5.4 核裂变和核聚变 讲义-2025-2026学年高二下学期物理同步复习（鲁科版选择性必修第三册）

本讲义聚焦核裂变与核聚变核心知识点，系统梳理重核裂变的定义、条件及链式反应控制，轻核聚变的定义、条件及反应方程，构建从基础概念到实际应用的学习支架。 资料通过5大题型分类整合知识，结合我国石岛湾核电站、中国环流三号等科技实例设计例题，培养科学思维与科学态度，课中辅助教师系统授课，课后助力学生通过练习查漏补缺，强化知识应用能力。

第5章 第4节 核裂变和核聚变 题型1 重核的裂变及反应条件 题型2 核裂变的反应方程 题型3 链式反应的条件与控制 题型4 轻核的聚变及反应条件 题型5 核聚变的反应方程 ▉题型1 重核的裂变及反应条件 【知识点的认识】 1.定义：重核在中子轰击下分裂成中等质量的原子核并释放出核能的反应叫作核裂变。 2.条件： ①重元素：只有一些质量非常大的原子核（如铀、钚等）才能发生核裂变。 ②中子轰击：这些原子的原子核在吸收一个中子以后会分裂成两个或更多个质量较小的原子核，同时放出二个到三个中子和巨大的能量。 ③链式反应：如果铀﹣235核裂变产生的中子又去轰击其余的铀﹣235，将再引起新的裂变，如此不断地持续进行下去，就是裂变的链式反应。 这种链式裂变反应能够维持下去的条件是至少有一个中子而且不多于一个中子从每一次裂变到达另一次裂变，这种状态称为“临界状态“。通常把核裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫作它的临界体积，相应的质量叫作临界质量。 1．铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应：，下列说法正确的是（　　） A．上述裂变反应中释放的x为γ射线 B．铀块体积对链式反应的发生无影响 C．铀核的链式反应可通过人工进行控制 D．环境温度升高，铀核的半衰期将减小 2．我国科研人员成功利用镅243的衰变研发出了微型核电池。该核反应方程为Am→Np+X，下列说法正确的是（　　） A．X为He B．X粒子是镅原子裂变形成的 C．Am核的结合能比Np核的小 D．200个Am经过一个半衰期仍剩余100个 3．嫦娥五号月壤样品的化学成分分析显示，月壤具有高含量的钍（），经中子轰击，其核反应方程式为→，下列说法正确的是（　　） A．该反应属于β衰变 B．反应方程式中Z＝92，A＝233 C．该反应属于链式反应 D．反应生成的电子来自钍原子的核外电子 4．2023年11月6日，全球首座第四代核电站在山东石岛湾并网发电，这标志着我国在高温气冷堆核电技术领域领先全球。当前广泛应用的第三代核电站主要利用铀（）裂变产能，铀（）的一种典型裂变产物是钡（）和氪（）。下列说法正确的是（　　） A．有92个中子，143个质子 B．铀原子核的结合能大于钡原子核的结合能 C．重核裂变成中等大小的核，核的比结合能减小 D．上述裂变反应方程为： 5．不久前，世界首个第四代核能技术的钍基熔盐堆在我国甘肃并网发电，该反应堆以放射性较低的钍元素为核燃料。232Th转变为233U的过程为：①Th+XTh ②ThPae ③PaUe，下列说法正确的是（　　） A．反应①中粒子X为中子 B．反应②③为原子核的裂变反应 C．反应③中的电子来自于Pa原子的核外电子 D．若升高温度，可使钍原子核衰变速度变快 6．下列关于原子物理知识说法正确的是（　　） A．甲图为氢原子的能级结构图，氢原子从基态跃迁到激发态时，放出能量 B．乙图中重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续的进行，称为链式反应，其中一种核裂变反应方程为UBaKrn C．