1、优质文档优质文档第三节 核聚变建议用时 实际用时 满分 实际得分90 分钟 100 分一、选择题（本题包括 10 小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错或不选的得 0 分，共40 分）1.（全国）现有三个核反应： + 2411Na2412Mg0-1e + + +3 23592U10n 141569236r 10n + + 21H31H 42He10n下列说法正确的是（ ）A.是裂变，是 衰变，是聚变B.是聚变，是裂变，是 衰变C.是 衰变，是裂变，是聚变D.是 衰变，是聚变，是裂变2.关于聚变，以下说法正确的
2、是（ ）A.两个轻原子核聚变为一个质量较大的原子核比一个重核分裂成两个中等质量的 原子核放出的能量大很多倍B.一定质量的聚变物质聚变时放出的能量比相同质量的裂变物质裂变时释放的能量大很多倍C.聚变发生的条件是聚变物质的体积要大于临界体积D.发生聚变反应时，原子核必须有足够大的动能3.北京奥委会接受专家的建议，大量采用对环境有益的新技术.如奥运会场馆周围的 90%的路灯将采用太阳能光伏发电技术，奥运会 90%的洗浴热水将采用全玻真空太阳能集热技术.太阳能的产生是由于太阳内部高温高压条件下的核聚变反应产生的，其核反应方程是（ ）A.4 +2 11H 42He01eB. + + 14742He178
3、11HC. + + +3 23592U10n 9438Sr13954Xe10nD. + 23892U 23490Th42He4.下列核反应中属于核聚变的是（ ）A. + + 21H31H 42He10nB. + 23490Th23491Pa0-1eC. + + +2 23592U10n 9538Sr13954Xe10nD. + +14742He17811H5.太阳辐射能量主要来自太阳内部的（ ）A.化学反应 B.放射性衰变C.裂变反应 D.热核反应6. (广东高考)科学家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32He聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为 + +2
4、 ，关于 聚变下列表述32He32He42He11H 32He正确的是（ ）A.聚变反应不会释放能量B.聚变反应产生了新的原子核C.聚变反应没有质量亏损D.目前核电站都采用 聚变反应发电32He7.已知：氦原子的质量为 u，电子的质量为 MHe meu，质子的质量为 u，中子的质量为 u,ump mn为原子质量单位，且由爱因斯坦的质能方程可知：1 u 对应于 931 MeV 的能量，E=mc2若取光速 =3108 m/s，则每生成（聚变）一c个氦原子核，释放的能量为（ ）A. 931 MeV 2(mp+mn)-MHeB. 931 MeV 2(mp+mn+me)-MHeC. J 2(mp+mn+
5、me)-MHe c2D. J 2(mp+mn)-MHe c2优质文档优质文档8.一个氘核（ )与一个氚核（ )发生聚变，产21H 31H生一个中子和一个新核，并出现质量亏损，聚变过程中（ ）A.吸收能量，生成的新核是 42HeB.放出能量，生成的新核是 42HeC.吸收能量，生成的新核是 42HeD.放出能量，生成的新核是 42He9.下列说法正确的是（ ）A.聚变反应中有质量亏损，所以必向外界放出能量B.使核发生聚变反应必须使核之间的距离接近到 110-15 m，也就是接近到核力能够发生作用的范围内C.要使核发生聚变反应，必须克服核力做功D.热核反应只有在人工控制下才能发生10.以下说法正确
6、的是（ ）A.聚变是裂变的逆反应B.如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量C.聚变须将反应物加热至数百万以上的高温，显然是吸收能量D.裂变与聚变均可释放巨大的能量二、填空题（本题共 2 小题，每小题 6 分，共 12分.请将正确的答案填到横线上）11.中子的质量为 1.008 7 u，质子的质量为，氘核的质量为 2.013 6 u，中子1.007 3 u和质子结合成氘核时释放的能量为 J.（保留两位有效数字,1 u=1.710-27 kg）12.在氢弹中合成 1 kg 的氦释放出的能量为 .( 的质量为 2.013 6 u, 的质量为 3.016 21H 31H6 u, 的质量为 4.002
