2017粤教版高中物理选修（3-5）4.5《裂变和聚变》一课三练.doc

第五节　裂变和聚变1．两个比较轻的核聚合成一个较重的核时要______能量，这种核反应称为核____________．如H＋H→____________＋n＋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．铀核的裂变方程为U＋n→Kr＋＋________.2．链式反应：当一个______引发一个铀核裂变后，反应释放出的______又轰击其他原子核产生裂变，……这样的反应一代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的______反应．临界体积和临界质量：通常把裂变物质能够发生链式反应的__________叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量．发生链式反应的条件：裂变物质的体积必须______________临界体积，或裂变物质的质量必须__________临界质量．3．要想发生聚变反应，必须使核间距离接近到________，采用的方法是对核加热，使其在高温下反应，因此聚变反应又叫__________．【概念规律练】知识点一　重核的裂变1．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．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235D．铀块的体积对产生链式反应无影响知识点二　轻核聚变3．(双选)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，因此聚变又叫做热核反应C．原子弹爆炸能产生几百万开尔文的高温，所以氢弹可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裂变反应4．现有三个核反应：①Na→Mg＋e　②U＋n→Ba＋Kr＋3n③H＋H→He＋n下列说法正确的是(　　)A．①是裂变，②是β衰变，③是聚变B．①是聚变，②是裂变，③是β衰变C．①是β衰变，②是裂变，③是聚变D．①是β衰变，②是聚变，③是裂变5．(双选)关于聚变，以下说法正确的是(　　)A．两个轻原子核聚变为一个质量较大的原子核比一个重核分裂成两个中等质量的原子核放出的能量大很多倍B．一定质量的聚变物质聚变时放出的能量比相同质量的裂变物质裂变时释放的能量大很多倍C．聚变发生的条件是聚变物质的体积要大于临界体积D．发生聚变反应时，原子核必须有足够大的动能【方法技巧练】一、裂变产生核能的计算6．铀核裂变的许多可能的核反应中的一个是二、轻核聚变有关核能的计算方法7．太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少．太阳每秒钟辐射出的能量约为41026 J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近(　　)A．1036 kg B．1018 kgC．1013 kg D．109 kg8．两个氘核结合成一个氦核，已知氘核质量为2.014 1 u，氦核质量为4.002 6 u.(1)写出核反应方程；(2)求出1 kg氘完全结合成氦时可以释放出的能量．(阿伏加德罗常数NA＝6.01023 mol－1，M氘＝2 gmol－1)1．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2．重核的裂变就是(　　)A．重核分裂成核子的核反应B．重核分裂成许多质量很小的轻核的核反应C．重核分裂成两个或两个以上中等质量的核的核反应D．中等质量的核分裂为质量很小的轻核的核反应3．下列核反应中属于核聚变的是(　　)4．科学家发现在月球上含有丰富的He(氦3)．它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为He＋He→2H＋He.关于He聚变下列表述正确的是(　　)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．聚变反应没有质量亏损D．目前核电站都采用He聚变反应发电5．关于轻核的聚变，下列叙述中不正确的是(　　)A．把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应，称为聚变B．轻核的聚变必须在几百万开尔文的高温下才能进行C．聚变比裂变能释放更多的能量D．一个氘核和氚核结合成一个氦核时，平均每个核子放出的能量，比裂变反应中平均每个核子放出的能量要大6．氘核(H)和氚核(H)聚合成氦核(He)的核反应方程为H＋H→He＋n，设氘核的质量为m1，氚核的质量为m2，氦核的质量为m3，中子的质量为m4，则反应过程放出的能量为(　　)A．(m1＋m2－m3)c2 B．(m1＋m2－m4)c2C．(m1＋m2－m3－m4)c2 D．(m4＋m3－m1－m2)c27．一个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E＝mc2，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8．(双选)下面是铀核裂变反应中的一个：U＋n→＋Sr＋10n已知铀235的质量为235.043 9 u，中子质量为1.008 7 u，锶90的质量为89.907 7 u，氙136的质量为135.907 2 u，则此核反应中(　　)A．