丙图为光电效应中光电子最大初动能与入射光频率的关系图线，不同频率的光照射同种金属发生光电效应时，图线的斜率不相同 D．两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加 7．原子弹的核反应方程之一为Un→BaKr+3X，氢弹的核反应方程为HH→H+Y，关于这两个核反应下列说法不正确的是（　　） A．原子弹的核反应为重核的裂变，X为质子H B．氢弹的核反应为轻核的聚变，Y为氦原子核He C．两个核反应都发生质量亏损 D．两个核反应反应前的比结合能都小于反应后的比结合能 8．日本福岛核电站曾因大地震及海啸而产生核灾难，从而凸显出安全使用核能发电的重要性。铀是核反应堆的重要原料，其中原子核只有在被能量很大的快中子轰击时，才能发生裂变且概率很小；而原子核吸收慢中子后即可产生核分裂，分裂后获得的能量可用来发电。下列关于铀核的说法正确的是（　　） A．是一种重核裂变方程 B．是重核裂变方程 C．核裂变需要很高的温度，所以属于热核反应 D．核裂变后释放的中子不能引起下一次核裂变 9．在下列的四个核反应方程中，属于重核裂变的是（　　） A．Na→Mge B．Un→BaKr+3n C．FHe→NeH D．HeH→HeH （多选）10．核反应是的一种裂变方式。下列说法正确的是（　　） A．核反应过程中电荷数与质量都守恒 B．的结合能大于的结合能 C．的比结合能大于的比结合能 D．这个反应方程式表示的是原子核的衰变 （多选）11．下列说法中正确的是（　　） A．图甲检测玻璃面是否平整的原理是光的衍射现象，若a光能使某金属发生光电效应，则采用b光照射也一定能发生光电效应 B．图乙是铀核裂变图，其核反应方程为Un→0XeSrn，若该过程质量亏损为Δm，则铀核的结合能为Δmc2 C．图丙表示LC振荡电路充放电过程的某瞬间，根据电场线和磁感线的方向可知电路中电流强度正在减小 D．图丁中的P、Q是偏振片，当P固定不动缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将会发生变化，此现象表明光波是横波 （多选）12．据国内媒体报道，中国南海“充电宝”的构想即将实现，大陆第一座海上浮动核电站即将建设完成。据专家透露，中国计划建造20个海上浮动核电站，主要用于海水淡化、资源开发以及为护航潜艇和南海各地区供电。此类核电站采用的是“核裂变”技术，U受中子轰击时会发生裂变，产生Ba和Kr，同时放出能量，已知每个铀核裂变时释放的能量约为200MeV，阿伏加德罗常数取NA＝6.0×1023mol﹣1．则下列说法中正确的是（　　） A．核反应方程为：U→BaKr+2n B．的结合能比U的结合能大 C．只有铀块的体积不小于临界体积时才能发生链式反应 D．若有1mol的铀发生核反应，且核裂变释放的能量一半转化为电能，则产生的电能约为9.6×1012J ▉题型2 核裂变的反应方程 【知识点的认识】 重核在中子轰击下分裂成中等质量的原子核并释放出核能的反应叫作核裂变。反应的方程式例如： Un→BaKr+3 或Un→XeSr+2n 或Pun→BaKr+3n 13．如图所示，甲图是铀核裂变，铀核在被中子轰击后分裂成钡和氪，同时释放中子，产生的中子能使核裂变反应连续的进行，称为链式反应，乙图是反应堆中放射性元素氡的质量和初始时质量比值与时间之间的关系图像，丙图是原子核的比结合能与质量数之间的关系图像，丁图为α粒子散射图景，下列判断正确的是（　　） A．甲图，铀核裂变反应方程为UBaKrn B．乙图，每过3.8天反应堆的质量就减少一半 C．丙图，Fe原子核结合能高于Ba D．丁图，其中有少数α粒子发生大角度偏转，是因为α粒子受到原子核的库仑斥力 14．