高三物理核反应核能裂变轻核的聚变同步检测

上教考资源网助您教考无忧版权所有@中国教育考试资源网高三物理核反应核能裂变轻核的聚变同步检测说明：本试卷分为第Ⅰ、Ⅱ卷两部分，请将第Ⅰ卷选择题的答案填入题后括号内，第Ⅱ卷可在各题后直接作答.共100分，考试时间90分钟.第Ⅰ卷（选择题共40分）一、本题共10小题，每小题4分，共40分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分.1.关于太阳辐射能的主要由来，下列说法中正确的是（）A.来自太阳中重元素裂变反应释放的核能B.来自太阳中轻元素聚变反应释放的核能C.来自太阳中碳元素氧化释放的化学能D.来自太阳中本身贮存的大量内能解析本题考查轻核聚变的事例.正确选项为B.答案B2.在原子核的人工转变过程中，科学家常用中子轰击原子核，这是因为（）A.中子的质量较小B.中子的质量较大C.中子的能量较大D.中子是电中性的解析科学家常用中子轰击原子核，这是因为中子不带电，比其他带电粒子更能充分地接近原子核，故正确选项是D.答案D3.现已建成的核电站利用的是（）A.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.轻核聚变放出的能量解析本题考查重核裂变的应用.现已建成的核电站均是由重核裂变放出的能量.正确选项为C.答案C4.原子弹和氢弹各是根据什么原理制造的（）A.都是依据重核的裂变B.都是依据轻核的聚变C.原子弹是根据轻核聚变，氢弹是根据重核裂变D.原子弹是根据重核裂变，氢弹是根据轻核聚变解析本题考查原子弹和氢弹的制造原理.原子弹是根据重核裂变原理制造的，氢弹是根据轻核聚变原理制造的.故正确选项为D.答案D5.下列核反应或核衰变方程中，符号“X”表示中子的是（）A.Be94+He42→C126+XB.N147+He42→O178+X上教考资源网助您教考无忧版权所有@中国教育考试资源网C.Hg20480+n10→Pt20278+2H11+XD.U23992→Np23993+X解析由质量数守恒和电荷数守恒可知，A、C选项中的X是中子，B选项中的X是质子，D项中的X是电子.答案AC6.关于铀核的裂变，下列说法正确的是（）A.铀核裂变的产物是多种多样的B.铀核裂变时能同时释放2~3个中子C.为了使裂变的链式反应容易进行，最好用浓缩铀235D.铀块的体积对产生链式反应无影响解析铀核受到中子的轰击会引起裂变，裂变的产物是多种多样的，具有偶然性，裂变成两块的情况较多，也可能分裂成多块，并放出几个中子.为了使裂变的链式反应容易进行，最好用浓缩铀235，并且要使铀块的体积超过临界体积，故A、B、C正确，D错误.答案ABC7.关于热核反应，下列说法正确的是（）A.只要有足量的H21和H31混合，就可以发生热核反应B.热核反应中平均每个核子放出能量比链式反应多C.地球内部持续进行着热核反应D.热核反应需要几百万度的高温解析要使轻核发生聚变，必须使它们的距离十分接近，达到10-15m.由于原子核都是带正电的，要接近到这种程度，就必须克服巨大的库仑斥力，这就要求原子核具有很大的动能，所以需要把它们加热到几百万度的高温，故A错、D对.热核反应与链式反应相比，平均每个核子放出能量要大3~4倍，B正确.太阳和其他恒星内部持续进行着激烈的热核反应，而不是地球内部，所以C错误.答案BD8.一个中子和一个质子相结合生成一个氘核，若它们的质量分别是m1、m2、m3，则（）A.由于反应前后质量数不变，所以m1+m2=m3B.由于反应时释放出了能量，所以m1+m2＞m3C.由于反应在高温高压下进行,从而吸收能量，所以m1+m2＜m3D.反应时放出了频率为hmmm)(321的光子，式中c是光速，h是普朗克常量解析本题主要考查质量亏损.由ΔE=Δmc2=(m1+m2-m3)c2=hv知，v=hcmmm2321)-(是放出光子的频率，故只有BD正确.答案BD9.中微子离开太阳向地球运动的过程中，发生“中微子振荡”，转化为μ子和τ子.科学家通过中微子观测站的观察和理论分析，终于弄清了中微子失踪的比例和机理.