第5章第4节 核裂变 核聚变
题型1 重核的裂变及反应条件 题型2 核裂变的反应方程
题型3 重核裂变的应用（核电站与反应堆） 题型4 链式反应的条件与控制
题型5 轻核的聚变及反应条件 题型6 核聚变的反应方程
题型7 轻核聚变的应用
▉题型1 重核的裂变及反应条件
【知识点的认识】
1.定义：重核在中子轰击下分裂成中等质量的原子核并释放出核能的反应叫作核裂变。
2.条件：
①重元素：只有一些质量非常大的原子核（如铀、钚等）才能发生核裂变。
②中子轰击：这些原子的原子核在吸收一个中子以后会分裂成两个或更多个质量较小的原子核，同时放出二个到三个中子和巨大的能量。
③链式反应：如果铀﹣235核裂变产生的中子又去轰击其余的铀﹣235，将再引起新的裂变，如此不断地持续进行下去，就是裂变的链式反应。
这种链式裂变反应能够维持下去的条件是至少有一个中子而且不多于一个中子从每一次裂变到达另一次裂变，这种状态称为“临界状态“。通常把核裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫作它的临界体积，相应的质量叫作临界质量。
1．核潜艇是依靠核反应堆中的裂变产生的能量转化成机械能来提供动力的。下列有关说法正确的是（ ）
A．核反应堆中发生的反应可能为HH→Hen
B．核反应堆内发生的核反应与太阳发光的原理相同
C．核裂变反应与聚变反应都会发生质量亏损
D．核裂变反应目前还无法人为控制反应速度
2．大亚湾核电站坐落在深圳市的东部，是中国第一座大型商用核电站。大亚湾核电站利用的是重核的裂变，一种常见的裂变反应为Un→BaKr+xn，其中x为（ ）
A．1 B．2 C．3 D．4
3．一个U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Un→XSrn，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＝mc2，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数减少
4．一个静止的铀核U（原子质量为232.0372u）放出一个α粒子（原子质量为4.0026u）后衰变成钍核Th（原子质量为228.0287u）。（已知原子质量单位1u＝1.67×10﹣27kg，1u相当于931.5MeV的能量）
①写出铀核的衰变反应方程；
②算出该衰变反应中释放出的核能；
③若释放的核能全部转化为新核的动能，则α粒子的动能为多少？
▉题型2 核裂变的反应方程
【知识点的认识】
重核在中子轰击下分裂成中等质量的原子核并释放出核能的反应叫作核裂变。反应的方程式例如：
Un→BaKr+3
或Un→XeSr+2n
或Pun→BaKr+3n
5．1964年至1967年6月我国第一颗原子弹和第一颗氢弹相继试验成功，1999年9月18日，中共中央、国务院、中央军委隆重表彰在研制“两弹一星”中作出贡献的科学家．下列核反应方程式中属于原子弹爆炸的核反应方程式是（ ）
A．U→ThHe
B．NHe→OH
C．Un→SrXe+10n
D．HH→Hen
（多选）6．用中子轰击U原子核，发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为n→XSr+2n，则以下说法中正确的是（ ）
A．X原子核中含有84个中子
B．反应生成物的总结合能比原子核的结合能小
C．X原子核中核子的平均质量比U原子核中核子的平均质量小
D．X原子核中核子的比结合能比原子核中核子的比结合能大
▉题型3 重核裂变的应用（核电站与反应堆）
【知识点的认识】
1.原子弹：原子弹是利用重核裂变的链式反应制成的，在极短时间内能够放出大量核能，发生猛烈爆炸。
2.反应堆与核电站
①用人工的方法控制核裂变链式反应速度获得核能的装置，叫做反应堆．反应堆主要由核燃料棒、减速剂、控制棒、冷却系统和防护层等构成．
②通过受控核裂变反应获得核能的装置，可使裂变产生的中子数等于各种过程消耗的中子数，以形成所谓的自持链反应（self﹣sustaining chain reaction）．
③核电站就是利用核反应堆来发电的。
7．如图为核电站的反应堆示意图，下列说法正确的是（ ）
A．水泥防护层主要起保温作用
B．镉棒的作用是使快中子变成慢中子
C．反应堆放出的热量可直接全部转化为电能
D．核反应堆中的核废料需要装入特定的容器深埋地下
8．原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它主要由哪四部分组成（ ）
