
(2) 131开始时核废料中有N 0个 131经过16天，还有________个 131 53I 的半衰期为8天．53I 核，53I 核．
(3)核电站的固体废料放射性比较强，要在核电站内的专用废物库放置5年，且在放置的初始阶段要对固体废料进行冷却处理．请简述需要进行冷却处理的理由．
解析：(1)由核反应过程中质量数和核电核数守恒，得该粒子质量数为0，核电荷数为－1，
0131核反应方程为 13153I → 54Xe ＋－1e ＋ΔE ，空格中粒子为电子．
(2)由半衰期定义得剩余131 53I 核数
181N ＝N 0·⎛⎝240.
(3)核电站的固体废料放射性比较强，能放出γ射线，放出巨大能量．且刚开始放射性比较16
强，释放出的能量比较大，温度升高快，必须在初始阶段对核固体废料进行冷却处理．
1 答案：(1)－01e 电子 (2)N 0 (3)见解析 4
12. 已知一个铀235核裂变时能释放200 MeV的能量，问1 kg铀完全裂变能释放多少能量？相当于多少吨燃烧值为2.94×107 J/kg的煤所放出的能量？
解析：首先应求出1 kg铀235中含有的原子核数，然后可根据已知条件求解． 1 kg铀235中含有的原子核数为
10006.02×1023≈2.562×1024个． 235
每个铀核裂变能放出200 MeV的能量，则1 kg铀释放的能量为
ΔE ＝2.562×1024×200 MeV＝5.124×1026MeV ，
－＝5.124×1032×1.6×1019 J＝8.2×1013 J.
设与1 kg铀235相当的优质煤是m kg ，则有
m ×2.94×107 J/kg＝8.2×1013 J.
8.2×1013
6m ＝kg ＝2.789×10 kg＝2789 t. 2.94×10答案：8.2×1013 J 2789 t