人教版物理高二选修2-3 6.3核聚变和受控热核反应同步训练D卷

裂变、聚变练习21.太阳辐射能量主要来自太阳内部的A.化学反应B.放射性衰变C.裂变反应D.热核反应2.中子和质子结合成氘核,在这一核反应中A.反应物的质量大于生成物的质量B.反应前后质量数一定守恒C.此反应一定释放能量D.此反应一定吸收能量3.氘核（21H）和氚核（31H）聚合成氦核（42He）的核反应方程如下：21H+31H→42He+10n 设氘核质量为m1，氚核质量为m2，氦核质量为m3，中子质量为m4，则反应过程中释放的能量为A.(m1+m2-m3)c2B. (m1+m2-m4)c2C.(m1+m2－m3－m4)c2D. (m3+m4-m1-m2)c24.已知两氘核聚变成一个氦核放出23.76 MeV的能量，那么1 g氘完全聚变成氦时将会放出的能量为A.约为1.136×106 JB.约为2.272×1011 JC.约为5.68×1011 JD.约为5.68×106 J5.完成氘核和氚核结合成氦的核反应方程：21H+31H→42H+________.若反应过程中发生的质量亏损是m kg，则反应放出的能量是________J.6.用γ光子轰击氘核，使之分成质子和中子.已知氘核质量为2.0135 u，质子质量为1.0072 u，中子质量为1.0086 u，其中1 u＝1.6605×10-27 kg.又知普朗克常量h＝6.63×10-34 J·s.则所用γ光子在真空中的波长应为________m.7.一个负电子和一个正电子相遇发生湮灭而转化为一对光子,已知负电子和正电子的质量都是m,光在真空中的速度是c,普朗克常量为h,转化前它们的动能忽略不计,则转化成光子的波长是________.8.一个锂核（73Li）受到一个质子的轰击，变成2个α粒子，这一过程的核反应方程为________.已知一个氢原子的质量是1.6736×12-27 kg，一个锂原子的质量是11.6505×10－27 kg，一个氦原子的质量是6.6466×10－27 kg.上述核反应所释放的能量等于________（最后结果取三位有效数字）9.4个质子在高温下能聚变成一个α粒子同时放出能量.已知质子质量为1.007276 u,α粒子质量为4.001506 u, 1 u=1.66×10-27 kg,阿伏加德罗常数为6.02×1023/mol. (1)写出核反应方程; (2) 1 g氢完全聚变成α粒子能释放出多少能量?参考答案:1.D 2.ABC 3.C 4.C5 .10n,mc2 6.5.8×10－137.h/cm8.73Li+11H→242He，2.78×10－12 J9.(1)4(11H)→42He+2(01e)+能量(2) 4个质子聚变Δm=4×1.007276 u－4.001506 u=0.027598 u,ΔE=Δmc2=0.027598×931.5 MeV=25.71 MeV1 g氢含有6.02×1023个质子,放出能量为EE=6.02×1023×25.71/4 MeV=3.87×1024 MeV。

A . N+ He→ O+ H
B . H+ H→ He+ n
C . U→ Th+ He
D . U+ n→ Ba+ Kr+3 n
11. （2分） (2015高二下·翔安期中) 在核反应方程式 U+ n→ Sr+ Xe+kX中，（ ）
A . X是中子，k=9
B . X是中子，k=10
C . X是质子，k=9
三、 计算题 (共5题；共55分)
21-1、
21-ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、
22-1、
22-2、
23-1、
23-2、
24-1、
24-2、
24-3、
25-1、
25-2、
18. （1分） (2017高二下·武威期末) 用中子轰击锂核（ Li）发生核反应，生成氚核和α粒子，并释放出4.8Mev的能量，请写出核反应方程________．
19. （3分） (2017高二下·南阳期中) 在下列的核反应方程中，属于α衰变的是________，属于裂变的是________，属于聚变的是________．（填正确答案标号）
（2）
计算出太阳每秒产生的氦核数目及每年减少的质量．（结果保留两位有效数字）．已知1年时间约为3.15×107s．
22. （10分） 两个动能均为1MeV的氘核发生正面碰撞，引起如下反应 H+ H→ H+ H，已知：氘核的质量为2.0136u，氚核的质量为3.0156u，氢核的质量为1.0073u，1原子质量单位（u）相当于931.5MeV．试求
17. （2分） (2017高二下·宜城期中) 氦3是一种十分清洁、安全的能源，开发月壤中蕴藏丰富的氦3资源，对人类社会今后的可持续发展具有深远意义．研究发现在太阳内部两个氘核可聚变成氦3，已知氘核的质量为2.0136u，中子的质量为1.0087u， He核质量为3.0150u．若质量亏损1u释放的核能为931.5MeV，则两个氘核聚变成 He核的核反应方程为________；上述反应中释放的核能为________．

