河北省人教版物理高二选修2-3 6.3核聚变和受控热核反应同步训练
人教版高中物理选修2-3 《核聚变和受控热核反应》习题及答案
裂变、聚变练习21.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2.中子和质子结合成氘核,在这一核反应中A.反应物的质量大于生成物的质量B.反应前后质量数一定守恒C.此反应一定释放能量D.此反应一定吸收能量3.氘核（21H）和氚核（31H）聚合成氦核（42He）的核反应方程如下：21H+31H→42He+10n 设氘核质量为m1，氚核质量为m2，氦核质量为m3，中子质量为m4，则反应过程中释放的能量为A.(m1+m2-m3)c2B. (m1+m2-m4)c2C.(m1+m2－m3－m4)c2D. (m3+m4-m1-m2)c24.已知两氘核聚变成一个氦核放出23.76 MeV的能量，那么1 g氘完全聚变成氦时将会放出的能量为A.约为1.136×106 JB.约为2.272×1011 JC.约为5.68×1011 JD.约为5.68×106 J5.完成氘核和氚核结合成氦的核反应方程：21H+31H→42H+________.若反应过程中发生的质量亏损是m kg，则反应放出的能量是________J.6.用γ光子轰击氘核，使之分成质子和中子.已知氘核质量为2.0135 u，质子质量为1.0072 u，中子质量为1.0086 u，其中1 u＝1.6605×10-27 kg.又知普朗克常量h＝6.63×10-34 J·s.则所用γ光子在真空中的波长应为________m.7.一个负电子和一个正电子相遇发生湮灭而转化为一对光子,已知负电子和正电子的质量都是m,光在真空中的速度是c,普朗克常量为h,转化前它们的动能忽略不计,则转化成光子的波长是________.8.一个锂核（73Li）受到一个质子的轰击，变成2个α粒子，这一过程的核反应方程为________.已知一个氢原子的质量是1.6736×12-27 kg，一个锂原子的质量是11.6505×10－27 kg，一个氦原子的质量是6.6466×10－27 kg.上述核反应所释放的能量等于________（最后结果取三位有效数字）9.4个质子在高温下能聚变成一个α粒子同时放出能量.已知质子质量为1.007276 u,α粒子质量为4.001506 u, 1 u=1.66×10-27 kg,阿伏加德罗常数为6.02×1023/mol. (1)写出核反应方程; (2) 1 g氢完全聚变成α粒子能释放出多少能量?参考答案:1.D 2.ABC 3.C 4.C5 .10n,mc2 6.5.8×10－137.h/cm8.73Li+11H→242He，2.78×10－12 J9.(1)4(11H)→42He+2(01e)+能量(2) 4个质子聚变Δm=4×1.007276 u－4.001506 u=0.027598 u,ΔE=Δmc2=0.027598×931.5 MeV=25.71 MeV1 g氢含有6.02×1023个质子,放出能量为EE=6.02×1023×25.71/4 MeV=3.87×1024 MeV。
人教版物理高二选修2-3 6.1核反应和核能同步训练B卷
B . H+ H→ He+ n
C . U→ Th+ He
D . U+ n→ Ba+ Kr+3 n
11. （2分） (2015高二下·翔安期中) 在核反应方程式 U+ n→ Sr+ Xe+kX中，（ ）
A . X是中子，k=9
B . X是中子，k=10
C . X是质子，k=9
三、 计算题 (共5题；共55分)
21-1、
21-ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、
22-1、
22-2、
23-1、
23-2、
24-1、
24-2、
24-3、
25-1、
25-2、
18. （1分） (2017高二下·武威期末) 用中子轰击锂核（ Li）发生核反应，生成氚核和α粒子，并释放出4.8Mev的能量，请写出核反应方程________．
19. （3分） (2017高二下·南阳期中) 在下列的核反应方程中，属于α衰变的是________，属于裂变的是________，属于聚变的是________．（填正确答案标号）
（2）
计算出太阳每秒产生的氦核数目及每年减少的质量．（结果保留两位有效数字）．已知1年时间约为3.15×107s．
22. （10分） 两个动能均为1MeV的氘核发生正面碰撞，引起如下反应 H+ H→ H+ H，已知：氘核的质量为2.0136u，氚核的质量为3.0156u，氢核的质量为1.0073u，1原子质量单位（u）相当于931.5MeV．试求
17. （2分） (2017高二下·宜城期中) 氦3是一种十分清洁、安全的能源，开发月壤中蕴藏丰富的氦3资源，对人类社会今后的可持续发展具有深远意义．研究发现在太阳内部两个氘核可聚变成氦3，已知氘核的质量为2.0136u，中子的质量为1.0087u， He核质量为3.0150u．若质量亏损1u释放的核能为931.5MeV，则两个氘核聚变成 He核的核反应方程为________；上述反应中释放的核能为________．
人教版高中物理选修2-3《核聚变和受控热核反应》同步练习及答案
