江门市艺华高中2019-2020学年高中物理粤教版选修3-5：4.5裂变和聚变 质量检测（含解析）

4.5裂变和聚变
1．铀是常用的一种核燃料,若它的原子核发生了如下的裂变反应:,则a+b可能是(　　)
A．
B．
C．
D．
2．北京奥组委接受专家建议，为成功举办一届“绿色奥运”，场馆周围80%～90%的路灯将利用太阳能发电技术，奥运会90%的洗浴热水将采用全玻璃真空太阳能集热技术，太阳能是由太阳内部热核聚变反应形成的，其核反应主要是
A． B．
C． D．
3．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，它是由核外电子向内层轨道跃迁时放出来的
B．根据玻尔原子模型氢原子辐射光子后，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重核裂变
D．的半衰期是5天，100克经过10天后还剩下50克
4．人类一直在追求能源的开发和有效利用，太阳能的利用非常广泛，而太阳的巨大能量来源于太阳内部所发生的核聚变反应，该核反应可能是
A．
B．
C．
D．
5．已知核反应中氘核的比结合能为E1,氚核的比结合能为E2，氦核比结合能为E3,下列说法正确的是（　　）
A．该核反应类型属于人工转变
B．该反应放出能量E1+E2-E3
C．该反应放出能量E3-E2-E1
D．该反应放出能量4E3-2E1-3E2
6．“两弹一星”可以说长了中国人的志气，助了中国人的威风，下列原子弹和氢弹说法正确的是( )
A．原子弹是根据轻核聚变原理，基本核反应方程式
B．原子弹是根据重核的裂变原理，基本核反应方程式
C．氢弹是根据轻核聚变原理，基本核反应方程式
D．氢弹是根据重核的裂变原理，基本核反应方程式
7．轻核聚变其中的一个反应方程是：。若已知的质量为m1，的质量为m2，的质量为m3，x的质量为m4，则下列说法中正确的是：
A．和在常温下就能够发生聚变
B．x是质子
C．这个反应释放的核能为ΔE=(m1+m2-m3-m4)c2
D．我国一部分核电站就是利用轻核的聚变释放的能量来发电的
8．中国大科学装置“东方超环”（EAST）近期实现1亿摄氏度等离子体运行等多项重大突破。由于其内部核反应原理与太阳类似，因此“东方超环”也被称为“人造太阳”。下列说法正确的是
A．“人造太阳”与目前核电站的核反应原理相同
B．“人造太阳”释放的能量可以用计算
C．“人造太阳”的核反应方程可能是
D．“人造太阳”的核反应方程可能是
9．关于核反应U+n→Sr+Xe+xn，下列说法正确的是（　　）
A． B．质量数不守恒 C．向外释放能量 D．这是的衰变
10．关于核反应，下列说法正确的是________．
A．x＝10 B．质量数不守恒 C．向外释放能量 D．这是 的衰变
11．氘核和氚核聚变时的核反应方程为．已知的比结合能是1.09 MeV，的比结合能是2.78MeV，的比结合能是7.03 MeV．聚变反应前氚核的结合能是______MeV，反应后生成的氦核的结合能是______MeV，聚变过程释放出的能量是_______MeV．
12．在下列描述的核过程的方程中，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_____．(填正确答案标号)
A．
B．
C．
D．
E.
F.
13．核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源．近年来，受控核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站．一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘（又叫重氢）和氚（又叫超重氢）聚合成氦，并释放一个中子．若已知氘原子的质量为2．0141u，氚原子的质量为3．0160u，氦原子的质量为4．0026u，中子的质量为1．0087u，1u = 1．66×10-27kg．
（1）写出氘和氚聚合的反应方程；
（2）试计算这个核反应释放出来的能量．（光速c=3．00×108m/s，结果取二位有效数字）
14．2008年北京奥运会场馆周围 80％～90％的路灯将利用太阳能发电技术来供电，奥运会90％的洗浴热水将采用全玻真空太阳能集热技术．科学研究发现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，即在太阳内部4个氢核（H）转化成一个氦核（He）和两个正电子（e）并放出能量.（已知质子质量mP= 1.0073u，a粒子的质量ma= 4.0015u，电子的质量me= 0.0005u． 1u的质量相当于931.MeV的能量．）
（1）写出该热核反应方程；
（2）一次这样的热核反应过程中释放出多少MeV的能量?（结果保留四位有效数字）
参考答案
1．D
【解析】
根据核反应的特点可知，核反应前后质量数和电荷数都守恒，根据各选项中的数据可知，A质量数和电荷数都不守恒，B质量数不守恒，C电荷数不守恒，只有D中质量数和电荷数都守恒，故D正确．故选D．
点睛：本题考查了重核裂变前后质量数和电荷数都守恒，根据两个守恒仔细计算即可，属于基础题目．
2．A
【解析】
太阳能是由太阳内部热核聚变反应形成的，其内部反应方程是：，故选A.