A．原子燃料．减速剂．冷却系统和控制调节系统
B．原子燃料．减速剂．发热系统和传热系统
C．原子燃料．减速剂．碰撞系统和传热系统
D．原子燃料．中子源．原子能存聚系统和输送系统
9．如图所示为课本中关于近代物理的四幅插图，下列说法正确的是（ ）
A．图甲是黑体辐射的实验规律，爱因斯坦在研究黑体辐射时提出了能量子概念，成功解释了光电效应现象
B．图乙是α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型并估测原子核半径的数量级是10﹣10m
C．图丙是射线测厚装置，轧钢厂利用α射线的穿透能力来测量钢板的厚度
D．图丁是核反应堆示意图，镉棒插入深一些可减小链式反应的速度
10．为使链式反应平稳进行，下列方法中可采用的是（ ）
A．铀块可制成任何的体积
B．铀核裂变释放的中子可直接去轰击另外的铀核
C．通过慢化剂将产生的中子减速
D．用镉棒可作为慢化剂使中子减速
▉题型4 链式反应的条件与控制
【知识点的认识】
1.链式反应的定义：由重核裂变产生的中子使核裂变反应一代接一代继续下去的过程，叫作核裂变的链式反应。
2.链式反应的特点：利用一个中子轰击一个轴核，使轴核发生裂变，在反应中还放出2个中子，中子对未反应的轴核再进行轰击，从而使核反应出现连锁反应，使在短时间内出现积累效应．
3.链式反应的条件：能够发生链式反应的铀块的最小体积叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量．
4.链式反应的控制：通过核反应堆进行控制。
核反应堆的工作原理为：
①热中子反应堆中铀棒是核反应的燃料。
②在铀棒周围要放“慢化剂”，快中子跟慢化剂中的原子核碰撞后，中子能量减少，变为慢中子。常用的慢化剂有石墨，重水和普通水（也叫轻水）。
③为了调节中子数目以控制反应速度，还需要在铀棒之间插进一些镉棒。镉吸收中子的能力很强，当反应过于激烈时，将镉棒插入深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些。这种镉棒叫作控制棒。
④在反应堆的外面需要修建很厚的水泥层，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线。
11．下列说法正确的是（ ）
A．氢原子光谱是一些分立的明线光谱，这很好地说明了原子中存在原子核，电子绕核高速运动
B．用波长为λ的光照射某金属表面能发生光电效应，则用波长为2λ的光照射该金属表面，逸出的光电子的最大初动能将更大
C．利用β射线的穿透能力较强的特点，可以用来检查几厘米厚的钢板中是否存在缺陷
D．在核反应堆中，为了使快中子减速，可以在铀棒周围用普通水作为减速剂
▉题型5 轻核的聚变及反应条件
【知识点的认识】
1.定义：两个轻核结合成质量较大的核、这样的核反应叫作核聚变。
2.条件：在超高温条件下才能发生，所以核聚变反应又叫热核反应。
3.太阳辐射的能量来自核聚变。
12．目前我们学习过的核反应有4种类型，下列核反应方程的类型说法正确的是（ ）
①Na→Mge
②Un→XeSr+2n
③FHe→NeH
④HH→Hen
A．①人工核转变、②核裂变、③核聚变、④衰变
B．①衰变、②核裂变、③核聚变、④人工核转变
C．①人工核转变、②核聚变、③衰变、④核裂变
D．①衰变、②核裂变、③人工核转变、④核聚变
13．2023年4月12日，世界首个全超导托卡马克EAST装置（简称EAST装置）获重大成果，实现403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，创造了托卡马克装置高约束模式运行新的世界纪录。核聚变能源具有资源丰富、无碳排放和清洁安全等突出优点，是人类未来最主要的清洁能源之一、一个氘核H与一个氚核H在聚合成一个氦核He的同时放出一个粒子X，下列说法正确的是（ ）
A．由于核聚变是热核反应，故生成物的总质量比反应物的总质量大
B．粒子X为质子
C．粒子X为电子
D．粒子X为中子
14．关于下列四幅图的说法正确的是（ ）
A．图甲中氢原子的电子云示意图体现出波尔能级理论中的电子运动轨道是一个概率问题
B．根据乙图中原子核的比结合能示意图可知，Li原子核中的平均核子质量比O的要小
C．丙图中的链式反应就是太阳内部每时每刻发生的核反应
D．根据丁图中氡的衰变可知10个氡核经过3.8天后还剩5个
▉题型6 核聚变的反应方程
【知识点的认识】
1.核聚变的定义：两个轻核结合成质量较大的核的反应．
2.核聚变反应方程举例：：HH→Hen+17.6MeV。