裂变、聚变练习3一、选择题1.卢瑟福的α粒子散射实验第一次显示了A.质子比电子重B.原子的所有正电荷都集中在原子核里D.能够用人为方法产生放射性现象2.在α粒子散射的实验中，当α粒子最靠近金核时A.α粒子动能最小B.α粒子遇到的库仑力最大D.α粒子与金核间有核力作用3.一个放射性元素的原子核放出一个α粒子和一个β粒子后，其核内质子数和中子数的变化是A. 质子数减少 3 个，中子数减少 1 个B. 质子数减少 2 个，中子数减少 1 个C.质子数减少 1 个，中子数减少 3 个D. 质子数减少 1 个，中子数减少 2 个4.以下对于放射性元素半衰期的说法中, 正确的选项是A.温度高升半衰期缩短B.压强增大部分衰期增加D.半衰期与该元素质量、压强、温度没关5.某原子核的衰变过程为 X （β）→ Y （α）→ Z［符号（β）→表示放射一个β粒子，（α）→表示放射一个α粒子］，以下说法正确的选项是A. 核 X 的中子数减核Z 的中子数等于2B. 核 X 的质量数减核Z 的质量数等于5C.核 Z 的质子数比核X 的质子数少1D. 原子核为X 的中性原子中的电子数比原子核Y 的中性原子中的电子数多16.甲乙两种放射性元素质量相等, 半衰期之比为3∶ 2,以下说法中正确的选项是A.甲的衰变速度较大B.经过某一相等的时间衰变后 , 甲乙节余质量比能够为 2∶ 1C.只需适合改变条件 , 两者的半衰期能够同样D. 经过某一相等的时间衰变后, 甲乙节余质量比可为1∶ 17.元素X是Y的同位素,都拥有放射性,分别进行以下的衰变过程：X P Q,Y R S,则以下说法正确的选项是A.Q 与 S 不再是同位素B.X 和 R 的原子序数可能同样C.X 和 R 的质量数可能同样D.R 的质子数大于上述所有任何元素8.在匀强磁场中，一静止的放射性原子核发生衰变，放出一个粒子后变为另一新原子核，为此拍得如图22— 16 所示两个相切的圆形径迹的照片，则图 22— 16A.图甲为发生α 衰变的照片，此中大圆为α 粒子的径迹B.图甲为发生β 衰变的照片，此中大圆为电子的径迹C.图乙为发生α衰变的照片，此中大圆为α 粒子的径迹D. 图乙为发生β衰变的照片，此中大圆为电子的径迹二、填空题1.A 和核发生衰变B 是两种放射性同位素, 当 A 有 7/8 的原子核发生衰变时, A 的半衰期是12 天 ,则 B 的半衰期是 ________天 ., B恰巧有15/16 的原子2.一对正负电子相撞时，会同时消逝而转变为一对频次同样的光子，这对光子的频次应是___________Hz.( 电子质量 m=0.91× 10-30 kg，普朗克常量 h=6.6× 10-34 J· s)3.放射性原子核 A 经一系列α和β 衰变变为原子核 B.若 B 核内质子数比 A 核少 8，中子数比 A 核少 16.则发生β衰变的次数为 _________________次.三、计算题1.为了测定某水库的蓄水量, 用一瓶放射性同位素溶液倒入水库，已知倒入时该溶液每分钟有 6×107个原子核发生衰变,这类同位素的半衰期为 2 天， 8 天后，从水库拿出 1 m3的水样，测得每分钟有20 个原子核发生衰变 ,求水库的储水量为多大 .( 保存 1 位有效数字 )2.静止的镭核226发生α 衰变，变为氡核222226.025 4 u ，氡核88Ra86Rn.已知镭核质量为质量为 222.016 3 u ，α粒子质量为 4.002 6 u. （ 1）求衰变时放出的能量 E.（2）设衰变时放出的能量都转变为了α粒子和氡核的动能，求α粒子的动能 E k.3.静止的放射性原子核mα粒子和新核 Y Z X发生α衰变时，设放出的能量都转变为了的动能 .若测得α粒子的动能为E，求新核 Y 的动能及衰变放出的能量 .参照答案：一、 1.B 2.AB 3.C 4.D 5.C 6.B 7.D8.AD二、 1.9× 1020 3.4三、 1.2× 105 m32.（ 1） 9.7× 10-13 J=6.06 MeV （2） 9.5× 10-13 J=5.9 MeV4E mE3.,m 4 m4。
人教版物理高二选修2-3 6.3核聚变和受控热核反应同步训练(I)卷
人教版物理高二选修2-3 6.3核聚变和受控热核反应同步训练（I）卷姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、选择题 (共15题；共30分)1. （2分）链式反应中，重核聚变时放出的可使裂变不断进行下去的粒子是（）A . 质子B . 中子C . β粒子D . α粒子2. （2分）铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法中正确的是（）A . 铀块的质量是重要因素，与体积无关B . 为了使铀235裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的快中子C . 若铀235的体积超过它的临界体积，裂变的链式反应就能够发生D . 裂变能否发生链式反应与铀块的质量无关3. （2分）下列说法中正确的是（）A . α粒子散射实验表明了原子核具有复杂结构B . 石墨在反应堆起到降低核反应速度的作用C . 燃料铀在反应堆中发生裂变反应D . 将铀棒插入得更深些，反应堆的核反应速度将降低4. （2分） (2017高二下·上海期中) 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 . 聚变反应5. （2分）(2017·新课标Ⅰ卷) 大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应方程是： H+ H→ He+ n，已知 H的质量为2.0136u， He的质量为3.0150u， n的质量为1.0087u，1u=931MeV/c2 ．氘核聚变反应中释放的核能约为（）A . 3.7MeVB . 3.3MeVC . 2.7MeVD . 0.93MeV6. （2分） (2019高二下·河南月考) 下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（）A . 甲图中，卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子B . 