山东省济南中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-5：4.3核聚变 课时训练（含解析）

4.3核聚变
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．在下列描述的核过程的方程中，属于核聚变的是（　　）
A． B．
C． D．
3．以下说法正确的是（　　）
A．光电效应显示了光的粒子性
B．轻核聚变后核子的总质量大于聚变前核子的总质量
C．汤姆孙研究阴极射线，提出原子具有核式结构
D．α粒子散射实验证明了中子是原子核的组成部分
4．原子核的核反应类型通常分为四种，反应过程中都遵守质量数、电荷数守恒规律。以下核反应方程式，书写正确且属于人工转变的是
A． B．
C． D．
5．以下说法正确的是（　　）
A．核力是一种存在于原子核内的强相互吸引力，是短程力，与电荷无关
B．结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
C．核反应方程属于裂变反应，需要满足超高温条件
D．钍经、衰变生成氡，其中经过了3次衰变和2次衰变
6．下列核反应方程中，属于重核裂变的是（　　）
A． B．
C． D．
7．常言道，万物生长靠太阳，追根溯源，地球上消耗的能量绝大部分是来自太阳内部持续不断地发生核反应释放出的核能。在太阳内部发生的典型核反应方程是4→+2X，这个核反应释放出的能量为△E，光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（　　）
A．该核反应属于裂变反应
B．方程中的X为电子（）
C．该核反应前后质量数守恒，因而反应前后总质量保持不变
D．该核反应过程产生的质量亏损为△m=
8．设质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2和m3，那么，当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是（ ）
A．m2c2 B．(m1+m2)c2
C．(m3-m2-m1)c2 D．(m1+m2-m3)c2
9．能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一。下列核反应方程及其表述都正确的是（　　）
A．是原子核的人工转变
B．是衰变
C．是核聚变反应
D．是核裂变反应
10．发现在月球上含有丰富的（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。关于和聚变下列表述正确的是（　　）
A．的原子核内有一个中子两个质子
B．聚变反应不会释放能量
C．聚变反应一定有质量亏损
D．目前核电站都采用聚变反应发电
11．现有四个核反应：
A． B．
C． D．
（1）______是发现中子的核反应方程，______是研究原子弹的基本核反应方程，______是研究氢弹的基本核反应方程。
（2）求中的质量数和中子数____________。
12．现有三个核反应：
A．
B．
C．
则______是衰变；______是裂变；______是聚变。
13．假设每个铀发生核裂变时平均释放，则铀在裂变中所释放的能量是多少？三峡电站年均发电量，如果要建一座年发电量与三峡电站相同的核电站，则它每年要消耗多少铀？
14．太阳不断地向外辐射能量，太阳内部存在大量氢，在超高温作用下，氢原子被电离，互相碰撞能使4个氢核聚变成一个氦核，同时放出大量能量.已知质子质量，粒子质量，正电子质量.
（1）写出这个核反应方程式，
（2）核反应中释放的能量为多少兆电子伏?
（3）已知太阳每秒释放的能量为，则太阳每秒减少的质量为多少千克?
参考答案
1．D
【解析】
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．C
【解析】
A．该反应为β衰变，选项A错误；
B．该反应为α衰变，选项B错误；
C．该反应是轻核聚变，选项C正确；
D．该反应是重核裂变，选项D错误。
故选C。
3．A
【解析】
A．光电效应显示了光的粒子性，选项A正确；
B．轻核聚变放出核能，有质量亏损，则轻核聚变后核子的总质量小于聚变前核子的总质量，选项B错误；
CD．卢瑟福通过研究α粒子散射实验，提出原子具有核式结构，但是并没有证明中子是原子核的组成部分，选项CD错误；
故选A。
4．C
【解析】
用快速粒子（天然射线或人工加速的粒子）穿入原子核的内部使原子核转变为另一种原子核的过程，这就是原子核的人工转变。
【详解】
A．原子核自发的放出粒子称为衰变，此式属于衰变，选项A错误；
B．一个重原子的原子核分裂为两个或更多较轻原子核并在分裂时两到三个中子释放巨大能量的过程，此反应属于裂变反应，选项B错误；
C．用He核轰击Be核属于人工转变，选项C正确；
D．此反应属于氢核聚变，选项D错误。
故选C。
5．D
【解析】
A．核力是一种存在于原子核内的强相互作用，是短程力，在大于时表现为吸引力，在小于时表现为排斥力，核力与电荷无关，故A错误；
B．比（平均）结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故B错误；
C．该重核裂变条件一是高纯度铀，二是体积大于临界体积，不需要满足超高温条件，故C错误；
D．钍衰变成氡，质量数减少12，电荷数减少4，因为经过1次衰变，电荷数减少2，质量数减少4，经过1次衰变，电荷数增加1，质量数不变，可知经过3次衰变、2次衰变，故D正确。
故选D。
6．C
【解析】
A.是发现质子的反应，属于人工核转变，故A错误；
B.属于衰变，故B错误；
C.重核裂变，故C正确；
D.是轻核聚变，故D错误。
故选C。
7．D
【解析】
A．该核反应属于聚变反应，选项A错误；
B．根据质量数和电荷数守恒可知，方程中的X为正电子（），选项B错误；
C．该核反应前后质量数守恒，但是由于反应放出能量，则反应前后有质量亏损，选项C错误；
D．根据可知，该核反应过程产生的质量亏损为△m=，选项D正确；
故选D。
8．D
【解析】
核反应方程为，根据爱因斯坦质能方程可得
故选D。
点评：在计算核反应时，需要先写出反应方程，然后根据爱因斯坦质能方程求解
9．C
【解析】
A．是原子核的人工转变，故A错误；
B．是人工转变方程，故B错误；
C．是核聚变反应，故C正确；
D．是核裂变反应，故D错误。
故选C。
10．AC
【解析】
根据核子数与核电核数确定质子数和中子数，由于轻核聚变，放出能量，根据质能方程，推出质量变化。
【详解】
A．带2个单位正电荷，质量数为3，因此原子核内有一个中子两个质子，A正确；
BC．轻核聚变反应放出大量核能，根据爱因斯坦质能方程
因此，一定会出现质量亏损，B错误，C正确；
D．目前核电站都采用重核的裂变反应而不是轻核的聚变，D错误。
故选AC
11．D B A 144；88
【解析】
（1）[1].人工转变方程的特点是箭头的左边是氦核与常见元素的原子核，箭头的右边也是常见元素的原子核。D是查德威克发现中子的核反应方程。
[2].B是裂变反应，是研究原子弹的核反应方程。
[3].A是聚变反应，是研究氢弹的核反应方程。
（2）[4].由电荷数守恒和质量数守恒可以判定，X质量数为144，电荷数为56，所以中子数为144－56=88。
12．A B C
【解析】
原子核的变化通常包括衰变、人工转变、裂变和聚变。
[1]衰变是指原子核放出α粒子和β粒子后，变成新的原子核的变化，像本题中的核反应A；
[2]原子核的裂变是指在其他粒子的轰击下变成新的原子核的变化；裂变是重核分裂成质量较小的核，像核反应B；
[3]聚变是轻核结合成质量较大的核，像核反应C。
13．；
【解析】
1kg铀235中含有的铀原子核个数为：
个
则1kg铀释放的能量为：
每年要消耗铀的质量为：
14．（1） （2）25.6MeV （3）kg
【解析】
(1)核反应方程为：
(2)核反应前后质量亏损为
1u相当于931.5MeV的能量，故核反应释放的能量为
，
(3)由得每秒太阳质量减少