高中物理人教版选修3-5第十九章第7节核聚变同步练习

试卷更新日期：2018-03-22 类型：同步测试

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一、选择题

1. 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

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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一定大 C、聚变反应中粒子的比结合能小 D、聚变反应中由于形成质量较大的核，故反应后质量增加

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3. 中子n、质子p、氘核D的质量分别为m_n、m_p、m_D ．现用光子能量为E的γ射线照射静止氘核使之分解，反应方程为γ＋D→p＋n．若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是（）

A、 $\frac{1}{2}$ [（m_D－m_p－m_n）c²－E] B、 $\frac{1}{2}$ [（m_p＋m_n－m_D）c²＋E] C、 $\frac{1}{2}$ [（m_D－m_p－m_n）c²＋E] D、 $\frac{1}{2}$ [（m_p＋m_n－m_D）c²－E]

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4. 氘和氚发生聚变反应的方程式是 ${}_{1}^{2}H$ ＋ ${}_{1}^{3}H$ → ${}_{2}^{4}H e$ ＋ ${}_{0}^{1}n$ ＋17.6 MeV，若有2 g氘和3 g氚全部发生聚变，N_A为阿伏加德罗常数，则释放的能量是（）

A、N_A×17.6 MeV B、5N_A×17.6 MeV C、2N_A×17.6 MeV D、3N_A×17.6 MeV

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5. 一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子。已知质子、中子、氘核的质量分别为m₁、m₂、m₃ ，普朗克常量为h，真空中的光速为c。下列说法正确的是（）

A、核反应方程是 ${}_{1}^{1}H$ ＋ ${}_{0}^{1}n$ → ${}_{1}^{3}H$ ＋γ B、聚变反应中的质量亏损Δm＝m₁＋m₂－m₃ C、辐射出的γ光子的能量E＝（m₃－m₁－m₂）c D、γ光子的波长λ＝ $\frac{h}{(m_{1} ＋ m_{2} － m_{3}) c^{2}}$

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6. 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 ${}_{1}^{1}H$ ＋ ${}_{6}^{12}C$ → ${}_{7}^{13}N$ ＋Q₁ ${}_{1}^{1}H$ ＋ ${}_{7}^{15}N$ → ${}_{6}^{12}C$ ＋X＋Q₂ ．方程式中Q₁、Q₂表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：
原子核
${}_{1}^{1}H$
${}_{2}^{3}H e$
${}_{2}^{4}H e$
${}_{6}^{12}C$
${}_{7}^{13}N$
${}_{7}^{15}N$
质量/u
1.0078
3.0160
4.0026
12.0000
13.0057
15.0001
以下推断正确的是（）

A、X是 ${}_{2}^{3}H e$ ，Q₂>Q₁ B、X是 ${}_{2}^{4}H e$ ，Q₂>Q₁ C、X是 ${}_{2}^{3}H e$ ，Q₂<Q₁ D、X是 ${}_{2}^{4}H e$ ，Q₂<Q₁

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二、多项选择题

7. 在某些恒星内，3个α粒子结合成一个 ${}_{6}^{12}C$ ， ${}_{6}^{12}C$ 原子的质量是12.000 0u， ${}_{2}^{4}H e$ 原子的质量是4.002 6u，已知1u＝1.66×10^－27kg，则（）

A、反应过程中的质量亏损是Δm＝0.007 8u B、反应过程中的质量亏损是Δm＝1.29×10^－29kg C、反应过程中放出的能量是7.266MeV D、反应过程中放出的能量是1.16×10^－19J

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8. 据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置（又称“人造太阳”）已完成了首次工程调试。下列关于“人造太阳”的说法正确的是（）

A、“人造太阳”的核反应方程是 ${}_{1}^{2}H$ ＋ ${}_{1}^{3}H$ ―→ ${}_{2}^{4}H e$ ＋ ${}_{0}^{1}n$ B、“人造太阳”的核反应方程是 ${}_{92}^{235}U$ ＋ ${}_{0}^{1}n$ → ${}_{56}^{141}B a$ ＋ ${}_{36}^{92}K r$ ＋3 ${}_{0}^{1}n$ C、“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是ΔE＝Δmc² D、“人造太阳”核能大小的计算公式是E＝ $\frac{1}{2}$ mc²

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三、填空题

9. 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。

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10. 氘核和氚核可发生热核聚变而释放巨大的能量，该反应方程为：
${}_{1}^{2}H$ ＋ ${}_{1}^{3}H$ → ${}_{2}^{4}H e$ ＋X，式中X是某种粒子。已知： ${}_{1}^{2}H$ 、 ${}_{1}^{3}H$ 、 ${}_{2}^{4}H e$ 和粒子X的质量分别为m₁＝2.0141u、m₂＝3.0161u、m₃＝4.0026u和m₄＝1.0087u；1u相当于931.5MeV的能量。由上述反应方程和数据可知，粒子X是；该反应的质量亏损为（用m₁、m₂、m₃、m₄表示）；该反应释放出的能量为MeV（结果保留3位有效数字）。

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四、计算题

11. 一个原来静止的锂核（ ${}_{3}^{6}L i$ ）俘获一个速度为7.7×10⁴ m/s的中子后，生成一个氚核和一个氦核，已知氚核的速度大小为1.0×10³ m/s，方向与中子的运动方向相反．

(1)、试写出核反应方程；

(2)、求出氦核的速度大小；

(3)、若让一个氘核和一个氚核发生聚变时可产生一个氦核，同时放出一个中子，求这个核反应释放出的能量．（已知氘核质量为m_D＝2.014 102 u，氚核质量为m_T＝3.016 050 u，氦核质量m_He＝4.002 603 u，中子质量m_n＝1.008 665 u，1 u＝1.660 6×10^－27 kg）

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12. 太阳内部的核聚变反应可以释放出大量的能量，这些能量以电磁波辐射的形式向四面八方辐射出去，其总功率达P＝3.8×10²⁶ W．

(1)、估算太阳每秒钟的质量亏损．

(2)、设太阳上的核反应都是4 ${}_{1}^{1}H$ → ${}_{2}^{4}H e$ ＋2 ${}_{1}^{0}e$ ＋2ν＋28 MeV这种形式的反应（ν是中微子，其质量远小于电子质量，是穿透力极强的中性粒子），地日距离L＝1.5×10¹¹ m，试估算每秒钟太阳垂直照射地面上每平方米有多少中微子到达．

(3)、假设原始太阳全部由质子和电子组成，并且只有10%的质子可供“燃烧”，试估算太阳的寿命（太阳的质量为2.0×10³⁰ kg，质子的质量为1.67×10^－27 kg）．

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原子核	${}_{1}^{1}H$	${}_{2}^{3}H e$	${}_{2}^{4}H e$	${}_{6}^{12}C$	${}_{7}^{13}N$	${}_{7}^{15}N$
质量/u	1.0078	3.0160	4.0026	12.0000	13.0057	15.0001