乙图表明，随着温度的升高黑体辐射强度的极大值向波长较小的方向移动C . 丙图中，射线甲由电子组成，射线乙为电磁波，射线丙由α粒子组成D . 丁图中，链式反应属于轻核裂变7. （2分）链式反应中，重核裂变时放出的可以使裂变不断进行下去的粒子是（）A . 质子B . 中子C . β粒子D . α粒子8. （2分） (2017高三上·嘉兴期末) 有关下列四幅图的说法正确的是（）A . 甲图中，球m1以速度v碰撞静止球m2 ，若两球质量相等，碰后m2的速度一定为vB . 乙图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大C . 丙图中，射线甲由β粒子组成，射线乙为γ射线，射线丙由α粒子组成D . 丁图中，链式反应属于轻核聚变9. （2分） (2017高二下·包头期中) 下列核反应方程式中，表示核聚变过程的是（）A . P→ Si+ eB . H+ H→ H+ nC . C→ N+ eD . U→ Th+ He10. （2分） (2019高二下·淄川月考) 在下列叙述中，不正确的是（）A . 光电效应现象说明光具有粒子性B . 重核裂变和轻核聚变都会产生质量亏损C . 根据玻尔理论，氢原子从高能态跃迁到低能态时，原子向外释放光子，原子电势能和核外电子的动能均匀减小D . 电子和其他微观粒子，都具有波粒二象性11. （2分） (2017高二下·盘锦期中) 下列关于原子及原子核的说法正确的是（）A . 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的重核裂变反应B . 外界环境温度升髙，碳同位素 C的原子核半衰期将减小C . 原子核发生一次β衰变，该原子外层就失去一个电子D . 比结合能越大则该原子就越稳定12. （2分） (2017高二下·拉萨期末) 下列说法正确的是（）A . 卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为 He+ N→ O+ HB . 太阳源源不断的释放出巨大的能量，其能量的来源就是太阳本身的核裂变C . 现在的很多手表指针上涂有一种新型发光材料，白天吸收光子外层电子跃迁到高能轨道，晚上向低能级跃迁放出光子，其发光的波长一定跟吸收的光的波长完全一致D . 只要光足够强，一定能发生光电效应13. （2分） (2018高二下·广安期末) “两弹一星”是对中国依靠自己的力量掌握核技术和空间技术的统称，是20世纪下半叶中华民族创建的辉煌伟业，其中“两弹”所涉及的基本核反应方程有：① ，② ，关于这两个方程，下列说法正确的是（）A . 方程①属于α衰变B . 方程②属于轻核聚变C . 方程①的核反应是太阳能的源泉D . 方程②中的与互为同位素14. （2分）二十世纪初，为了研究物质的内部结构，物理学家做了大量的实验，揭示了原子内部的结构，发现了电子、中子和质子，如图中M是显微镜，S是荧光屏，窗口F处装有银箔，氮气从阀门T充入，A是放射源．则该装置是（）A . 卢瑟福的α粒子散射实验装置B . 卢瑟福发现质子的实验装置C . 汤姆生发现电子的实验装置D . 查德威克发现中子的实验装置15. （2分）以下说法正确的是（）A . 汤姆生发现电子并提出了原子核式结构模型B . 放射性元素放出的α粒子就是质子C . 放射性元素放出的β粒子就是原子的核外电子D . 比结合能（平均结合能）越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定二、填空题 (共5题；共13分)16. （2分） (2017高二下·宜城期中) 氦3是一种十分清洁、安全的能源，开发月壤中蕴藏丰富的氦3资源，对人类社会今后的可持续发展具有深远意义．研究发现在太阳内部两个氘核可聚变成氦3，已知氘核的质量为2.0136u，中子的质量为1.0087u， He核质量为3.0150u．若质量亏损1u释放的核能为931.5MeV，则两个氘核聚变成 He核的核反应方程为________；上述反应中释放的核能为________．17. （5分）产生聚变的条件是________，我们往往采用________的方法来满足上述条件，这种反应叫做________，太阳每秒钟辐射出来的能量约为3．8×1026J，就是从________反应中产生的，太阳内部时刻进行着4个质子结合成一个氦核的反应，试写出核反应方程________。
高二物理选修同步训练：《聚变与受控热核反应》
1．聚变与裂变相比，下列说法正确的是()A．聚变比裂变产能效率高B．在目前情况下，使原子核聚变要比裂变容易C．原子弹的燃料是235UD．氢弹的原理是核的聚变，需由原子弹来引爆解析：选ACD.聚变比裂变的平均结合能大，故A正确；在目前的条件下，核裂变要比核聚变容易很多，故B错；原子弹利用的核裂变燃料为235U，氢弹利用的核聚变需原子弹引爆，故C、D正确．2．目前我国已经建成秦山和大亚湾核电站并投入使用，请根据所学物理知识，判断下列说法中正确的是()A．核能发电对环境的污染比火力发电要小B．核能发电对环境的污染比火力发电要大C．都只利用重核裂变释放大量的原子能D．既有重核裂变，又有轻核聚变释放大量的原子能解析：选AC.目前核电站都用核裂变，其原料是铀，且核裂变在核反应堆中应用是比较清洁的能源，故A、C正确，B、D错．3．一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量为m H＝1.0073 u，中子质量为m n＝1.0087 u，氚核质量为m＝3.0180 u.(1)写出聚变方程．(2)释放出的核能是多大？(3)平均每个核子释放的能量是多大？解析：(1)聚变方程为：11H＋210n→31H.