2025年3月，中国科学院合肥物质科学研究院宣布，聚变堆主机关键系统综合研究设施的八分之一真空室及总体安装系统通过专家组验收，系统研制水平及运行能力达到国际先进水平。这一成果标志着中国在核聚变能源领域迈出了重要一步，为未来聚变堆的设计、建设与运行奠定了坚实的科学技术基础。关于核反应和核能，下列说法正确的是（　　） A．反应方程式，属于核聚变反应 B．反应方程式，此过程中释放的能量为ΔE＝Δmc2，其中Δm是反应前后的质量亏损 C．核电站利用核反应堆中发生的核裂变反应来发电，其核废料具有放射性，但不会对环境造成危害 D．太阳内部持续进行着轻核聚变反应，其释放的能量主要以光和热的形式传播到地球，但地球上的化石能源与太阳能无关 15．目前治疗癌症最先进的手段是利用核反应Xn→αLi，反应释放出的高杀伤力的α粒子作用在癌细胞上，进而将病人体内的癌细胞杀死。已知X粒子的质量为mx，中子的质量为mn，α粒子的质量为mα，Li核的质量为mLi，下列说法正确的是（　　） A．m＝5，n＝10 B．m＝5，n＝11 C．该核反应释放的能量为 D．该反应类型属于α衰变 16．下列说法正确的是（　　） A．卢瑟福通过α粒子散射实验，发现了质子 B．一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多能辐射6种不同频率的光子 C．康普顿效应说明光具有粒子性 D．铀235裂变产生的中子能使核裂变反应连续进行，其反应称为链式反应，其反应方程为U→BaKrn （多选）17．根据如图所给图片及课本中有关历史事实，结合有关物理知识，判断下列说法正确的是（　　） A．图1是发生光电效应现象的示意图，如滑片向右滑动，电流表示数一定增大 B．图2是链式反应的示意图，该链式反应方程式可能是Un→BaKrn C．图3是氢原子能级图，一个处于n＝4能级的氢原子，跃迁最多可以产生3种光子 D．图4是氡的衰变规律示意图，氡的半衰期是3.8天，若有16个氡原子核，经过7.6天后一定只剩下4个氡原子核 ▉题型3 链式反应的条件与控制 【知识点的认识】 1.链式反应的定义：由重核裂变产生的中子使核裂变反应一代接一代继续下去的过程，叫作核裂变的链式反应。 2.链式反应的特点：利用一个中子轰击一个轴核，使轴核发生裂变，在反应中还放出2个中子，中子对未反应的轴核再进行轰击，从而使核反应出现连锁反应，使在短时间内出现积累效应． 3.链式反应的条件：能够发生链式反应的铀块的最小体积叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量． 4.链式反应的控制：通过核反应堆进行控制。 核反应堆的工作原理为： ①热中子反应堆中铀棒是核反应的燃料。 ②在铀棒周围要放“慢化剂”，快中子跟慢化剂中的原子核碰撞后，中子能量减少，变为慢中子。常用的慢化剂有石墨，重水和普通水（也叫轻水）。 ③为了调节中子数目以控制反应速度，还需要在铀棒之间插进一些镉棒。镉吸收中子的能力很强，当反应过于激烈时，将镉棒插入深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些。这种镉棒叫作控制棒。 ④在反应堆的外面需要修建很厚的水泥层，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线。 18．一种称为“毛细管流变SANS”的装置，它利用中子流的散射来探测分子的结构，从而能够促进更多纳米级的新发现，下列有关中子的说法正确的是（　　） A．核反应方程Po→XHe中，生成物X的中子数为128 B．在辐射防护中，可以用电磁场来加速、减速以及束缚中子 C．