高中物理 第四章 原子核 第五节 裂变和聚变自我小测 粤教版选修35

裂变和聚变
1现有三个核反应：
①2411Na→2412Mg＋0－1e ②235 92U＋10n→141 56Ba＋9236Kr＋310n
③21H＋31H→42He＋10n
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．①是β衰变，②是裂变，③是聚变
D．①是β衰变，②是聚变，③是裂变
2关于聚变，以下说法中正确的是( )
A．两个轻核聚变为中等质量的原子核时放出能量
B．同样质量的物质发生聚变时放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大好多倍
C．聚变反应的条件是聚变物质的体积达到临界体积
D．发生聚变反应时的原子核必须有足够大的动能
3下列说法中不正确的是( )
A.21H＋31H→42He＋10n是聚变
B.235 92U＋10n→139 54Xe＋9438Sr＋310n是裂变
C.226 88Ra→222 86Rn＋42He是α衰变
D.2411Na→2412Mg＋ 0
－1e是裂变
4核反应方程如下：
①94Be＋42He→12 6C＋10n
②31H＋11H→42He＋能量
③235 92U＋10n→9038Sr＋136 54Xe＋x10n
④19 9F＋y→16 8O＋42He
对于以上反应方程，下列说法正确的是( )
A．①是发现中子的核反应方程
B．②是链式反应方程
C ．③是核裂变方程，其中x ＝10
D ．④是α衰变方程，其中y 是质子
5在下列四个方程中，X 1、X 2、X 3和X 4各代表某种粒子
①235 92U ＋10n →9438Sr ＋139 54Xe ＋3X 1 ②21H ＋X 2→32He ＋10n
③238 92U →234 90Th ＋X 3 ④2412Mg ＋42He →2713Al ＋X 4
以下判断中正确的是( )
A ．X 1是中子
B ．X 2是质子
C ．X 3是α粒子
D ．X 4是氘核
6(2009重庆理综，16)某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为
1
1H ＋12 6C →13 7N ＋Q 1，11H ＋15 7N →12
6C ＋X ＋Q 2 方程中Q 1、Q 2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：
以下推断正确的是( )
A ．X 是32He ，Q 2＞Q 1
B ．X 是42He ，Q 2＞Q 1
C ．X 是32He ，Q 2＜Q 1
D ．X 是42He ，Q 2＜Q 1
7已知在铀235裂变成钡和氪的过程中，质量亏损Δm ＝0.215 3 u ，则反应中平均每个核子释放的能量为多少？
8四个氢核聚变成一个氦核，同时放出两个正电子，释放出2.8×106 eV 的能量，写出核反应方程，并计算1 g 氢核完成这个反应后释放出多少焦耳的能量．
9(探究)聚变发生的初始条件是什么？
参考答案
1解析：原子核自发地放出某种粒子成为新的原子核，叫做衰变，①为衰变；原子序数较大的重核分裂成原子序数较小的原子核，叫重核裂变，②为裂变；原子序数较小的原子核聚合成原子序数较大的原子核叫轻核聚变，③为聚变，所以C 正确．
答案：C
2解析：两个轻核聚合为较大质量的原子核就可释放能量但不一定是中等质量的核，故A 项错误．聚变反应放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大得多，这点由聚变反应的特点我们就可以知道，故B 项正确．裂变反应的条件是裂变物质的体积达到临界体积，而聚变反应的条件是原子核间距达到10
－15 m ，故要求有足够大的动能才能克服原子核间的
斥力做功，故C 错，D 正确．
答案：BD
3解析：解答本题的关键是正确理解衰变、裂变和聚变的含义，根据各核反应规律可知：A 是轻核聚变，B 是重核裂变，C 是α衰变，故A 、B 、C 都正确，而D 项属于β衰变，不是裂变，在物理学中裂变指的是把重核分裂变成质量较小的核的过程，故选D.
答案：D
4解析：①是发现中子的核反应方程，故A 项正确．
②是轻核聚变方程，故B 项错误．
③是裂变方程，由质量数与核电荷数守恒，知x ＝10，故C 项正确．
④是人工转变而不是衰变，故D 项错误．
答案：AC
5解析：首先根据核电荷数守恒算出X 1、X 2、X 3、X 4的核电荷数分别为0、1、2、1，从而确定粒子的名称分别为中子、氢、氦、氢，然后再根据质量数守恒确定X 1代表中子，X 2代表氘核，X 3代表α粒子，X 4代表质子，故AC 正确．
答案：AC
6答案：B
7解析：铀核裂变为不同的产物时，每个核子释放的能量不同，一般来说平均每个核子释放的能量约为1 MeV.由爱因斯坦质能方程，可求得铀核裂变时放出的能量：
ΔE ＝Δmc 2＝0.215 3×931.5 MeV ＝201 MeV
铀核中含有235个核子，所以平均每个核子释放的能量为201235
MeV ＝0.86 MeV. 答案：0.86 MeV
8解析：该反应的核反应方程为：411H →42He ＋201e.
由此可知，平均每个氢核反应释放出的能量为
E 0＝2.8÷4×106 eV ＝7×105 eV.
1 g 氢核(即1 mol)所包含的氢核的粒子个数为6.0×1023个，应释放出的总能量E 为： E ＝7×105×6.0×1023 eV ＝4.2×1029 eV ＝6.72×1010 J.
答案：411H →42He ＋201e 6.72×1010 J
9解析：聚变
(1)定义：轻核结合成质量较大的原子核的反应叫聚变，聚变反应又叫热核反应．
(2)聚变反应方程式：
2
1H ＋31H →42He ＋1
0n 应用实例：原子弹爆炸时，就能产生这样的高温，然后就可以引起核的聚变，氢弹就是根据这样的原理制成的．氢弹内部相当于还有一颗小原子弹．
答案：要使轻核聚变，就必须使轻核接近核力发生作用的距离10
－15 m ，但是原子核是带正电的，要使它们接近10－15 m 就必须克服电荷间很大的斥力作用，这就要求核子具有足够的动能，就要给核加热，使物质达几百万摄氏度的高温．当物质达到几百万摄氏度以上的高温时，原子核外电子已经完全和原子脱离，成为等离子体．这时少部分原子核就有足够的动能克服相互间的库仑斥力，在相互碰撞中接近到可发生聚变反应的距离而发生核反应．
探究结论：核聚变在反应刚开始时需要超高温条件，以增大原子核的动能．。