裂变和聚变练习题40道
一、选择题
1、一个U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为U+n→X+Sr+2n，则下列叙述正确的是（）
A.X原子核中含有86个中子
B.X原子核中含有141个核子
C.因为裂变时释放能量，根据，所以裂变后的总质量数增加
D.因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少
2、前段时间，伊朗及朝鲜的“核危机”引起了全球的瞩目，其焦点问题就是双方核电站采用轻水堆
还是重水堆，重水堆核电站在发电的同时还要以生产出可供研制核武器的钚，这种可
由铀经过n次衰变而产生，则n为（）
A.2
B.239
C.3
D.1
3、目前核电站用的核反应是（）
A.裂变，核燃料是铀
B.聚变，核燃料是铀
C.裂变，核燃料是氘
D.聚变，核燃料是氘
4、重核裂变和轻核聚变是人们获得核能的两个途径，下列说法中正确的是（）
A.裂变过程和聚变过程都有质量增加
B.裂变过程和聚变过程都有质量亏损
C.裂变过程质量增加，聚变过程质量亏损
D.裂变过程质量亏损，聚变过程质量增加
5、浙江秦山核站第二期工程发电机已经并网发电，发电站的核能来源于的裂变，以下说法正
确的有（）
A.原子核中有92个质子、143个中子
B.原子核中有143个质子、92个中子
C.是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度后，半衰期将缩短
D.裂变成两个中等质量的原子核和，可称为的放射性同位素
6、现已建成的核电站主要利用的是（）
A.放射性元素衰变释放的能量
B.人工放射性同位素衰变释放的能量
C.轻核聚变释放的能量
D.重核裂变释放的能量
7、下列四个方程中，表示重核裂变的是（）
A. B.
C. D.
8、原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它主要由哪四部分组成（）
A.原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统
B.原子燃料、减速剂、发热统和传热系统
C.原子燃料、减速剂、碰撞系统和传热系统
D.原子燃料、中子源、原子能聚存系统和输送系统
9、重核的裂变和轻核的聚变是人类利用原子核能的两种主要方法，下面关于它们的说法中正确的是( )
A.裂变和聚变过程都有质量亏损
B.裂变和聚变过程质量都有所增加
C.裂变过程有质量亏损，聚变过程质量有所增加
D.聚变过程有质量亏损，裂变过程质量有所增加
10、在核反应堆外修建很厚的水泥层，是为了防止.（）
A.核爆炸
B.放射线外泄
C.快中子外泄
D.慢中子外泄
11、下列四种原子核中平均质量最小的是.（）
A.铁56
B.氦4
C.铀238
D.钍234
12、铀235容易俘获哪一种粒子而发生裂变释放核能.（）
A.快中子
B.慢中子
C.α粒子
D.质子
13、下列说法正确的是（）
A.氘和氚通过化合反应生成氦，同时释放巨大的核能
B.氘和氚不可能通过化合反应生成氦
C.U核内的众多核子是靠静电力结合在一起的
D.U核内的众多核子是靠万有引力和静电力结合在一起的
14、有一种核聚变反应为：H+H→H+X。已知H的质量为2.0136u，H的质量为1.0073u，X的
质量为3.0180u。则下列说法正确的是（）
A.X是质子，该反应吸收能量
B.X是氕，该反应吸收能量
C.X是氘，该反应释放能量
D.X是氚，该反应释放能量
15、下面核反应方程中：，若用c表示光速，则（）
A.x是质子，核反应中放出的能量等于质子的质量乘以
B.x是中子，核反应中放出的能量等于质子的质量乘以
C.x是质子，核反应中放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与质子的质量和再乘以
D.x是中子，核反应中放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与中子的质量和再乘以
16、一个质子和一个中子结合成氘核，同时放出γ光子，核反应方程是，以下说法
中正确的是（）
A.反应中氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和
B.反应前后的质量数不变，因而质量不变
C.γ光子的能量为Δmc2，Δm为反应中的质量亏损，c为光在真空中的速度
D.因存在质量亏损Δm，所以“物质不灭”的说法不正确
17、以m D、m P、m n分别表示氘核、质子、中子的质量，则（）
A.m D＝m P＋m n
B.m D＝m P＋2m n
C.m D＞m P＋m n
D.m D＜m P＋m n
18、一个氘核和一个氚核结合成一个氦核的过程中，释放出的能量是△E。已知阿伏加德罗常数为
N A，则2克氘与3克氚完全结合成氦的过程中，释放出的能量为()
19、一个氘核（）和一个氚（）结合成一个氦核时，质量亏损为△m，已知阿伏加德罗常数
为N A，真空中的光速为c，若1mol氘和1mol氚完全发生核反应生成氦，则在这个核反应中释放的能量为（）
A.N A△mc2
B.2N A△mc2
C.N A△mc2
D.5N A△mc2
20、就反应而言,以下说法正确的是（）
A.这个反应要吸收能量
B.因为生成了新的物质,所以它是一个化学变化
C.这是一个核反应,不是化学变化
D.它既是化学变化,又是核反应
21、质子的质量mp，中子的质量为mn，它们结合成质量为m的氘核，放出的能量应为（）
A.（mp+mn-m）C2
B.（mp+mn）c2
C.mc2
D.(m-mp)c2
22、两个原子核可聚变成一个原子核，核反应方程为。已知的质量
为m1，的质量为m2，的质量为m3。它们质量间的关系式正确的是（）
Ａ.2m1=m3+m2 Ｂ.2m1>m3+m2
Ｃ.2m1 23、氢弹爆炸的核反应是（） A. B. C. D. 24、太阳能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. B. C. D. 二、多项选择 25、一个原子核在中子的轰击下裂变方程为，则下列说法正确的是 （） A.X原子核中含有86个中子 B.X原子核中含有141个核子 C.铀核裂变的产物是多种多样的，具有一定的偶然性 D.为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀235 26、如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图象，下列说法中正确的是（） A.若D和E结合成F，结合过程中一定会吸收核能 B.若D和E结合成F，结合过程中一定会释放核能 C.若A分裂成B和C，分裂过程一定会吸收核能 D.若A分裂成B和C，分裂过程一定会释放核能 27、关于原子核的裂变和聚变，下面说法正确的是（） A.铀核裂变的产物是多种多样的，但都有质量亏损。 B.裂变产生的放射性物质处理起来比较困难 C.要使原子核发生聚变反应，必须使核子接近到10－10m。 D.太阳及其它恒星的能量都来自于原子核的聚变反应。 28、关于核力，下列说法中正确的是() A.核力是一种特殊的万有引力 B.