一个质子可转化成一个中子和一个电子，同时释放出能量 D．用慢化剂将“快中子”减速为“慢中子”有利于裂变反应的发生 19．钍基熔盐核反应堆使用了先进的液态燃料和高温熔盐冷却剂，当中子与含有和的氟化物溶液碰撞时，可以使发生裂变反应，其典型产物是和，并将转化为新的，这样就形成了链式反应，裂变反应产生的热能通过熔盐循环传递到换热器中，并通过蒸汽轮机发电。下列说法正确的是（　　） A．发生裂变反应的方程为 B．的结合能大于的结合能 C．的比结合能大于的比结合能 D．用中子轰击 一定会发生链式反应 20．2023年山东省荣成市石岛湾高温气冷堆核电站正式投入商运，标志着我国第四代核电技术达到世界领先水平。电站以气体为冷却剂，由热中子引发链式反应，关于该电站的核反应下列说法正确的是（　　） A．核反应方程为： B．任意大小的铀块都可以发生链式反应 C．热中子的速度与热运动的速度相当时最适于引发核裂变 D．链式反应的速度由慢化剂的多少来控制 （多选）21．下列四幅示意图中说法正确的是（　　） A．卢瑟福通过分析图①α粒子散射实验的结果，发现了质子 B．图②是链式反应示意图，原子弹就是利用重核裂变的链式反应制成的 C．图③是电子束穿过铝箔后的衍射图样，证实了电子的波动性 D．图④中一群处于n＝4能级的氢原子向n＝1能级跃迁过程，最多放出3种不同频率的光子 ▉题型4 轻核的聚变及反应条件 【知识点的认识】 1.定义：两个轻核结合成质量较大的核、这样的核反应叫作核聚变。 2.条件：在超高温条件下才能发生，所以核聚变反应又叫热核反应。 3.太阳辐射的能量来自核聚变。 22．2025年10月1日，我国紧凑型聚变能实验装置（BEST）主机首个关键部位——杜瓦底座在安徽合肥成功落位安装，标志着项目主体工程建设步入新阶段，预计在2030年前后实现核聚变发电示范，核聚变燃料主要是氢的同位素，氘和氚在高温高压下聚变生成氦核，并释放巨大能量。下列说法正确的是（　　） A．该聚变反应方程式为 B．氘原子和氚原子互为同位素，它们的化学性质不同 C．氘原子核内有2个中子，氚原子核内有3个中子 D．聚变生成的氦核内有2个核子 23．新一代人造太阳“中国环流三号”实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，标志着我国磁约束核聚变研究向高性能聚变等离子体运行迈出重要一步。“中国环流三号”发生核聚变时的核反应方程为HH→Xn+17.6Mev，光速c＝3×108m/s，则下列说法正确的是（　　） A．新核X为He B．因为核聚变释放能量，根据ΔE＝Δmc2可知核聚变后的总质量数减少 C．高温能使所有的原子核克服核力而聚变 D．一个H和一个H聚变时，质量亏损约为3.13×10﹣29kg 24．核电站的系统和设备通常由两大部分组成，核反应堆的系统和设备又称为核岛。常规的系统和设备又称为常规岛。如图所示为核反应堆的示意图，铀棒是核燃料，核电站运行过程中，一种核反应方程为。下列说法正确的是（　　） A．该核反应对人和环境没有危害，不必防护 B．该核反应前后原子核质量数发生亏损 C．铀的比结合能比钡的比结合能大 D．镉棒插入浅一些可增大链式反应的速度 25．2025年4月27日《澎湃》报道，2025春季核能可持续发展国际论坛在京召开，论坛上发布了《中国核能发展报告（2025）》蓝皮书。蓝皮书称，全球核能发展迎来全面复兴，按照当前的建设速度和节奏，2030年前中国运行核电规模将成为世界第一。关于核反应堆，下列说法正确的是（　　） A．反应堆中镉棒的作用是释放中子，加快反应速度 B．反应堆中核燃料的体积只有小于临界体积时，核反应才能顺利进行 C．我国新一代人造太阳“中国环流三号”是可控核聚变科学装置 D．