15．下列判断正确的是（ ）
A．UnBaKrn是重核裂变
B．HHHen是β衰变
C．CsBae是轻核聚变
D．HeBeCn是α衰变
16．对下列各原子核变化的方程，表述正确的是（ ）
A．HH→Hen是核聚变反应
B．HH→Hen是α衰变
C．Se→Kr+2e是核裂变反应
D．Un→XeSr+2n是β衰变
17．关于近代物理，下列说法正确的是（ ）
A．α射线是高速运动的氦原子
B．核聚变反应方程HH→Hen中，n表示质子
C．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比
D．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征
（多选）18．几十亿年后太阳内部氢元素消耗殆尽，内部高温高压使三个氦核发生短暂的热核反应，被称为氦闪，核反应方程为He→X，该反应放出的能量为E，真空中光速为c。则（ ）
A．该反应属于核聚变
B．X核中有6个核子
C．氦核的比结合能为
D．该反应的质量亏损为
（多选）19．关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有（ ）
A．U→ThHe是α衰变
B．NHe→OH是β衰变
C．HH→Hen是轻核聚变
D．Se→Kr+2e是重核裂变
▉题型7 轻核聚变的应用
【知识点的认识】
1.目前轻核的聚变主要应用在核武器上，氢弹的原理图如下，首先由化学炸药引爆原子弹，再由晕啊子弹爆炸产生的高温高压引发热核爆炸。
2.核聚变需要的温度太高，地球上没有任何容器能够经受如此高的温度。这构成了实现可控核聚变的主要困难。为了解决这个难题，科学家设想了两种方案，即磁约束和惯性约束。
①磁约束 带电粒子运动时，在匀强磁场中会由于洛伦兹力的作用而不飞散，因此有可能利用磁场来约束参加反应的物质，这就是磁约束。环流器（即tokamak，音译为托卡马克）是目前性能最好的一种磁约束装置。“人造太阳”即是以此为基础进行开发设计的。
②惯性约束 利用核聚变物质的惯性进行约束。在惯性约束下，可以用高能量密度的激光或X射线从各个方向照射参加反应物质，使它们“挤”在一起发生反应。由于核聚变反应的时间非常短，被“挤”在一起的核聚变物质因自身的惯性还来不及扩散就完成了核反应。在我国，中国工程物理研究院等单位建造了“神光Ⅲ”激光约束核聚变研究装置。
总的来说，实现受控核聚变还有一段很长的路要走。
20．下列说法中正确的是（ ）
A．太阳可视为黑体且辐射电磁波的强度随波长分布的情况与太阳的温度和物质构成有关
B．“人造太阳”的核反应方程是Un→BaKr+3n
C．波尔的氢原子结构模型与卫星绕中心天体运动的原理是一样的
D．对于同一种金属来说，其极限频率恒定，与入射光的频率及光的强度均无关
21．2020年12月4日新一代“人造太阳”装置中国环流器二号M装置（HL﹣2M）在成都建成并实现首次放电，标志着中国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造、运行技术，为我国核聚变堆的自主设计与建造打下坚实基础，下列方程属于核聚变的是（ ）
A．Th→Pae
B．Un→KrBa+3n
C．HH→Hen
D．HeAl→Pn
（多选）22．据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置（又称“人造太阳”）已完成了首次工程调试．下列关于“人造太阳”的说法正确的是（ ）
A．“人造太阳”的核反应方程是HH→Hen
B．“人造太阳”的核反应方程是Un→BaKrn
C．“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是ΔE＝Δmc2
D．“人造太阳”核能大小的计算公式是ΔEmc2
（多选）23．据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置（又称“人造太阳”）已完成了首次工程调试．下列关于“人造太阳”的说法正确的是（ ）
A．“人造太阳”的核反应方程式是
B．“人造太阳”的核反应方程式是
C．根据公式ΔE＝Δmc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量比裂变反应大得多
D．根据公式E＝mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量与裂变反应释放的能量相同第5章第4节 核裂变 核聚变
