2019-2020学年人教新课标选修3-5 19.7核聚变 达标作业（解析版)
文档属性
| 名称 | 2019-2020学年人教新课标选修3-5 19.7核聚变 达标作业（解析版) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 95.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-02-11 22:34:01 | ||
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文档简介
19.7核聚变
达标作业（解析版)
1．原子弹、氢弹都被称为核武器，都可以瞬间产生巨大的能量，在结构上它们又有很大的区别，它们所涉及的基本核反应方程为（1），（2），关于这两个方程的下列说法正确的是
A．方程（1）中k＝10，方程（2）中d＝2
B．方程（1）是氢弹涉及的核反应方程
C．方程（2）属于α衰变
D．方程（2）属于轻核聚变
2．2018年11月21日消息，中科院合肥物质科学研究院核能安全所吴宜灿研究员获得了美国核学会聚变核能杰出成就奖。关于聚变与衰变、天然放射现象，下面说法正确的是（ ）
A．原子核核子间的距离接近到就会发生聚变反应
B．衰变成要经过6次衰变和4次衰变
C．天然放射现象中产生的a射线穿透能力很强且速度与光速相当
D．衰变是放射性元素原子的核外电子具有较高能量时发生的
3．下列说法正确的是（ ）
A．射线的穿透能力比射线强
B．天然放射现象说明原子具有复杂的结构
C．核聚变中平均每个核子放出的能量比裂变中平均每个核子的小
D．半衰期跟放射性元素以单质或化合物形式存在无关
4．下列说法正确的是
A．卢瑟福α粒子散射实验表明原子存在中子
B．外界温度越高，放射性元素的半衰期越短
C．核聚变反应方程中，A表示质子
D．原子核衰变为一个原子核的过程中，发生6次β衰变
5．中子、质子、氘核的质量分别为、、。现用光子能量为的射线照射静止氘核使之分解，反应方程为。若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是（ ）
A．
B．
C．
D．
6．以下核反应中，属于核聚变的是
A． B．
C． D．
7．下列说法正确的是( )
A．电子的衍射图样表明电子具有波动性
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应
C．氢原子从某激发态跃迁至基态要吸收特定频率的光子
D．结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
8．下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是（ ）
A．β射线是高速运动的电子流，来自原子核外电子
B．根据玻尔原子理论，氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大
C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的轻核聚变
D．原子核的稳定性决定于比结合能，与原子核的结合能无直接关系
9．2018 年 8 月 23 日，我国“十一五”期间重点建设的十二大科学装置之首——“中国散裂中子源”项目，正式投入运行。这标志着我国成为继英美日三国之后，第四个拥有散裂中子源的国家。散裂中子源除了在科学研究方面有极为重要作用外，其产生的中子还能用来治疗癌症。下列关于中子的说法正确的是( )
A．卢瑟福用 α 粒子轰击49Be，产生126C，发现了中子
B．放射性 β 射线其实质是高速中子流，可用于医学的放射治疗
C．氘核聚变反应会释放出能量，其核反应方程为
D．核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度
10．氦 3 与氘的核聚变发电不产生温室气体，不产生放射性物质，是一种十分清洁、安全和环保的能源，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。该核反应可表示为+→+X(X 表示某种粒子)，若 、和、X 的质量分别为 m1、m2、m3、m4，则下列选项正确的是
A．该反应释放的核能ΔE=(m1＋m 2－m 3－m 4)c2
B．的核子比结合能小于的比结合能
C．高速的 X 粒子具有很强的穿透能力，可以用来工业探伤
D．核聚变的实现为人类寻找到突破能量守恒定律的可能
11．已知氘核质量为2.0136u，中子质量为1.0087u，核的质量为3.0150u．两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成并放出一个中子，释放的核能也全部转化为机械能(质量亏损为1u时，释放的能量为931.5MeV.除了计算质量亏损外，的质量可以认为是中子的3倍)．
(1)写出该核反应的方程式；
(2)该核反应释放的核能是多少？
(3)若测得反应后生成中子的动能是3.12 MeV，则反应前每个氘核的动能是多少MeV?