原子核由任意两个核子内部有核力作用 C.核力是原子核所稳定存在的原因 D.核力是一种短程强作用力 29、大量释放核能的过程一定是（） A.由质量较小的原子核结合成质量较大的原子核 B.由质量较大的原子核分裂成质量较小的原子核 C.由某些轻核结合为质量较大的原子核 D.由某些重核分裂为中等质量的原子核 30、关于铀核裂变，下列说法正确的是（） A.铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两种 B.铀核裂变时还能同时释放2-3个中子 C.为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀235 D.铀块的体积对链式反应无影响 31、当一个中子和一个质子结合成氘核时，产生光子辐射，对这一实验事实的下列说法中正确的 是（） A.核子结合成原子核时，要放出一定能量 B.原子核分裂成核子时，要放出一定能量 C.光子质量为零，氘核的质量等于中子与质子的质量之和 D.光子具有一定能量，氘核的质量小于中子与质子的质量之和 32、下列说法中正确的是（） A.聚变反应从外界吸收能量； B.聚变反应向外界放出能量； C.聚变反应可以无条件进行； D.聚变反应必须使核之间距离接近10-15m。 33、热核反应是一种理想能源的原因是( ) A.就平均每一个核于来说，热核反应比重核裂变时释放的能量多 B.对环境的放射性污染较裂变轻，且较容易处理 C.热核反应的原料在地球上储量丰富 D.热核反应的速度容易控制 34、中子和质子结合成氘核时，质量亏损△m，相应的能量△E=△mc2=2.2MeV是氘核的结合能。下 列说法正确的是（） A.用能量小于2.2MeV的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子 B.用能量等于2.2MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动 能之和为零 C.用能量大于2.2MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动 能之和为零 D.用能量大于2.2MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动 能之和不为零 三、填空题 35、平衡核反应方程式U＋?Sr＋Xe＋10n，反应堆中石墨起的作用，镉棒起的作用. 36、铀238俘获中子后形成铀239，再经两次β衰变，可成为原子反应堆中的燃料钚239.写出其方 程式_____________. 37、质子、中子、氘核的质量分别为，质子和中子结合成氘核时，质量亏损为 ________________，放出的能量为________________。 38、质子和中子和氘核的质量分别为和，质子和中子结合成氘核时，发出射线已知普 朗克恒量为h，真空中光速为c，则射线频率__________。 39、一个质子和一个中子结合成一个氘核，核反应方程是：，这个过程释放出2.2MeV能量，这个过 程中质量亏损为kg，(要求二位有效数字) 四、计算题 40、世界上第一座原子能发电站每秒需要28.5×106J的能量，设一个铀235的原子核裂变时能放出 约196MeV的能量，它一天需要多少铀燃料？相当于多少燃烧值为2.9×107J/kg的煤完全燃烧放出的能量？ 参考答案 一、选择题 1、A 2、A 3、A 4、B 5、A 6、D 7、C 8、A 9、A 10、B 11、A 12、B 13、B解析：核反应不同于化学反应，化学反应没有改变原子的核，所以A错误，B正确.由于核内 质子间有很大的库仑斥力，所以必有强大的核力维持原子核的稳定.所以CD都错误. 14、D 15、D 16、A、C 17、D 18、A 19、A 20、C 21、A 22、B 23、A. 24、A 二、多项选择 25、ACD 26、BD（核子平均质量大的向核子平均质量小的变化时均释放核能，反之吸收能量） 27、ABD 28、CD 29、CD 30、BC 31、AD 32、BD 33、ABC 34、AD解析：只有静止氘核吸收光子能量大于其结合能时，才能分解为一个质子和一个中子，故A 项正确，B项错误；根据能量守恒定律，光子能量大于氘核结合题，则多余的能量以核子动能形式呈现，故C项错，D项正确。 三、填空题 35、(n，减速剂，控制反应速度或吸收中子) 36、+n→→Np+Np→+Pn+ 37、； 38、 39、H＋n→H， 四、计算题 40、78.5g85t 核裂变核聚变 一、核裂变和链式反应 答案(1)铀核的裂变 ①核子受激发 当中子进入铀235后，便形成了处于激发状态的复核，复核中由于核子的激烈运动，使核变成不规则的形状． ②核子分裂 核子间的距离增大，因而核力迅速减弱，使得原子核由于质子间的斥力作用而分裂成几块，同时放出中子，这些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变反应一代接一代继续下去，形成链式反应． (2)重核的裂变只能发生在人为控制的核反应中，在自然界中不会自发地发生．铀核裂变不会自发地进行，要使铀核裂变，首先要利用中子轰击铀核，使铀核分裂，分裂产生更多的中子，这些中子继续与其他铀核发生反应，再引起新的裂变，这样就形成了链式反应． 总结: 1．核裂变：把重核分裂成几个中等质量原子核的现象． 2．铀核裂变方程举例 235 92 U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n 3．链式反应 由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应．4．链式反应的条件 (1)铀块的体积大于临界体积或铀块的质量大于临界质量． (2)有足够数量的慢中子． 二、核电站 1．核电站是利用核能发电的装置，它的核心设施是反应堆，它主要由以下几部分组成：(1)燃料：铀棒．(2)慢化剂：铀235容易捕获慢中子发生反应，采用石墨、重水或普通水作慢化剂； (3)控制棒：采用在反应堆中插入镉棒的方法，利用镉吸收中子的能力很强的特性，控制链式反应的速度． 2．工作原理 核燃料裂变释放能量，使反应区温度升高．利用水或液态的金属钠等流体把反应堆内的热量传输出去，用于发电． 三、裂变过程中核能的分析与计算 重核裂变为什么能释放核能？人们获得核能的途径有哪些？通过图1说明． 图1 答案中等质量的原子核的核子的平均质量较小，重核和轻核的核子的平均质量较大．如果原子序数较大的重核A分裂成原子序数小一些的核B和C，会有质量亏损，放出巨大的核能．获得核能的主要途径：一是重核裂变，二是轻核聚变． 总结：铀核裂变释放核能的计算 1．首先算出裂变反应中的质量亏损Δm. 2．根据ΔE＝Δmc2计算释放的核能 计算时要注意Δm与ΔE单位的对应关系：若Δm用kg做单位，则ΔE用J做单位；若Δm用u 做单位，则ΔE用MeV做单位，1 u相当于931.5 MeV的能量． 3．若计算一定质量的铀块完全裂变时放出的核能，应先算出铀块中有多少个铀核(设为n)，则铀块裂变释放的核能E＝nΔE. 四、核聚变(热核反应) 1．定义：把轻原子核聚合成较重原子核的反应称为聚变反应，简称核聚变．