四川省资阳市普州高级中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：3.6核聚变 学业测评（含解析）
文档属性
| 名称 | 四川省资阳市普州高级中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：3.6核聚变 学业测评（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 532.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-12 13:04:38 | ||
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文档简介
3.6核聚变
1．我国新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”（又被称为“人造太阳”）将在2020年投入运行。其所发生的可控核聚变方程是，已知、、和X的质量分别为m1、m2、m3和m4，真空中的光速为c。下列说法正确的是（ ）
A．X是质子
B．大亚湾核电站利用核聚变发电
C．该核反应所释放的核能为?E =(m1 +m2?m3?m4)c2
D．和的比结合能之和大于的比结合能
2．太阳内部持续不断地发生着4个质子（）聚变为1个氦核（）的热核反应， 核反应方程是，这个核反应释放出大量核能。已知质子、氦核、X的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c。下列说法中正确的是（ ）
A．方程中的X表示中子
B．方程中的X表示电子
C．这个核反应中质量亏损Δm=m1－m2－m3
D．这个核反应中释放的核能ΔE=(4m1－m2－2m3）c2
3．下列说法正确的是（ ）
A．根据?E=?mc2可以计算核反应中释放的核能
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
C．目前核电站利用的核反应是裂变，核燃料为氘
D．目前核电站利用的核反应是聚变，核燃料为铀
4．核反应方程表示中子轰击原子核可能发生的一种核反应，该核反应中质量亏损了。关于这个核反应，下列说法中正确的是（ ）
A．该反应属于核聚变
B．中的X为33
C．中含有56个中子
D．该核反应释放出的核能为
5．我国新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”目前建设顺利，预计2020年投入运行，开展相关科学实验。该装置以氢、氘气体为“燃料”，通过将其注入装置并击穿、“打碎”产生近堆芯级别的等离子体，来模拟核聚变反应。若已知H的质量为m1H的质量为m2，He的质量为m3，n质量为m4，关于下列核反应方程，下列说法中正确的是（ ）
A．He+n是热核反应，其中x=2
B．HeO+H是热核反应，其中x=1
C．B+He是人工转变，其中x=1
D．SrXe+n是裂变反应，其中x=8
6．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
B．“人造太阳”的核反应方程是
C．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比裂变反应小得多
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相同
7．下列核反应方程中，属于重核裂变的是（ ）
A．
B．
C．
D．
8．2017年12月6日报道，中国散裂中子源项目将于2018年前后建成。日前，位于广东东莞的国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)首次打靶成功，获得中子束流。这标志着CSNS主体工程顺利完工，进入试运行阶段。对于有关中子的研究，下面说法正确的是
A．中子和其他微观粒子，都具有波粒二象性
B．一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氨核和中子是裂变反应
C．卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子
D．核反应方程中的，X的中子个数为128
9．下列说法中正确的是（ ）
A．人类对原子核具有复杂的认识是从发现天然放射现象开始的
B．在热中子反应堆中，镉棒的作用是控制反应速度的
C．玻尔的原子理论能成功解释氢原子光谱的实验规律，也能很好地解释氦原子的光谱现象
D．在核反应中，与的结合能之和比结合能大
10．1月7日新华社报道，由世界15个国家联合，其中我国出资总额高达100亿元的“人造太阳”计划，将于今年在法国的卡达拉舍动工．“人造太阳”的真名叫做国际热核聚变实验堆计划(简称ITER)建设工程，作为世界迄今为止最大的热核聚变实验项目，其目的是在地球上模拟太阳的核聚变，利用热核聚变为人类提供源源不断的清洁能源．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＋→＋
B．“人造太阳”的核反应方程是＋→＋＋
C．“人造太阳”释放的核能大小的计算公式是ΔE＝Δmc2
D．“人造太阳”释放的核能大小的计算公式是E＝mc2
11．在下列四个核反应中，X表示中子的是________，属于原子核的人工转变的是_______。
A．＋＋X
B．＋＋X
C．＋＋X
D．＋X＋＋10X
12．原子弹爆炸能瞬间释放出巨大的能量，是利用了________（填“原子核人工转变”“重核裂变”“轻核聚变”或“原子核衰变”）；太阳能不断地向外辐射能量，是因为其内部不断地发生着____________（填“原子核人工转变”“重核裂变”“轻核聚变”或“原子核衰变”）.若用核轰击核发生核反应，最终产生核和________核（写出元素符号）.已知、核的质量分别为m1、m2，产生新核的质量分别为m3、m4，则该核反应放出的核能为_______（已知真空中的光速为c）.