12．太阳和许多恒星发光是内部核聚变的结果，核反应方程是太阳内部的许多核反应中的一种，其中为正电子，ve为中微子
（1）确定核反应方程中a、b的值；
（2）在质子与质子达到核力作用范围完成核聚变前必须要克服强大的库仑斥力。设质子的质量为m，电子质量相对很小可忽略，中微子质量为零，克服库仑力做功为W。若一个运动的质子与一个速度为零的质子发生上述反应，运动质子速度至少多大？
13．核聚变电站被称为“人造太阳”，它来自下面的反应：4个质子（氢核）聚变成1个α粒子，同时释放2个正电子和2个没有静止质量的中微子，质子、氢核、正电子的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c，此聚变的核反应方程是_________________________（中微子可略去不写），核反应过程中释放的能量△E=______________________________．
14．在下列描述核反应过程的方程中，属于α衰变的是________，属于β衰变的是________，属于裂变的是________，属于聚变的是________．属于原子核人工转变的是_______(填正确答案标号)
A．
B．
C．
D．
E．
F．
参考答案
1．D
【解析】
【详解】
A、由质量数守恒和电荷数守恒知，，方程(1)中，方程(2)中，故选项A错误；
B、氢弹爆炸能量来自于核聚变，是氘核和氚核进行的核聚变反应，方程(1)属于重核裂变，故选项B错误；
CD、方程(2) 是氘核和氚核进行的核聚变反应，属于轻核聚变，故选项D正确，C错误。
2．B
【解析】
【详解】
A．要使原子核发生聚变反应，必须使核子间的距离接近到10-15m。故A错误。
B．设x次α衰变和y次β衰变，根据质量数守恒和电荷数守恒得：4x+208=232，2x-y+82=90，解得：x=6，y=4，故衰变成要经过6次α衰变和4次β衰变。故B正确。
C．α射线是速度为0.1c的氦核流，穿透能力最弱。γ射线穿透能力最强且速度与光速相当。故C错误。
D．β衰变放出的电子是来自原子核发生衰变时的产物。故D错误。
3．D
【解析】
【详解】
A．射线可以被一张A4纸挡住，而射线可以穿透几厘米厚的铅板，所以射线的穿透能力比射线的穿透能力强，故A错误；
B．天然放射现象说明原子核具有复杂结构，故B错误；
C．聚变前要先使原有的原子结构破坏，发生类似裂变，然后重新组合成新的原子发生聚变，有质量亏损会对外再次释放能量，因此核聚变中平均每个核子放出的能量比裂变中平均每个核子的大，故C错误；
D．半衰期是放射性元素固有的属性，和元素存在的形式无关，故D正确。
故选D．
4．D
【解析】
【详解】
A．卢瑟福的α粒子散射实验表明原子具有核式结构，A错误；
B．半衰期与温度无关、与化学性质无关，B错误;
C．根据质量数、电荷数守恒，核聚变反应方程中，A表示中子，选项C错误；
D．根据质量数、电荷数守恒，原子核衰变为一个原子核的过程中，发生次α衰变，次β衰变，D正确。
故选D.