(2)质量亏损为：Δm＝m H＋2m n－m＝(1.0073＋2×1.0087－3.0180)u＝0.0067 u，释放出的核能：ΔE＝Δmc2＝0.0067×931.5 MeV＝6.24 MeV.(3)平均每个核子放出的能量为6.243MeV＝2.08 MeV.答案：(1)11H＋210n→31H(2)6.24 MeV(3)2.08 MeV一、选择题1．下列核反应中属于核聚变的是()A.21H＋31H→42He＋10nB.234 90Th→234 90Pa＋0－1eC.235 92U＋10n→139 54Xe＋9538Sr＋210nD.94Be＋42He→12 6O＋10n解析：选A.B项是衰变，C项是裂变；D项是人工转变；A项是轻核聚变．2．一个氘核(21H)与一个氚核(31H)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42HeB．放出能量，生成的新核是42HeC．吸收能量，生成的新核是32HeD．放出能量，生成的新核是32He解析：选B.一个氘核与一个氚核发生聚变的核反应方程是：21H＋31H→42He＋10n.有质量亏损要放出能量，故只有B正确．3．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．聚变反应一定比裂变反应每个核子释放的平均能量大C．聚变反应中粒子的平均结合能变小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．4．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．如奥运会馆周围80%～90%的路灯将利用太阳能发电技术，奥运会90%的洗浴热水将采用全玻璃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热核聚变反应形成的，其核反应方程是() A．411H→42He＋201eB.14 7N＋42He→17 8O＋11HC.235 92U＋10n→136 54Xe＋9038Sr＋1010nD.238 92U→234 90Th＋42He解析：选A.热核聚变反应是指轻核结合为质量较重的核的反应，故A正确；B项中为实现原子核人工转变的反应．C项中为裂变，D项中为衰变，均不属聚变反应，故B、C、D不正确．5．现阶段太阳向外辐射的能量是由于太阳内部氢核聚变产生的，大约在40亿年以后太阳内部将会启动另一种核反应，其核反应方程为：42He＋42He＋42He→12 6C，到那时太阳向外辐射的能量是由上述两种核反应共同产生的．已知42He的质量为m1，12 6C的质量为m2，则下列判断正确的是()A．3m1＞m2B．3m1＜m2C．3m1＝m2D．m1＝3m2解析：选A.由于核反应42He＋42He＋42He→12 6C放出核能，根据爱因斯坦质能方程，可得3m1＞m2，故A项正确．6．在某些恒星内，3个α粒子结合成1个12 6C核，12 6C原子的质量是12.0000 u，42He原子的质量是4.0026 u，已知1 u＝1．66×10－27 kg.则()A．反应过程中的质量亏损是Δm＝0.0078 uB．反应过程中的质量亏损是Δm＝1.29×10－29 kgC．反应过程中释放的能量是7.26 MeVD．反应过程中释放的能量是1.16×10－19 J解析：选ABC.由题目可得此核反应的方程为342He→12 6C＋ΔE，则反应后的质量亏损为Δm＝(3×4.0026－12.0000) u＝0.0078×1.66×10－27kg＝1.29×10－29kg.由质能方程ΔE＝Δmc2＝1.29×10－29×(3.0×108)2 J＝1.161×10－12 J＝7.26 MeV.故正确答案为A、B、C.7．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32He聚变反应发电解析：选B.聚变反应发生了质量亏损，释放出巨大的能量，产生了新的原子核，故A、C错误，B正确；目前核电站利用的是裂变反应而非聚变，故D错误．8．一个质子和一个中子聚变组合成一个氘核，同时辐射出一个γ光子．已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常数为h，真空中的光速为c，下列说法正确的是() A．核反应方程是11H＋10n→31H＋γB．聚变反应的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3C．辐射出的γ光子能量E＝(m3－m1－m2)cD．γ光子的波长λ＝h(m1＋m2－m3)c2解析：选B.A项中核反应方程不满足质量数守恒，错误．B项中Δm正好是结合前核子总质量与原子核质量之差，由质能方程可知辐射出的γ光子的能量为E＝(m1＋m2－m3)c2，C项错误．由c ＝λv 及E ＝h v 得，γ光子的波长为λ＝h(m 1＋m 2－m 3)c，故D 错．9．原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源．当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，放出能量．这几种反应的总效果可以表示为621H →k 42He ＋d 11H ＋210n ＋43.15 MeV 由平衡条件可知( ) A ．k ＝1，d ＝4 B ．k ＝2，d ＝2 C ．k ＝1，d ＝6 D ．k ＝2，d ＝3解析：选B.由质量数守恒和电荷数守恒，分别有4k ＋d ＝10,2k ＋d ＝6，解得k ＝2，d ＝2.正确选项为B.10．我国最新一代核聚变装置“EAST”在安徽合肥首次放电，显示了EAST 装置具有良好的整体性能，使等离子体约束时间达1000 s ，温度超过1亿度，标志着我国磁约束核聚变研究进入国际先进水平．