若中微子在运动中只转化为τ子和μ子，已知μ子运动方向与中微子方向一致，则τ子的运动方向（）A.一定与中微子方向一致B.一定与中微子方向相反上教考资源网助您教考无忧版权所有@中国教育考试资源网C.可能与中微子不在同一直线上D.只能与中微子在同一直线上解析由动量守恒定律可知：若μ子的动量大于中微子的动量，则τ子的运动方向与中微子原来的方向相反；若μ子的动量小于中微子的动量，则τ子的运动方向就与中微子原来的方向相同，故正确选项为D.答案D10.核电站的核心设施是原子反应堆，它是能实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，主要由四部分组成，关于这四部分组成下列说法正确的是（）A.原子燃料、减速剂、控制调节系统和冷却系统B.原子燃料、减速剂、发热系统和传热系统C.原子燃料、调速剂、碰撞系统和传热系统D.原子燃料、中子源、原子能聚存系统和输送系统解析本题考查原子反应堆的组成.反应堆的核燃料是用浓缩铀235制成的铀棒，铀235有易俘获慢中子、不易俘获快中子的特点，为维持链式反应，必须把裂变时产生的速度很大的中子的速度降下来，为此在铀棒周围放上减速剂，快中子与减速剂的原子核碰撞后能量减少，变成慢中子.为了使反应堆保持一定的功率，必须控制参与反应的中子数目，以控制核反应的速度，因此在铀棒之间插入一些镉做成的控制棒，镉吸收中子能力很强，靠镉棒插入的深度，来控制调节核反应的速度.核燃料裂变放出的核能大部分转化成热，使反应区温度升高，水或液态金属钠等流体反应堆内外循环流动，把反应堆中的热量传出去，用于发电，同时也使反应堆冷却.A正确.答案A第Ⅱ卷（非选择题共60分）二、本题共5小题，每题4分，共20分，把答案填在题中的横线上.11.1896年发现了天然放射现象，使人们认识到原子核是有内部结构的；1897年发现了电子；1911年提出原子的核式结构学说；1919年用α粒子轰击氮原子核，从而发现了质子；1932年在研究原子核人工转变现象中发现了中子.解析1896年贝克勒尔发现了天然放射现象，使人们认识到原子核是有内部结构的；1897年汤姆生发现了电子；1911年卢瑟福提出原子的核式结构学说；1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，从而发现了质子；1932年查德威克在研究原子核人工转变现象中发现了中子.答案贝克勒尔汤姆生卢瑟福卢瑟福查德威克12.现在，科学家们正在设法探寻“反物质”.所谓“反物质”,是由“反粒子”构成的，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相等的电荷量，但电荷的符号相反.据此，若有反α粒子，它的质量数为，电荷数为.解析本题属简单的信息题，考查“反物质”及“反粒子”.由题中所述“反物质”的概念知，反α粒子就是质量数与α粒子相同，即为4，所带电荷为负电荷，电荷数与α粒子相同，即为2，所以应依次填“4”“-2”.答案4-213.（1）完成核反应方程：Th23490→Pa23491+.（2）Th23490衰变为Pa23491的半衰期是1.2min，则64gTh23490经过6min还有g尚未衰变.解析本题考查核反应方程及半衰期.（1）方程为Th23490→Pa23491+e01-.上教考资源网助您教考无忧版权所有@中国教育考试资源网（2）m剩=m0(21)n=64×(21)5g=2g.答案（1）e01-（2）214.氘核、中子和质子的质量分别是2.00136u、1.0087u、1.0073u，需要用波长至少是m的γ光子才能激发氘核分解（1u=1.66×10-27kg,h=6.63×10-34J·s）.解析本题考查质能方程及光子能量.由E=Δmc2=hλc得λ=mch=82734100.31066.1)0136.20073.10087.1(1063.6m=5.5×10-13m.答案5.5×10-1315.在大质量恒星热核反应的最后时刻，中微子导致整个星体发生灾难——“超新星爆发”.恒星内部温度一旦达到5×109K以上，一部分正、负电子湮灭产生中微子对，中微子立即携带产生的全部能量逃离恒星，在1s内几乎带走星体全部热量，恒星在瞬间失去支撑星体的热压强，在它自身巨大引力作用下坍缩成一个“黑洞”.