四川省合江中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：3.6核聚变 同步练习（含解析）
文档属性
| 名称 | 四川省合江中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：3.6核聚变 同步练习（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 261.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-12 11:06:58 | ||
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文档简介
3.6核聚变
1．东方超环是我国自主设计建造的全超导托卡马克核聚变实验装置，该装置的终极目标是实现可控核聚变。核聚变反应方程为：，其中X粒子是（ ）
A．中子 B．电子 C．正电子 D．质子
2．下列说法正确的是（ ）
A．是衰变方程 B．是衰变方程
C．是核聚变反应方程 D．是核裂变反应方程
3．关于核反应方程，以下说法中正确的是（ ）
A．X是，该核反应属于聚变
B．X是，该核反应属于裂变
C．X是，该反应中的核燃料是当前核电站采用的核燃料
D．X是，该反应中的核燃料是当前核电站采用的核燃料
4．一个氘核质量为m1，一个氚核质量为m2，它们结合成一个质量为m3的氦核。核反应方程如下：。在这一核反应过程中释放的能量为△E。已知光速为c。则以下判断正确的是（ ）
A．X是质子 B．X是正电子
C．X的质量为m1＋m2－m3 D．X的质量为 m1＋m2－m3－
5．下列说法正确的是（ ）
A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
B．汤姆生发现电子，表明原子具有核式结构
C．的半衰期是5天，12g经过15天后还有1.5g未衰变
D．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道，电子的动能减小，原子总能量减小
6．下列说法正确的是（ ）
A．轻核聚变反应方程中，X表示正电子
B．是铀核裂变的一种反应方程
C．放射性元素与不同的元素形成化合物，其半衰期不同
D．比结合能越大，原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定
7．太阳能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． B．
C． D．
8．下列说法正确的是（ ）
A．原子的特征谱线是原子具有核式结构的有力证据
B．考古专家测出某具骸骨1g碳样品中的含量为活着的生物体1g碳样品中含量的，已知的半衰期为5730年，则该生物死亡时距离今天约11460年
C．核泄露事故污染物能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为，可以判断x为β射线
D．核反应堆利用石墨吸收中子，控制核反应速度
9．月球的表面长期受到宇宙射线的照射，使得“月壤”中的含量十分丰富．科学家认为，是发生核聚变的极好原料，将来也许是人类重要的能源，所以探测月球意义十分重大．关于，下列说法正确的是( )
A．的原子核内有三个中子两个质子
B．的原子核内有一个中子两个质子
C．发生核聚变，放出能量，一定会发生质量亏损
D．原子核内的核子靠万有引力紧密结合在一起
10．下列说法中正确的是_______
A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应
B．铀核（）衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的比结合能一定大于铀核的比结合能
C．所有原子的发射光谱都是线状谱，不同原子的谱线可以相同
D．核力将核子紧紧束缚在原子核内，因此核力只表现为引力
11．恒星的亮度取决于它的____________、____________以及离地球的距离。
12．如图所示，为了形象的描述核能的获得，两位同学分别画了一张利用核能途径的原理图；其中甲图表示的是______________;图乙表示的是________________.