也称热核反应．2．热核反应举例：21H＋31H→42He＋10n 3．聚变发生的条件：要使轻核聚变，必须使轻核接近核力发生作用的距离10－15m，这要克服 高中物理裂变、聚变教案 课题引入 1、核反应有些释放能量，有些吸收能量，人们想利用核能，当然必须选那些释放核能的核反应。什么样的核反应能释放核能呢？利用天然放射性放射性元素的衰变行吗？例如 U 238在α衰变时放出的α粒子具有4.18MeV的能量，但它的半衰期很长，达4.49亿年，衰变非常缓慢，功率太小。利用人工转变行吗？例如 ①可放出能量5.6MeV； ②可放出能量4.8MeV； 但粒子击中原子核的概率太低，只有百万分之一、二。实在得不偿失！有哪些核反应才真正具有实用价值呢？ 2、说明有些重核分裂成中等质量的核，有些轻核结合成中等质量的核都能发生质量亏损放出巨大能量。物理学中，把重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应叫裂变，把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应叫聚变。本节（包括课本第六节、第七节）介绍裂变和聚变。 重难点分析 1、裂变和聚变 精确的研究表明原子核中核子的平均质量跟原子序数的关系，如人教社教材中图24-11所示，这个图线是解释那些核反应释放能量的根据。这个图线表达了原子核组成的重要规律。按图线分析可知，怎样的反应有质量亏损是释放能量的，从而明确：裂变是重核分裂为质量较小的核，释放核能的反应；聚变是轻核结合为质量较大的核释放出核能的反应. 2、铀核的裂变 铀核的裂变，一般分裂为两个中等质量的核，叫二分裂，产物是多种多样的，一种典型的反应如下述核反应方程所示： （也有三分裂、四分裂现象，但出现的概率极低，约为二分裂的千分之三和万分之三。） 这个核反应的结果中，又释放出2-3个中子，这些中子又会引起其他原子核的裂变，形成链式反应，使裂变继续下去。当然维持链式反应是要有一定条件的，这个条件是，每次裂变产生的中子，至少平均有一个能再度引起裂变反应。这些中子，有的可能被杂质吸收，有可能穿出裂变物质体外，因而不能引起新的裂变发生。为维持链式反应要减少裂变物质 人教版物理高二选修1-2 3.4裂变和聚变同步训练B卷 姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、选择题 (共15题；共30分) 1. （2分）在下列四个核反应方程中，符号“X”表示中子的是（） A . A+ n→ Mg+X B . Na→ Mg+X C . Be+ He→ C+X D . U→ Np+X 2. （2分） 2011年3月11日下午，日本东部海域发生里氏9.0级大地震，并引发海啸，受此影响，日本福岛第一核电站发生放射性物质泄漏事故，对人的安全及环境产生一定的危害作用．下列关于核反应及核衰变的一些说法中正确的是（） A . 福岛核电站是依靠核聚变反应放出的核能来发电的 B . 核裂变过程质量亏损，核聚变过程质量增大 C . 放射性物质半衰期越短，污染环境时间也越短 D . β射线与γ射线一样是电磁波，但穿透本领远比γ射线小 3. （2分）关于原子物理的相关知识，下列说法正确的是（） A . 太阳辐射能量主要来自太阳内部的核聚变反应 B . 一束单色光照射到某种金属表面不能发生光电效应，是因为该光的波长太短 C . 发生光电效应时，入射光的频率越高，逸出的光电子的最大初动能就越小 D . 大量的氢原子从n=3能级向低能级跃迁时，只能辐射两种不同频率的光 4. （2分） (2017高二下·黑龙江期中) 北京奥组委接受专家建议，为成功举办一届“绿色奥运”，场馆周 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，太阳能是由太阳内部热核聚变反应形成的，其核反应主要是（） A . H+ H→ He+ n B . N+ He→ O+ H C . U+ n→ Xe+ Sr+10 n D . U→ Th+ He 5. （2分）(2017·西宁模拟) 下列说法中正确的是（） A . 光电效应现象揭示了光具有波动性 B . 电子的衍射现象说明实物粒子也具有波动性 C . 重核裂变时平均每个核子释放能量要比轻核聚变时多 D . 天然放射现象使人们认识到原子具有复杂结构 6. （2分） (2017高二下·盘锦期中) 下列说法正确的是（） A . 光电效应说明光具有粒子性 B . α粒子散射说明原子核具有复杂结构 C . 天然放射现象说明原子具有核式结构 D . 原子核中所有的核子之间都具有核力 7. （2分）如图所示，印度第一艘自主研发的核潜艇于2009年7月26日正式下水，成为世界第六个拥有核潜艇的国家．核动力潜艇是潜艇中的一种类型，指以核反应堆为动力来源设计的潜艇．在核反应中有一种是一个 U原子核在中子的轰击下发生的一种可能的裂变反应，其裂变方程为 U+ n→X+ Sr+10 n，则下列叙述正确的是（） 第五章 核裂变与核聚变 5.1核裂变反应 1.自发裂变与诱发裂变 1).自发裂变－原子核没有外来粒子轰击自行发生裂变 一般表达式 212211Y Y X A Z A Z A Z +→ 21A A A +=；21Z Z Z +=。 (1)裂变能s f Q , 由能量守恒可以导出自发裂变的裂变能s f Q , ()()222111,,,A Z Y A Z Y s f T T Q += ()()()[]222112,,,c A Z M A Z M c A Z M ?+-= ()()()A Z B A Z B A Z B ,,,2211-+= ()[()()]2211,,A Z A Z A Z -?+?-?= 自发裂变发生的条件：0,>s f Q 。 从比结合能曲线看，90>A 即可满足此条件。 (2)裂变势垒与穿透势垒概率 从上面讨论可见，90>A 原子核就可能发生自发裂变。但实验发现很重的核才能发生，有能量放出只是原子核自发裂变的必要条件，具有一定大小的裂变概率，才能在实验上观察到裂变事件。 和α衰变的势垒穿透类似，原子核自发裂变也要穿透一个势垒，这种裂变穿透的势垒称为裂变势垒。势垒穿透概率的大小和自发裂变半衰期密切相关，穿透概率大，半衰期就短，穿透概率小，半衰期就长。而且，自发裂变半衰期对于裂变势垒的高度非常敏感，例如，垒高相差MeV 1，自发裂变半衰期可以差到5 10倍。根据核的液滴模型可得裂变势垒的近似公式 sp s b E A Z E ,3 2 219 .0183.0??? ? ? ?-= 式中sp s E ,球形核的表面能。 随着A Z 2的加大，裂变势垒高度降低。因而自发裂变的概率增加。A Z 2较小的核，尽管满足0 ,>s f Q ， 但因裂变势垒太高，很难穿透势垒，所以，这些核对自发裂变是稳定的。。 (3)裂变份额f R 重核大多数具有α放射性，自发裂变与α衰变是相互竞争的过程，它们是重核蜕变的两种形式。发生自发裂变过程的衰变常数记为f λ，发生α衰变过程的衰变常数记为αλ。 对 U 23592 ： a 101039.9-α?=λ，a f 181085.3-?=λ； 故裂变份额 0≈λ+λ λ= α f f f R 对Cf 25298 ：a 725.0=λα，a f 3 10 10.8-?