5．C
【解析】
【详解】
氘核分解成中子、质子时，质量增加，所以
，
中子动能为
。
A. ，与结论不相符，选项A不符合题意；
B. ，与结论不相符，选项B不符合题意；
C. ，与结论相符，选项C符合题意；
D. ，与结论不相符，选项D不符合题意。
6．B
【解析】
【详解】
A、是发现质子的核反应，不是α衰变，故A错误；
B、，该反应自发进行，产生氦核，是α衰变，故B正确；
C、是聚变反应，故C错误；
D、是β衰变，故D错误；
故选B．
【点睛】
α衰变是自发进行的，衰变后产生氦核，根据这一特点分析判断．
7．AB
【解析】
【详解】
A．电子的衍射图样表明电子具有波动性，选项A正确；
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应，选项B正确；
C．氢原子从某激发态跃迁至基态要释放特定频率的光子，选项C错误；
D．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项D错误；
故选AB。
8．BCD
【解析】
【详解】
A．β射线是高速运动的电子流，来自原子核内的中子转化为质子时放出的电子，选项A错误；
B．根据玻尔原子理论，氢原子辐射光子后，其绕核运动的轨道半径减小，根据
可得
则电子动能增大，选项B正确；
C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的轻核聚变，选项C正确；
D．原子核的稳定性决定于比结合能，与原子核的结合能无直接关系，比结合能越大，原子核越稳定，选项D正确；
故选BCD。
9．CD
【解析】
【详解】
A．查德威克用α粒子轰击铍核，发现了中子；卢瑟福发现了质子，故A错误。
B．放射性 β 射线其实质是高速电子流，选项B错误；
C．氘核聚变反应会释放出能量，其核反应方程为 ，选项C正确；
D．核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度，选项D正确；
故选CD．
10．AB
【解析】
【详解】
A．根据质能方程可知该反应放出的核能为
△E=（m1+m2-m3-m4）c2
故A正确；
B．反 应过程放出能量，说明后面的能量低，更稳定，而比结合能越大，越稳定，说明；的比结合能大于He的核子比结合能，故B正确；
C．根据质量数和电荷数守恒可知X的质量数为1，电荷 数为0，所以X为中子，不是γ射线，不可以用来工业探伤，故C错误；
D．能量守恒定律是自然 界遵守的规律，无法突破，故D错误。
11．（1）（2）3.26Mev（3）0.45Mev
【解析】
（1）由质量数与核电荷数守恒可知，核反应方程式： ； （2）质量亏损为：△m=2.0136×2-（3.0150+1.0087）=0.0035u， 释放的核能为：△E=△mc2=931.5×0.0035Mev=3.26Mev； （3）设中子和核的质量分别为m1、m1，速度分别为v1、v2．反应前每个氘核的动能是E0，反应后动能分别为EK1=3.12MeV、EK2．
核反应过程系统动量守恒，以种子的速度方向为正方向，由动量守恒定律得：m1v1-m2v2=0， 由能量守恒定律得：2E0+△E=Ek1+Ek2， Ek1=m1v12，Ek2=m2v22， 解得：E0=0.45?MeV； 点睛：对于核反应书写核反应方程要根据质量数和电荷数守恒的原则；原子核间的作用，要抓住微观粒子的碰撞相当于弹性碰撞，遵守两大守恒：动量守恒和能量守恒．
12．①核反应方程中a、b的值分别为1和2；②运动质子速度至少为
【解析】
【分析】
根据电荷数守恒、质量数守恒判断中微子的质量数和电荷数；反应过程中根据动量守恒和能量守恒列式即可求解。
【详解】
（1）根据质量数守恒、电荷数守恒，知a=1，b=2．
（2）设运动质子速度为v，且以该速度方向为正方向，此过程中动量守恒，则有：mv0=2mv
根据能量守恒得：
解得：
【点睛】
解决本题的关键知道核反应方程中电荷数守恒、质量数守恒，知道反应过程中根据动量守恒和能量守恒。
13． （4m1-m2-2m3）c2
【解析】
【详解】
聚变的核反应方程是：；反应过程中的质量亏损：?m=4m1-m2-2m3，则反应放出的能量：?E=?mc2=（4m1-m2-2m3）c2.