裂变、聚变练习3一、选择题1.卢瑟福的α粒子散射实验第一次显示了A.质子比电子重B.原子的所有正电荷都集中在原子核里D.能够用人为方法产生放射性现象2.在α粒子散射的实验中，当α粒子最靠近金核时A.α粒子动能最小B.α粒子遇到的库仑力最大D.α粒子与金核间有核力作用3.一个放射性元素的原子核放出一个α粒子和一个β粒子后，其核内质子数和中子数的变化是A. 质子数减少 3 个，中子数减少 1 个B. 质子数减少 2 个，中子数减少 1 个C.质子数减少 1 个，中子数减少 3 个D. 质子数减少 1 个，中子数减少 2 个4.以下对于放射性元素半衰期的说法中, 正确的选项是A.温度高升半衰期缩短B.压强增大部分衰期增加D.半衰期与该元素质量、压强、温度没关5.某原子核的衰变过程为 X （β）→ Y （α）→ Z［符号（β）→表示放射一个β粒子，（α）→表示放射一个α粒子］，以下说法正确的选项是A. 核 X 的中子数减核Z 的中子数等于2B. 核 X 的质量数减核Z 的质量数等于5C.核 Z 的质子数比核X 的质子数少1D. 原子核为X 的中性原子中的电子数比原子核Y 的中性原子中的电子数多16.甲乙两种放射性元素质量相等, 半衰期之比为3∶ 2,以下说法中正确的选项是A.甲的衰变速度较大B.经过某一相等的时间衰变后 , 甲乙节余质量比能够为 2∶ 1C.只需适合改变条件 , 两者的半衰期能够同样D. 经过某一相等的时间衰变后, 甲乙节余质量比可为1∶ 17.元素X是Y的同位素,都拥有放射性,分别进行以下的衰变过程：X P Q,Y R S,则以下说法正确的选项是A.Q 与 S 不再是同位素B.X 和 R 的原子序数可能同样C.X 和 R 的质量数可能同样D.R 的质子数大于上述所有任何元素8.在匀强磁场中，一静止的放射性原子核发生衰变，放出一个粒子后变为另一新原子核，为此拍得如图22— 16 所示两个相切的圆形径迹的照片，则图 22— 16A.图甲为发生α 衰变的照片，此中大圆为α 粒子的径迹B.图甲为发生β 衰变的照片，此中大圆为电子的径迹C.图乙为发生α衰变的照片，此中大圆为α 粒子的径迹D. 图乙为发生β衰变的照片，此中大圆为电子的径迹二、填空题1.A 和核发生衰变B 是两种放射性同位素, 当 A 有 7/8 的原子核发生衰变时, A 的半衰期是12 天 ,则 B 的半衰期是 ________天 ., B恰巧有15/16 的原子2.一对正负电子相撞时，会同时消逝而转变为一对频次同样的光子，这对光子的频次应是___________Hz.( 电子质量 m=0.91× 10-30 kg，普朗克常量 h=6.6× 10-34 J· s)3.放射性原子核 A 经一系列α和β 衰变变为原子核 B.若 B 核内质子数比 A 核少 8，中子数比 A 核少 16.则发生β衰变的次数为 _________________次.三、计算题1.为了测定某水库的蓄水量, 用一瓶放射性同位素溶液倒入水库，已知倒入时该溶液每分钟有 6×107个原子核发生衰变,这类同位素的半衰期为 2 天， 8 天后，从水库拿出 1 m3的水样，测得每分钟有20 个原子核发生衰变 ,求水库的储水量为多大 .( 保存 1 位有效数字 )2.静止的镭核226发生α 衰变，变为氡核222226.025 4 u ，氡核88Ra86Rn.已知镭核质量为质量为 222.016 3 u ，α粒子质量为 4.002 6 u. （ 1）求衰变时放出的能量 E.（2）设衰变时放出的能量都转变为了α粒子和氡核的动能，求α粒子的动能 E k.3.静止的放射性原子核mα粒子和新核 Y Z X发生α衰变时，设放出的能量都转变为了的动能 .若测得α粒子的动能为E，求新核 Y 的动能及衰变放出的能量 .参照答案：一、 1.B 2.AB 3.C 4.D 5.C 6.B 7.D8.AD二、 1.9× 1020 3.4三、 1.2× 105 m32.（ 1） 9.7× 10-13 J=6.06 MeV （2） 9.5× 10-13 J=5.9 MeV4E mE3.,m 4 m4。