合肥也成为世界上第一个建成此类全超导非圆截面核聚变实验装置并能实际运行的地方．核聚变的主要原料是氘，在海水中含量极其丰富．已知氘核的质量为m 1，中子的质量为m 2，32He 的质量为m 3，质子的质量为m 4，则下列说法中正确的是( ) A ．两个氘核聚变成一个32He 所产生的另一个粒子是质子 B ．两个氘核聚变成一个32He 所产生的另一个粒子是中子C ．两个氘核聚变成一个32He 所释放的核能为(2m 1－m 3－m 4)c 2D ．与受控核聚变比较，现行的核反应堆产生的废物具有放射性解析：选BD.由核反应方程知221H →32He ＋10X ，X 应为中子，释放的核能应为ΔE ＝(2m 1－m 3－m 2)c 2，聚变反应的污染非常小．而现实运行的裂变反应的废料具有很强的放射性，故A 、C 错误，B 、D 正确． 二、非选择题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m D ＝2.0136 u ，氦核质量m He ＝3.0150 u ，中子质量m n ＝1.0087 u. (1)写出聚变的核反应方程； (2)求该反应中的质量亏损； (3)计算释放出的核能．解析：(1)21H ＋21H →32He ＋10n.(2)Δm ＝2m D －m He －m n ＝2×2.0136 u －3.0150 u － 1．0087 u ＝0.0035 u.(3)E ＝Δmc 2＝0.0035×931.5 MeV ＝3.26 MeV .答案：(1)21H ＋21H →32He ＋10n (2)0.0035 u (3)3.26 MeV 12．现在世界上许多国家都在积极研究可控热核反应的理论和技术，以解决能源危机问题．热核反应中所用的燃料——氘，在地球上储量非常丰富，1 L 海水中大约有0.3 g 氘，如果用来进行热核反应，放出的能量约与燃烧300 L 汽油相当．若氘核的质量为m 1，氦核的质量为m 2，光速为c ，阿伏伽德罗常数为N A ，氘的摩尔质量为m 0. (1)写出两个氘核聚变成一个氦核的核反应方程；(2)质量为M 的氘参与上述聚变反应可释放出的能量为多少？解析：(1)核反应方程为21H ＋21H →42He. (2)核反应的质量亏损为Δm ＝2m 1－m 2 ΔE ＝Δmc 2＝(2m 1－m 2)c 2据题意得，质量为M 的氘中的氘核数为n ＝Mm 0N A质量为M 的氘核参与聚变放出的能量为E ＝n ΔE 2＝N A c 2M (2m 1－m 2)2m 0.答案：(1)21H ＋21H →42He (2)N A c 2M (2m 1－m 2)2m 0。
人教版高中物理选修2-3 《核聚变和受控热核反应》训练及答案
裂变、聚变练习1班级：___________姓名：___________一、选择题（每小题4分，共20分）1.下列核反应方程式中，表示核聚变过程的是A.3015P→3014Si+0+1eB. 21H+31H→42He+10nC.146C→147N+0-1eD.23892U→23490Th+42He2.下列说法中正确的是A.“原子由电子和带正电的物质组成”是通过卢瑟福α粒子散射实验判定的B.天然放射现象的发现揭示了原子核由质子和中子组成C.中子与质子结合成氘核时吸收能量D.重核裂变和轻核聚变是人类获得核能的两种主要途径3.目前，我国已经建成秦山和大亚湾核电站并投入使用，核电站的核心设施是核反应堆，在核反应堆中，它是利用核反应的A.α衰变释放出核能B.β衰变释放出核能C.重核的裂变释放出核能D.轻核的聚变释放出核能4.1999年9月18日，中共中央、国务院、中央军委在人民大会堂隆重表彰为研制“两弹一星”做出突出贡献的科技专家，下列核反应方程中，属研究两弹的基本核反应方程是①147N+42He→178O+11H②23592U+10n→9038Sr+13654Xe+1010n③23892U→23490Th+42He④21H+31H→42He+10nA.①②B.①③C.②③D.②④5.下列说法中正确的是A.重核裂变时放出能量，轻核聚变时吸收能量B.聚变反应时平均每个核子放出的能量比裂变时平均每个核子放出的能量多C.裂变时产生放射性物质处理起来比热核反应时产生放射性物质简单得多D.太阳辐射出的能量是由太阳内部的裂变反应产生的二、非选择题（共30分）6.（9分）一个锂核（73Li)受到一个质子的轰击，变成两个α粒子，这一过程的核反应方程是怎样的？已知一个氢原子的质量是1.6736×10-27 kg，一个锂原子的质量是11.6505×10-27 kg，一个氦原子的质量是6.646×10-27 kg.求上述核反应所释放的能量为多少？7.（9分）维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是2e+411H→42He,核反应释放的核能最后转化为辐射能.设电子质量为m1，42He质量为m2，质子质量为m3，光速为c.每秒钟有N个质子发生了核聚变反应，求太阳每秒辐射的能量为多少？8.(12分）在其他能源中，核能具有能量密度大，地区适应性强的优势.在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能.核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能.(1)核反应方程式：23592U+n→14156Ba+9236Kr+a X是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n为中子，X为待求粒子，a为X的个数，则X为___________，a=___________，以m U、m Ba、m kr分别表示23592U、14156Ba、9236Kr核的质量，m n、m p分别表示中子、质子的质量，c 为光在真空中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能ΔE=___________.