14．C AB E F D
【解析】
【详解】
C的反应是一个反应物、两个生成物，生成物中一个是α粒子，是α衰变，A和B的反应是一个反应物、两个生成物，其中一个生成物是电子，属于β衰变；裂变是重核裂变成中等质量的核，属于裂变的是E，聚变是轻核反应生成中等质量的核，属于聚变的是F．D属于人工转变，是发现质子的反应．
达标作业（解析版)
1．原子弹、氢弹都被称为核武器，都可以瞬间产生巨大的能量，在结构上它们又有很大的区别，它们所涉及的基本核反应方程为（1），（2），关于这两个方程的下列说法正确的是
A．方程（1）中k＝10，方程（2）中d＝2
B．方程（1）是氢弹涉及的核反应方程
C．方程（2）属于α衰变
D．方程（2）属于轻核聚变
2．2018年11月21日消息，中科院合肥物质科学研究院核能安全所吴宜灿研究员获得了美国核学会聚变核能杰出成就奖。关于聚变与衰变、天然放射现象，下面说法正确的是（ ）
A．原子核核子间的距离接近到就会发生聚变反应
B．衰变成要经过6次衰变和4次衰变
C．天然放射现象中产生的a射线穿透能力很强且速度与光速相当
D．衰变是放射性元素原子的核外电子具有较高能量时发生的
3．下列说法正确的是（ ）
A．射线的穿透能力比射线强
B．天然放射现象说明原子具有复杂的结构
C．核聚变中平均每个核子放出的能量比裂变中平均每个核子的小
D．半衰期跟放射性元素以单质或化合物形式存在无关
4．下列说法正确的是
A．卢瑟福α粒子散射实验表明原子存在中子
B．外界温度越高，放射性元素的半衰期越短
C．核聚变反应方程中，A表示质子
D．原子核衰变为一个原子核的过程中，发生6次β衰变
5．中子、质子、氘核的质量分别为、、。现用光子能量为的射线照射静止氘核使之分解，反应方程为。若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是（ ）
A．
B．
C．
D．
6．以下核反应中，属于核聚变的是
A． B．
C． D．
7．下列说法正确的是( )
A．电子的衍射图样表明电子具有波动性
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应
C．氢原子从某激发态跃迁至基态要吸收特定频率的光子
D．结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
8．下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是（ ）
A．β射线是高速运动的电子流，来自原子核外电子
B．根据玻尔原子理论，氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大
C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的轻核聚变
D．原子核的稳定性决定于比结合能，与原子核的结合能无直接关系
9．2018 年 8 月 23 日，我国“十一五”期间重点建设的十二大科学装置之首——“中国散裂中子源”项目，正式投入运行。这标志着我国成为继英美日三国之后，第四个拥有散裂中子源的国家。散裂中子源除了在科学研究方面有极为重要作用外，其产生的中子还能用来治疗癌症。下列关于中子的说法正确的是( )
A．卢瑟福用 α 粒子轰击49Be，产生126C，发现了中子
B．放射性 β 射线其实质是高速中子流，可用于医学的放射治疗
C．氘核聚变反应会释放出能量，其核反应方程为
D．核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度
10．氦 3 与氘的核聚变发电不产生温室气体，不产生放射性物质，是一种十分清洁、安全和环保的能源，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。该核反应可表示为+→+X(X 表示某种粒子)，若 、和、X 的质量分别为 m1、m2、m3、m4，则下列选项正确的是
A．该反应释放的核能ΔE=(m1＋m 2－m 3－m 4)c2
B．的核子比结合能小于的比结合能
C．高速的 X 粒子具有很强的穿透能力，可以用来工业探伤
D．核聚变的实现为人类寻找到突破能量守恒定律的可能
11．已知氘核质量为2.0136u，中子质量为1.0087u，核的质量为3.0150u．两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成并放出一个中子，释放的核能也全部转化为机械能(质量亏损为1u时，释放的能量为931.5MeV.除了计算质量亏损外，的质量可以认为是中子的3倍)．
(1)写出该核反应的方程式；
(2)该核反应释放的核能是多少？
(3)若测得反应后生成中子的动能是3.12 MeV，则反应前每个氘核的动能是多少MeV?
