教科版选修3-5(13)核聚变

（十三）核聚变
1．发生热核反应的办法有( )
A．用中子轰击
B．保持室温环境、增大压强
C．把物体加热到几百万摄氏度以上
D．用γ光子照射
解析：选C 要发生热核反应，必须使轻核接近核力发生作用的距离10－15m，这就要求原子核应具有足够的动能，方法是给原子核加热，使其达到几百万摄氏度的高温。

2．关于轻核聚变释放核能，下列说法正确的是( )
A．一次聚变反应一定比一次裂变反应释放的能量多
B．聚变反应比裂变反应每个核子释放的平均能量大
C．聚变反应中粒子的比结合能变小
D．聚变反应中由于形成质量较大的核，故反应后质量增加
解析：选B 在一次聚变反应中释放的能量不一定比裂变反应多，但平均每个核子释放的能量一定大，故A错误，B正确；由于聚变反应中释放出巨大能量，则比结合能一定增加，质量发生亏损，故C、D错误。

3．科学家发现在月球上含有丰富的32He(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32He＋32He―→211H＋42He。

关于32He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．目前核电站都采用聚变反应发电
解析：选B 聚变反应时将质量较小的轻核聚变成质量较大的核，聚变过程会有质量亏损，要放出大量的能量，但目前核电站都采用铀核的裂变反应。

4．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
解析：选C ①中的0－1e是β粒子，故发生的是β衰变，②是重核分裂成质量较小的核，是裂变，③
是典型的聚变，所以C 正确。

5．[多选]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 ．轻核聚变需几百万摄氏度的高温，因此聚变又叫做热核反应
C ．原子弹爆炸能产生几百万摄氏度的高温，所以氢弹利用原子弹引发热核反应
D ．太阳和许多恒星内部都在激烈地进行着核裂变反应
解析：选ABC 轻核聚变时，要使轻核之间距离达到10－15 m ，所以必须克服库仑斥力做功，A 正确；原子核必须有足够的动能，才能使它们接近到核力能发生作用的范围，实验证实，原子核必须处在几百万摄氏度下才有这样的能量，这样高的温度通常利用原子弹爆炸获得，故B 、C 正确；在太阳内部或其他恒星内部都存在着热核反应，D 错误。

6．一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子，同时放出一个γ光子。

已知氘核、氚核、中子、氦核的质量分别为m 1、m 2、m 3、m 4，普朗克常量为h ，真空中的光速为c 。

下列说法正确的是( )
A ．这个核反应是裂变反应
B ．这个反应的核反应方程是21H ＋31H→42He ＋21
0n ＋γ
C ．辐射出的γ光子的能量E ＝(m 3＋m 4－m 1－m 2)c 2
D ．辐射出的γ光子在真空中的波长λ＝h m 1＋m 2－m 3－m 4c 解析：选D 一个氘核和一个氚核经过核反应后生成一个氦核和一个中子，这是核聚变反应，A 、B 选项错误。

核反应的质量亏损Δm＝m 1＋m 2－m 3－m 4，辐射出的γ光子的能量
E ＝(m 1＋m 2－m 3－m 4)c 2
，C 选项
错误，γ光子在真空中的频率ν＝E h ，波长λ＝c ν＝ch E ＝ch m 1＋m 2－m 3－m 4c 2＝h m 1＋m 2－m 3－m 4c
，D 选项正确。

7．EAST 装置是中国耗时8年、耗资2亿元人民币自主设计、自主建造而成的，它成为世界上第一个建成并真正运行的全超导非圆截面核聚变实验装置。

已知两个氘核聚变生成一个氦－3和一个中子的核反应方程是
221H ―→32He ＋10n ＋3.26 MeV
若有2 g 氘全部发生聚变，则释放的能量是(N A 为阿伏加德罗常数)( )
A ．0.5×3.26 MeV
B ．3.26 MeV
C ．0.5N A ×3.26 MeV
D ．N A ×3.26 MeV 解析：选C 根据核反应方程可知，两个氘核聚变释放的能量为3.26 MeV ，那么2 g 氘核(即1 mol 氘核)聚变释放的能量为0.5N A ×3.26 MeV，所以C 正确。

8．已知一个氢原子的质量为1.6736×10
－27 kg ，一个锂原子的质量为11.6505×10－27 kg ，一个氦原子的质量为6.6467×10－27 kg 。

一个锂核受到一个质子轰击变为2个α粒子，核反应方程为1
1H ＋73Li ―→242He 。

根据以上信息，以下判断正确的是( )
A ．题中所给的核反应属于α衰变
B ．题中所给的核反应属于轻核聚变
C ．根据题中信息，可以计算核反应释放的核能
D ．因为题中给出的是三种原子的质量，没有给出核的质量，故无法计算核反应释放的核能
解析：选C 核反应类型是人工核转变，A 、B 两项均错误，反应前一个氢原子和一个锂原子共有8个核外电子，反应后两个氦原子也是共有8个核外电子，因此只要将一氢原子和一个锂原子的总质量减去两个氦原子的质量，得到的恰好是反应前后核的质量亏损，电子质量自然消掉。

由质能方程ΔE＝Δmc 2可以计算释放的核能，C 选项正确。

9．质子、中子和氘核的质量分别为m 1、m 2和m 3，当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c 表示真空中的光速)( )
A ．(m 1＋m 2－m 3)c
B ．(m 1－m 2－m 3)c
C ．(m 1＋m 2－m 3)c 2
D ．(m 1－m 2－m 3)c 2 解析：选C 根据质量方程ΔE＝Δmc 2知，核反应过程中释放的能量等于质量的减少量与光速c 平方
的乘积，C 正确，A 、B 、D 错误。

10．关于粒子，下列说法正确的是( )
A ．电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子
B ．强子都是带电的粒子
C ．夸克模型是探究三大类粒子结构的理论
D ．夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位
解析：选D 由于质子、中子是由不同夸克组成的，它们不是最基本的粒子，不同夸克构成不同的强子，有的强子带电，有的强子不带电，故A 、B 错误；夸克模型是研究强子结构的理论，不同夸克带电不
同，分别为＋23e 和－e 3
等，说明电子电荷不再是电荷的最小单位，故C 错误，D 正确。

11．我国自行设计并研制的“人造太阳”——托卡马克实验装置运行获得重大进展，这标志着我国已经迈入可控热核反应领域先进国家行列，如图所示。

该反应所进行的聚变过程是21H ＋31H→42He ＋1
0n ，反应原料氘(21H)富存于海水中，而氚(31H)是放射性元素，自然界中不存在，但可以通过中子轰击锂核(63Li)的人工核转变得到。

(1)请把下列用中子轰击锂核(63Li)产生一个氚核(31H)和一个新核的人工核转变方程填写完整：______＋10n→______＋31H 。

(2)在(1)中，每产生1 g 氚的同时有多少个63Li 核实现了核转变？(阿伏加德罗常数N A 取6.0×1023 mol －1)
(3)一个氚核和一个氘核发生核聚变时，平均每个核子释放的能量为5.6×10－13 J ，求该核聚变过程中的质量亏损。

解析：(1)核反应方程为：63Li ＋10n→42He ＋31H 。

(2)因为1 g 氚为13 mol ，根据核反应方程，实现核转变的63Li 也为13
mol ，所以有2.0×1023个63Li 实现了核转变。

(3)根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc 2，核聚变反应中有5个核子参加了反应，所以质量亏损为Δm ＝3.1×10－29 kg 。

答案：(1)63Li 42He (2)2.0×1023个
(3)3.1×10
－29 kg。