13．氘核与氚核的聚变反应：，已知普朗克常量，求：
（1）核反应式中的是什么粒子？
（2）这一过程的质量亏损是多少？
（3）氘核完全参与上述反应，共释放核能多少？阿伏伽德罗常量。
14．已知氘核的质量为，中子的质量为，的质量为。
（1）试写出两个氘核聚变生成的核反应方程。
（2）计算上述反应中释放的核能。
（3）若两个氘核以相等的动能做对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应中生成核和中子的动能各是多少？
参考答案
1．C
【解析】
A．由质量数守恒和核电荷数守恒，写出核反应方程为
则X为中子，故A错误；
B．大亚湾核电站利用核裂变发电，故B错误；
C．由爱因斯坦质能方程可知，该核反应所释放的核能为
故C正确；
D．比结合能大的原子核稳定，一个氘核与一个氚核结合成一个氦核时，同时释放能量，则更稳定，比结合能大，由于核子数守恒，则反应后的结合能大于反应前和的结合能之和，故D错误。
故选C。
2．D
【解析】
AB．由核反应质量数守恒、电荷数守恒可推断出X为，故AB错误；
CD．质量亏损为
△m=4m1-m2-2m3
释放的核能为
△E=△mc2=（4m1-m2-2m3）c2
故C错误、D正确。
故选D。
3．A
【解析】
A．根据?E=?mc2可以计算核反应中释放的核能，式中?m是核反应中的质量亏损，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错误；
CD．目前核电站利用的核反应是核裂变，核燃料为铀，选项CD错误。
故选A。
4．D
【解析】
A．裂变反应是较重的原子核在其它粒子的轰击下，分裂成几个中等的原子核，可知该反应属于裂变反应，故A错误；
B．根据电荷数守恒、质量数守恒知，的核电荷数X为
故B错误；
C．Ba的核子数为144，其中的质子数为56，所以中子数为
故C错误；
D．该核反应释放出的核能为△E，根据爱因斯坦质能方程可知
故D正确。
故选D。
5．C
【解析】
A．He+n是热核反应，根据核电荷数守恒和质量守恒可知，其中x=1，A错误；
B．HeO+H是人工转变，其中x=1，B错误；
C．B+He是人工转变，其中x=1，C正确；
D．SrXe+n是裂变反应，根据核反应前后电荷数守恒和质量数守恒知x=10，故D错误。
故选C。
6．A
【解析】
AB．“人造太阳”的核反应方程是，是氢核聚变方程，故A项正确，B项错误；
CD．根据氢核聚变特点，相同质量的核燃料，氢核聚变释放的能量比裂变反应大得多，故CD项错误。
故选A。
7．D
【解析】
A是发现质子的反应，属于人工核转变；B属于α衰变；C属于聚变方程；D属于重核裂变方程。
故选D。
8．A
【解析】所有粒子都具有波粒二象性，A正确；裂变是较重的原子核分裂成较轻原子核的反应，而该反应是较轻的原子核的聚变反应，B错误；卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，查德威克通过粒子轰击铍核()获得碳核()的实验发现了中子，C错误；y=210-4=206，X中中子个数为206-82=124，D错误．
9．ACD
【解析】
A． 人们认识到原子核有复杂的结构是从天然放射现象开始。故A正确；
B． 在核电站中利用镉棒吸收中子，控制链式反应的速度，但目前的核电站都是利用裂变反应，不是热中子反应堆中。故B错误；
C． 玻尔的原子理论能成功解释氢原子光谱的实验规律，也能很好地解释氦原子的光谱现象。故C正确；
D． 在核反应中释放能量，所以， 与的结合能之和比结合能大，故D正确。
故选：ACD。
10．AC
【解析】
太阳内部进行轻核聚变，核反应方程是．故A正确，B错误。根据爱因斯坦质能方程求出释放的核能，即△E=△mc2．故C正确，D错误。
11．BCD AB
【解析】
设的质量数为，电荷数为；
A、根据质量数和电荷数守恒可得：，，解得，，故表示质子，根据核反应的特点可知该核反应属于原子核的人工转变；