题型1 重核的裂变及反应条件 题型2 核裂变的反应方程
题型3 重核裂变的应用（核电站与反应堆） 题型4 链式反应的条件与控制
题型5 轻核的聚变及反应条件 题型6 核聚变的反应方程
题型7 轻核聚变的应用
▉题型1 重核的裂变及反应条件
【知识点的认识】
1.定义：重核在中子轰击下分裂成中等质量的原子核并释放出核能的反应叫作核裂变。
2.条件：
①重元素：只有一些质量非常大的原子核（如铀、钚等）才能发生核裂变。
②中子轰击：这些原子的原子核在吸收一个中子以后会分裂成两个或更多个质量较小的原子核，同时放出二个到三个中子和巨大的能量。
③链式反应：如果铀﹣235核裂变产生的中子又去轰击其余的铀﹣235，将再引起新的裂变，如此不断地持续进行下去，就是裂变的链式反应。
这种链式裂变反应能够维持下去的条件是至少有一个中子而且不多于一个中子从每一次裂变到达另一次裂变，这种状态称为“临界状态“。通常把核裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫作它的临界体积，相应的质量叫作临界质量。
1．核潜艇是依靠核反应堆中的裂变产生的能量转化成机械能来提供动力的。下列有关说法正确的是（ ）
A．核反应堆中发生的反应可能为HH→Hen
B．核反应堆内发生的核反应与太阳发光的原理相同
C．核裂变反应与聚变反应都会发生质量亏损
D．核裂变反应目前还无法人为控制反应速度
【答案】C
【解答】解：A、为核聚变反应，故A错误；
B、核反应堆内发生的核反应为裂变反应，与太阳内部发生的核反应类型不相同，太阳内部发生的是聚变反应，故B错误；
C、因为核裂变反应与聚变反应都会释放能量，由质能方程可知二者均会发生质量亏损，故C正确；
D、核裂变反应目前可以人为控制其反应速度，故D错误。
故选：C。
2．大亚湾核电站坐落在深圳市的东部，是中国第一座大型商用核电站。大亚湾核电站利用的是重核的裂变，一种常见的裂变反应为Un→BaKr+xn，其中x为（ ）
A．1 B．2 C．3 D．4
【答案】C
【解答】解：根据核反应前后，反应物和生成物的质量数守恒可得：x＝235+1﹣144﹣89＝3，故ABD错误，C正确。
故选：C。
3．一个U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Un→XSrn，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＝mc2，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数减少
【答案】A
【解答】解：AB、根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的质量数为140，电荷数为54，则中子数为86，核子数为140，故A正确，B错误。
CD、在裂变的过程中，有能量释放，根据爱因斯坦质能方程知，裂变后的总质量小于反应前的质量，但是质量数守恒，故C、D错误。
故选：A。
4．一个静止的铀核U（原子质量为232.0372u）放出一个α粒子（原子质量为4.0026u）后衰变成钍核Th（原子质量为228.0287u）。（已知原子质量单位1u＝1.67×10﹣27kg，1u相当于931.5MeV的能量）
①写出铀核的衰变反应方程；
②算出该衰变反应中释放出的核能；
③若释放的核能全部转化为新核的动能，则α粒子的动能为多少？
【答案】见试题解答内容
【解答】解：①根据电荷数守恒、质量数守恒
U→ThHe
②质量亏损Δm＝mU﹣mα﹣mTh＝0.0059 u
ΔE＝Δmc2＝0.0059×931.5 MeV＝5.50 MeV
③系统动量守恒，钍核和α粒子的动量大小相等，即根据动量守恒定律得，
pTh＝pα
根据动能与动量的关系：
EKTh+EKα＝ΔE
所以钍核获得的动能
0.09Mev
解得：Eα＝5.50 MeV﹣0.09 MeV＝5.4 MeV。
答：①铀核的衰变反应方程U→ThHe；
②该衰变反应中释放出的核能5.50 MeV；
③若释放的核能全部转化为新核的动能，则α粒子的动能为5.4 MeV
▉题型2 核裂变的反应方程
【知识点的认识】
重核在中子轰击下分裂成中等质量的原子核并释放出核能的反应叫作核裂变。反应的方程式例如：
Un→BaKr+3
或Un→XeSr+2n
或Pun→BaKr+3n
5．1964年至1967年6月我国第一颗原子弹和第一颗氢弹相继试验成功，1999年9月18日，中共中央、国务院、中央军委隆重表彰在研制“两弹一星”中作出贡献的科学家．下列核反应方程式中属于原子弹爆炸的核反应方程式是（ ）