(2)有一座发电能力为P=1.00×106kW的核电站，核能转化为电能的效率为η=40%.假定反应堆中发生的裂变反应全是本题（1）中的核反应，已知每次核反应过程中放出的核能ΔE=2.78×10-11 J，23592U核的质量m U=390×10-27 kg.求每年（1年3.15×107 s）消耗的23592U 的质量.六、裂变七、轻核的裂变1.B2.D3.C4.D5.B6.73Li+11H→242He,2.78×10-12 J7.4)42(2231Ncmmm⋅-+8.(1)中子，2;ΔE=(m U-m Ba-m kr-m n)·c2 (2)1.10×103 kg。
人教版物理高二选修2-3-6.1核反应和核能同步训练A卷
人教版物理高二选修2-3-6.1核反应和核能同步训练A卷姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、选择题 (共15题；共30分)1. （2分） (2019高二下·重庆期中) 下列关于核反应的说法正确的是（）A . 衰变为，经过3次α衰变，2次β衰变B . 是α衰变方程C . → 是β衰变方程，其中β粒子来自原子的内层电子D . 查德威克用高速运动的α粒子轰击氮核发现了质子，其反应方程为2. （2分） (2019高二下·泰州期末) 下列核反中，符号“X“表示电子的是（）A . + → +XB . + → +XC . → +XD . + → +2 +X3. （2分） (2020高二下·长春月考) 两放射性元素样品A与B，当A有的原子核发生了衰变时，B恰好有的原子核发生了衰变，则A与B的半衰期之比TA∶TB应为（）A . 2∶3B . 3∶2C . 5∶21D . 21∶54. （2分） (2019高二下·沙雅期中) 2个质子和2个中子结合成氦核。
设质子、中子、氦核的质量分别为m1、m2和m3 ，则三者之间的质量关系正确的是（）A . m3＞2(m1+m2)B . m3＝2(m1+m2)C . m3＜2(m1+m2)D . 以上三种情况都有可能5. （2分） (2019高二下·攀枝花期末) 物理学史上3个著名的核反应方程：、、，方程式中x、y和z是3种不同粒子，则x是（）A . 中子B . 电子C . α粒子D . 质子6. （2分）铀裂变的产物之一氪90（）是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90（），这些衰变是（）A . 1次α衰变，6次β衰变B . 4次β衰变C . 2次α衰变D . 2次α衰变，2次β衰变7. （2分）(2020·辽阳模拟) 用轰击产生了m个某种粒子，核反应方程为，则（）A . 方程式中的m=3B . 方程式中的X是α粒子C . 的比结合能一定小于的比结合能D . 该反应需要吸收热量8. （2分） (2019高二下·吉林期末) 下列核反应方程及其表述中错误的是（）A . 是原子核的β衰变B . 是原子核的人工转变C . 是原子核的α衰变D . 是重核裂变9. （2分） (2017高二下·拉萨期末) 下列说法正确的是（）A . 氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下1个原子核了B . 原子核内的中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是β粒子，这就是β衰变的实质C . 光子的能量由光的强度所决定D . 只要有核反应发生，就一定会释放出核能10. （2分） (2020高二下·重庆期末) 下列说法正确的是（）A . 为原子核的α衰变B . 氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大C . 用粒子轰击得到了和一种新的粒子，这种粒子是质子D . 氡的半衰期为3.8天，若有2000个氡原子核，经过7.6天剩下500个氡原子核11. （2分） (2017高二下·莆田期末) 下列核反应方程及其表述中错误的是（）A . Na→ Mg+ e是原子核的β衰变B . He+ H→ He+ H是原子核的α衰变C . He+ Al→ P+ n 是原子核的人工转变D . U+ n→ Kr+ Ba+3 n是重核的裂变反应12. （2分） (2019高二下·洛阳期中) 近期热映的《流浪地球》这部电影获得了极大的好评，也涉及了许多物理知识，如氦闪、地球刹车和逃逸、木星的引力弹弓效应。
(模拟)人教版物理高二选修2-3 6.1核反应和核能同步训练A卷
人教版物理高二选修2-3 6.1核反应和核能同步训练A卷姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、选择题 (共15题；共30分)1. （2分） (2020高二下·哈尔滨期末) 有一种典型的铀核裂变，生成钡和氪，同时放出3个中子，其核反应方程可表示为，已知部分原子核的比结合能与核子数的关系如图所示，下列说法正确的是（）A . 核反应方程中，X粒子是正电子B . 核反应方程中，X粒子是质子C . 、和相比，核的比结合能最大，所以最稳定D . 裂变产物的结合能之和大于反应前铀核的结合能2. （2分） (2017高二下·重庆期中) 光子不仅有能量，而且还有动量，正电子与电子以相同的速率发生对碰形成静止的整体后，可以转变为光子（γ），其核反应方程正确的是（）A . e+ e→γB . e+ e→2γC . e+ e→3γD . e+ e→5γ3. （2分） (2020高二下·辽宁月考) 1933年至1934年间，约里奥·居里夫妇用α粒子轰击铝箔时，发生的核反应方程为，反应生成物像天然放射性元素一样衰变，放出正电子e，且伴随产生中微子，核反应方程为。