3．B
【解析】
β射线是高速运动的电子流，它是由核内中子转化为质子时放出的负电子，选项A错误；根据玻尔原子模型氢原子辐射光子后，电子的轨道半径减小，根据可知，电子绕核运动的动能增大，选项B正确；太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的轻核聚变反应，选项C错误；的半衰期是5天，100克经过10天后还剩下=25克，选项D错误.
4．A
【解析】
A反应是轻核聚变反应，是太阳内部的热核反应，选项A正确；B反应是α衰变方程，选项B错误；C反应是重核裂变反应，选项C错误；D反应是β衰变方程，选项D错误．
5．D
【解析】
A．根据题意可知，该反应是聚变反应，A错误
BCD．根据比结合能等于结合能与核子数之比可得：该反应释放能量，BC错误D正确
6．C
【解析】
原子弹是根据重核的裂变原理，B中的核反应方程两边的质量数不守恒；所以AB均错；氢弹是根据轻核聚变原理，基本核反应方程式，故选项C正确，D错误.
7．C
【解析】
A项：和在常温下不能发生聚变，只有在高温下才能发生聚变，故A错误；
B项：根据质量数守恒和电荷数守恒得到，x的质量数为1，电荷数为0，则x是中子，故B错误；
C项：该方程的质量亏损为，，故C正确；
D项：我国大亚湾核电站就是利用重核的裂变释放的能量来发电的，故D错误。
8．C
【解析】
“人造太阳”反应是核聚变反应，而目前核电站的核反应是核裂变反应，选项A错误；“人造太阳”释放的能量可以用E=mc2计算，选项B错误；“人造太阳”的核反应方程可能是，选项C正确；核反应是重核裂变的反应，故选项D错误.
9．AC
【解析】
AB、根据质量数守恒可知，x=235+1-90-136=10，故A正确、B错误；
CD、核反应U+n→Sr+Xe+xn属于裂变，裂变时出现质量亏损，向外释放能量，故C正确、D错误；
10．AC
【解析】
AB.核反应方程满足电荷数守恒和质量数守恒，所以，故A正确，B错误。
CD.该核反应方的裂变，会向外释放能量。故C正确，D错误。
11．8.34 28.12 17.6
【解析】
聚变反应前氚核的结合能是2.78MeV×3=8.34MeV；
反应后生成的氦核的结合能是7.03 MeVMeV×4=28.12 MeV；
聚变过程释放出的能量是28.12 MeV-8.34MeV-1.09×2 MeV =17.6MeV
12．C AB E F
【解析】
[1]．属于α衰变的是C；
[2]．属于β衰变的是AB；
[3]．属于裂变的是E；
[4]．属于聚变的是F.
13．（1）
（2）2.8×10-12J
【解析】
试题分析：（1）根据电荷数守恒、质量数守恒得，
（2）由质能方程，△E=△mc2
解得△E=（2．0141u+3．0160u-4．0026u-1．0087u）×1．66×10-27×（3×108）2=2．8×10-12J
考点：核反应方程；质能方程
14．解：（1）4H →He +2e （2）24.86 MeV
【解析】
①4H →He +2e
②亏损得质量为Δm = 4mP－ mα－2me = 4×1.0073u－4.0015u－2×0.0005u =" 0.0267" u
因此有质能方程ΔE= Δmc2 =" 0.0267" u×931.5MeV/u＝24.86 MeV