甲 乙
13．一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量mH＝1.0073u，中子质量mn＝1.0087u，氚核质量rn＝3.0180u（lu＝931MeV/C2，结果小数点后保留两位小数）．求：
（1）写出聚变方程．
（2）释放出的核能多大？
（3）平均每个核子释放的能量是多大？
14．两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫做核聚变。核聚变反应会释放出核能。例如，一个氘核与一个氚核结合成一个氦核同时放出一个中子，就要向外释放出能量，其核反应方程式为：。已知氘核的质量为2.0141u，氚核的质量为3.0161u，中子的质量为1.0087u，氦核的质量为4.0026u。根据爱因斯坦的质能方程E=mc2可以证明1u相当于931.5MeV
(1)试根据上述条件计算出该反应能释放出多少兆电子伏的核能。（结果保留三位有效数字）
(2)燃烧值是指完全燃烧1kg的某种燃料所能释放出的能量，单位是J/kg。若已知某种型号的汽油的燃烧值为4.4×107J/kg，试计算按着上述核反应每结合成1kg氦核释放的核能大约相当于燃烧多少汽油释放出的化学能？（结果保留三位有效数字，取阿伏伽德罗常数NA=6.02×1023）
参考答案
1．A
【解析】
根据电荷数守恒，有
1+1=2+x
解得X粒子电荷数
x=0
由质量数守恒，则
2+3=4+y
解得X粒子质量数
y=1
故粒子X为中子，故A正确，BCD错误。
故选A。
2．C
【解析】
A．该反应是在人为条件下发生的，是人工核反应，故A错误；
B．该反应时在人为条件下发生的，是人工核反应，故B错误；
C．是重要的轻核聚变反应方程，故C正确；
D．是自然存在的，有氦原子生成，是衰变方程，故D错误。
故选C。
3．A
【解析】
根据质量数和电荷数守恒有
解得
可知X是，该核反应属于聚变反应，且当前核电站采用的核燃料是铀235，故BCD错误，A正确。
故选A。
4．D
【解析】
AB．根据核反应方程中质量数和电荷数的守恒可知X粒子的质量数为1，电荷数为0，即质子数为0，因此X粒子为中子，故AB错误；
CD．根据
而
联立解得X的质量
故D正确，C错误。
故选D。
5．C
【解析】
A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应，故A错误；
B．汤姆生发现了电子，但是卢瑟福提出了原子具有核式结构，故B错误；
C．经过15天是三个半衰期，剩余的质量为原来的
故C正确；
D．玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大，跃迁的过程需要吸收能量，所以原子总能量增大，故D错误。
故选C。
6．D
【解析】
A．轻核聚变反应方程中，X的质量数为
电荷数
可知X表示中子，故A错误；
B．铀核裂变的一种核反应方程，故B错误；
C．放射性元素的半衰期由原子核自身内部因素决定，与物质处于单质还是化合物无关，故C错误；
D．比结合能越大，原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定，故D正确。
故选D。
7．A
【解析】
聚变反应是质量较轻的核聚变生成质量较大的核，由题目知A是热核聚变反应；B是原子核的人工转变方程；C是重核裂变方程；D是衰变方程。
故选A。
8．BC
【解析】
A．原子的特征谱线说明原子只能处于不连续的、分立的能级上，是原子具有分立能级的有力证据，故A错误；
B．考古专家发现某具骸骨1g碳样品中的含量是活着的生物体1g碳样品中含量的，可知经历了2个半衰期，的半衰期为5730年，则确定该生物死亡时距离今天约11460年，故B正确；
C．根据电荷数守恒和质量守恒有
即的电荷数为，质量数为0，可知为电子，即为β射线，故C正确；
D．镉具有很大的中子吸收界面，所以用来吸收裂变产生的中子，而不是石墨，故D错误。
故选BC。
9．BC
【解析】
AB.是氦元素的一种同位素，质量数是3，电荷数是2，原子核内有两个质子一个中子，故A错误、B正确；
C.发生核聚变放出能量就会有质量亏损，故C正确；
D.原子核内的核子是靠核力紧密结合在一起的，而不是靠万有引力紧密结合在一起的，故D错误．
故选：BC
10．AB
【解析】
本题主要考察现代物理与核物理的相关知识。
【详解】
A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核聚变反应，故A正确；
B．比结合能用于描述原子核稳定性，衰变后原子核更稳定，比结合能更大，故B正确；
C．线状谱又叫特征光谱，不同原子的谱线一定不同，故C错误；
D．核力在小于 范围内表现为斥力，故D错误。
故选AB。
11．体积 温度
【解析】
[1][2]恒星的亮度与恒星的体积和温度及它与地球的距离有关，温度越高，体积越大，距离越近，亮度越亮。
12．重核的裂变 轻核的聚变
【解析】
[1]甲图中由一个较重的原子核变成较轻的原子核的核反应，是核裂变；
[2]乙图是由较轻的原子核变成较重的原子核的核反应，是核聚变。
