高中物理：核聚变练习

夯基达标

1.下列核反应：

①n P Al He 103015271342+→+

②γ+→+He H H 411131

③He O H F 4216811199+→+

④

γ+++→+n 10Xe Sr n U 101365490

3810235

92 下列说法中正确的是（）

A.①是原子核的人工转变的反应方程式

B.②是聚变的核反应方程式

C.③是α衰变的反应方程式

D.④是裂变的核反应方程式

思路解析：我们要对人工转变、聚变、裂变、衰变的定义作深入认识，根据各种定义可知：①是人工转变的反应方程式；②是聚变的核反应方程式；③并不是α衰变，而是人工转变，④是裂变的核反应方程式.故答案为A 、B 、D.

答案：ABD

2.关于聚变，以下说法中正确的是( )

A.两个轻核聚变为中等质量的原子核时放出能量

B.同样质量的物质发生聚变时放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大好多倍

C.聚变反应的条件是聚变物质的体积达到临界体积

D.发生聚变反应时的原子核必须有足够大的动能

思路解析：两个轻核聚合为较大质量的原子核就可释放能量，但其生成物不是中等质量的核，故A 错误.聚变反应放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大得多，这点由聚变反应的特点我们就可以知道，故B 正确.裂变反应的条件是裂变物质的体积达到临界体

积，而聚变反应的条件是原子核间距达到10-15 m ，故要求有足够大的动能才能克服原子核间

的斥力做功，故C 错,D 正确.

答案：BD

3.氘核（H 21）和氚核（H 31）的核反应方程如下：n He H H 10423121+→+，该氘核的质量为m 1，氚核的质量为m 2，氦核的质量为m 3，中子的质量为m 4,则反应过程中释放的能量为 ( )

A.（m 1+m 2-m 3）c 2

B.(m 1+m 2-m 4)c 2

C.(m 1+m 2-m 3-m 4)c 2 `

D.(m 3+m 4-m 1-m 2)c 2

思路解析：此变化过程中释放能量，说明聚变之后，新核的质量之和小于聚变之前原来

核的质量之和，质量亏损应为（m 1+m 2）-(m 3+m 4),释放的能量ΔE =Δm c 2=(m 1+m 2-m 3-m 4)c 2.

答案：C

4.下列核反应方程及其表述都正确的是( )

A. H He H H 1

1422132+→+是聚变反应

B. n 3Kr Ba n U 109236141

5610235

92++→++是裂变反应

C. n He H H 1

0423121+→+是聚变反应

D.e Mg Na 0124122411-+→是裂变反应

思路解析：核反应中把重核分裂成质量较小的核并释放出核能的反应称为裂变，把轻核结合成质量较大的核并释放出核能的反应称为聚变.根据以上裂变和聚变的定义可判断出

A 、

B 、

C 正确.

答案：ABC

5.关于我国已建成的秦山和大亚湾核电站，下列说法中正确的是( )

A.它们都是利用核聚变释放原子能的

B.它们都是利用核裂变释放原子能的

C.两者的核燃料都是纯铀235

D.一座是利用核裂变释放原子能，一座是利用核聚变释放原子能

思路解析：现在我们和平利用的核能只能通过核裂变产生，故答案为B.

答案：B

6.产生聚变的条件是________，我们往往采用________的方法来满足上述条件，这种反应又

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________.

思路解析：“聚变”就是要使原先相距“较远”的核能克服库仑斥力而结合为一个“稳定”的新核，因此事先须让两核获得较大的初动能，常采用加热的方法.

答案：使轻核之间的距离减小到10-15m 把它们的温度加热到很高热核反应热核

e He H 01241124+→ 7.质子、中子和氘核的质量分别为m 1、m 2和m 3,质子和中子结合成氘核时，发出γ射线，已知普朗克常量为h ，真空中的光速为c,则γ射线的频率为________.

思路解析：根据题意，可知反应中释放的能量以射线的形式出现，则射线的能量可由反应前后的质量亏损计算，而射线的能量又与射线的频率有关，容易求解.

反应前后的质量亏损为m 1+m 2-m 3，

释放的能量为E =（m 1+m 2-m 3）c 2，

射线的能量为h ν=(m 1+m 2-m 3)c 2，

所以射线的频率就是ν=(m 1+m 2-m 3)c 2/h .

答案：（m 1+m 2-m 3）c 2/h

8.4个氢核聚变成一个氦核，同时放出两个正电子，释放出2.8×106eV 的能量，写出核反应

方程，并计算1 g 氢核完成这个反应后释放出多少焦耳的能量.

思路解析：该反应的核反应方程为：e He H 0

1421124+→,由此可知，平均每个氢核反应释放出的能量为4

108.26

0?=E eV =7×105 eV,1 g 氢核（即1 m ol ）所包含的氢核的粒子个数为6.0×1023个，应释放出的总能量E 为：

E =7×105×6.0×1023 eV =4.2×1029 eV =6.72×1010 J.

答案：e He H 0

1421124+→ 6.72×1010 J 9.已知氘核质量为2.013 6 u ，中子质量为1.008 7 u, He 3

2核的质量为3.015 0 u.

(1)写出两个氘核聚变成He 32的核反应方程;

(2)计算上述核反应中释放的核能;

(3)若两个氘核以相等的动能0.35 MeV 做对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应中生成He 3

2核和中子的动能各是多少？

思路解析：（1）n He H H 10322121+→+.

(2)核反应中质量亏损Δm =2.013 6 u ×2-(3.015 0 u+1.008 7 u)=0.003 5 u,

释放的核能：ΔE =Δm c 2=0.003 5×931.5 M eV=3.26 MeV.

（3）设32HE 核和中子的质量分别为m 1、m 2，速度分别为v 1、v 2，则由动量守恒定律及

能量守恒定律得：

m 1v 1-m 2v 2=0,E k1+E k2=2E k0+ΔE 解方程组可得：E k1=41（2E k0+ΔE ）=4

1×(2×0.35+3.26) M eV=0.99 MeV; E k2=43 (2E k0+ΔE )=43×(2×0.35+3.26) M eV=2.97 MeV. 答案：(1) n He H H 10322121+→+ (2)3.26 MeV (3)0.99 MeV 2.97 MeV

10.一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量m H =1.007 3u,中子质量m n =1.008 7 u,氚核质量m =3.018 0 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？

思路解析：(1)聚变方程为：H n 2H 311011→+.

(2)质量亏损为：Δm =m H +2m n -m =(1.007 3+2×1.008 7-3.018 0)u =0.006 7u,释放的核

能：ΔE =Δm c 2=0.006 7×931.5 M eV=6.24 MeV.

(3)平均每个核子放出的能量为

324.6fMeV=2.08MeV . 答案：(1) H n 2H 311011→+ （2） 6.24MeV

（3）2.08MeV 11.太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源.

（1）写出这个核反应方程.

（2）这一核反应能释放多少能量？

（3）已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026J ，则太阳每秒减少的质量为多少千克？（m p =1.007

3u,m α=4.001 5u,m e =0.000 55u ）

思路解析：根据爱因斯坦的质能方程求解.

（1）核反应方程是

e He H 01241124+→.

（2）这一核反应的质量亏损是

Δm =4m p -m α-2m E =0.026 6u,

ΔE =Δm c 2

=0.026 6×931.5 M eV=24.78 MeV.

（3）由ΔE =Δm c 2得每秒太阳质量减少 2826

103(108.3??=?=?c E m kg =4.2×109 kg. 答案：（1）e He H 0

1241124+→（2）24.78 MeV (3)4.2×109 kg