A．U→ThHe
B．NHe→OH
C．Un→SrXe+10n
D．HH→Hen
【答案】C
【解答】解：原子弹的爆炸为重核裂变，A选项为α衰变、B选项为人工转变、C选项为重核裂变、D选项为轻核聚变。故C正确，ABD错误。
故选：C。
（多选）6．用中子轰击U原子核，发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为n→XSr+2n，则以下说法中正确的是（ ）
A．X原子核中含有84个中子
B．反应生成物的总结合能比原子核的结合能小
C．X原子核中核子的平均质量比U原子核中核子的平均质量小
D．X原子核中核子的比结合能比原子核中核子的比结合能大
【答案】CD
【解答】解：A、由核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒可知：X原子核中含有92﹣38＝54个质子，235+1﹣94﹣2﹣54＝86个中子，故A错误；
B、裂变反应中，质量亏损，释放核能，说明生成的原子核更加稳定，即往比结合能大的方向反应，所以反应生成物的总结合能比原子核的结合能大，故B错误；
C、裂变反应中，质量亏损，释放核能，说明生成的原子核更加稳定，即X原子核中核子的平均质量比U原子核中核子的平均质量小，故C正确；
D、裂变的过程中释放能量，则的比结合能小于X原子核的比结合能，即X原子核中核子的比结合能比原子核中核子的比结合能大，故D正确；
故选：CD。
▉题型3 重核裂变的应用（核电站与反应堆）
【知识点的认识】
1.原子弹：原子弹是利用重核裂变的链式反应制成的，在极短时间内能够放出大量核能，发生猛烈爆炸。
2.反应堆与核电站
①用人工的方法控制核裂变链式反应速度获得核能的装置，叫做反应堆．反应堆主要由核燃料棒、减速剂、控制棒、冷却系统和防护层等构成．
②通过受控核裂变反应获得核能的装置，可使裂变产生的中子数等于各种过程消耗的中子数，以形成所谓的自持链反应（self﹣sustaining chain reaction）．
③核电站就是利用核反应堆来发电的。
7．如图为核电站的反应堆示意图，下列说法正确的是（ ）
A．水泥防护层主要起保温作用
B．镉棒的作用是使快中子变成慢中子
C．反应堆放出的热量可直接全部转化为电能
D．核反应堆中的核废料需要装入特定的容器深埋地下
【答案】D
【解答】解：A．核电站的反应堆的水泥防护层的作用是防护核反应产生的射线，避免放射性危害，故A错误；
B．镉棒的作用是吸收中子，以控制链式反应的速度，故B错误；
C．根据热力学第二定律可知，反应堆放出的热量不可以直接全部转化为电能而不产生其它变化，故C错误；
D．核反应堆中的核废料需要装入特定的容器深埋地下，故D正确。
故选：D。
8．原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它主要由哪四部分组成（ ）
A．原子燃料．减速剂．冷却系统和控制调节系统
B．原子燃料．减速剂．发热系统和传热系统
C．原子燃料．减速剂．碰撞系统和传热系统
D．原子燃料．中子源．原子能存聚系统和输送系统
【答案】A
【解答】解：原子反应堆主要由原子燃料、减速剂、冷却系统以及控制调节系统组成，故A正确，BCD错误。
故选：A。
9．如图所示为课本中关于近代物理的四幅插图，下列说法正确的是（ ）
A．图甲是黑体辐射的实验规律，爱因斯坦在研究黑体辐射时提出了能量子概念，成功解释了光电效应现象
B．图乙是α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型并估测原子核半径的数量级是10﹣10m
C．图丙是射线测厚装置，轧钢厂利用α射线的穿透能力来测量钢板的厚度
D．图丁是核反应堆示意图，镉棒插入深一些可减小链式反应的速度
【答案】D
【解答】解：A、图甲是黑体辐射的实验规律，普朗克在研究黑体辐射时提出了能量子概念，成功解释了黑体辐射强度随波长分布的规律，解决了“紫外灾难”问题，故A错误；
B、图乙是α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，并估测原子核半径的数量级是10﹣15m，故B错误；
C、图丙是射线测厚装置，轧钢厂利用γ射线的穿透能力来测量钢板的厚度，故C错误；
D、图丁是核反应堆示意图，镉棒插入深一些，吸收更多的中子，从而可减小链式反应的速度，故D正确。
故选：D。
10．为使链式反应平稳进行，下列方法中可采用的是（ ）
A．铀块可制成任何的体积