1．聚变与裂变相比，下列说法正确的是()A．聚变比裂变产能效率高B．在目前情况下，使原子核聚变要比裂变容易C．原子弹的燃料是235UD．氢弹的原理是核的聚变，需由原子弹来引爆解析：选ACD.聚变比裂变的平均结合能大，故A正确；在目前的条件下，核裂变要比核聚变容易很多，故B错；原子弹利用的核裂变燃料为235U，氢弹利用的核聚变需原子弹引爆，故C、D正确．2．目前我国已经建成秦山和大亚湾核电站并投入使用，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．都只利用重核裂变释放大量的原子能D．既有重核裂变，又有轻核聚变释放大量的原子能解析：选AC.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是比较清洁的能源，故A、C正确，B、D错．3．一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量为m H＝1.0073 u，中子质量为m n＝1.0087 u，氚核质量为m＝3.0180 u.(1)写出聚变方程．(2)释放出的核能是多大？(3)平均每个核子释放的能量是多大？解析：(1)聚变方程为：11H＋210n→31H.(2)质量亏损为：Δm＝m H＋2m n－m＝(1.0073＋2×1.0087－3.0180)u＝0.0067 u，释放出的核能：ΔE＝Δmc2＝0.0067×931.5 MeV＝6.24 MeV.(3)平均每个核子放出的能量为6.243MeV＝2.08 MeV.答案：(1)11H＋210n→31H(2)6.24 MeV(3)2.08 MeV一、选择题1．下列核反应中属于核聚变的是()A.21H＋31H→42He＋10nB.234 90Th→234 90Pa＋0－1eC.235 92U＋10n→139 54Xe＋9538Sr＋210nD.94Be＋42He→12 6O＋10n解析：选A.B项是衰变，C项是裂变；D项是人工转变；A项是轻核聚变．2．一个氘核(21H)与一个氚核(31H)发生聚变，产生一个中子和一个新核，并出现质量亏损．聚变过程中()A．吸收能量，生成的新核是42HeB．放出能量，生成的新核是42HeC．吸收能量，生成的新核是32HeD．放出能量，生成的新核是32He解析：选B.一个氘核与一个氚核发生聚变的核反应方程是：21H＋31H→42He＋10n.有质量亏损要放出能量，故只有B正确．3．关于轻核聚变释放核能，下列说法正确的是()A．一次聚变反应一定比一次裂变反应释放的能量多B．聚变反应一定比裂变反应每个核子释放的平均能量大C．聚变反应中粒子的平均结合能变小D．聚变反应中由于形成质量较大的核，故反应后质量增加解析：选B.在一次聚变反应中释放的能量不一定比裂变反应多，但平均每个核子释放的能量一定大，故A错误，B正确；由于聚变反应中释放出巨大能量，则比结合能一定增加，质量发生亏损，故C、D错误．4．北京奥委会接受专家的建议，大量采用对环境有益的新技术．如奥运会馆周围80%～90%的路灯将利用太阳能发电技术，奥运会90%的洗浴热水将采用全玻璃真空太阳能集热技术．太阳能的产生是由于太阳内部高温高压条件下的热核聚变反应形成的，其核反应方程是() A．411H→42He＋201eB.14 7N＋42He→17 8O＋11HC.235 92U＋10n→136 54Xe＋9038Sr＋1010nD.238 92U→234 90Th＋42He解析：选A.热核聚变反应是指轻核结合为质量较重的核的反应，故A正确；B项中为实现原子核人工转变的反应．C项中为裂变，D项中为衰变，均不属聚变反应，故B、C、D不正确．5．现阶段太阳向外辐射的能量是由于太阳内部氢核聚变产生的，大约在40亿年以后太阳内部将会启动另一种核反应，其核反应方程为：42He＋42He＋42He→12 6C，到那时太阳向外辐射的能量是由上述两种核反应共同产生的．已知42He的质量为m1，12 6C的质量为m2，则下列判断正确的是()A．3m1＞m2B．3m1＜m2C．3m1＝m2D．m1＝3m2解析：选A.由于核反应42He＋42He＋42He→12 6C放出核能，根据爱因斯坦质能方程，可得3m1＞m2，故A项正确．6．在某些恒星内，3个α粒子结合成1个12 6C核，12 6C原子的质量是12.0000 u，42He原子的质量是4.0026 u，已知1 u＝1．66×10－27 kg.则()A．反应过程中的质量亏损是Δm＝0.0078 uB．反应过程中的质量亏损是Δm＝1.29×10－29 kgC．反应过程中释放的能量是7.26 MeVD．反应过程中释放的能量是1.16×10－19 J解析：选ABC.由题目可得此核反应的方程为342He→12 6C＋ΔE，则反应后的质量亏损为Δm＝(3×4.0026－12.0000) u＝0.0078×1.66×10－27kg＝1.29×10－29kg.由质能方程ΔE＝Δmc2＝1.29×10－29×(3.0×108)2 J＝1.161×10－12 J＝7.26 MeV.故正确答案为A、B、C.7．科学家发现在月球上含有丰富的32He(氦3)，它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为32He＋32He→211H＋42He.