7、 6 u, 的质量为 42He 10n1.008 7 u)三、计算题（本题共 4 小题，共 48 分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）13.(12 分)已知氘核质量为 2.014 1 u，氚核质量为 3.0160 u，氦核质量为 4.002 6 u,中子的质量为 1.008 7 u，试计算聚变反应+ + 中，平均每个核子放出的核能21H31H 42He10n大小.14.(12 分)太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核的热核反应.这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源.（1）写出这个核反应方程
8、；（2）这一核反应能释放多少能量？（3）根据太阳每秒释放能量 3.81026 J 计算每秒钟太阳的质量减少多少千克.（ =1.007 3 u, =4.001 5 u, =0.000 55 mp m meu）优质文档优质文档15.(12 分)两个氘核结合成一个氦核，已知氘核质量为 2.014 1 u，氦核质量为 4.002 6 u.（1）写出核反应方程：（2）求出 1 kg 氘完全结合成氦时可以释放出多少能量.（阿伏伽德罗常量 =6.01023 NA/mol， =2 g/mol）M氘16.(12 分)已知氘核质量为 2.013 6 u，中子质量为 ， 核 的质量为 3.015 0 1.008 7
9、 u 32Heu.(1)写出两个氘核结合成 的核反应方程.32He(2)计算上述核反应中释放的核能.(3)若两个氘核以相等的动能 0.35 MeV 作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，则反应中生成的 核和32He中子的动能各是多少?优质文档优质文档第三节 核聚变 答题纸得分： 一、选择题题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10答案二、填空题11 12. 三、计算题1314.15优质文档优质文档16.第三节 核聚变 参考答案一、选择题1. C 解析：当原子核自发地放出某种粒子后成为新的原子核 ，叫做衰变，为衰变.原子序数较大的重核分解成原子序数较小的原子核，叫做重核
10、裂变，为裂变.原子序数很小的原子核聚合成原子序数较大的原子核，叫做轻核聚变，为聚变. 所以 C 选项正确 . 2.BD 解析：一个重核裂变释放的能量大于两个轻核聚变时释放的能量.如一个铀 235 核裂变成锶和氙，释放 141 MeV 能量，一个氘核和一个氚核聚变成一个氦核，只释放 17.6 MeV 能量，但轻核的每个核子平均释放的能量（3.52 MeV）大于重核的每个核子平均释放的能量（0.6 MeV）.一定质量的轻核数目远大于同质量的重核的数目.所以一定质量的轻核聚变释放的能量远大于同质量的重核裂变释放的核能.只有在几百万度高温下，原子核获得足够的动能，才能克服相互间库仑斥力而互相靠近，当两
11、原子核距离靠近到小于 210-15 m 时，在核力的作用下聚合成一个原子核.3.A 解析：太阳内部发生的是核聚变反应，由轻核结合成中等质量的核，B 为原子核的人工转变，C 为裂变，D 为衰变，故 A 正确.4. A 解析：A 项是轻核聚变，B 项是衰变，C 项是裂变;D 项是人工转变.5.D6. B 解析：该聚变反应释放了能量，是因为发生了质量亏损，A、C 错；该聚变反应产生了新原子核 ，11HB 对；目前核电站都是用重核裂变发电的而不是用轻核聚变，D 错.7.A 解析：质量亏损是核反应前所有原子核的质量减去反应后所有原子核的质量，再由 可知，E=mc2选项 A 是正确的.8. B 解析： 在
12、聚变过程中，出现质量亏损，一定是放出能量，由电荷数守恒和质量数守恒知，生成的新核是 ，故 B 正确.42He9. AB 解析： 由质能方程可知 A 正确.轻核结合成质量较大核，必须使轻核间的距离达到能发生核力的范围，才能使它们紧密地结合起来，B 正确、C 错.热核反应必须在很高的温度下才能发生，不一定要人工控制，D 错.10. D 解析： A 从形式上看，裂变与聚变似乎 是互为逆反应，但其实不然，因为二者的反应物和生成物完全不同.裂变是重核分裂成中等核，而聚变则是轻核聚合成为次轻核，无直接关联，并非互为逆优质文档优质文档反应. B 既然裂变与聚变不是互为逆反应，则在能量流向上 也不必相反.C
