山东省章丘中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-5：4.3核聚变 课时作业（含解析）

4.3核聚变
1．可控热核反应是指在高温下使较轻元素的原子核发生的可控制的聚变反应过程，有望在未来给人类提供洁净的能源。以（氦3）为核聚变燃料的一种核聚变反应的方程式为，则下列关于聚变的说法正确的是（ ）
A．
B．的比结合能比的比结合能大
C．聚变反应中没有质量亏损
D．目前，各国核电站都采用聚变反应发电
2．中国“人造小太阳”已实现电子温度1亿摄氏度等离子体运行是“人造小太阳”中的核聚变方程。下列说法正确的是（　　）
A．在一次聚变反应中释放的能量不一定比裂变反应多，但平均每个核子释放的能量一定大
B．X是电子，核聚变在高温高压下才能发生，说明核聚变过程需要吸收能量
C．中一个质子的质量比中一个质子的质量大
D．原子核结合能越大，表明原子核中核子结合得越牢固，原子核就越稳定
3．下列说法正确的是（　　）
A．在光电效应中，增加入射光的强度，饱和光电流不变
B．衰变现象说明电子是原子的组成部分
C．两个氘核的聚变反应方程式为
D．处于基态的氢原子吸收光子发生跃迁后动能增加
4．和是重要的聚变核燃料，和聚变的核反应方程为+→+X+17.6MeV，X与Y核反应又可获得，即X+Y→++4.9MeV，则下列说法正确的是
A．X是电子
B．Y的核电荷数为4
C．+→+X+17.6MeV中的17.6MeV是的结合能
D．X+Y→++4.9MeV中平均每个核子释放的能量为0.7MeV
5．现有三个核反应：①②③下列说法正确的是
A．①是裂变，②是β衰变，③是聚变
B．①是聚变，②是裂变，③是β衰变
C．①β衰变，②裂变，③聚变
D．①是β衰变，②是聚变，③是裂变
6．太阳辐射能量主要来自太阳内部的（　　）
A．裂变反应 B．热核反应 C．化学反应 D．放射性衰变
7．碳原子质量的叫作原子质量单位，用u表示，.已知下列粒子的静止质量分别为:氘核质量为2.0141u，氚核质量为3.0160u，中子质量为1.0087u，氦核质量为4.0026u.1u=931MeV/c2.一个氘核和一个氚核在超高温下聚合成氦核时，放出一个中子.该聚变释放的核能约为
A．1.46MeV B．17.50MeV C．956.60MeV D．79.72MeV
8．月球土壤里大量存在着一种叫做“氦3（）”的化学元素，将可作为地球发电燃料。即利用氘和氦3发生核聚变反应产生一个质子和一个新核，释放能量进行发电。关于“氦3”与氘核聚变反应，下列说法中正确的是（ ）
A．释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少
B．目前核电站普遍利用的就是这种核聚变反应
C．生成的新核是
D．核聚变反应需要的条件是氦3的体积足够大
9．关于核反应方程，下列说法正确的是（ ）
A． 是核聚变反应
B．铀核裂变的核反应为：
C．在衰变方程中，X原子核的质量数是234
D．卢瑟福发现了质子的核反应方程为：
10．关于近代物理学的结论中，下面叙述中正确的是（ ）
A．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的
C．一个氘核(H)与一个氚核(H)聚变生成一个氦核(He)的同时，放出一个中子
D．质子、中子、α粒子的质量分别是m1、m2、m3，质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2
11．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．
12．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=______________________________．
13．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？
14．物理学家们普遍相信太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应根据这一理论，在太阳内部4个氢核转化成一个氦核相两个正电子并放出能量已知质子质量，粒子质量，电子质量其中u为原子质量单位，且lu相当于．
写出该核聚变的反应方程；
一次这样的核反应过程中释放出多少兆电子伏特的能量？保留4位有效数字
参考答案
1．B
【解析】
A．原子核反应过程中质量数和电荷数守恒，所以，选项A错误；
BC．核聚变过程中释放出能量，质量会发生亏损，核子的比结合能变大，所以选项B正确，C错误；
D．目前，各国核电站采用的都是重核的裂变，选项D错误；
故选B。
2．A
【解析】
A．聚变反应比裂变反应每个核子释放的平均能量一定大，选项A正确；
B．根据质量数，电荷数守恒可知，X为中子，尽管核聚变在高温高压下才能发生。但聚变过程会放出能量，B项错误；
C．由于核聚变过程放出能量，有质量亏损，因此中一个质子的质量比中一个质子的质量小，C项错误；
D．原子核的比结合能越大，表明原子核中核子结合得越牢固，原子核就越稳定，D项错误。
故选A。
3．C
【解析】
A．根据光子假设，当入射光的强度增加时，单位时间内通过金属表面的光子数增多，单位时间内从金属表面逸出的光电子增多，饱和光电流随之增大，选项A错误；
B．β衰变释放的电子是原子核内的中子转化来的，选项B错误；
C．两个氘核的聚变反应方程式为，选项C正确；
D．处于基态的氢原子吸收光子后向高能级跃迁，轨道半径增大，根据可知，速度随轨道半径的增大而减小，所以动能减小，选项D错误。
故选C。
4．D
【解析】
A．根据质量数、电荷数守恒可知，X是中子，A项错误;
B．根据质量数、电荷数守恒可知，Y的核电荷数为3，B项错误；
C．核子结合成原子核释放的能量才是结合能，C项错误；
D．X+Y→++4.9MeV中平均每个核子释放的能量为=0. 7MeV，D项正确.