=λ； 故裂变份额 %8.2=λ+λ λ= α f f f R 对 Cf 254 98 ：则裂变份额:%7.99=f R 。 裂变碎片是很不稳定的原子核，一方面碎片处于较高的激发态，另一方面它们是远离β稳定线的丰中子核而发射中子，所以自发裂变核又是一种很强的中源。 ２)诱发裂变－在外来粒子的轰击下，靶核与入射粒子形成复合核，复合核一般处于激发态，会进而发生裂变。入射粒子可以是带电粒子或中子，主要研究是中子，它是链式核反应的主要过程。 其一般表达式为 Y Y X X n A Z A Z A Z A Z 2211*1+→→ ++ 裂变和聚变 ★新课标要求 （一）知识与技能 1．知道核裂变的概念，知道重核裂变中能释放出巨大的能量。 2．知道什么是链式反应。 3．会计算重核裂变过程中释放出的能量。 4．知道什么是核反应堆。了解常用裂变反应堆的类型，了解核电站及核能发电的优缺点。 5．了解聚变反应的特点及其条件. 6．了解可控热核反应及其研究和发展. 7．知道轻核的聚变能够释放出很多的能量,如果能加以控制将为人类提供广阔的能源前景。 （二）过程与方法 1．通过对核子平均质量与原子序数关系的理解，培养学生的逻辑推理能力及应用 教学图像处理物理问题的能力。 2．通过让学生自己阅读课本，查阅资料，培养学生归纳与概括知识的能力和提出问题的能力。 （三）情感、态度与价值观 1．激发学生热爱科学、探求真理的激情，树立实事求是的科学态度，培养学生基本的科学素养，通过核能的利用，思考科学与社会的关系。 2．通过教学，让学生认识到和平利用核能及开发新能源的重要性。 3．确立世界是物质的，物质是运动变化的，而变化过程必然遵循能量守恒的观点。 ★教学重点 1．链式反应及其释放核能的计算。 2．重核裂变的核反应方程式的书写。 3. 聚变核反应的特点。 ★教学难点 1、通过核子平均质量与原子序数的关系，推理得出由质量数较大的原子核分裂成质量数较小的原子核释放能量这一结论。 2、聚变反应的条件。 ★教学方法 教师启发、引导，学生讨论、交流。 ★教学用具： 多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。 ★课时安排 1 课时 ★教学过程 重核裂变 （一）引入新课 教师：大家都知道在第二次世界大战即将结束的时候，美国于1945年8月6日、9日先后在日本的广岛、长崎上空投下了两颗原子弹，刹那间，这两座曾经十分美丽的城市变成一片废墟．大家还知道目前世界上有少数国家建成了许多核电站，我国也相继建成了浙江秦山核电站和广东大亚湾核电站等。我想，现在大家一定想知道原子弹爆炸及核发电的原理，那么，我们这节课就来学习裂变，通过学习，大家就会对上述问题有初步的了解。 第四章 原子核 第五节 裂变和聚变 A 级 抓基础 1．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 解析：重核裂变时放出中子，中子再轰击其他重核发生新的重核裂变，形成链式反应，B 项正确． 答案：B 2．重核裂变和轻核聚变是人们获得核能的两个途径，下列说法中正确的是( ) A ．裂变过程质量增加，聚变过程质量亏损 B ．裂变过程质量亏损，聚变过程质量增加 C ．裂变过程和聚变过程都有质量增加 D ．裂变过程和聚变过程都有质量亏损 解析：裂变和聚变中都有核能的释放，由ΔE ＝Δmc 2 可知均有质量亏损，故D 对． 答案：D 3．氢弹和原子弹各是根据什么原理制造的( ) A ．都是根据重核裂变原理 B ．都是根据轻核聚变原理 C ．原子弹是根据轻核聚变原理，氢弹是根据重核裂变原理 D ．原子弹是根据重核裂变原理，氢弹是根据轻核聚变原理 解析：氢弹是根据轻核聚变原理，原子弹是根据重核裂变原理，故选项D 对． 答案：D 4．下列核反应方程，属于裂变反应的是( ) 92 )U →234 90Th ＋4 2He 92 )U ＋1 0n →144 56Ba ＋89 36Kr ＋31 0n P →30 14Si ＋01e Be ＋4 2He →12 6C ＋1 0n 解析：A 选项是α衰变，B 选项是裂变反应，C 选项是放射性元素的衰变，D 选项是查德威克发现中子的人工转变方程，故B 正确，A 、C 、D 错． 答案：B 5．(多选)关于核反应的类型，下列表述正确的有( ) 92 )U →234 90Th ＋4 2He 是α衰变 7 )N ＋4 2H e →17 8O ＋1 1H 是β衰变 H ＋3 1H →4 2He ＋1 0n 是轻核聚变 Se →82 36Kr ＋2 0 －1e 是重核裂变 解析：选项A 是α衰变，选项B 是原子核的人工转变，选项C 是核聚变，选项D 是β衰变，选项A 、C 正确． 答案：AC B 级 提能力 6．(多选)我国科学家研制“两弹”所涉及的基本核反应有： (1)235 92U ＋1 0n →90 38Sr ＋136 54Xe ＋k 1 0n (2)2 1H ＋3 1H →4 2He ＋d 1 0n 关于这两个方程的下列说法，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)中k ＝10，方程(2)中d ＝1 D ．方程(1)中k ＝6，方程(2)中d ＝1 解析：方程(1)应属于重核裂变而不是α衰变，选项A 错误；方程(2)为轻核聚变，选项B 正确；核反应前后质量数守恒、核电荷数守恒，方程(1)中：235＋1＝90＋136＋k ×1，解得k ＝10，方程(2)中：2＋3＝4＋d ×1，解得d ＝1，选项C 正确，D 错误． 答案：BC 7．(多选)据新华社报道，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2 1H ＋3 1H →4 2He ＋1 0n B ．“人造太阳”的核反应方程是235 92U ＋1 0n →141 56Ba ＋92 36Kr ＋31 0n C ．根据公式E ＝mc 2 可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量比裂变反应大得多 D ．根据公式 E ＝mc 2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量与裂变反应相同 解析：2 1H ＋3 1H →4 2He ＋10n 是氢核聚变方程，故A 项正确；根据氢核聚变特点，相同质量的核燃料，氢核聚变释放的能量比裂变反应大得多，故C 项正确． 答案：AC 8．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 11 H ＋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： 高中物理-核聚变、核裂变练习 基础夯实 一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题) 1．(江苏徐州市高二下学期期末)一典型的铀核裂变方程是23592U＋X→14456Ba＋8936Kr＋310n，关于该反应，下列说法正确的是( C ) A．X是质子 B．该反应是核聚变反应 C．23592U的比结合能小于14456Ba的比结合能 D．