物理人教版 (2019)4 核裂变与核聚变精品课件ppt

课时把关练

第4节 核裂变与核聚变

1.原子弹和氢弹各是根据什么原理制造的(　　)

A.都是依据重核的裂变

B.都是依据轻核的聚变

C.原子弹是根据轻核聚变，氢弹是根据重核裂变

D.原子弹是根据重核裂变，氢弹是根据轻核聚变

2.[多选]关于重核的裂变，以下说法正确的是(　)

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能量，产生明显的质量亏损，但核子数不变

D.重核裂变为中等质量的核时，放出核能

3. [多选]下列说法正确的是 （　　）

A.α粒子散射实验表明了原子核具有复杂结构

B.石墨在反应堆中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.将控制棒插入得更深些，反应堆的核反应速度将降低

4.一静止的铀核放出1个α粒子衰变成钍核，衰变方程为→+。下列说法正确的是（　　）

A.衰变后钍核的动能等于α粒子的动能

B.衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小

C.铀核的半衰期等于其放出1个α粒子所经历的时间

D.衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量

5.快中子增殖反应堆是一种新型的核反应堆，运行时一方面消耗裂变燃料，一方面又生成，真正消耗的是在热中子反应堆中不能利用的且在天然铀中占99.2%以上的。在反应堆中，吸收裂变反应释放的快中子后变成，很不稳定，经过衰变后变成，则下列说法正确的是(　　)

A．与的中子数相同

B．比少一个中子

C．该核反应堆输出能量的反应是聚变反应

D．衰变成时经过2次衰变

6.我国已经建成了新托卡马克(EAST)装置——中国环流器二号M装置(HL­2M)，为“人造太阳”创造了条件，其等离子温度有望超过2亿摄氏度，将中国的聚变堆技术提升到了新的高度。设该热核实验反应前氘核()的质量为，氚核()的质量为，反应后氦核()的质量为，中子()的质量为。关于聚变的说法正确的是(  )

A．核裂变比核聚变更为安全、清洁

B．由核反应过程质量守恒可知＋＝＋

C．两个轻核结合成质量较大的核，比结合能较聚变前减小

D．HL­2M中发生的核反应方程式是＋→＋

7.在下列描述核反应的方程中，属于α衰变的是　　　　，属于裂变的是　　　　，属于聚变的是　　　　。

A. +→+

B. +→+

C.→+

D. +→++

8.核电站利用原子核链式反应释放的巨大能量发电，是核电站常用的核燃料。当受1个中子轰击裂变成和两部分时，将放出几个中子？为确保链式反应的发生，裂变物质的体积要满足什么条件？

9. 1个质子和2个中子聚变为1个氚核。已知质子质量=1.007 3 u，中子质量=1.008 7 u，氚核质量=3.018 0 u。

（1）写出聚变方程。

（2）求释放出的核能。

（3）求平均每个核子释放的能量。

10.核聚变的燃料可从海水中提取。海水中的氘主要以重水的形式存在，含量为0.034 g/L。从1 L海水中提取的氘发生聚变反应时，能释放多少能量？相当于燃烧多少升汽油？（汽油的热值为4.6×107 J/kg）

11. 4个氢核（质子）聚变成1个氦核，同时放出2个正电子。写出这个过程的核反应方程，并计算释放了多少能量。若1 g氢完全聚变，能释放多少能量？（氢核的质量为1.007 3 u，氦核的质量为4.002 6 u，1 u相当于931.5 MeV）

12.秦山核电站第一期工程于1984年开工，1991年建成并投入运行。工程装机容量为300 MW，如果1 g的完全裂变时产生的能量为8.2×1010 J，并且假定产生的能量都变成了电能，那么每年要消耗多少？（一年按365天计算）

13.已知铀核的质量为235.043 9 u，中子质量为1.008 7 u，锶（Sr）核的质量为89.907 7 u，氙（Xe）核的质量为135.907 2 u，1 u=1.66×10-27 kg，浓缩铀中铀235的含量为2%，则一座100万千瓦的核电站，每年需要消耗多少吨浓缩铀？

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第4节 核裂变与核聚变

参考答案

1. D
2. CD
3. CD
4. B
5. D
6. D

7.C　D　A解析：α衰变生成α粒子；裂变是重核裂变成轻核，聚变是轻核生成较重核。

8.解：受一个中子轰击后裂变成和两部分，根据电荷数和质量数守恒有：92=56+36，235+1=144+89+x，解得x=3，所以放出中子个数为3。

为确保链式反应的发生，裂变物质体积要大于临界体积，否则不能进行。

9.解：（1）根据电荷数守恒和质量数守恒可知，核反应方程为

+→。

（2）该核反应中质量亏损：

Δm=1.007 3 u+2×1.008 7 u3.018 0 u=0.006 7 u

则释放的核能：ΔE=Δmc2=0.006 7×931.5 MeV≈6.24 MeV。

（3）平均每个核子释放的能量：E= =2.08 MeV。

10.解：1 L海水中含氘0.034 g，合0.017 mol，则1 L海水中氘核个数为

n=0.017NA=0.017×6.02×1023≈1.02×1022（个），

1个氘核参与核反应约放出1.65 MeV，则1 L海水中氘核放出的能量为E=1.65×1.02×1022 MeV=1.683×1022 MeV，

汽油燃烧释放的热量Q=mq=ρVq，其中汽油的热值为q=4.6×107 J/kg，汽油的密度ρ=7.1×102 kg/m3，代入数据解得V≈82 L。

11.解：核反应方程→+。

聚变反应的质量亏损Δm=4mH-mHe（正电子质量忽略不计）

根据爱因斯坦质能方程ΔE=Δmc2，代入数据解得：

ΔE≈24.8 MeV

1 g氢完全聚变释放出的能量为

Q=≈3.7×1024 MeV。

12.解：一年产生的总电能：

E=Pt=3.0×108×365×24×3 600 J≈9.46×1015 J

所以需要消耗的质量：

m=≈1.15×105 g=115 kg。

13.解：核电站发电发生的核反应为+→++。

该反应的质量亏损为

Δm=235.043 9 u+1.008 7 u89.907 7 u135.907 2 u10×1.008 7 u=0.150 7 u。

根据爱因斯坦质能方程

ΔE=Δmc2=0.150 7×1.66×10-27×（3×108）2 J≈2.3×10-11 J。

核电站每年所需的能量

Q=Pt=1.0×109×3.6×103×24×365 J≈3.2×1016 J。

则由题意知Q=·NA·ΔE，

m==≈2.7×104 kg=27 t。