13、选项，要实现聚变反应，必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万度的高温提供能量.但聚变反应一旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能量.因此，总的来说，聚变反应还是释放能量，故 D 正确.二、填空题11. 3.710-13解析：质量 亏损 =1.008 7 u+1.007 3 u-2.013 6 u=0.002 4 u， m=mn+mH-mHe因此释放的能量为 =0.002 41.710-27（310 8） 2 J=3.710-13 J. E= mc212.2.641027 MeV 解析：首先根据聚变反应方程求出合 成一个氦核 所释放的能量 ，然后只要找出 1 kg 氦中所含的42He核数目，即可
14、求出 1 kg 氦放出的能量 .设弹壳内装的是氘和氚轻元素，它们在高温下聚变生成氦，核聚变方程为： + + ，21H31H 42He10n当一个氘核 与一个氚核 发生反应时放出的能量为： 21H 31H=（2.013 6+3.016 6-4.002 6-1.008 7）931.5 MeV=17.6 MeV. E= mc21 kg 氦 中所含的原子核数目为：42He6.021023个=1.510 26个.N=nNA=1 0004.002 6这样合成 1 kg 氦 核时所放出的总能量为：42He1.5102617.6 MeV=2.641027 MeV.E=N E=三、计算题13. 3.5 MeV
15、解析：根据聚变反应方程，算出反应过程的质量亏损，然后利用爱因斯坦质能方程求出聚变反应放出的核能，再除以质量数便得答案.聚变以前总质量：2.014 1 u+3.0160 u=5.030 1 u，聚变以后总质量：4.002 6 u+1.008 7=5.011 3 u质量亏损 5.030 1 u-5.011 3 u0.018 8 u. m放出核能 eV=17.5 MeV， E= mc2=0.018 81.6610-27(3.00108)21.6010-19平均每个核子释放的能量为 3.5 MeV.17.5 MeV514. （1）4 +2 （2）24.78 MeV （3）4.210 9 kg11H 4
16、2He01e解析：（1）核反应方程是 4 +2 11H 42He01e（2）这一核反核的质量亏损是0.026 6 u m=4mp-m -2me=0.026 6931.5 MeV24.78 MeV. E= mc2优质文档优质文档（3）由 得每秒太阳质量减少 E= mc2 kg=4.2109 kg m= Ec2 3.81026(3.0108)215.（1） + （2）3.610 27 MeV 21H21H 42He解析：本题可先求出一对氘核结合成一个氦核时放出的能量，再求出 1 kg 氘内有多少对氘核，二者的乘积就是 1 kg 氘完全结合成氦时放出的能量.（1）核聚变反应的方程为： + . 21H
17、21H 42He（2）两个氘核结合成一个氦核时的质量亏损为：=22.014 1 u-4.002 6 u=0.0256 u. m则 0.025 6931.5 MeV=23.85 MeV. E= mc21 kg 氘中含有氘的对数： =1.51026.n=12(1 kgM氘 N)=12(1 000 g2 g/mol6.01023 /mol)所以，1 千克氘完全结合成氦时可以放出的能量为： 3.610 27 MeV. E=n E16.（1） + + （2 ）3.26 MeV （3）0.99 MeV 2.97 MeV 21H21H 32He10n解析：（1） + +21H21H 32He10n（2）核反应中质量亏损 =2.013 6 u2-（3.015 0 u+1.008 7 u）=0.003 5 u m释放的核能： =0.003 5 u931.5 MeV=3.26 MeV E= mc2（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：32He m1、 m2 v1、 v2，m1v1-m2v2 0Ek1+Ek2=2Ek0+ E解方程组可得： MeV=0.99 MeV，Ek1=14（ 2Ek0+ E） =14 （ 20.35+3.26）MeV=2.97 MeV.Ek2=34（ 2Ek0+ E） =34（ 20.35+3.26）