则下列说法错误的是（）A . 当温度、压强等条件变化时，放射性元素30P的半衰期不变B . 中微子的质量数A=0，电荷数Z=0C . 正电子产生的原因可能是核外电子转变成的D . 核反应过程中存在质量亏损4. （2分） (2019高二下·唐县期中) 由天然放射性元素钋（Po）放出的α射线轰击铍（Be）时会产生A粒子流，用粒子流A轰击石蜡时，会打出粒子流B．下述正确的是（）A . 该实验核反应方程：B . 该实验是查德威克发现质子的实验C . 粒子A为质子，粒子B为中子D . 粒子A为中子，粒子B为质子5. （2分） (2019高三上·湖南月考) 到2018年1月，全球30个国家和地区共有440个核电机组，总装机容量为390吉瓦，发电量约占全球发电量的11%。
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河北省人教版物理高二选修2-3 6.3核聚变和受控热核反应同步训练姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、选择题 (共15题；共30分)1. （2分） (2017高二下·金州期中) 氢弹爆炸的核反应是（）A . H+ H→ He+ nB . N+ He→ O+ HC . U+ n→ Ba+ Kr+3 nD . Be+ He→ C+ n2. （2分）(2017·新课标Ⅰ卷) 大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应方程是： H+ H→ He+ n，已知 H的质量为2.0136u， He的质量为3.0150u， n的质量为1.0087u，1u=931MeV/c2 ．氘核聚变反应中释放的核能约为（）A . 3.7MeVB . 3.3MeVC . 2.7MeVD . 0.93MeV3. （2分）(2017·舒城模拟) 核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设．核泄漏中的钚（Pu）是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高患癌的风险．已知钚的一种同位素94239Pu的衰变方程为：94239Pu→X+24He+γ，半衰期为24100年，则下列说法中正确的是（）A . 衰变时发出的γ射线是波长很短的实物粒子，穿透能力很强B . X原子核中含有143个中子C . 10个94239Pu经过24100年后一定还剩余5个D . 衰变过程的总质量不变4. （2分） (2019高二下·洛阳期中) 近期热映的《流浪地球》这部电影获得了极大的好评，也涉及了许多物理知识，如氦闪、地球刹车和逃逸、木星的引力弹弓效应。
太阳发生氦闪之前进行的是氢聚变，关于核反应的类型，下列表述正确的是（）A . 是衰变B . 是衰变C . 是核聚变D . 是核裂变5. （2分）(2017·临川模拟) 下列说法正确的是（）A . 两个质子之间，不管距离如何，核力总是大于库仑力B . 天然放射现象的发现，揭示了原子的核式结构C . 由爱因斯坦质能方程可知，质量与能量不可以相互转化D . 原子核内的某一核子与其它核子间都有核力作用6. （2分）发生轻核聚变的条件是（）A . 用中子轰击B . 保持室温环境，增大压强C . 把物质加热到几百万摄氏度以上的高温D . 用γ光子照射7. （2分）下列几幅图的有关说法中正确的是（）A . 原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径是任意的B . 发现少数粒子发生了较大偏转，因为原子的质量绝大部分集中在很小空间范围C . 光电效应实验和康普顿效应实验说明了光具有粒子性D . 射线甲由粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷8. （2分）(2017·桂林模拟) 有关近代物理知识，下列说法正确的是（）A . 碘131的半衰期大约为8天，1g碘131经过64天后，未衰变的大约为B . 比结合能越大，原子核中核子结合的越不牢固，原子核越不稳定C . 铀235的裂变方程可能为92235U→55137Cs+3788Rb+1001nD . 处于基态的氢原子吸收一个光子跃迁到激发态，再向低能级跃迁时辐射光子的频率一定大于吸收光子的频率9. （2分） (2017高二下·包头期中) 有关下列四幅图的说法正确的是（）A . 甲图中，可计算出普朗克常数h=B . 乙图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大C . 丙图中，射线甲由β 粒子组成，射线乙为γ 射线，射线丙由α 粒子组成D . 丁图中，链式反应属于轻核聚变10. （2分）(2017·自贡模拟) 以下说法中，正确的是（）A . 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应B . 要使轻原子核发生聚变，必须使它们间的距离至少接近到10﹣10mC . 氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，势能增大，总能量减小D . 随温度的升高，放射性元素的半衰期将减小11. （2分）下列说法中不正确的是（）A . β衰变现象说明电子是原子核的组成部分B . 目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变C . 