B、根据质量数和电荷数守恒可得：，，解得，，故表示中子，根据核反应的特点可知该核反应属于原子核的人工转变；
C、根据质量数和电荷数守恒可得：，，解得，，故表示中子，根据核反应的特点可知该核反应属于轻核聚变；
D、根据质量数和电荷数守恒可得：，，解得，，故表示中子，根据核反应的特点可知该核反应属于重核裂变；
X表示中子的是选项BCD，属于原子核的人工转变的是选项AB。
12．重核裂变 轻核聚变
【解析】
：（1）原子弹爆炸是利用重核裂变释放的核能；（2）太阳内部时刻发生轻核聚变（也叫热核反应）；（3）根据质量数与电荷数守恒知产生的核是；（4）由质能方程可求释放的核能为：.
13．（1）中子 （2）3.1×10－29kg（3）1.6896×1012J
【解析】
（1）由质量数和电荷数守恒可知，氘核与氘核的聚变反应
eV
X的质量数是1，电荷数是0，故X是中子。
（2）根据爱因斯坦的质能方程ΔE=Δmc2，得
kg
（3）2g氘核完全与氘核发生聚变反应释放的核能为：
14．（1）（2）3.26Mev （3）0.99Mev 2.97Mev
【解析】
（1）
（2）核反应中质量亏损
释放的核能：。
（3）设核和中子的质量分别为、，速度分别为、，则由动量守恒定律及能量守恒定律得：
，
解方程组可得：
1．我国新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”（又被称为“人造太阳”）将在2020年投入运行。其所发生的可控核聚变方程是，已知、、和X的质量分别为m1、m2、m3和m4，真空中的光速为c。下列说法正确的是（ ）
A．X是质子
B．大亚湾核电站利用核聚变发电
C．该核反应所释放的核能为?E =(m1 +m2?m3?m4)c2
D．和的比结合能之和大于的比结合能
2．太阳内部持续不断地发生着4个质子（）聚变为1个氦核（）的热核反应， 核反应方程是，这个核反应释放出大量核能。已知质子、氦核、X的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c。下列说法中正确的是（ ）
A．方程中的X表示中子
B．方程中的X表示电子
C．这个核反应中质量亏损Δm=m1－m2－m3
D．这个核反应中释放的核能ΔE=(4m1－m2－2m3）c2
3．下列说法正确的是（ ）
A．根据?E=?mc2可以计算核反应中释放的核能
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
C．目前核电站利用的核反应是裂变，核燃料为氘
D．目前核电站利用的核反应是聚变，核燃料为铀
4．核反应方程表示中子轰击原子核可能发生的一种核反应，该核反应中质量亏损了。关于这个核反应，下列说法中正确的是（ ）
A．该反应属于核聚变
B．中的X为33
C．中含有56个中子
D．该核反应释放出的核能为
5．我国新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”目前建设顺利，预计2020年投入运行，开展相关科学实验。该装置以氢、氘气体为“燃料”，通过将其注入装置并击穿、“打碎”产生近堆芯级别的等离子体，来模拟核聚变反应。若已知H的质量为m1H的质量为m2，He的质量为m3，n质量为m4，关于下列核反应方程，下列说法中正确的是（ ）
A．He+n是热核反应，其中x=2
B．HeO+H是热核反应，其中x=1
C．B+He是人工转变，其中x=1
D．SrXe+n是裂变反应，其中x=8
6．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
B．“人造太阳”的核反应方程是
C．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比裂变反应小得多
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相同