质量亏损为Δm＝235.043 9 u＋1.008 7 u－89.907 7 u－135.907 2 uB．质量亏损为Δm＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－101.008 7) uC．释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－101.008 7)(3108)2 JD．释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－101.008 7)931.5 MeV9．(双选)如图1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(　　)图1A．若D和E能结合成F，结合过程一定要释放能量B．若D和E能结合成F，结合过程一定要吸收能量C．若A能分裂成B和C，分裂过程一定要释放能量D．若A能分裂成B和C，分裂过程一定要吸收能量题　号123456789答　案10.已知氘核质量为2.014 1 u，氚核质量为3.016 0 u，氦核质量为4.002 6 u，中子的质量为1.008 7 u，试计算聚变反应H＋H→He＋n中，平均每个核子放出的核能大小．第五节　裂变和聚变课前预习练1．释放　聚变　He　释放　3n2．中子　中子　链式　最小体积　大于或等于　大于或等于3．10－15 m　热核反应课堂探究练1．D　[根据重核发生裂变的条件和裂变放能的原理分析可知，裂变时因铀核俘获中子即发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程．因而其释放的能量是远大于其俘获中子时吸收的能量的．链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于其临界体积．如果体积小，中子从铀块中穿过时，碰不到原子核，则链式反应就不会发生．在裂变反应中核子数是不会减少的，如U裂变为Sr和Xe的核反应，其核反应方程为：U＋n→Sr＋Xe＋10n其中各粒子质量分别为mU＝235.043 9 u，mn＝1.008 67 umSr＝89.907 7 u，mXe＝135.907 2 u质量亏损为Δm＝(mU＋mn)－(mSr＋mXe＋10mn)＝0.151 0 u可见铀裂变的质量亏损远小于一个核子的质量，核子数是不会减少的，因此选项A、B、C错误．重核裂变为中等质量的原子核时，由于平均质量减小，还会再发生质量亏损，从而释放出核能．综上所述，选项D正确．]2．BC　[铀核受到中子的轰击，会引起裂变，裂变的产物是各种各样的，具有极大的偶然性，但裂变成两块的情况多，也有的分裂成多块，并放出几个中子，铀235受中子的轰击时，裂变的概率大，且可以俘获各种能量的中子而引起裂变，而铀238只有俘获能量在1 MeV以上的中子才能引起裂变，且裂变的几率小；而要引起链式反应，须使铀块体积超过临界体积．故上述选项B、C正确．]3．BC　[聚变反应时核子之间距离达到10－15 m，要使它们接近到这种程度，有一种办法就是把它们加热到几百万开尔文的高温，故A错误，B正确．氢弹爆炸就是利用普通炸药引爆原子弹，再由原子弹爆炸产生的高温高压引发热核爆炸，故C正确．热核反应比较普遍，太阳和许多恒星内部都在激烈地进行着热核反应，D错误．]4．C　[原子核的变化通常包括衰变、人工转变、裂变和聚变．衰变是指原子核放出α粒子和β粒子后，变成新的原子核的变化，像本题中的核反应①；原子核的人工转变是指原子核在其它粒子的轰击下变成新的原子核的变化；裂变是重核分裂成质量较小的核，像核反应②；聚变是轻核结合成质量较大的核，像核反应③；综上所述，C项正确．]5．BD　[一个重核裂变释放的能量大于两个轻核聚变时释放的能量．如一个铀235核裂变成锶和氙，释放141 MeV能量，一个氘核和一个氚核聚变成一个氦核，只释放17.6 MeV能量，但轻核的每个核子平均释放的能量(3.52 MeV)大于重核的每个核子平均释放的能量(0.6 MeV)．一定质量的轻核数目远大于同质量的重核的数目．所以一定质量的轻核聚变释放的能量远大于同质量的重核裂变释放的核能．只有在几百万开尔文高温下，原子核获得足够的动能，才能克服相互间库仑斥力而互相靠近，当两原子核距离靠近到小于210－15 m时，就会在核力的作用下聚合成一个原子核．]6．(1)200.6 MeV(2)5.141026 MeV，相当于燃烧2 800 t煤．解析　(1)裂变反应的质量亏损为Δm＝(235.043 9＋1.008 7－140.913 9－91.897 3－31.008 7) u＝0.215 3 u一个铀235原子核裂变后释放的能量为ΔE＝Δmc2＝0.215 3931.5 MeV＝200.6 MeV(2)1 kg铀235原子核发生裂变时释放的总能量ΔEN＝NΔE＝2.561024200.6 MeV＝5.141026 MeV设q为煤的热值，M为煤的质量，有ΔEN＝qM，所以M＝＝ kg≈2 800 t方法总结　因为铀235的摩尔质量为235 g/mol，1 mol铀含有6.021023个铀核，故1 kg铀中原子核的个数也可用N＝6.021023＝2.561024的方法求得．7．D　[由爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2得：Δm＝＝ kg≈4109 kg.D正确．]8．(1)H＋H→He　(2)3.581027 MeV解析　本题可先求出一对氘核结合成一个氦核时放出的能量，再求出1 k。