若电子质量m=0.91×10-30kg，试估算一对中微子带走的能量为MeV.解析本题考查质能方程.正、负电子对湮灭产生中微子对时产生的能量可由爱因斯坦质能方程求得：E=2mc2=2×0.91×10-30×(3×108)2J=1.638×10-13J=1.02MeV即一对中微子带走的能量为1.02MeV.答案1.02三、本题4小题，共40分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.16.（7分）太阳每秒辐射出3.8×1026J的能量，其中到达地球表面的能量中每秒有4.0×1010kJ通过光合作用转化为化学能.求太阳每秒钟损失多少质量.通过光合作用，每年有多少太阳能转化为化学能?（每年按365天计）解析（1）由质能方程ΔE=Δmc2得太阳每秒损失质量为Δm=2cE=4.2×109kg.（2）每年通过光合作用利用的太阳能为E=E1t=4×1010×365×24×3600kJ=1.26×1018kJ.答案（1）4.2×109kg（2）1.26×1018kJ上教考资源网助您教考无忧版权所有@中国教育考试资源网17.(8分)一个中子轰击铀核（U23592）可裂变生成钡（Ba14156）和氪（Kr9236）.已知U23592、Ba14156、Kr9236和中子的质量分别是235.0439u、140.9139u、91.8973u和1.0087u.写出铀裂变反应方程，并计算一个U235裂变时放出的能量.解析本题考查核反应方程及质能方程的应用.核反应方程为U23592+n10→Ba14156+Kr9236+3n10由质能方程得放出的能量为ΔE=Δmc2=200.55MeV=3.2×10-11J.答案U23592+n10→Ba14156+Kr9236+3n10200.55MeV或3.2×10-11J18.（10分）原子反应堆的功率为104kW,1h消耗的燃料为8.75g.已知每个235U裂变时放出的核能为2×108eV，求核燃料中U235所占的百分比.解析本题考查核反应堆.W=Pt=107×3600J=3.6×1010JW1=2×108eV=3.2×10-11Jn=J103.2J106.311-10WW=1.125×1021m=235nu=235×1.125×1021×1.66×10-27kg=4.39×10-4kg=0.439g75.8439.00mm=5%.答案5%19.（15分）太阳现在正处于主序星演化阶段.它主要是由电子和H11、He42等原子核组成的.维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程式是2e01-+4H11→He42+释放的核能，这些核能最后转化为辐射能.根据目前关于恒星演化的理论，若由于核聚变反应而使太阳中的H11数目从现有数目减少10%，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段.为了简化，假定目前太阳全部由电子和H11组成.（1）已知质子质量mp=1.6726×10-27kg,He42的质量mα=6.6458×10-27kg，电子质量me=0.9×10-30kg，光速c=3.0×108m/s.求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能.（2）又知地球上与太阳光垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能W=1.35×103W/m2，太阳质量M=2×1030kg,日地中心距离r=1.5×1011m.试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命（估算结果只要求一位有效数字）.解析（1）根据质能公式，每发生一次核聚变反应释放的能量为：上教考资源网助您教考无忧版权所有@中国教育考试资源网ΔE=(4mp+2me-mα)c2=4.2×10-12J.①（2）根据题给的假定，在太阳继续