故选D。
5．C
【解析】
试题分析：根据核反应方程的分类方法可知，①是β衰变方程，②是重核聚变方程，③是轻核裂变方程，故选项C正确；
考点：核反应方程的分类．
6．B
【解析】
太阳的能量来自于内部的核聚变，产生很高的能量，又称为热核反应。B正确，ACD错误。
故选B。
7．B
【解析】
本题考查爱因斯坦的质能方程。
【详解】
根据爱因斯坦的质能方程，
所以B正确，ACD错误；
故选B。
8．C
【详解】
A．释放能量，出现质量亏损，但是质量数仍然守恒，A错误；
B．目前核聚变反应无法有效的控制，核电站普遍利用重核裂变，B错误；
C．核反应方程为，生成的新核是，C正确；
D．轻核聚变在高温、高压下才可以发生，重核裂变才要求裂变物质体积达到临界体积，D错误。
故选C。
9．AD
【解析】
A．根据核反应的特点可知是核聚变反应，故A正确；
B．铀核裂变的核反应是用一个中子轰击铀核得到三个中子，但是方程式中中子不能约去，故B错误；
C．在衰变方程中，He核的质量数是4，所以X原子核的质量数是
故C错误；
D．卢瑟福通过α粒子轰击氮核得到质子，根据电荷数守恒、质量守恒，知方程式正确。故D正确。
故选AD。
10．BCD
【解析】
考查比结合能，质量亏损。
【详解】
A．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故A错误；
B．β衰变所释放的电子，是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的，不是原子中的核外电子，故B正确；
C．根据电荷数守恒和质量数守恒，一个氘核(H)与一个氚核(H)聚变生成一个氦核(He)的同时，放出一个中子，故C正确；
D．质子和中子结合成一个α粒子，质量亏损：
Δm＝2m1＋2m2－m3
由质能方程可知，释放的能量：
ΔE＝Δmc2＝(2m1＋2m2－m3)c2
故D正确。
故选BCD。
11．C AB E F D
【解析】
A、B．两个核反应是一个反应物、两个生成物，其中一个生成物是电子，属于β衰变；
C．该反应是一个反应物、两个生成物，生成物中一个是α粒子，是α衰变；
D．属于人工转变，是发现质子的反应；
E．裂变是重核裂变成中等质量的核，该反应是裂变；
F．聚变是轻核反应生成中等质量的核，该反应是聚变。
12． （4m1-m2-2m3）c2
【解析】
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.
13．①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】
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。
14．① ②24.87
【解析】
根据核反应方程质量数和核电荷数守恒列出热核反应方程；应用质能方程△E=△mc2求解热核反应过程中释放能量．
【详解】
(1)根据题意，结合质量数与质子数守恒，则有：
；
(2) 根据质能方程，则有：
△m=4mP-mα-2me=4×1.0073u-4.0015u-2×0.0005u=0.0267?u
△E=0.0267?u×931.5MeV/u=24.87?MeV．
【点睛】
知道△E=△mc2中△m是亏损质量，△E是释放的核能，知道核反应方程的两数守恒，同时注意有效数字的保留．