高中物理 第四章 第三节 核聚变同步练测 鲁科版选修35.doc

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7一、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：1124na1224mg+-10e92235u+01n56141ba+3692kr+301n12h+13h24he+01n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.411h24he+210eb.714n+24he817o+11hc.92235u+01n3894sr+54139xe+301nd. 92238u90234th+24he4.下列核反应中属于核聚变的是（ ）a.12h+13h24he+01nb.90234th91234pa+-10ec. 92235u+01n3895sr+54139xe+201nd.714n+24he817o+11h5.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23he（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23he+23he24he+211h，关于23he聚变下列表述正确的是（ ）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23he聚变反应发电7.已知：氦原子的质量为mhe u，电子的质量为me u，质子的质量为mp u，中子的质量为mn u,u为原子质量单位，且由爱因斯坦的质能方程e=mc2可知：1 u对应于931 mev的能量，若取光速c=3108 m/s，则每生成（聚变）一个氦原子核，释放的能量为（ ）a.2mp+mn-mhe931 mevb.2mp+mn+me-mhe931 mevc.2mp+mn+me-mhec2 jd.2mp+mn-mhec2 j8.一个氘核（12h)与一个氚核（13h)发生聚变，产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24heb.放出能量，生成的新核是24hec.吸收能量，生成的新核是24hed.放出能量，生成的新核是24he9.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1.007 3 u，氘核的质量为2.013 6 u，中子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 .( 12h的质量为2.013 6 u, 13h的质量为3.016 6 u, 24he的质量为4.002 6 u, 01n的质量为1.008 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12h+13h24he+01n中，平均每个核子放出的核能大小.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；（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.（mp=1.007 3 u,m=4.001 5 u,me=0.000 55 u）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na=6.01023 /mol，m氘=2 g/mol）16.(12分)已知氘核质量为2.013 6 u，中子质量为1.008 7 u，23he核的质量为3.015 0 u.(1)写出两个氘核结合成23he的核反应方程.(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23he核和中子的动能各是多少?第三节 核聚变 答题纸 得分： 一、选择题题号12345678910答案二、填空题11 12. 三、计算题1314.1516.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11h，b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e=mc2可知，选项a是正确的.8. b 解析：在聚变过程中，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24he，故b正确.9. 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m=mn+mh-mhe=1.008 7 u+1.007 3 u-2.013 6 u=0.002 4 u，因此释放的能量为e=mc2=0.002 41.710-27（3108）2 j=3.710-13 j.12.2.641027 mev 解析：首先根据聚变反应方程求出合成一个氦核24he所释放的能量，然后只要找出1 kg氦中所含的核数目，即可求出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：12h+13h24he+01n，当一个氘核12h与一个氚核13h发生反应时放出的能量为： e=mc2=（2.013 6+3.016 6-4.002 6-1.008 7）931.5 mev=17.6 mev.1 kg氦24he中所含的原子核数目为：n=nna=1 0004.002 66.021023个=1.51026个.这样合成1 kg氦24he核时所放出的总能量为：e=ne=1.5102617.6 mev=2.641027 mev.三、计算题13. 3.5mev 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m5.030 1 u-5.011 3 u0.018 8 u.放出核能e=mc2=0.018 81.6610-273.0010821.6010-19 ev=17.5 mev，平均每个核子释放的能量为17.5 mev53.5 mev.14. （1）411h24he+210e （2）24.78 mev （3）4.2109 kg解析：（1）核反应方程是411h24he+210e（2）这一核反核的质量亏损是m=4mp-m-2me0.026 6 ue=mc2=0.026 6931.5 mev24.78 mev.（3）由e=mc2得每秒太阳质量减少m=ec23.810263.01082 kg=4.2109 kg15.（1）12h+12h24he （2）3.61027 mev 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： 12h+12h24he.（2）两个氘核结合成一个氦核时的质量亏损为：m=22.014 1 u-4.002 6 u=0.0256 u.则e=mc20.025 6931.5 mev=23.85 mev.1 kg氘中含有氘的对数：n=121 kgm氘n=121 000 g2 g/mol6.01023 /mol=1.51026.所以，1千克氘完全结合成氦时可以放出的能量为： e=ne3.61027 mev.16.（1） 12h+12h23he+01n （2）3.26 mev（3）0.99 mev 2.97 mev解析：（1）12h+12h23he+01n（2）核反应