2025年大學(xué)《核物理》專業(yè)題庫(kù)——核裂變與核聚變的差異考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在括號(hào)內(nèi)。）1.能夠引發(fā)核裂變反應(yīng)的粒子通常是（）。A.α粒子B.β粒子C.γ射線D.中子2.核裂變過(guò)程中，通常伴隨釋放出的、可能引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的粒子是（）。A.質(zhì)子B.中子C.電子D.α粒子3.核聚變主要發(fā)生在（）。A.地球上的核電站B.自然界的某些放射性元素衰變過(guò)程中C.太陽(yáng)等恒星的內(nèi)部D.地質(zhì)活動(dòng)深處4.克服原子核之間庫(kù)侖排斥力，使輕核能夠發(fā)生聚變所需的條件通常是（）。A.臨界質(zhì)量B.中子激發(fā)C.極端高溫和高壓D.強(qiáng)磁場(chǎng)約束5.與核聚變相比，核裂變產(chǎn)生的放射性核廢料通常（）。A.半衰期更短，更容易處理B.半衰期更長(zhǎng)，更難處理C.無(wú)放射性，無(wú)處理難度D.放射性更強(qiáng)，但短命6.關(guān)于核裂變和核聚變，下列說(shuō)法正確的是（）。A.裂變和聚變都需要在極端高溫高壓下進(jìn)行B.聚變是自然界中更普遍的核反應(yīng)過(guò)程C.單位質(zhì)量核燃料完全裂變或聚變釋放的能量，聚變遠(yuǎn)大于裂變D.目前商業(yè)核電站主要利用核聚變釋放的能量7.導(dǎo)致重核（如鈾-235）發(fā)生裂變的主要作用力是（）。A.庫(kù)侖排斥力B.強(qiáng)核力C.電磁力D.萬(wàn)有引力8.核聚變反應(yīng)的主要原料是（）。A.鈾或钚等重元素B.鈾或钚的裂變碎片C.氘和氚等輕元素D.氦-4等穩(wěn)定核素9.核能的應(yīng)用方式中，與核裂變直接相關(guān)的是（）。A.氫彈的爆炸B.恒星的能量輸出C.核動(dòng)力飛船D.核電站發(fā)電10.比較核裂變和核聚變，哪一個(gè)更符合可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保的要求？（）A.核裂變，因?yàn)樵细撰@取B.核聚變，因?yàn)橹饕a(chǎn)物是穩(wěn)定的氦，放射性廢料少C.核裂變，因?yàn)榧夹g(shù)更成熟D.核聚變，因?yàn)槟芰酷尫鸥蠖?、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在橫線上。）11.核裂變和核聚變都能釋放巨大能量，這是由于反應(yīng)產(chǎn)物的________低于反應(yīng)物的________，根據(jù)質(zhì)能方程E=mc2，這部分虧損的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為了能量。12.鈾-235發(fā)生核裂變時(shí)，通常需要吸收一個(gè)________來(lái)引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，并可能釋放出多個(gè)________，導(dǎo)致進(jìn)一步的裂變。13.核聚變反應(yīng)需要克服原子核之間的________勢(shì)壘，這要求反應(yīng)體系必須達(dá)到非常高的________和________。14.在核反應(yīng)過(guò)程中，原子核的________數(shù)（質(zhì)量數(shù)）和________數(shù)（原子序數(shù)）在反應(yīng)前后是守恒的。15.與核裂變相比，核聚變反應(yīng)的原料在地球上相對(duì)________，且主要產(chǎn)物是________，對(duì)環(huán)境的影響較小。三、判斷題（每小題2分，共10分。請(qǐng)將“正確”或“錯(cuò)誤”填在括號(hào)內(nèi)。）16.任何重原子核都能自發(fā)地發(fā)生核裂變。()17.核聚變反應(yīng)只能通過(guò)人工方式在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)。()18.核裂變和核聚變都是基于原子核內(nèi)部強(qiáng)核力釋放能量的過(guò)程。()19.由于核裂變技術(shù)成熟且能量密度高，它是目前唯一大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的核能利用方式。()20.核聚變反應(yīng)產(chǎn)生的中子可能會(huì)活化反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料，產(chǎn)生放射性。()四、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共15分。請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題。）21.