高中物理人教版 选修3-5 第十九章 原子核 7.核聚变

一、单选题

1. 难度：简单

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

2. 难度：简单

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

3. 难度：中等

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．[（m_D－m_p－m_n）c²－E]

B．[（m_p＋m_n－m_D）c²＋E]

C．[（m_D－m_p－m_n）c²＋E]

D．[（m_p＋m_n－m_D）c²－E]

4. 难度：简单

氘和氚发生聚变反应的方程式是＋→＋＋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

5. 难度：中等

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＋→＋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＝

6. 难度：简单

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＋→＋Q₁＋→＋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
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，Q₂>Q₁    B. X是，Q₂>Q₁

C. X是，Q₂<Q₁    D. X是，Q₂<Q₁

二、多选题

7. 难度：中等

在某些恒星内，3个α粒子结合成一个，原子的质量是12．000 0u，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

8. 难度：中等

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＋―→＋

B．“人造太阳”的核反应方程是＋→＋＋3

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＝mc²

三、填空题

9. 难度：简单

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____________。

10. 难度：中等

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：

＋→＋X，式中X是某种粒子。已知：、、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）。

四、计算题

11. 难度：中等

一个原来静止的锂核（）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）

12. 难度：中等

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→＋2＋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）．