1、- 1 -核聚变 粒子和宇宙一、单项选择题1发生轻核聚变的方法是( )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开尔文以上的高温D用 光子照射解析：选 C 轻核聚变需要几百万开尔文以上的高温，使核子间的距离达到 1015 m 以内，核力可以发生作用，选项 C 正确。2太阳内部持续不断地发生着 4 个质子( H)聚变为 1 个氦核( He)的热核反应。核反应1 42方程是 4 H He2X，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1 42m1、 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)10B方程中的 X 表示电子(
2、 e)0 1C这个核反应中质量亏损 m4 m1 m2D这个核反应中释放的核能 E(4 m1 m22 m3)c2解析：选 D 由质量数守恒和电荷数守恒知：X 为 e，A、B 错误；该反应中质量亏损0 1 m4 m1 m22 m3，C 错误； E mc2(4 m1 m22 m3)c2，D 正确。3我国自行研制了可控热核反应实验装置“超导托卡马克”(俗称“人造太阳”)。设可控热核实验反应前氘核( H)的质量为 m1，氚核( H)的质量为 m2，反应后氦核( He)的质量21 31 42为 m3，中子( n)的质量为 m4，光速为 c，下列有关说法正确的是( )10A这种装置中发生的核反应方程式是 H
3、 H He n21 31 42 10B由核反应过程质量守恒可知 m1 m2 m3 m4C核反应放出的能量等于( m1 m2 m3 m4)c2D这种装置与我国大亚湾核电站所使用装置的核反应原理相同解析：选 A 核反应方程为 H H He n，选项 A 正确；反应过程中向外释放能量，21 31 42 10故质量有亏损，且释放的能量 E mc2( m1 m2 m3 m4)c2，选项 B、C 错误；可控热核反应原理为核聚变，大亚湾核电站所用核装置反应原理为核裂变，选项 D 错误。4根据宇宙大爆炸的理论，在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期，那么在大爆炸之后最早产生的粒子是( )A夸克、轻子、胶子
4、等粒子B质子和中子等强子- 2 -C光子、中微子和电子等轻子D氢核、氘核、氦核等轻核解析：选 A 宇宙形成之初产生了夸克、轻子和胶子等粒子，之后又经历了质子和中子等强子时代，再之后是自由光子、中微子、电子大量存在的轻子时代，再之后是中子和质子组合成氘核，并形成氦核的核时代，之后电子和质子复合成氢原子，最后形成恒星和星系，B、C、D 的产生都在 A 之后，因此 A 正确。5为了探究宇宙起源， “阿尔法磁谱仪(AMS)”将在太空中寻找“反物质” ，所谓“反物质”是由“反粒子”构成的。 “反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电荷量，但电荷的符号相反，则反氢原子是( )A由 1 个带正电荷的
5、质子和 1 个带负荷的电子构成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：选 B 反氢原子由 1 个带负电荷的反质子和 1 个带正电荷的正电子构成，故 B 正确。二、多项选择题6下列关于聚变的说法中，正确的是( )A要使聚变产生，必须克服库仑斥力做功B轻核聚变需要几百万开尔文的高温，因此聚变又叫热核反应C原子弹爆炸能产生几百万开尔文的高温，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 ABCD 聚变时，要使轻核之间的距离达到
6、1015 m，必须克服库仑斥力做功，选项 A 正确；原子核必须有足够的动能，才能使它们接近核力能发生作用的范围。实验证明，原子核必须处在几百万开尔文以上的高温才有这样的能量，氢弹是利用原子弹爆炸获得高温引发热核反应的，选项 B、C 正确；在太阳和许多恒星内部存在着热核反应，选项 D 正确。7科学家发现月球上含有丰富的 He(氦 3)。它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，32其参与的一种核聚变反应的方程式为 He He2 H He。关于 He 聚变，下列表述正确的32 32 1 42 32是( )A聚变反应不会释放能量B聚变反应产生了新的原子核C聚变反应会有质量亏损D目前核电站都采用 He 聚
7、变反应发电32解析：选 BC 聚变反应是将质量较小的轻核聚变成质量较大的核，聚变过程会有质量亏损，要放出大量的能量。目前核电站都采用铀核的裂变反应发电。综上所述，选项 B、C 正- 3 -确。8能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一。下列释放核能的反应方程，表述正确的有( )A. H H He n 是核聚变反应31 21 42 10B. H H He n 是 衰变31 21 42 10C. U n Ba Kr3 n 是核裂变反应23592 10 14456 8936 10D. U n Xe Sr2 n 是 衰变23592 10 1405 9438 10解析：选 AC H H H
8、e n 是核聚变反应，A 对，B 错；C、D 选项中都是核裂变反21 31 42 10应，C 对，D 错。三、非选择题9海水中含有丰富的氘，完全可充当未来的主要能源。两个氘核的核反应为： H H 21 21 He n，其中氘核的质量为 2.013 6 u，氦核的质量为 3.015 0 u，中子的质量为32 101.008 7 u。(1 u931.5 MeV/ c2)求：(1)核反应中释放的核能；(2)在两个氘核以相等的动能 0.35 MeV 进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氦核的动能。解析：(1)核反应中的质量亏损 m2 mH mHe mn。由 E mc2可知释放的核能 E(2 mH mHe mn)c23.26 MeV。(2)把两个氘核作为一个系统，碰撞过程中系统的动量守恒，由于碰撞前两氘核的动能相等，其动量等大、反向，反应前后系统的总动量为零，即mHevHe mnvn0反应前后系统的总能量守恒，即mHev mnv E EkH12 2He 12 2n又因为 mHe mn31，所以vHe vn13由以上各式代入已知数据解得Ekn2.97 MeV， EkHe0.99 MeV。答案：(1)3.26 MeV (2)2.97 MeV 0.99 MeV- 4 -
