2020-2021高中物理3-5分层训练（十四）核聚变粒子和宇宙含解析

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精2020-2021学年高中物理人教版选修3-5分层训练（十四）核聚变粒子和宇宙含解析分层训练(十四)核聚变粒子和宇宙[基础达标练］1．太阳不断地向外辐射能量，中心温度仍能达到1。5×107K,其主要原因是太阳内部进行着剧烈的（)A．衰变反应B．人工核反应C．裂变反应D．热核反应2．在下列核反应过程的方程中,表示核聚变过程的是()A。eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14，7)N＋eq\o\al(0,－1）eB.eq\o\al(3，1)H＋eq\o\al（2,1)H→eq\o\al（4,2）He＋eq\o\al(1,0）nC.eq\o\al（235,92)U＋eq\o\al（1，0）n→eq\o\al(144，56)Ba＋eq\o\al(80,36）Kr＋3eq\o\al(1,0)nD.eq\o\al(14,7）N＋eq\o\al（4，2）He→eq\o\al（17，8)O＋eq\o\al（1，1）H3．我国自行研制了可控热核反应实验装置“超导托卡马克"（英名称：EAST,俗称“人造太阳”）．设可控热核实验反应前氘核(eq\o\al（2,1）H）的质量为m1,氚核(eq\o\al(3，1)H）的质量为m2，反应后氦核(eq\o\al(4，2)He)的质量为m3，中子(eq\o\al(1，0)n）的质量为m4，光速为c，下列说法正确的是（)A．这种装置中发生的核反应方程式是eq\o\al(2，1)H＋eq\o\al（3,1）H→eq\o\al(4，2）He＋eq\o\al（1,0）nB．由核反应过程质量守恒可知m1＋m2＝m3＋m4C．核反应放出的能量等于(m1－m2－m3－m4）c2D．这种装置与我国大亚湾核电站所使用装置的核反应原理相同4．(多选）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．要使核发生聚变反应，必须使核之间的距离接近到1×10－15mC．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5．(多选)关于聚变和裂变的下列说法正确的有(）A．方程式eq\o\al（238,92）U→eq\o\al(234，90)Th＋eq\o\al(4,2)He是重核裂变反应方程B．方程式eq\o\al（1，1)H＋eq\o\al(2，1)H→eq\o\al(3，2）He＋γ是轻核聚变反应方程C．氢原子从某激发态跃迁至基态放出的光子,就是聚变反应释放能量D．氢聚变为氦时需要几百万度的高温，就是为了使氢原子核接近到核力发生作用的距离6．新的核聚变技术意味着无限的能源，下列关于聚变的说法中,正确的是（）A．要使聚变产生,必须克服库仑斥力做功B．裂变和聚变过程质量都有所增加C．太阳辐射的能量主要来源于重核裂变D．两个轻核聚变为中等质量的原子核时吸收能量7．我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献．下列核反应方程中属于聚变反应的是()A。eq\o\al（2,1）H＋eq\o\al（3，1）H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1，0）nB。eq\o\al（14,7)N＋eq\o\al（4，2）He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al（1,1)HC.eq\o\al(4，2）He＋eq\o\al(27，13）Al→eq\o\al（30，15）P＋eq\o\al（1,0）nD。eq\o\al（235,92)U＋eq\o\al（1,0）n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36）Kr＋3eq\o\al（1,0)n8．科学家初步估计月球土壤中至少有100万吨“氦3”(即eq\o\al(3，2）He)，它是热核聚变的重要原料,如果月球开发成功，将为地球带来取之不尽的能源．已知“氦3”核与氘核发生聚变反应有质子流产生．若该反应中质量亏损为9。0×10－30kg,且释放的能量全部转化为生成物的总动能．试计算生成物的总动能([能力提升练]9。eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(2，1)H→eq\o\al（3，2)He是太阳内部核反应之一，该核反应过程释放的能量是ΔE.已知光在真空中的传播速度为c,则下列说法正确的是（)A．该核反应是α衰变B．该核反应中平均每个核子亏损的质量为eq\f(ΔE，3c2）C．ΔE是eq\o\al(3，2)He的结合能D．由于质量亏损，因此该核反应过程中质量数不守恒10．月球土壤里存在着一种叫做氦3(eq\o\al(3,2）He)的化学元素，是核聚变的重要原料之一．科学家初步估计月球上至少有100万吨氦3，如果相关技术开发成功，将可为地球带来取之不尽的能源．关于氦3与氘核（eq\o\al(2，1)H)聚变生成氦4(eq\o\al（4，2)He)，下列说法中正确的是（)A．该核反应方程式为eq\o\al（3，2）He＋eq\o\al（2，1)H→eq\o\al（4,2)He＋eq\o\al(1，1）HB．