13．（1） （2）6.24MeV（3）2.08MeV
【解析】
（1）根据电荷数守恒、质量数守恒可知，核反应方程式为：；
（2）该核反应中质量亏损：△m=1.0073u+2×1.0087u-3.0180u=0.0067u，
则释放的核能：△E=△mc2=0.0067×931MeV=6.24MeV．
（3）平均每个核子释放的能量：
点睛：解决本题的关键知道在核反应中电荷数守恒、质量数守恒，掌握爱因斯坦质能方程，并能灵活运用．
14．(1)17.6MeV；(2) 9.63×106Kg
【解析】
(1)核反应中亏损的质量
释放的核能
(2) 1kg氦核中的氦核个数为
个
每结合成1kg氦核释放的核能为，汽油燃烧值q=4.4×107J/kg，相当于燃烧汽油质量
1．东方超环是我国自主设计建造的全超导托卡马克核聚变实验装置，该装置的终极目标是实现可控核聚变。核聚变反应方程为：，其中X粒子是（ ）
A．中子 B．电子 C．正电子 D．质子
2．下列说法正确的是（ ）
A．是衰变方程 B．是衰变方程
C．是核聚变反应方程 D．是核裂变反应方程
3．关于核反应方程，以下说法中正确的是（ ）
A．X是，该核反应属于聚变
B．X是，该核反应属于裂变
C．X是，该反应中的核燃料是当前核电站采用的核燃料
D．X是，该反应中的核燃料是当前核电站采用的核燃料
4．一个氘核质量为m1，一个氚核质量为m2，它们结合成一个质量为m3的氦核。核反应方程如下：。在这一核反应过程中释放的能量为△E。已知光速为c。则以下判断正确的是（ ）
A．X是质子 B．X是正电子
C．X的质量为m1＋m2－m3 D．X的质量为 m1＋m2－m3－
5．下列说法正确的是（ ）
A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
B．汤姆生发现电子，表明原子具有核式结构
C．的半衰期是5天，12g经过15天后还有1.5g未衰变
D．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道，电子的动能减小，原子总能量减小
6．下列说法正确的是（ ）
A．轻核聚变反应方程中，X表示正电子
B．是铀核裂变的一种反应方程
C．放射性元素与不同的元素形成化合物，其半衰期不同
D．比结合能越大，原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定
7．太阳能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． B．
C． D．
8．下列说法正确的是（ ）
A．原子的特征谱线是原子具有核式结构的有力证据
B．考古专家测出某具骸骨1g碳样品中的含量为活着的生物体1g碳样品中含量的，已知的半衰期为5730年，则该生物死亡时距离今天约11460年
C．核泄露事故污染物能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为，可以判断x为β射线
D．核反应堆利用石墨吸收中子，控制核反应速度
9．月球的表面长期受到宇宙射线的照射，使得“月壤”中的含量十分丰富．科学家认为，是发生核聚变的极好原料，将来也许是人类重要的能源，所以探测月球意义十分重大．关于，下列说法正确的是( )
A．的原子核内有三个中子两个质子
B．的原子核内有一个中子两个质子
C．发生核聚变，放出能量，一定会发生质量亏损
D．原子核内的核子靠万有引力紧密结合在一起
10．下列说法中正确的是_______
A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应
B．铀核（）衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的比结合能一定大于铀核的比结合能
C．所有原子的发射光谱都是线状谱，不同原子的谱线可以相同
D．核力将核子紧紧束缚在原子核内，因此核力只表现为引力
11．恒星的亮度取决于它的____________、____________以及离地球的距离。
12．如图所示，为了形象的描述核能的获得，两位同学分别画了一张利用核能途径的原理图；其中甲图表示的是______________;图乙表示的是________________.
甲 乙
13．一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量mH＝1.0073u，中子质量mn＝1.0087u，氚核质量rn＝3.0180u（lu＝931MeV/C2，结果小数点后保留两位小数）．求：
（1）写出聚变方程．
（2）释放出的核能多大？
（3）平均每个核子释放的能量是多大？
14．两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫做核聚变。核聚变反应会释放出核能。例如，一个氘核与一个氚核结合成一个氦核同时放出一个中子，就要向外释放出能量，其核反应方程式为：。已知氘核的质量为2.0141u，氚核的质量为3.0161u，中子的质量为1.0087u，氦核的质量为4.0026u。根据爱因斯坦的质能方程E=mc2可以证明1u相当于931.5MeV