7．下列核反应方程中，属于重核裂变的是（ ）
A．
B．
C．
D．
8．2017年12月6日报道，中国散裂中子源项目将于2018年前后建成。日前，位于广东东莞的国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)首次打靶成功，获得中子束流。这标志着CSNS主体工程顺利完工，进入试运行阶段。对于有关中子的研究，下面说法正确的是
A．中子和其他微观粒子，都具有波粒二象性
B．一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氨核和中子是裂变反应
C．卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子
D．核反应方程中的，X的中子个数为128
9．下列说法中正确的是（ ）
A．人类对原子核具有复杂的认识是从发现天然放射现象开始的
B．在热中子反应堆中，镉棒的作用是控制反应速度的
C．玻尔的原子理论能成功解释氢原子光谱的实验规律，也能很好地解释氦原子的光谱现象
D．在核反应中，与的结合能之和比结合能大
10．1月7日新华社报道，由世界15个国家联合，其中我国出资总额高达100亿元的“人造太阳”计划，将于今年在法国的卡达拉舍动工．“人造太阳”的真名叫做国际热核聚变实验堆计划(简称ITER)建设工程，作为世界迄今为止最大的热核聚变实验项目，其目的是在地球上模拟太阳的核聚变，利用热核聚变为人类提供源源不断的清洁能源．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＋→＋
B．“人造太阳”的核反应方程是＋→＋＋
C．“人造太阳”释放的核能大小的计算公式是ΔE＝Δmc2
D．“人造太阳”释放的核能大小的计算公式是E＝mc2
11．在下列四个核反应中，X表示中子的是________，属于原子核的人工转变的是_______。
A．＋＋X
B．＋＋X
C．＋＋X
D．＋X＋＋10X
12．原子弹爆炸能瞬间释放出巨大的能量，是利用了________（填“原子核人工转变”“重核裂变”“轻核聚变”或“原子核衰变”）；太阳能不断地向外辐射能量，是因为其内部不断地发生着____________（填“原子核人工转变”“重核裂变”“轻核聚变”或“原子核衰变”）.若用核轰击核发生核反应，最终产生核和________核（写出元素符号）.已知、核的质量分别为m1、m2，产生新核的质量分别为m3、m4，则该核反应放出的核能为_______（已知真空中的光速为c）.
13．氘核与氚核的聚变反应：，已知普朗克常量，求：
（1）核反应式中的是什么粒子？
（2）这一过程的质量亏损是多少？
（3）氘核完全参与上述反应，共释放核能多少？阿伏伽德罗常量。
14．已知氘核的质量为，中子的质量为，的质量为。
（1）试写出两个氘核聚变生成的核反应方程。
（2）计算上述反应中释放的核能。
（3）若两个氘核以相等的动能做对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应中生成核和中子的动能各是多少？
参考答案
1．C
【解析】
A．由质量数守恒和核电荷数守恒，写出核反应方程为
则X为中子，故A错误；
B．大亚湾核电站利用核裂变发电，故B错误；
C．由爱因斯坦质能方程可知，该核反应所释放的核能为
故C正确；
D．比结合能大的原子核稳定，一个氘核与一个氚核结合成一个氦核时，同时释放能量，则更稳定，比结合能大，由于核子数守恒，则反应后的结合能大于反应前和的结合能之和，故D错误。
故选C。
2．D
【解析】
AB．由核反应质量数守恒、电荷数守恒可推断出X为，故AB错误；
CD．质量亏损为
△m=4m1-m2-2m3
释放的核能为
△E=△mc2=（4m1-m2-2m3）c2
故C错误、D正确。
故选D。
3．A
【解析】