12．太阳和许多恒星发光是内部核聚变的结果，核反应方程是太阳内部的许多核反应中的一种，其中为正电子，ve为中微子
（1）确定核反应方程中a、b的值；
（2）在质子与质子达到核力作用范围完成核聚变前必须要克服强大的库仑斥力。设质子的质量为m，电子质量相对很小可忽略，中微子质量为零，克服库仑力做功为W。若一个运动的质子与一个速度为零的质子发生上述反应，运动质子速度至少多大？
13．核聚变电站被称为“人造太阳”，它来自下面的反应：4个质子（氢核）聚变成1个α粒子，同时释放2个正电子和2个没有静止质量的中微子，质子、氢核、正电子的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c，此聚变的核反应方程是_________________________（中微子可略去不写），核反应过程中释放的能量△E=______________________________．
14．在下列描述核反应过程的方程中，属于α衰变的是________，属于β衰变的是________，属于裂变的是________，属于聚变的是________．属于原子核人工转变的是_______(填正确答案标号)
A．
B．
C．
D．
E．
F．
参考答案
1．D
【解析】
【详解】
A、由质量数守恒和电荷数守恒知，，方程(1)中，方程(2)中，故选项A错误；
B、氢弹爆炸能量来自于核聚变，是氘核和氚核进行的核聚变反应，方程(1)属于重核裂变，故选项B错误；
CD、方程(2) 是氘核和氚核进行的核聚变反应，属于轻核聚变，故选项D正确，C错误。
2．B
【解析】
【详解】
A．要使原子核发生聚变反应，必须使核子间的距离接近到10-15m。故A错误。
B．设x次α衰变和y次β衰变，根据质量数守恒和电荷数守恒得：4x+208=232，2x-y+82=90，解得：x=6，y=4，故衰变成要经过6次α衰变和4次β衰变。故B正确。
C．α射线是速度为0.1c的氦核流，穿透能力最弱。γ射线穿透能力最强且速度与光速相当。故C错误。
D．β衰变放出的电子是来自原子核发生衰变时的产物。故D错误。
3．D
【解析】
【详解】
A．射线可以被一张A4纸挡住，而射线可以穿透几厘米厚的铅板，所以射线的穿透能力比射线的穿透能力强，故A错误；
B．天然放射现象说明原子核具有复杂结构，故B错误；
C．聚变前要先使原有的原子结构破坏，发生类似裂变，然后重新组合成新的原子发生聚变，有质量亏损会对外再次释放能量，因此核聚变中平均每个核子放出的能量比裂变中平均每个核子的大，故C错误；
D．半衰期是放射性元素固有的属性，和元素存在的形式无关，故D正确。
故选D．
4．D
【解析】
【详解】
A．卢瑟福的α粒子散射实验表明原子具有核式结构，A错误；
B．半衰期与温度无关、与化学性质无关，B错误;
C．根据质量数、电荷数守恒，核聚变反应方程中，A表示中子，选项C错误；
D．根据质量数、电荷数守恒，原子核衰变为一个原子核的过程中，发生次α衰变，次β衰变，D正确。
故选D.