一个氢原子从n=3的激发态跃迁到基态时，能辐射3种不同频率的光子D . 卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型12. （2分） (2017高三上·普宁期末) 下列说法正确的是（）A . 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应B . 一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短C . 汤姆生发现电子，表明原子具有核式结构D . 按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增加13. （2分） (2017高二下·唐山期中) 关于下面四个装置说法正确的是（）A . 实验可以说明α粒子的贯穿本领很强B . 实验现象可以用爱因斯坦的质能方程解释C . 是利用α射线来监控金属板厚度的变化D . 进行的是聚变反应14. （2分）关于原子和原子核，下列说法正确的是（）A . 1919年卢瑟福用α粒子轰击氮核： N+ He→817O+ H，发现中子B . 1932年查德威克用α粒子轰击铍核： Be+ He→612C+ n，发现质子C . 1934年约里奥•居里夫妇用α粒子轰击铝核： Al+ He→ P+ n，用人工方法得到放射性同位素D . 1905年爱因斯坦发现质能方程：E=mc2 ，解释了光电效应现象15. （2分）根据爱因斯坦的研究成果，物体的能量和质量的关系是E＝mc2 ，这一关系叫爱因斯坦质能方程．质子的质量为mp ，中子的质量为mn ，氦核的质量为mα ，下列关系式正确的是（）A . mα＝(2mp＋2mn)B . mα<(2mp＋2mn)C . mα>(2mp＋2mn)D . 以上关系式都不正确二、填空题 (共5题；共11分)16. （2分） (2017高二下·宜城期中) 氦3是一种十分清洁、安全的能源，开发月壤中蕴藏丰富的氦3资源，对人类社会今后的可持续发展具有深远意义．研究发现在太阳内部两个氘核可聚变成氦3，已知氘核的质量为2.0136u，中子的质量为1.0087u， He核质量为3.0150u．若质量亏损1u释放的核能为931.5MeV，则两个氘核聚变成 He核的核反应方程为________；上述反应中释放的核能为________．17. （2分） (2017高二下·黑龙江期中) 放射性物质 Pb和 Co的核衰变方程分别为：Po→ Pb+X1Co→ Ni+X2方程中的X1代表的是________，X2代表的是________．18. （3分）人类利用的大部分能量都是直接或间接来自于太阳能,在太阳内部，氢原子核在超高温下发生________，释放出巨大的________．今天我们开采化石燃料来获取能量，实际上是在开采上亿年前地球所接收的________．19. （3分）中子的质量为1.0087U ，质子的质量为1.0073U ，氘核的质量为2.0136U ．中子和质子结合成氘核时质量亏损________，需________（填“吸收”、“放出”）能量________MeV ．（1U=931.5MeV）20. （1分）太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少．太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026 J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近________ kg。
三、解答题 (共5题；共28分)21. （11分）太阳中含有大量的氘核，因氘核不断发生核反应释放大量的核能，以光和热的形式向外辐射．已知氘核质量为2.0141u；氚核质量为3.0160u．氦核质量为4.0026u，中子质射力l．0087u，lu=1.67×l0﹣27kg，1u的质越相当于931.5MeV的能量．（1）完成核反应方程： H+ H→ ________+ n（2）求核反应中释放的核能．（3）太阳每天释放的能量约为2.1×l044MeV，那么太阳每天损失的质量大约是多少kg？22. （5分）关于人类对原子核的研究，历史上曾用α粒子轰击氮14发现了质子．设α粒子的运动方向为正方向，已知碰撞前氮14静止不动，α粒子速度为v0=3×107m/s，碰撞后氧核速度为v1=0.8×107m/s，碰撞过程中各速度始终在同一直线上，请写出这个核反应的方程式，并求碰撞后质子的速度大小．（保留两位有效数字）23. （2分） (2017高二下·盘锦期中) 静止在匀强磁场中的 U，放出α粒子，衰变成 Th，衰变后Th的速度方向与磁场方向垂直．（1）写出衰变方程：________；（2）Th的轨道半径与α粒子的轨道半径之比为________．24. （5分）一个氘核和一个氚核发生聚变，放出一个中子和17.6MeV的能量．计算2克氘和3克氚聚变放出的能量，并写出核反应方程．25. （5分）中科院等离子物理研究所设计并制造的世界上首个“人造太阳”实验装置大部件已安装完毕．若在此装置中发生核反应的方程是H+H→He ，已知 H、 He核的比结合能分别为EH=1.11MeV、EHe=7.07MeV ，试求此核反应过程中释放的核能．参考答案一、选择题 (共15题；共30分)1-1、2-1、3-1、4-1、5-1、6-1、7-1、8-1、9-1、10-1、11-1、12-1、13-1、14-1、15-1、二、填空题 (共5题；共11分) 16-1、17-1、18-1、19-1、20-1、三、解答题 (共5题；共28分) 21-1、21-2、21-3、22-1、23-1、23-2、24-1、25-1、。