(1)试根据上述条件计算出该反应能释放出多少兆电子伏的核能。（结果保留三位有效数字）
(2)燃烧值是指完全燃烧1kg的某种燃料所能释放出的能量，单位是J/kg。若已知某种型号的汽油的燃烧值为4.4×107J/kg，试计算按着上述核反应每结合成1kg氦核释放的核能大约相当于燃烧多少汽油释放出的化学能？（结果保留三位有效数字，取阿伏伽德罗常数NA=6.02×1023）
参考答案
1．A
【解析】
根据电荷数守恒，有
1+1=2+x
解得X粒子电荷数
x=0
由质量数守恒，则
2+3=4+y
解得X粒子质量数
y=1
故粒子X为中子，故A正确，BCD错误。
故选A。
2．C
【解析】
A．该反应是在人为条件下发生的，是人工核反应，故A错误；
B．该反应时在人为条件下发生的，是人工核反应，故B错误；
C．是重要的轻核聚变反应方程，故C正确；
D．是自然存在的，有氦原子生成，是衰变方程，故D错误。
故选C。
3．A
【解析】
根据质量数和电荷数守恒有
解得
可知X是，该核反应属于聚变反应，且当前核电站采用的核燃料是铀235，故BCD错误，A正确。
故选A。
4．D
【解析】
AB．根据核反应方程中质量数和电荷数的守恒可知X粒子的质量数为1，电荷数为0，即质子数为0，因此X粒子为中子，故AB错误；
CD．根据
而
联立解得X的质量
故D正确，C错误。
故选D。
5．C
【解析】
A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应，故A错误；
B．汤姆生发现了电子，但是卢瑟福提出了原子具有核式结构，故B错误；
C．经过15天是三个半衰期，剩余的质量为原来的
故C正确；
D．玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大，跃迁的过程需要吸收能量，所以原子总能量增大，故D错误。
故选C。
6．D
【解析】
A．轻核聚变反应方程中，X的质量数为
电荷数
可知X表示中子，故A错误；
B．铀核裂变的一种核反应方程，故B错误；
C．放射性元素的半衰期由原子核自身内部因素决定，与物质处于单质还是化合物无关，故C错误；
D．比结合能越大，原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定，故D正确。
故选D。
7．A
【解析】
聚变反应是质量较轻的核聚变生成质量较大的核，由题目知A是热核聚变反应；B是原子核的人工转变方程；C是重核裂变方程；D是衰变方程。
故选A。
8．BC
【解析】
A．原子的特征谱线说明原子只能处于不连续的、分立的能级上，是原子具有分立能级的有力证据，故A错误；
B．考古专家发现某具骸骨1g碳样品中的含量是活着的生物体1g碳样品中含量的，可知经历了2个半衰期，的半衰期为5730年，则确定该生物死亡时距离今天约11460年，故B正确；
C．根据电荷数守恒和质量守恒有
即的电荷数为，质量数为0，可知为电子，即为β射线，故C正确；
D．镉具有很大的中子吸收界面，所以用来吸收裂变产生的中子，而不是石墨，故D错误。
故选BC。
9．BC
【解析】
AB.是氦元素的一种同位素，质量数是3，电荷数是2，原子核内有两个质子一个中子，故A错误、B正确；
C.发生核聚变放出能量就会有质量亏损，故C正确；
D.原子核内的核子是靠核力紧密结合在一起的，而不是靠万有引力紧密结合在一起的，故D错误．
故选：BC
10．AB
【解析】
本题主要考察现代物理与核物理的相关知识。
【详解】
A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核聚变反应，故A正确；
B．比结合能用于描述原子核稳定性，衰变后原子核更稳定，比结合能更大，故B正确；
C．线状谱又叫特征光谱，不同原子的谱线一定不同，故C错误；
D．核力在小于 范围内表现为斥力，故D错误。
故选AB。
11．体积 温度
【解析】
[1][2]恒星的亮度与恒星的体积和温度及它与地球的距离有关，温度越高，体积越大，距离越近，亮度越亮。
12．重核的裂变 轻核的聚变
【解析】
[1]甲图中由一个较重的原子核变成较轻的原子核的核反应，是核裂变；
[2]乙图是由较轻的原子核变成较重的原子核的核反应，是核聚变。
13．（1） （2）6.24MeV（3）2.08MeV
【解析】
（1）根据电荷数守恒、质量数守恒可知，核反应方程式为：；
（2）该核反应中质量亏损：△m=1.0073u+2×1.0087u-3.0180u=0.0067u，
则释放的核能：△E=△mc2=0.0067×931MeV=6.24MeV．
（3）平均每个核子释放的能量：
点睛：解决本题的关键知道在核反应中电荷数守恒、质量数守恒，掌握爱因斯坦质能方程，并能灵活运用．
14．(1)17.6MeV；(2) 9.63×106Kg
【解析】
(1)核反应中亏损的质量
释放的核能
(2) 1kg氦核中的氦核个数为
个
每结合成1kg氦核释放的核能为，汽油燃烧值q=4.4×107J/kg，相当于燃烧汽油质量