B．铀核裂变释放的中子可直接去轰击另外的铀核
C．通过慢化剂将产生的中子减速
D．用镉棒可作为慢化剂使中子减速
【答案】C
【解答】解：
A.要使铀块发生链式反应，需要铀块体积大于临界体积，故A选项错误；
B.铀核裂变所释放的中子为快中子，需要进行减速，变为慢中子，才能去轰击铀核，故B选项错误；
C.慢化剂可以帮助中子减速，故C选项正确；
D.镉棒是用来吸收中子，控制中子数量的，故D选项错误。
故选：C。
▉题型4 链式反应的条件与控制
【知识点的认识】
1.链式反应的定义：由重核裂变产生的中子使核裂变反应一代接一代继续下去的过程，叫作核裂变的链式反应。
2.链式反应的特点：利用一个中子轰击一个轴核，使轴核发生裂变，在反应中还放出2个中子，中子对未反应的轴核再进行轰击，从而使核反应出现连锁反应，使在短时间内出现积累效应．
3.链式反应的条件：能够发生链式反应的铀块的最小体积叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量．
4.链式反应的控制：通过核反应堆进行控制。
核反应堆的工作原理为：
①热中子反应堆中铀棒是核反应的燃料。
②在铀棒周围要放“慢化剂”，快中子跟慢化剂中的原子核碰撞后，中子能量减少，变为慢中子。常用的慢化剂有石墨，重水和普通水（也叫轻水）。
③为了调节中子数目以控制反应速度，还需要在铀棒之间插进一些镉棒。镉吸收中子的能力很强，当反应过于激烈时，将镉棒插入深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些。这种镉棒叫作控制棒。
④在反应堆的外面需要修建很厚的水泥层，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线。
11．下列说法正确的是（ ）
A．氢原子光谱是一些分立的明线光谱，这很好地说明了原子中存在原子核，电子绕核高速运动
B．用波长为λ的光照射某金属表面能发生光电效应，则用波长为2λ的光照射该金属表面，逸出的光电子的最大初动能将更大
C．利用β射线的穿透能力较强的特点，可以用来检查几厘米厚的钢板中是否存在缺陷
D．在核反应堆中，为了使快中子减速，可以在铀棒周围用普通水作为减速剂
【答案】D
【解答】解：A、氢原子光谱是一些分立的明线光谱，这说明了氢原子光谱是线状谱，故A错误；
B、用波长为λ的光照射某金属表面能发生光电效应，用波长为2λ的光照射，光子频率变为原来的一半，根据Ekm＝hv﹣W0知，不一定能发生光电效应，即使发生，光电子的最大初动能减小，故B错误；
C、三种射线中，γ射线的穿透能力最强，用γ射线检查几厘米厚的钢板中是否存在缺陷，故C错误；
D、在核反应堆中，为了使快中子减速，可以在铀棒周围用普通水作为减速剂，故D正确。
故选：D。
▉题型5 轻核的聚变及反应条件
【知识点的认识】
1.定义：两个轻核结合成质量较大的核、这样的核反应叫作核聚变。
2.条件：在超高温条件下才能发生，所以核聚变反应又叫热核反应。
3.太阳辐射的能量来自核聚变。
12．目前我们学习过的核反应有4种类型，下列核反应方程的类型说法正确的是（ ）
①Na→Mge
②Un→XeSr+2n
③FHe→NeH
④HH→Hen
A．①人工核转变、②核裂变、③核聚变、④衰变
B．①衰变、②核裂变、③核聚变、④人工核转变
C．①人工核转变、②核聚变、③衰变、④核裂变
D．①衰变、②核裂变、③人工核转变、④核聚变
【答案】D
【解答】解：①是放射性元素放射出粒子而转变为另一种元素的过程，属于原子核的衰变；②是重核分裂成两个中等质量的原子核，属于核裂变；③是高能粒子轰击原子核使之转变为另一种原子核的过程，属于原子核的人工转变；④是轻核结合成较重的原子核，属于核聚变。所以以上反应类型依次属于衰变、核裂变、人工转变、核聚变，故ABC错误，D正确。
故选：D。
13．2023年4月12日，世界首个全超导托卡马克EAST装置（简称EAST装置）获重大成果，实现403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，创造了托卡马克装置高约束模式运行新的世界纪录。核聚变能源具有资源丰富、无碳排放和清洁安全等突出优点，是人类未来最主要的清洁能源之一、一个氘核H与一个氚核H在聚合成一个氦核He的同时放出一个粒子X，下列说法正确的是（ ）
A．由于核聚变是热核反应，故生成物的总质量比反应物的总质量大
B．粒子X为质子
C．粒子X为电子
D．粒子X为中子
【答案】D
【解答】解：A、核聚变反应过程中会释放出巨大的能量，并且伴随有质量亏损，因此生成物的总质量比反应物的总质量小，故A错误；