释放出的中子对于链式反应的发生没有作用 解析：该反应是裂变反应，X是中子，释放的中子引起链式反应，故A、B、D错误；23592 U的比结合能小于14456Ba的比结合能，C正确。 2．2010年3月31日欧洲大型强子对撞机实现首次质子束对撞成功。科学家希望以接近光速飞行的质子在发生撞击之后，能模拟宇宙大爆炸的能量，并产生新的粒子，帮助人类理解暗物质、反物质、以及其他超对称现象，从根本上加深了解宇宙本质，揭示宇宙形成之谜。欧洲科研机构宣布他们已经制造出9个反氢原子。请推测反氢原子的结构是( B ) A．由1个带正电荷的质子和1个带负电荷的电子构成 B．由1个带负电荷的反质子和1个带正电荷的正电子构成 C．由1个带负电荷的反质子和1个带负电荷的电子构成 D．由1个不带电荷的中子和1个带正电荷的正电子构成 解析：根据反粒子定义，“反粒子”与“正粒子”具有相同的质量，但带有等量的异性电荷。因此“反氢原子”应该具有与氢原子相同的质量，相反的电荷符号且等量的电荷量。所以反氢原子是由1－1H核和01e构成的。 3．2002年，美国《科学》杂志评出的《2001年世界十大科技突破》中，有一次是加拿大萨德伯里中微子观测站的结果，该站揭示了中微子失踪的部分中微子在运动过程中转化为一个μ子和一个τ子。在上述研究中有以下说法，正确的是( B ) ①若发现μ子和中微子的运动方向一致，则τ子的运动方向与中微子的运动方向一定相反 ②若发现μ子和中微子的运动方向一致，则τ子的运动方向与中微子的运动方向可能一致 ③若发现μ子和中微子的运动方向相反，则τ子的运动方向与中微子的运动方向一定一致 ④若发现μ子和中微子的运动方向相反，则τ子的运动方向与中微子的运动方向可能 《裂变和聚变》同步练习 1．(2014?珠海二模)“两弹”所涉及的基本核反应方程有： ①U+n→Sr+Xe+10n， ②H+H→He+n， 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H与He互为同位素 2．(2014?重庆模拟)太阳内部持续不断地发生着4个质子()聚变为1个氦核(He)的热核反应，核反应方程是4H→He+2X，这个核反应释放出大量核能．已知质子、氦核、X的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c． 下列说法中正确的是( ) A.方程中的X表示中子(n) B.方程中的X表示正电子(e) C.这个核反应中质量亏损△m=4m1﹣m2 D.这个核反应中释放的核能△E=(4m1﹣m2﹣m3)c2 3．(2014?西藏模拟)下列说法正确的是( ) A. 放射性元素的半衰期随温度的升高而减小 B. 放射性元素放射出的α射线、β射线和γ射线，电离能力最强的是α射线 C. Th衰变成Pb要经过6次α衰变和4次β衰变 D. 原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是吸收能量的过程 E．光电效应的实验结论是：对于某种金属，超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大 4．(2014?浦东新区二模)下列核反应方程中X表示α粒子，且属于α衰变的是( ) A.U→Th+X B.Th→Pa+X C.H+H→X+n D.Be+X→C+n 5．(2014?齐齐哈尔三模)由于放射性元素Np的半衰期很短，所以 在自然界一直未被发现，而是在使用人工的方法制造后才被发现．已知Np经过一系列α衰变和β衰变后变成Bi，下列论断中正确的 ( ) A. 核Bi比核Np的少28个中子 B. 衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变 C. 衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变 D. 发生β衰变时，核内中子数减少，质子数增加 E．质量为m0的放射性匀速Np，经过4个半衰期后，剩下的放射性元素Np的质量为m 0 6．(2014?河西区二模)关于核电站获取核能的基本核反应方程可能是( ) A.U+n→Sr+Xe+10n 1．(双选)关于裂变反应，下列说法中正确的是() A．用中子轰击铀核发生裂变，其一定分裂为质量差不多的两部分 B．铀核裂变为中等质量的原子核一定释放能量 C．铀核发生裂变时可能分裂成二、三或四部分 D．所有重核元素用中子轰击均能发生裂变反应 解析：选BC.用中子轰击235 92U和239 94Pu(钚)等少数几种重核元素才能发生裂变反应，发生裂变的原子核可能分裂为二部分、三部分或四部分，但产生两部分的概率很大，由此知B、C 正确． 2．(单选)对于核反应方程21H＋31H→42He＋X，用c表示光速，下列说法正确的是() A．X是质子，核反应放出的能量等于质子质量乘以c2 B．X是中子，核反应放出的能量等于中子质量乘以c2 C．X是质子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与质子的质量和，再乘以c2 D．X是中子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与中子的质量和，再乘以c2 解析：选D.由质量数守恒及电荷数守恒定律可得X为10n(中子)，再据质能方程可得核反应放出的能量为反应前后质量亏损与c2的乘积，故D正确． 3．(单选)氘与氚发生聚变反应的方程式是21H＋31H→42He＋10n＋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 解析：选A.由核反应方程可知1个氘核和1个氚核聚变成氦核时放出17.6 MeV能量和1个中子，则1 mol的氘和1 mol 氚全部聚变成1 mol氦核时释放的能量为ΔE＝N A×17.6 MeV. 4．(单选)下列关于聚变的说法中，不．正确的是() A．要使聚变产生，必须克服库仑引力做功 B．轻核聚变需要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热核反应 解析：选A.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错误；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正确． 5．用中子轰击铀核(235 92U)，其中的一个可能反应是分裂成钡(141 56Ba)和氪(9236Kr)两部分，放出3个中子． 各个核和中子的质量如下： m U＝390.313 9×10－27 kg，m n＝1.674 9×10－27 kg； m Ba＝234.001 6×10－27 kg，m Kr＝152.604 7×10－27 kg. 试写出核反应方程，求出反应中释放的核能． 解析：根据反应前后核的质量数守恒、核电荷数守恒，就可以写出核反应方程． 根据核反应前后的质量亏损，用爱因斯坦的质能方程就可求出释放的核能． 此铀核裂变方程为 1 n＋235 92U→141 56Ba＋9236Kr＋310n 则核反应前后的质量亏损为 Δm＝m U＋m n－m Ba－m Kr－3m n＝0.357 8×10－27 kg. 