5．C
【解析】
【详解】
氘核分解成中子、质子时，质量增加，所以
，
中子动能为
。
A. ，与结论不相符，选项A不符合题意；
B. ，与结论不相符，选项B不符合题意；
C. ，与结论相符，选项C符合题意；
D. ，与结论不相符，选项D不符合题意。
6．B
【解析】
【详解】
A、是发现质子的核反应，不是α衰变，故A错误；
B、，该反应自发进行，产生氦核，是α衰变，故B正确；
C、是聚变反应，故C错误；
D、是β衰变，故D错误；
故选B．
【点睛】
α衰变是自发进行的，衰变后产生氦核，根据这一特点分析判断．
7．AB
【解析】
【详解】
A．电子的衍射图样表明电子具有波动性，选项A正确；
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应，选项B正确；
C．氢原子从某激发态跃迁至基态要释放特定频率的光子，选项C错误；
D．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项D错误；
故选AB。
8．BCD
【解析】
【详解】
A．β射线是高速运动的电子流，来自原子核内的中子转化为质子时放出的电子，选项A错误；
B．根据玻尔原子理论，氢原子辐射光子后，其绕核运动的轨道半径减小，根据
可得
则电子动能增大，选项B正确；
C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的轻核聚变，选项C正确；
D．原子核的稳定性决定于比结合能，与原子核的结合能无直接关系，比结合能越大，原子核越稳定，选项D正确；
故选BCD。
9．CD
【解析】
【详解】
A．查德威克用α粒子轰击铍核，发现了中子；卢瑟福发现了质子，故A错误。
B．放射性 β 射线其实质是高速电子流，选项B错误；
C．氘核聚变反应会释放出能量，其核反应方程为 ，选项C正确；
D．核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度，选项D正确；
故选CD．
10．AB
【解析】
【详解】
A．根据质能方程可知该反应放出的核能为
△E=（m1+m2-m3-m4）c2
故A正确；
B．反 应过程放出能量，说明后面的能量低，更稳定，而比结合能越大，越稳定，说明；的比结合能大于He的核子比结合能，故B正确；
C．根据质量数和电荷数守恒可知X的质量数为1，电荷 数为0，所以X为中子，不是γ射线，不可以用来工业探伤，故C错误；
D．能量守恒定律是自然 界遵守的规律，无法突破，故D错误。
11．（1）（2）3.26Mev（3）0.45Mev
【解析】
（1）由质量数与核电荷数守恒可知，核反应方程式： ； （2）质量亏损为：△m=2.0136×2-（3.0150+1.0087）=0.0035u， 释放的核能为：△E=△mc2=931.5×0.0035Mev=3.26Mev； （3）设中子和核的质量分别为m1、m1，速度分别为v1、v2．反应前每个氘核的动能是E0，反应后动能分别为EK1=3.12MeV、EK2．
核反应过程系统动量守恒，以种子的速度方向为正方向，由动量守恒定律得：m1v1-m2v2=0， 由能量守恒定律得：2E0+△E=Ek1+Ek2， Ek1=m1v12，Ek2=m2v22， 解得：E0=0.45?MeV； 点睛：对于核反应书写核反应方程要根据质量数和电荷数守恒的原则；原子核间的作用，要抓住微观粒子的碰撞相当于弹性碰撞，遵守两大守恒：动量守恒和能量守恒．
12．①核反应方程中a、b的值分别为1和2；②运动质子速度至少为
【解析】
【分析】
根据电荷数守恒、质量数守恒判断中微子的质量数和电荷数；反应过程中根据动量守恒和能量守恒列式即可求解。
【详解】
（1）根据质量数守恒、电荷数守恒，知a=1，b=2．
（2）设运动质子速度为v，且以该速度方向为正方向，此过程中动量守恒，则有：mv0=2mv
根据能量守恒得：
解得：
【点睛】
解决本题的关键知道核反应方程中电荷数守恒、质量数守恒，知道反应过程中根据动量守恒和能量守恒。
13． （4m1-m2-2m3）c2
【解析】
【详解】
聚变的核反应方程是：；反应过程中的质量亏损：?m=4m1-m2-2m3，则反应放出的能量：?E=?mc2=（4m1-m2-2m3）c2.
14．C AB E F D
【解析】
【详解】
C的反应是一个反应物、两个生成物，生成物中一个是α粒子，是α衰变，A和B的反应是一个反应物、两个生成物，其中一个生成物是电子，属于β衰变；裂变是重核裂变成中等质量的核，属于裂变的是E，聚变是轻核反应生成中等质量的核，属于聚变的是F．D属于人工转变，是发现质子的反应．