BCD、根据质量数守恒和电荷数守恒可知，氘、氚核聚变的核反应方程为：，故可知粒子X为中子，故BC错误，D正确。
故选：D。
14．关于下列四幅图的说法正确的是（ ）
A．图甲中氢原子的电子云示意图体现出波尔能级理论中的电子运动轨道是一个概率问题
B．根据乙图中原子核的比结合能示意图可知，Li原子核中的平均核子质量比O的要小
C．丙图中的链式反应就是太阳内部每时每刻发生的核反应
D．根据丁图中氡的衰变可知10个氡核经过3.8天后还剩5个
【答案】A
【解答】解：A、根据玻尔理论氢原子的电子云示意图体现出波尔能级理论中的电子运动轨道是一个概率问题，故A正确；
B、比结合能大的原子核越稳定，平均核子的质量越小，故B错误；
C、图丙为裂变反应，而太阳内部每时每刻发生的核反应是聚变反应，故C错误；
D、半衰期是大量放射性元素的原子衰变的统计规律，对个别的放射性原子没有意义，故D错误。
故选：A。
▉题型6 核聚变的反应方程
【知识点的认识】
1.核聚变的定义：两个轻核结合成质量较大的核的反应．
2.核聚变反应方程举例：：HH→Hen+17.6MeV。
15．下列判断正确的是（ ）
A．UnBaKrn是重核裂变
B．HHHen是β衰变
C．CsBae是轻核聚变
D．HeBeCn是α衰变
【答案】A
【解答】解：A．重核裂变为中子轰击质量数大的原子核分裂为两个中等质量的核子，是重核裂变，也叫链式反应，故A正确；
BC．衰变为自发进行，衰变出α粒子和β粒子，所以不是β衰变，β衰变会释放电子；是β衰变，故BC错误；
D．是人工核转变，不是α衰变，故D错误。
故选：A。
16．对下列各原子核变化的方程，表述正确的是（ ）
A．HH→Hen是核聚变反应
B．HH→Hen是α衰变
C．Se→Kr+2e是核裂变反应
D．Un→XeSr+2n是β衰变
【答案】A
【解答】解：A、HH→Hen是核聚变反应，故A正确，B错误；
C、重核分裂成质量较小的核的反应较核裂变反应，需要其它粒子轰击，不能自发地进行，故C错误。
D、Un→XeSr+2n是重核裂变反应，故D错误。
故选：A。
17．关于近代物理，下列说法正确的是（ ）
A．α射线是高速运动的氦原子
B．核聚变反应方程HH→Hen中，n表示质子
C．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比
D．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征
【答案】D
【解答】解：A、α射线是高速运动的氦核流，不是氦原子。故A错误。
B、核聚变反应方程HH﹣→Hen中，n表示中子。故B错误。
C、根据光电效应方程Ekm＝hv﹣W0，知最大初动能与照射光的频率成线性关系，不是成正比，故C错误。
D、玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征。故D正确。
故选：D。
（多选）18．几十亿年后太阳内部氢元素消耗殆尽，内部高温高压使三个氦核发生短暂的热核反应，被称为氦闪，核反应方程为He→X，该反应放出的能量为E，真空中光速为c。则（ ）
A．该反应属于核聚变
B．X核中有6个核子
C．氦核的比结合能为
D．该反应的质量亏损为
【答案】AD
【解答】解：AB．根据质量数和核电荷数守恒，可知核反应方程为
属于轻原子核结合成较重原子核反应，所以该反应属于轻核聚变，又核子数为质子数加上中子数等于质量数，所以X核中有12个核子，故A正确，B错误；
C．比结合能又称平均结合能，等于结合能除以核子数，结合能是把原子核分开所释放的能量，并不是该反应放出的能量，所以X核的比结合能不为，故C错误；
D．根据爱因斯坦质能方程：ΔE＝Δmc2，又因为该反应放出的能量为E，所以该反应的质量亏损为，故D正确。
故选：AD。
（多选）19．关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有（ ）
A．U→ThHe是α衰变
B．NHe→OH是β衰变
C．HH→Hen是轻核聚变
D．Se→Kr+2e是重核裂变
【答案】AC
【解答】解：A、α衰变放出氦原子核。故A正确。
B、β衰变放出电子。故B错误。
C、轻核聚变是把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应称聚变反应，故C正确；
D、重核裂变是粒子轰击原子核，产生中等核。故D错误。
故选：AC。
▉题型7 轻核聚变的应用
【知识点的认识】