由爱因斯坦的质能方程可得释放的核能为 ΔE＝Δmc2＝0.357 8×10－27×(2.997 9×108)2 J ＝3.215 7×10－11 J. 两个较轻的原子（质量数大致小于16）聚合成一个较重的原子核，同时放出大量的能量，这种核反应叫聚变反应。它是获得原子能的重要途径之一。一升的海水约含有0.03克的氘，通过核聚变反应能产生相当于300升汽油燃烧所放出的能量。由于原子核间有很强的静电斥力，核聚变反应必须在几千万摄氏度至上亿摄氏度的高温下才能发生。太阳和一些恒星内部温度很高，原子核有足够在的动能克服核间静电斥力而发生聚变反应。太阳里发生的持续的核聚变反应，源源不断地给我们提供光和热。 一个重的原子核分裂成两个质量略为不同的较轻的原子核，同时放出大量能量，这种反应叫做裂变反应。裂变有自发裂变和受激裂变反应两种。自发裂变是原子核不稳性的一种表现形式，天然同位素自发裂变半衰期都很长，如铀-238约为1016年；一些原子核比铀原子核重的同位素（超铀核素）自发裂变半衰期相对较短，如锎-252只有85.5年。重原子核受到其他粒子（中子、带电粒子、光子）轰击时分裂成两个质量略为不同的较轻原子核，叫受激裂变。1947年，我国科学家钱三强、何泽慧首先观察到中子轰击铀裂变时，铀核也有分裂成三块或四块的情况。但这种现象是非常稀少的。三分裂和四分裂相对于二分裂之比分别为3：1000和3：10000。重核裂变时释放出大量的能量，是获得原子能重要途径之一。1公斤铀-235完全裂变释放出的能量相当于两万吨TNT炸药爆炸时释放的能量，也相当于2700吨标准煤完全燃烧释放出的能量。重核裂变反应释放的大量能量已在核电站中得到充分应用。 爱因斯坦１９０５年在提出相对论时指出，物质的质量和能量是同一事物的两种不同形式，质量可以消失，但同时会产生能量。１９３８年，德国科学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼在居里夫人实验的基础上，发现了核裂变现象：当中子撞击铀原子核时，一个铀核吸收了一个中子，分裂成两个较轻的原子核，在这个过程中质量发生亏损，因而放出很大的能量，并产生两个或三个新的中子，这就是核裂变反应。 １９４６年，在法国居里实验室工作的中国科学家钱三强、何泽慧夫妇发现了铀核的"三裂变"、"四裂变"现象，即铀原子核在中子的作用下，除了可以分裂为两个较轻的原子核外，还可以分裂为三个甚至四个更轻的原子核。只有铀－２２３、铀－２３５和钚－２３９这三种材料的原子核可以由"热中子"引起核裂变，因此它们被称为易裂材料。其中只有铀－２３５存在于界，铀－２３３、钚－２３９分别是由自然界中的钍－２３２、铀－２３８吸收中子后生成的。而在天然铀中，铀－２３５仅占０．７％，其余的９９．３％几乎都是铀－２３８。 链式裂变反应释放的核能叫做核裂变能。这种２０世纪出现的新能源，目前已占人类总能源消费量的６％。核能的和平利用，对于缓解能源短缺、减轻环境污染都具有重要意义。但是，核裂变产生的核废料、核电站能否安全运转，都引起人们的忧虑。如果利用轻原子核的聚变反应产生的核聚变能够得到工业应用，那么人类将从根本上解决能源需求的问题。核聚变能是两个轻原子核结合在一起时，由于发生质量亏损而放出的能量。核聚变的原料是海水中的氘（重氢）。早在１９３４年，物理学家卢瑟福、奥利芬特和哈尔特克已在静电加速器上用氘－氘反应制取了氚（超重氢），首次实现了聚变反应。海水里的氘只占０．０１５％，但由于地球上有大量海水，每升海水中所含的氘通过核聚变反应产生相当于３００升汽油燃烧所放出的能量，因此可以利用的核聚变材料是极为丰富的。据估计，海水中的氘通过核聚变释放的聚变能可供人类在高消费水平的基础上使用５０亿年。有关科学家们正在积极研究、一些国家政府也大力支持开发丰富而清洁的核聚变能。 美国广播公司１９９９年４月１２日播发的一篇题为《为聚变开拓未来》的消息说：使用美国最新建成的试验核反应堆的科学家们认为，他们为２１世纪开发一种安全而又取之不尽的能源--聚变能- -而进行的努力取得了进展。建在美国中部新泽西州郊区普林斯顿大学等离子体物理实验室的"国家球形核聚变实验装置（ＮＳＴＸ）" ，使支持提供聚变能研究经 课时19 核裂变和核聚变 1．太阳放出的能量来自于（） A．重核裂变 B．天然衰变 C．轻核聚变 D．人工转变 【答案】C 【解析】太阳放出的能量来自于太阳内部剧烈的热核反应，即轻核聚变，故C正确，ABD错误。 故选：C 2．一颗恒星的寿命取决于它的（） A．温度 B．颜色 C．质量 D．体积 【答案】C 【解析】因为天体大，质量大，万有引力就大，在巨大的引力下原子核之间的距离就更近，更容易引起核聚变，所以越大的恒星他的内部核聚变就越激烈，释放的能量也越大，燃料聚变的速度就越快，恒星死亡的也就越快。故选C. 质量小的恒星其寿命几乎同宇宙一样长，达一百多亿年；质量大的恒星，其寿命却只有几百万到几千万年．一般来说，质量越大，寿命越短． 3．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 【答案】C 【解析】光电效应说明光具有粒子性，故A说法正确；重核裂变和轻核聚变都释放能量，都有质量亏损，故B说法正确；氢原子辐射出一个光子后，原子能量减小，轨道半径减小，根据，知核外电子的动能增大，原子能量等于动能和电势能之和，则电势能减小。故C说法错误；任何一个运动着的物体，小到电子质子大到行星太阳，都有一种波与之对应这种波称为物质波，故电子和其他微观粒子，都具有波粒二象性，故D说法正确。 3．现行人教版高中物理教材中有很多经典的插图能够形象的表现出物理实验、物理现象及物理规律，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，卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子 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，射线甲由电子组成，射线乙为电磁波，射线丙由粒子组成 D．丁图中，链式反应属于轻核裂变 【答案】B 【解析】 A. 卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，A错误。 B.根据光电效应规律可知在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大，B正确。 C.因为射线甲受洛仑兹力向左，所以甲带正电，是由粒子组成，C错误。 D.链式反应属于重核裂变，D错误。 4．铀原子核发生衰变时衰变方程为，其中、、X的质量分别为m1、m2、m3，光在真空中的传播速度为c，则（） A．X是质子 B．m1＝m2＋m3 C．衰变时释放的能量为（m2＋m3－m1）c2 D．若提高温度，的半衰期不变 【答案】D 【解析】 A项：根据电荷数守恒、质量数守恒知，X原子核中的电荷数为2，质量数为4，是氦核，故A错误； B项：依据质量亏损，则m1＞m2+m3，故B错误； C项：根据爱因斯坦质能方程得，释放的能量（ ） ，故C错误； D项：衰期的大小与温度无关，故D正确。 5．下列说法正确的是（） A．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等 第五节 裂变和聚变 班级 姓名 学号 评价 【自主学习】 一、 学习目标 1．