高中物理人教版选修3-5第十九章第7节核聚变同步练习A卷

- 1 - 核聚变 粒子和宇宙

核聚变

[探新知·基础练]

1．核聚变

(1)定义：

两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫做聚变。聚变后比结合能增加，因此反应中会释放能量。

(2)发生条件：

轻核聚变必须在温度达到几百万开尔文时，才可以发生，因此又叫热核反应。聚变一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就会使反应继续下去。

(3)实例：

①热核反应主要应用在核武器上，如氢弹；

②热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳就是一个巨大的热核反射堆；

③典型的核聚变：一个氘核和一个氚核的聚变，21H＋31H→42He＋10n＋17.6 MeV，该反应平均每个核子放出的能量比裂变反应平均每个核子放出的能量大3～4倍。

2．受控热核反应

(1)聚变与裂变相比有很多优点： - 2 - ①轻核聚变产能效率高；

②地球上聚变燃料的储量丰富；

③轻核聚变更为安全、清洁。

(2)实现核聚变的方法：

①难点：地球上没有任何容器能够经受几百万开尔文的高温；

②方案：科学家设想了两种方案，即磁约束和惯性约束，环流器是目前性能最好的一种磁约束装置。

[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)

1．我国一些核电站已经开始大规模利用轻核聚变发电。(×)

2．轻核聚变须达到几百万开尔文以上的高温，自然界不存在轻核聚变。(×)

[释疑难·对点练]

1．从比结合能的图线看，轻核聚变后比结合能增加，因此聚变反应是一个放能反应。

例如：21H＋31H→10n＋42He＋17.6 MeV。

2．聚变发生的条件：要使轻核聚变，必须使轻核间距达到核力发生作用的距离10－15 m，这要克服电荷间强大的斥力作用，要求使轻核具有足够大的动能。要使原子核具有足够大的动能，就要给它们加热，使物质达到几百万开尔文的高温。

3．特点

(1)在消耗相同质量的核燃料时，轻核聚变比重核裂变释放更多的能量。

(2)热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就可以使反应进行下去。

人教版 高中物理 选修3-5 19.8 同步练习习题（含答案解析）

粒子和宇宙

1．关于粒子，下列说法中正确的是( )

A．光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本粒子

B．质量比核子大的粒子都参与强相互作用

C．强子、轻子、媒介子都由更基本的粒子夸克组成

D．许多粒子都存在反粒子

解析：质子、中子本身有复杂结构，A错误，τ子的质量比核子的质量大，但它属于轻子，不参与强相互作用，B错误；现代实验还没有发现轻子的内部结构，C错误。

答案：D

2．已知π＋介子、π－介子都是由一个夸克(夸克u或夸克d)和一个反夸克(反夸克u或反夸克d)组成的，它们的带电量如下表所示，表中e为元电荷。

π＋ π－ u d 错误! 错误!带电量 ＋e －e ＋23e －13e －23e ＋13e

下列说法正确的是( )

A．π＋由u和d组成 B．π＋由d和u组成

C．π－由u和d组成 D．π－由d和u组成

解析：根据电荷量关系可知，由于π＋介子带有＋e的电量，又由于π＋介子是由u夸克和d夸克组成，根据题意可知π＋介子(＋e)应由一个u夸克＋23e和反d夸克＋13e合成，同理π－介子由d夸克和反u夸克构成。

答案：A、D

3．根据宇宙大爆炸的理论，在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期，那么在大爆炸之后最早产生的粒子是( )

A．夸克、轻子、胶子等粒子

B．质子和中子等强子

C．光子、中微子和电子等轻子

D．氦核、氚核、氦子等轻核

答案：A 4．正电子是电子的反粒子，它跟普通电子的电荷量相等，而电性相反，科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的物质——反物质。1997年，欧洲和美国的科学研究机构先后宣布：他们分别制造出9个和7个反氢原子。这是人类探索反物质的一大进步，你推测反氢原子的结构是( )

A．一个带正电荷的质子和一个带负电荷的电子构成

B．一个带负电荷的质子和一个带正电荷的中子构成

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第六节 核裂变

建议用时 实际用时 满分 实际得分 90分钟 100分 一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）

1. U92235吸收一个慢中子后，分裂成Xe54136和Sr3890,还放出（ ）

A.1个α粒子 B.3个中子

C.10个中子 D.10个质子

2.关于重核的裂变，以下说法正确的是（ ）

A.核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量

B.中子从铀块中通过时，一定发生链式反应

C.重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小

D.由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，所以重核裂变为中等质量的核

时，要发生质量亏损，放出核能

3.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小的轻核的核反应

4.利用重核裂变释放核能时选用铀235核，主要原因是（ ）

A.它裂变放出核能比其他重核裂变多

B.它可能分裂成三部分或四部分

C.它能自动裂变，与体积无关

D.它比较容易发生链式反应 5.（北京高考）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

6.原子核反应有广泛的应用，如用于核电站等.在下列核反应中，属于核裂变反应的是（ ）

A.B510+n01→Li37+H24e

B.U92238→Th90234+He24

C.N714+He24→O817+H11

D. U92235+n01→Ba56144+Kr3689+3n01

2019-2020学年人教版选修3-5

19.7核聚变 课时作业8（含解析）

1．下列说法不正确的是( )

A．23290Th 经过6次α衰变和4次β衰变后成为原子核20882Th

B．太阳内部的核反应是核聚变

C．原子核的结合能越大，原子核越稳定

D．碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m的碘131，经过24天后，该药物中碘131的含量大约还有18m

2．下列关于原子及原子核的说法正确的是（

）

A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的重核裂变反应

B．外界环境温度升髙，碳同位素146C 的原子核半衰期将减小

C．原子核发生一次β衰变，该原子外层就失去一个电子

D．比结合能越大则该原子就越稳定

3．已知：、、42He、的原子核的质量分别为m1、m2、m3、m4，则关于核反应：+→42He+，下列说法正确的是（光速用c表示）（ ）

A．该反应过程前后核子数守恒，无质量亏损，无能量放出

B．这是个核裂变的过程

C．该过程中放出的能量为(m3+m4-m1-m2)c2

D．该过程中放出的能量为(m1+m2-m3-m4)c2

4．在物理学中，没有比光更令人惊奇的了，关于光的产生、本质和应用，下列说法正确的是______

A．光是一份一份的，每一份叫做光子，每一个光子的能量是h，光子打在金属板上，可能发生光电效应

B．光子被U吸收，U会裂变，发生链式反应，产生核能

C．当大批氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级时，氢原子会产生3种频率的光子

D．光子是较轻的粒子，与H和H结合能发生聚变反应，吸收能量

5．关于原子和原子核结构以及波粒二象性，下列说法正确的是

A．根据玻尔理论可知，一群氢原子从n=4能级向低能级跃迁最多可辐射6种频率的光子 B．α射线、β射线、γ射线都是高速运动的带电粒子流

C．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应

D．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的光强太小