该核反应生成物的总质量大于参加反应物的总质量C．该核反应出现质量亏损,吸收能量D．因为氦3比氦4的比结合能小，所以氦3比氦4稳定11．两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核（氦的同位素）．已知氘核质量mD＝2。0136u，氦核质量mHe＝3。0150u，中子质量mn＝1。0087u。(1)写出聚变反应方程并算出释放的核能；(已知质量亏损1u释放的核能为931.5MeV）(2）若反应前两氘核的动能均为EkD＝0.35MeV。它们正面对撞发生聚变，且反应后释放的核能全部转变为动能，则反应产生的氦核和中子的动能各为多大？分层训练（十四)核聚变粒子和宇宙1．解析：太阳内部进行着剧烈的热核反应．故选项D正确．答案：D2．解析：轻核聚变是指把轻核结合成质量较大的核，并释放出核能的反应，所以由此可知A是β衰变，B是氢核聚变，C是重核裂变，D是人工核反应，故B正确，A、C、D错误．答案:B3．解析：核反应方程为eq\o\al（2，1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al（4,2）He＋eq\o\al（1，0）n，A对；反应过程中向外释放能量，故质量有亏损，且释放的能量ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3－m4)c2，B、C错误；可控热核反应为核聚变,大亚湾核电站所用核装置反应原理为核裂变，D错误．答案：A4．解析：由质能方程可知,选项A正确;轻核结合成质量较大的核，必须使轻核间的距离达到核力能发生作用的范围，才能使它们紧密地结合起来，选项B正确、C错误；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,选项D错误．答案：AB5．解析：方程式eq\o\al（238，92）U→eq\o\al(234,90）Th＋eq\o\al(4，2）He是α衰变方程,故A错误；方程式eq\o\al（1,1）H＋eq\o\al（2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋γ是轻核聚变反应方程，故B正确;氢原子从某激发态跃迁至基态要放出特定频率的光子,是氢原子核外的电子跃迁引起的，不是聚变反应，C错误;氢核的聚变需要几百万度的高温，使氢核接近到核力发生作用的距离10－15m，所以选项D正确．答案：BD6．解析:聚变时，要使轻核之间的距离达到10－15m，所以必须克服库仑斥力做功，A正确；重核的裂变和轻核的聚变都会放出核能，根据爱因斯坦的质能方程E＝mc2答案：A7．解析：eq\o\al(2，1)H＋eq\o\al(3,1）H→eq\o\al（4，2）He＋eq\o\al（1，0）n是核聚变反应方程，A正确;eq\o\al(14，7）N＋eq\o\al（4,2）He→eq\o\al（17，8)O＋eq\o\al(1，1)H是原子核的人工转变反应方程，B错误；eq\o\al（4，2）He＋eq\o\al(27，13）Al→eq\o\al（30,15)P＋eq\o\al（1，0）n是居里夫妇发现人工放射性的核反应方程，C错误；eq\o\al(235,92）U＋eq\o\al（1，0）n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89，36)Kr＋3eq\o\al(1,0）n是铀核裂变的反应方程，D错误．答案：A8．解析:核反应过程中质量亏损为Δm,根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2可得释放的能量ΔE＝9.0×10－30×（3×108)2J＝8。1×10－13J由于释放的能量全部转化为动能，故生成物的动能为8。1×10－13J.答案：8。1×10－13J9．解析：该反应是由轻核结合成原子序数较大的核，为轻核聚变,A错误；该核反应过程释放的能量是ΔE，根据爱因斯坦质能方程,可知ΔE＝3Δmc2,所以每个核子亏损的质量为Δm＝eq\f(ΔE,3c2），B正确；根据结合能的定义：将核子结合在一起所放出的能量或将原子核分解为自由核子吸收的能量可知，ΔE为eq\o\al(1，1)H和eq\o\al(2,1）H的结合能，不能说“ΔE是eq\o\al(3，2）He的结合能”，C错误；核反应过程中质量数守恒，质量不守恒，D错误．答案:B10．解析：根据电荷数守恒、质量数守恒，该核反应方程为eq\o\al（3,2)He＋eq\o\al（2，1）H→eq\o\al(4,2）He＋eq\o\al（1，1）H,A正确；关于氦3（eq\o\al(3，2)He）与氘核(eq\o\al（2,1）H）聚变生成氦4（eq\o\al（4,2）He)和质子，有大量的能量放出，根据爱因斯坦质能方程可知该核反应有质量亏损，生成物的总质量小于参加反应物的总质量，B、C错误；比结合能越大,原子核越稳定，D错误．答案:A11．解析：（1）核反应方程为eq\o\al(2，1）H＋eq\o\al(2，1）H→eq\o\al（3,2）He＋eq\o\al(1,0)n。该反应质量亏损Δm＝2mD－mHe－mn＝0.0035u.由质能方程得释放的核能ΔE＝0.0035×931。5MeV≈3。26MeV.（2)将两个氘核作为一个系统，由动量守恒有0＝mHevHe＋mnvn①由能量守恒有eq\f(1,2）mHe