关于32He聚变下列表述正确的是()A．聚变反应不会释放能量B．聚变反应产生了新的原子核C．聚变反应没有质量亏损D．目前核电站都采用32He聚变反应发电解析：选B.聚变反应发生了质量亏损，释放出巨大的能量，产生了新的原子核，故A、C错误，B正确；目前核电站利用的是裂变反应而非聚变，故D错误．8．一个质子和一个中子聚变组合成一个氘核，同时辐射出一个γ光子．已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常数为h，真空中的光速为c，下列说法正确的是() A．核反应方程是11H＋10n→31H＋γB．聚变反应的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3C．辐射出的γ光子能量E＝(m3－m1－m2)cD．γ光子的波长λ＝h(m1＋m2－m3)c2解析：选B.A项中核反应方程不满足质量数守恒，错误．B项中Δm正好是结合前核子总质量与原子核质量之差，由质能方程可知辐射出的γ光子的能量为E＝(m1＋m2－m3)c2，C项错误．由c ＝λv 及E ＝h v 得，γ光子的波长为λ＝h(m 1＋m 2－m 3)c，故D 错．9．原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源．当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，放出能量．这几种反应的总效果可以表示为621H →k 42He ＋d 11H ＋210n ＋43.15 MeV 由平衡条件可知( ) A ．k ＝1，d ＝4 B ．k ＝2，d ＝2 C ．k ＝1，d ＝6 D ．k ＝2，d ＝3解析：选B.由质量数守恒和电荷数守恒，分别有4k ＋d ＝10,2k ＋d ＝6，解得k ＝2，d ＝2.正确选项为B.10．我国最新一代核聚变装置“EAST”在安徽合肥首次放电，显示了EAST 装置具有良好的整体性能，使等离子体约束时间达1000 s ，温度超过1亿度，标志着我国磁约束核聚变研究进入国际先进水平．合肥也成为世界上第一个建成此类全超导非圆截面核聚变实验装置并能实际运行的地方．核聚变的主要原料是氘，在海水中含量极其丰富．已知氘核的质量为m 1，中子的质量为m 2，32He 的质量为m 3，质子的质量为m 4，则下列说法中正确的是( ) A ．两个氘核聚变成一个32He 所产生的另一个粒子是质子 B ．两个氘核聚变成一个32He 所产生的另一个粒子是中子C ．两个氘核聚变成一个32He 所释放的核能为(2m 1－m 3－m 4)c 2D ．与受控核聚变比较，现行的核反应堆产生的废物具有放射性解析：选BD.由核反应方程知221H →32He ＋10X ，X 应为中子，释放的核能应为ΔE ＝(2m 1－m 3－m 2)c 2，聚变反应的污染非常小．而现实运行的裂变反应的废料具有很强的放射性，故A 、C 错误，B 、D 正确． 二、非选择题11．两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核(氦的同位素)．已知氘核质量m D ＝2.0136 u ，氦核质量m He ＝3.0150 u ，中子质量m n ＝1.0087 u. (1)写出聚变的核反应方程； (2)求该反应中的质量亏损； (3)计算释放出的核能．解析：(1)21H ＋21H →32He ＋10n.(2)Δm ＝2m D －m He －m n ＝2×2.0136 u －3.0150 u － 1．0087 u ＝0.0035 u.(3)E ＝Δmc 2＝0.0035×931.5 MeV ＝3.26 MeV .答案：(1)21H ＋21H →32He ＋10n (2)0.0035 u (3)3.26 MeV 12．现在世界上许多国家都在积极研究可控热核反应的理论和技术，以解决能源危机问题．热核反应中所用的燃料——氘，在地球上储量非常丰富，1 L 海水中大约有0.3 g 氘，如果用来进行热核反应，放出的能量约与燃烧300 L 汽油相当．若氘核的质量为m 1，氦核的质量为m 2，光速为c ，阿伏伽德罗常数为N A ，氘的摩尔质量为m 0. (1)写出两个氘核聚变成一个氦核的核反应方程；(2)质量为M 的氘参与上述聚变反应可释放出的能量为多少？解析：(1)核反应方程为21H ＋21H →42He. (2)核反应的质量亏损为Δm ＝2m 1－m 2 ΔE ＝Δmc 2＝(2m 1－m 2)c 2据题意得，质量为M 的氘中的氘核数为n ＝Mm 0N A质量为M 的氘核参与聚变放出的能量为E ＝n ΔE 2＝N A c 2M (2m 1－m 2)2m 0.答案：(1)21H ＋21H →42He (2)N A c 2M (2m 1－m 2)2m 0。