A．根据?E=?mc2可以计算核反应中释放的核能，式中?m是核反应中的质量亏损，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错误；
CD．目前核电站利用的核反应是核裂变，核燃料为铀，选项CD错误。
故选A。
4．D
【解析】
A．裂变反应是较重的原子核在其它粒子的轰击下，分裂成几个中等的原子核，可知该反应属于裂变反应，故A错误；
B．根据电荷数守恒、质量数守恒知，的核电荷数X为
故B错误；
C．Ba的核子数为144，其中的质子数为56，所以中子数为
故C错误；
D．该核反应释放出的核能为△E，根据爱因斯坦质能方程可知
故D正确。
故选D。
5．C
【解析】
A．He+n是热核反应，根据核电荷数守恒和质量守恒可知，其中x=1，A错误；
B．HeO+H是人工转变，其中x=1，B错误；
C．B+He是人工转变，其中x=1，C正确；
D．SrXe+n是裂变反应，根据核反应前后电荷数守恒和质量数守恒知x=10，故D错误。
故选C。
6．A
【解析】
AB．“人造太阳”的核反应方程是，是氢核聚变方程，故A项正确，B项错误；
CD．根据氢核聚变特点，相同质量的核燃料，氢核聚变释放的能量比裂变反应大得多，故CD项错误。
故选A。
7．D
【解析】
A是发现质子的反应，属于人工核转变；B属于α衰变；C属于聚变方程；D属于重核裂变方程。
故选D。
8．A
【解析】所有粒子都具有波粒二象性，A正确；裂变是较重的原子核分裂成较轻原子核的反应，而该反应是较轻的原子核的聚变反应，B错误；卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，查德威克通过粒子轰击铍核()获得碳核()的实验发现了中子，C错误；y=210-4=206，X中中子个数为206-82=124，D错误．
9．ACD
【解析】
A． 人们认识到原子核有复杂的结构是从天然放射现象开始。故A正确；
B． 在核电站中利用镉棒吸收中子，控制链式反应的速度，但目前的核电站都是利用裂变反应，不是热中子反应堆中。故B错误；
C． 玻尔的原子理论能成功解释氢原子光谱的实验规律，也能很好地解释氦原子的光谱现象。故C正确；
D． 在核反应中释放能量，所以， 与的结合能之和比结合能大，故D正确。
故选：ACD。
10．AC
【解析】
太阳内部进行轻核聚变，核反应方程是．故A正确，B错误。根据爱因斯坦质能方程求出释放的核能，即△E=△mc2．故C正确，D错误。
11．BCD AB
【解析】
设的质量数为，电荷数为；
A、根据质量数和电荷数守恒可得：，，解得，，故表示质子，根据核反应的特点可知该核反应属于原子核的人工转变；
B、根据质量数和电荷数守恒可得：，，解得，，故表示中子，根据核反应的特点可知该核反应属于原子核的人工转变；
C、根据质量数和电荷数守恒可得：，，解得，，故表示中子，根据核反应的特点可知该核反应属于轻核聚变；
D、根据质量数和电荷数守恒可得：，，解得，，故表示中子，根据核反应的特点可知该核反应属于重核裂变；
X表示中子的是选项BCD，属于原子核的人工转变的是选项AB。
12．重核裂变 轻核聚变
【解析】
：（1）原子弹爆炸是利用重核裂变释放的核能；（2）太阳内部时刻发生轻核聚变（也叫热核反应）；（3）根据质量数与电荷数守恒知产生的核是；（4）由质能方程可求释放的核能为：.
13．（1）中子 （2）3.1×10－29kg（3）1.6896×1012J
【解析】
（1）由质量数和电荷数守恒可知，氘核与氘核的聚变反应
eV
X的质量数是1，电荷数是0，故X是中子。
（2）根据爱因斯坦的质能方程ΔE=Δmc2，得
kg
（3）2g氘核完全与氘核发生聚变反应释放的核能为：
14．（1）（2）3.26Mev （3）0.99Mev 2.97Mev
【解析】
（1）
（2）核反应中质量亏损
释放的核能：。
（3）设核和中子的质量分别为、，速度分别为、，则由动量守恒定律及能量守恒定律得：
，
解方程组可得：