1.目前轻核的聚变主要应用在核武器上，氢弹的原理图如下，首先由化学炸药引爆原子弹，再由晕啊子弹爆炸产生的高温高压引发热核爆炸。
2.核聚变需要的温度太高，地球上没有任何容器能够经受如此高的温度。这构成了实现可控核聚变的主要困难。为了解决这个难题，科学家设想了两种方案，即磁约束和惯性约束。
①磁约束 带电粒子运动时，在匀强磁场中会由于洛伦兹力的作用而不飞散，因此有可能利用磁场来约束参加反应的物质，这就是磁约束。环流器（即tokamak，音译为托卡马克）是目前性能最好的一种磁约束装置。“人造太阳”即是以此为基础进行开发设计的。
②惯性约束 利用核聚变物质的惯性进行约束。在惯性约束下，可以用高能量密度的激光或X射线从各个方向照射参加反应物质，使它们“挤”在一起发生反应。由于核聚变反应的时间非常短，被“挤”在一起的核聚变物质因自身的惯性还来不及扩散就完成了核反应。在我国，中国工程物理研究院等单位建造了“神光Ⅲ”激光约束核聚变研究装置。
总的来说，实现受控核聚变还有一段很长的路要走。
20．下列说法中正确的是（ ）
A．太阳可视为黑体且辐射电磁波的强度随波长分布的情况与太阳的温度和物质构成有关
B．“人造太阳”的核反应方程是Un→BaKr+3n
C．波尔的氢原子结构模型与卫星绕中心天体运动的原理是一样的
D．对于同一种金属来说，其极限频率恒定，与入射光的频率及光的强度均无关
【答案】D
【解答】解：A．黑体辐射电磁波的强度随波长分布的情况只与温度有关，故A错误；
B.核反应方程是重核裂变，“人造太阳”是轻核聚变，核反应方程是，故B错误；
C．波尔的氢原子结构模型中电子绕原子核圆周运动的轨道是不连续的，与卫星绕中心天体运动的原理是不一样的，故C错误；
D．金属的极限频率取决于金属本身，与入射光的频率及光的强度均无关，故D正确。
故选：D。
21．2020年12月4日新一代“人造太阳”装置中国环流器二号M装置（HL﹣2M）在成都建成并实现首次放电，标志着中国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造、运行技术，为我国核聚变堆的自主设计与建造打下坚实基础，下列方程属于核聚变的是（ ）
A．Th→Pae
B．Un→KrBa+3n
C．HH→Hen
D．HeAl→Pn
【答案】C
【解答】解：A、因为放出β粒子，所以是衰变反应，故A错误；
B、用中子轰击铀核，属于重核裂变，故B错误；
C、质量较小的氢原子核结合成质量较大的氦原子核，并放出能量的核反应，属于核聚变反应，故C正确；
D、用α粒子轰击铝核，属于原子核的人工转变，故D错误。
故选：C。
（多选）22．据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置（又称“人造太阳”）已完成了首次工程调试．下列关于“人造太阳”的说法正确的是（ ）
A．“人造太阳”的核反应方程是HH→Hen
B．“人造太阳”的核反应方程是Un→BaKrn
C．“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是ΔE＝Δmc2
D．“人造太阳”核能大小的计算公式是ΔEmc2
【答案】AC
【解答】解：A、“人造太阳”是根据核聚变反应制造的，其核反应方程是HH→Hen．故A正确；
B、“人造太阳”是根据核聚变反应制造的，核反应方程Un→BaKrn是重核的裂变。故B错误；
C、D、根据爱因斯坦质能方程可知，“人造太阳”释放的能量大小的计算式是ΔE＝Δmc2．故C正确；D错误。
故选：AC。
（多选）23．据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置（又称“人造太阳”）已完成了首次工程调试．下列关于“人造太阳”的说法正确的是（ ）
A．“人造太阳”的核反应方程式是
B．“人造太阳”的核反应方程式是
C．根据公式ΔE＝Δmc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量比裂变反应大得多
D．根据公式E＝mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量与裂变反应释放的能量相同
【答案】AC
【解答】解：A、人造太阳的核聚变是氘核和氚核进行的核聚变反应，故A正确；
B、质量较重的铀核通过核反应产生两个中等质量的钡核和氪核，属于重核的核裂变，故B错误。
CD、相同质量的核燃料，发生核聚变反应所释放出的核能比发生核裂变反应所释放的能量更加巨大，故C正确、D错误；
故选：AC。