知道重核的裂变反应． 2．知道链式反应的发生条件．知道原子弹的原理． 3．知道轻核的聚变反应．知道氢弹的原理． 4．了解受控热核反应的发展前景． 二、 重点难点 1．核裂变与核聚变的条件 三、 问题导学 1．铀核的裂变的产物是多样的，最典型的一种裂变的核反应方程式是什么样的？ 2．什么是链式应？发生链式反应的条件是什么？什么是临界体积？ 3．什么叫核聚变？热核反应？ 四、自主学习（阅读课本P45-47页，《金版学案》P80-81知识点1、2） 1．完成《金版学案》P80预习篇 五、要点透析 见《金版学案》P80-81知识点1、2） 【预习自测】 1．两个比较轻的核聚合成一个较 的核时要___ ___能量，这种核反应称为 ____________．如2 1H ＋31H→___________＋1 0n ＋17.51 MeV. 比较重的核分裂成两个较轻的核时要___ ___能量，这种核反应称为核裂变．铀核的一种裂变方程为 235 92U ＋10n→8936Kr ＋14456Ba ＋________. 2．下列核反应方程式中，表示核聚变过程的是（ ） A ．e S i P 01301430 15 +→ B ．n He H H 10423121+→+ C ．e N C 0114 714 6-+→ D ．He Th U 422349023892+→ 3．关于重核的裂变，下列说法正确的是( ) A ．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量 B ．中子从铀块中通过时，一定发生链式反应 C ．重核裂变释放出大量的能量，产生明显的质量亏损，所以核子数减少 D ．由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，所以重核裂变为中等质量的核时， 要发生质量亏损，放出核能 第五节 裂变和聚变 【巩固拓展】 课本作业P87练习1、2、3 1.以下核反应方程中，属于原子核裂变的是（ ） A ．He Th U 422349023892+→ B ．n C Be He 1 01269442+→+ C ．n Kr Ba n U 108936144 5610235923++→+ D ．n He H H 1 0423121+→+ 2．(双选)关于铀核裂变，下列说法中正确的是( ) A ．铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两种不同的核 B ．一般的，铀核裂变时还能同时释放2～3个中子 C ．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀235 D ．铀块的体积对产生链式反应无影响 3.(双选)一个235 92U 原子核在中子的轰击下发生一种可能的核反应为 23592U+10n→Z A X+9438Sr +1 02n ，则下叙述正确的是 A ．X 原子核中含有86个中子 B ．该反应是核聚变反应 C ．由于该反应释放能量，根据E =mc 2判断，反应后的总质量数增加 D ．虽然该反应出现质量亏损，但反应前后总质量数不变 4. 我国科学家研制“两弹”所涉及到的基本核反应方程有： (1)n k Xe Sr n U 10136 5490381023592++→+ (2)n d He H H 1 0423121+→+ 关于这两个方程的下列说法，正确的是 A ．方程(1)属于α衰变 B ．方程(2)属于重核裂变 C ．方程(1)中k=10，方程(2)中d=1 D ．方程(1)中k=6，方程(2)中d= 1 谈谈核裂变能与核聚变能 胡经国 据最近报道，位于英国牛津郡卡勒姆的、联合欧洲环形核聚变试验装置的科学家们，首次成功地进行了受控核聚变反应试验，从而使他们在探索核聚变能的竞争中，超过了美国和日本而居于世界领先地位。这次实验是在一个环形受控核聚变反应堆里进行的，持续时间只有2分钟，温度达到了3亿摄氏度，比太阳内部温度还要高20倍。该环形装置重达3500吨，是目前世界上最大的受控核聚变实验装置。那末，什么叫做受控核聚变与核聚变能呢？它们对未来世界能源研究与开发利用有何重要意义呢？ 为了回答这些问题，需要从核能（原子能）谈起。大家知道，原子核是由质子和中子组成的。质子和中子统称为核子。核子结合成原子核时释放的能量，或者原子核分解为核子时吸收的能量，称为原子核结合能。原子核结合能与组成该原子核的核子数之比，称为原子核核子的平均结合能。这就是一般所说的核能（原子能）。质量数较小的轻核（如氘、氚）和质量数较大的重核（如铀），其核子平均结合能均较小；质量数中等的原子核，其核子平均结合能较大，而且质量数为50%～60%的原子核，其核子平均结合能最大。这一规律称为原子核核子平均结合能随原子核质量数而变化的规律。 核能存在于原子核内部，只有使它释放出来才能被人类所利用。怎样才能使核能释放出来呢？原子核核子平均结合能随原子核质量数而变化的规律，是核能能够被释放出来的理论依据。由于质量数中等的原子核核子平均结合能较大，因而无论是将重核分裂成质量数中等的原子核，还是将轻核聚合成质量数中等的原子核，都能够使核能释放出来。所以，核能释放有以下两种途径：重核的裂变和轻核的聚变 第一种途径是重核的裂变。将重核分裂成质量数中等的原子核，称为重核的裂变，又叫做核裂变。核裂变是1938年由德国科学家哈恩和斯特拉斯曼发现的。他们用中子轰击铀原子核，导致了铀原子核的裂变。可见，快速中子的轰击是实现核裂变的条件。在重核裂变时，放出新的中子，新中子又引起其它重核裂变。这种不断进行的核裂变反应，称为链式反应。重核材料（如含铀的同位素铀238和铀235的材料）能够产生核裂变链式反应的最小体积，称为重核材料的临界体积。重核材料的体积一旦超过其临界体积，核裂变链式反应就迅速进行，同时在极短的时间内释放出巨大的能量，引起猛烈的爆炸。重核在核裂变反应过程中释放出的巨大能量，称为核裂变能。例如，1克铀235完全裂变所释放的核裂变能，相当于2.4吨煤完全燃烧所释放的化学能。 第二种途径是轻核的聚变。将轻核聚合成质量数中等的原子核，称为轻核的聚变，又叫 2019-3-14 高中物理裂变和聚变计算题 （考试总分：100 分考试时间： 120 分钟） 一、计算题（本题共计 10 小题，每题 10 分，共计100分） 1、物理学家们普遍相信太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应根据这一理论，在太阳内部4个氢核转化成一个氦核相两个正电子并放出能量已知质子质量，粒子质量，电子质量其中u为原子质量单位，且lu 相当于．写出该核聚变的反应方程； 一次这样的核反应过程中释放出多少兆电子伏特的能量？保留4位有效数字 2、两个氘核聚变产生一个中子和氦核（氦的同位素）．已知氘核的质量m D=2.01360u，氦核的质量m He=3.01 50u，中子的质量m n=1.0087u． （1）写出聚变方程； （2）计算释放的核能； （3）若反应前两个氘核的动能为0.35MeV，它们正面对撞发生聚变，且反应后释放的核能全部转化为动能，分别求产生的氦核和中子两者的动能；（1原子质量单位u相当于931.5MeV的能量） 3、一个静止的铀核 （原子质量为232.0372u）放出一个α粒子（原子质量为4.0026u）后衰变成钍核 （原子质量为228.0287u）。