簡(jiǎn)述核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)能夠持續(xù)進(jìn)行所需的兩個(gè)基本條件。22.為什么核聚變反應(yīng)堆目前尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用？23.請(qǐng)列舉核裂變和核聚變?cè)诜磻?yīng)產(chǎn)物特性方面的三個(gè)主要差異。五、論述題（10分。請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)，進(jìn)行系統(tǒng)性的闡述。）24.試從反應(yīng)條件、能量特性、原料來(lái)源、環(huán)境影響、技術(shù)成熟度及發(fā)展前景等方面，對(duì)核裂變與核聚變進(jìn)行全面的比較分析。試卷答案一、選擇題1.D2.B3.C4.C5.B6.C7.B8.C9.D10.B二、填空題11.結(jié)合能；總結(jié)合能12.中子；中子13.庫(kù)侖；溫度；壓力14.質(zhì)量數(shù)；電荷數(shù)（或原子序數(shù)）15.豐富；氦三、判斷題16.錯(cuò)誤17.錯(cuò)誤18.正確19.正確20.正確四、簡(jiǎn)答題21.①存在足夠數(shù)量的易裂變核燃料（達(dá)到臨界質(zhì)量）；②能引發(fā)裂變的初始中子（慢中子）能有效被吸收。22.核聚變需要極端的高溫（上億度）和高壓條件，目前尚無(wú)成熟的材料和技術(shù)能長(zhǎng)期承受如此條件的等離子體約束；反應(yīng)原料氘資源相對(duì)豐富但氚需要人工制取且半衰期短，氚的獲取和循環(huán)是巨大挑戰(zhàn)；聚變反應(yīng)的等離子體控制（點(diǎn)火和穩(wěn)態(tài)運(yùn)行）技術(shù)難度極大。23.①裂變產(chǎn)物多為半衰期較長(zhǎng)的放射性核素，聚變主要產(chǎn)物是穩(wěn)定的氦；②裂變需要中子引發(fā)且易形成中子經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，聚變需要高能粒子克服庫(kù)侖力；③裂變?nèi)剂希ㄢ櫍﹥?chǔ)量有限，聚變?nèi)剂希?、氚）資源更豐富；④裂變堆存在核廢料處理和核擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)，聚變堆（理論上）廢料少、擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)低。五、論述題24.核裂變與核聚變是兩種主要的核反應(yīng)過(guò)程，它們?cè)诙鄠€(gè)方面存在顯著差異：*反應(yīng)條件：裂變通常由中子轟擊重核引發(fā)，可在相對(duì)較低的溫度和壓力下（但需達(dá)到臨界質(zhì)量）發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；聚變則需要克服原子核間的庫(kù)侖排斥力，必須在極端高溫（上億度）和高壓條件下使輕核具有足夠的動(dòng)能發(fā)生碰撞。*能量釋放：聚變單位質(zhì)量核燃料釋放的能量遠(yuǎn)大于裂變（約是裂變的4-5倍），能量密度更高。*原料來(lái)源：裂變主要燃料是鈾-235和钚-239，這些是天然存在但豐度不高的重元素，且鈾礦開(kāi)采和鈾濃縮過(guò)程有成本和環(huán)境問(wèn)題；聚變主要原料是氘（海水中有豐度極高的重氫）和氚（可通過(guò)鋰制備），鋰資源相對(duì)豐富，原料獲取更易。*反應(yīng)產(chǎn)物：裂變產(chǎn)生的是不同的中等質(zhì)量核（裂變碎片）和多個(gè)中子，裂變碎片多為不穩(wěn)定的放射性核素，形成長(zhǎng)壽命核廢料，處理困難且存在長(zhǎng)期風(fēng)險(xiǎn)；聚變主要產(chǎn)物是穩(wěn)定的氦核，伴隨釋放中子，產(chǎn)生的放射性廢料少且半衰期短，環(huán)境影響?。ㄖ凶尤詴?huì)活化材料）。*中子經(jīng)濟(jì)與鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：裂變是中子驅(qū)動(dòng)的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，需要考慮中子的吸收、泄漏和裂變比例，存在臨界質(zhì)量限制；聚變反應(yīng)本身不產(chǎn)生維持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的中子，需要持續(xù)的外部能量輸入來(lái)維持高溫高壓，對(duì)中子經(jīng)濟(jì)無(wú)要求，但需精確控制反應(yīng)速率。*技術(shù)成熟度與應(yīng)用現(xiàn)狀：核裂變技術(shù)相對(duì)成熟，已建成核電站提供電力，但面臨核廢料處理和核擴(kuò)散的挑戰(zhàn)；核聚變技術(shù)難度極大，尚處于實(shí)驗(yàn)研究