（已知：原子质量单位1u=1.67×10—27kg，1u相当于931MeV）。 （1）写出核衰变反应方程并算出该核衰变反应中释放出的核能； （2）假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和α粒子的动能，则钍核获得的动能有多大？ 4、静止的镭核发生α衰变，释放出的α粒子的动能为E0，假设衰变时能量全部以动能形式释放出来，求衰变后新核的动能和衰变过程中总的质量亏损． 5、核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源．近年来，受控核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站．一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘（又叫重氢）和氚（又叫超重氢）聚合成氦，并释放一个中子．若已知氘原子的质量为m1， 氚原子的质量为m2，氦原子的质量为m3，中子的质量为m4，真空中光速为C （1）写出氘和氚聚变的核反应方程； （2）试计算这个核反应释放出来的能量． 6、太阳现正处于主序星演化阶段。它主要是由电子和、等原子核组成。维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应,这些核能最后转化为辐射能。现将太阳内部的核聚变反应简化为4个氢核()聚变成氦核(),同时放出两个正电子().已知光速c=3×m/s,氢核质量 =1.6726×kg,氦核质量=6.6458×kg,正电子质量=0.91×10- 30kg.要求计算结果保留一位有效数字。则： (1)请写出题中所述核聚变的核反应方程； (2)求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能。 (3)已知地球的半径R=6.4×m,日地中心距离r=1.5×m,忽略太阳的辐射能从太阳到地球的能量损失,每秒钟地球表面接收到的太阳辐射的总能量为P=1.8×J，求每秒钟太阳辐射的电子个数。7、1926年美国波士顿的内科医生卢姆加特等首次应用放射性氡研究人体动、静脉血管床之间的循环时间，被誉为“临床核医学之父”．氡的放射性同位素有27种，其中最常用的是 ， Rn经过x次α衰变和y次β衰变后变成稳定的 P．（1u=931.5MeV） ①求x、y的值； ②一个静止的氡核（ ）放出一个α粒子后变成钋核（ Po），已知质量亏损△m=0.0002u，若释放的核能全部转化为钋核和α粒子的动能，试写出该衰变方程，并求出α粒子的动能． 8、两个氘核（）聚变时产生一个氦核（，氦的同位素）和一个中子，已知氘核的质量为M ，氦核（）的质量为，中子的质量为。以上质量均指静质量，不考虑相对论效应。 （1）请写出核反应方程并求两个氘核聚变反应释放的核能； （2）为了测量产生的氦核（）的速度，让氦核垂直地射入磁感应强度为B的匀强磁场中，测得氦核在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径为R，已知氦核的电荷量为q，氦核的重力忽略不计，求氦核的速度v及氦核做圆周运动的周期T； （3）要启动这样一个核聚变反应，必须使氘核（）具有足够大的动能，以克服库仑斥力而进入核力作用范围之内。选无穷远处电势能为零，已知当两个氘核相距为r 时，它们之间的电势能（k为静电力常 量）。要使两个氘核发生聚变，必须使它们之间的距离接近到，氘核的重力忽略不计。那么，两个氘核从无穷远处以大小相同的初速度相向运动发生聚变，氘核的初速度至少为多大？ 9、假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应生成氦的同位素和中子,已知氘核的质量是, 中子的质量是,氦核同位素的质量是,光在真空中速度为。 ①写出核聚变反应的方程式 ②求核聚变反应中释放出的能量 10、若俘获一个中子裂变成及两种新核，且三种原子核的质量分别为235.0439 u、89.9077 u和135.9072 u，中子质量为1.0087 u(1 u＝1.6606×10－27kg,1 u相当于931.50 MeV) (1)写出铀核裂变的核反应方程； (2)求一个俘获一个中子裂变完全裂变所释放的能量是多少MeV？(取两位有效数字) 第六大模式：聚变式裂变 聚变式裂变模式：整合集体创业，打造自己事业。 什么意思呢，现在我们很多人都讲现在创业讲究的是合伙人制，大家要成为一个利益共同体，没有员工和老板之分，大家都是老板。大家都是企业的主人。到底怎么才能够做到合伙人制的创业形式呢，可能现在有很多的方法和途径。可以来做合伙人制的创业，但是对于我们实体店对于我们小生意发展来说，我们用聚变式发展模式，是你最容易卖出的，也是最容易操作的合伙人制的创业模式。 四大操作步骤 第一步：确定主营产品和后端产品 第二步：增设前端产品打造超级主张 第三步：分利招募操作合伙人运作前端 第四步：跟前端合伙人分享后端利润 案例：一个即将倒闭的乐器培训班如何运用以上四步操作把二十年的行业老大挑下马？ 背景：一个年仅24岁的少爷公子哥，是学习萨克斯的，且吹得非常好，但是因为家里有钱，毕业之后在外就找不到工作，每天游手好闲，吃喝拉撒都跟父母的，这时父母也看不下去，骂他没用，花了那么多钱连工作都找不到。 这时小伙子就忍不住了，一定要找几个把乐器玩的非常好的朋友出来创业，这时就在商圈租了铺面，每个人都觉得这个培训班一定能成功，结果是做了几个月后就面临倒闭。 由于赚不到钱，天天吵架，你怪我，我怪你。。几个伙伴就分家，最 终宣布倒闭。。这也是合伙店的通病，前面没有好的权责分配，赚钱 自己有功，赔了就怪别人。 那么经过指点后，半年时间就把20几年的挑下马下，是如何做的呢？首先要经营好一个培训班，都需要好的老师做培训，才有竞争力，因为刚刚散伙，又没有经验，又没有好的老师。在我们看来，其实培训小孩不需要非常好的老师，只是需要基本懂专业，而且负责人的老师就可以了。 那么其他学校都是雇佣老师，因为是雇佣老师也谈不上太负责，都是极计课时发工资，都是上完课就走人了。但是在市场上有一群闲置的人群，本来就是学乐器的，但是由于专业知识不是那么顶尖，自己开班也没有经验。虽然学了很多知识，就是赚不到钱，那么这群人就是我们整合的对象，邀请他们共同创业，统一挂牌经营。 试想一下，他们自己单独出去做培训班，是不是没有任何优势，现在我们改变方式，邀请是十几个老师分别各自租各自的铺面，然后我们把他集中在一个地方去租这些铺面系统已挂牌，统一管理，统一招生，统一宣传，这样品牌影响力就很容易出来，就能够和老大抗衡。 但是如何把这些人聚集起来呢？让他们相信跟着你有未来和前景 呢？这时非常关键的一点，所以我们必须必须先挂牌，经营。 首先我们要去整合店铺，因为商圈里面有非常多的铺面是空着的。这些铺面就是一个非常好的契机，如何整合的呢？ 跟这些拥有铺面的老板谈：现在我把招牌做好挂在你的门头上，2017裂变和聚变
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