我国正在运行的核反应堆中发生的核反应是核聚变 26．一个氘核与一个氚核结合成一个氦核同时放出中子，反应方程为HH→He。已知氘核、氚核、氦核和中子的质量分别为m1、m2、m3和m4，光在真空中的速度为c，下列说法正确的是（　　） A．m1+m2＝m3+m4 B．该核反应可以在常温下进行 C．该核反应释放的能量ΔE＝（m1+m2﹣m3﹣m4）c2 D．该核反应中的核燃料是目前核电站采用的核燃料 27．重核裂变与轻核聚变的发现为核能的利用开辟了一条新的道路。以下有关重核裂变和轻核聚变的反应中，说法正确的是（　　） A．目前世界各国核电站均使用的是聚变反应 B．裂变反应后产生新核的核子平均质量大于反应前核子的平均质量 C．轻核聚变方程HH→Hen中，氦核的比结合能大于氘核的比结合能 D．无论是裂变还是聚变都必须在高温下才能进行 28．核电作为清洁低碳、安全高效、稳定且可大规模发展的绿色低碳能源，在推动绿色发展和助力“双碳”目标实现方面发挥着重要的作用。据统计，一座百万千瓦电功率的核电厂和燃煤电厂相比，每年可以减少二氧化碳排放600多万吨，可见核能是减排效应较大的能源之一。下列关于核反应的说法正确的是（　　） A．重核裂变过程中能释放能量而轻核聚变过程中只吸收能量 B．核反应堆中发生的核裂变方程为Un→BaKrn C．核裂变产生的一个Ba原子核中有36个质子，108个中子 D．U的半衰期为7亿年，100个U原子核经过7亿年还有50个没发生衰变 29．物理学大致可以分为力学、热学、电磁学、光学和原子物理学，原子和原子核物理在近一百年取得了很大的成就。关于这一领域，下列说法正确的是（　　） A．发生光电效应时，光电子的最大初动能跟入射光的频率成正比 B．C14的半衰期为5730年，埋在海底的古木经过11460年，C14会衰变完 C．银90发生衰变的方程为Sr→Xe，衰变后的产物X中的A为37 D．与核裂变相比较，核聚变有很多优点，如轻核聚变产能效率高，燃料储量丰富，更为清洁安全等 30．二十世纪初，爱因斯坦、卢瑟福、波尔等物理学家相继取得了一系列重要的成果，他们的发现对人类文明的进程产生了深远的影响。下列关于该段时间内的物理学成就的描述正确的是（　　） A．是重核的裂变，它是目前核电站反应堆工作原理之一 B．是轻核的聚变，该反应会释放能量，原因是的比结合能比和的比结合能都小 C．根据狭义相对论，任何情况下测得的光速都是相同的 D．根据爱因斯坦的光电效应方程Ekm＝hν﹣W，逸出光电子的最大初速度的大小与照射光的频率成线性关系 31．2023年12月6日，全球首座第四代核电站——山东荣成石岛湾高温气冷堆核电站正式投入商业运行。高温气冷堆核电站使用氦气作为制冷剂，安全高效，而传统的核反应堆使用水进行冷却后，产生的废水中有一种难以被清除的氢同位素氚，衰变方程为，半衰期为12.5年，X为新生成的粒子，则（　　） A．X粒子为来源于原子核外部的电子 B．1g的经过50年还剩没发生衰变 C．的半衰期会随温度升高而变短 D．该核电站利用核聚变反应释放的能量发电 32．下列核反应方程中括号内的粒子为中子的是（　　） A．Un→BaKr+（ㅤㅤ） B．U→Th+（ㅤㅤ） C．NHe→O+（ㅤㅤ） D．C→N+（ㅤㅤ） 33．托卡马克装置主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应的方程为：HH→He+X。已知氘核的质量为m1，He的质量为m2，下列说法正确的是（　　） A．核聚变可以在常温下发生 B．X为n C．X的质量为2m1﹣m2 D．氘的比结合能大于He的比结合能 34．下列说法中错误的是（　　） A．核聚变比核裂变更为安全、清洁 B．热量不能自发地从低温物体传到高温物体 C．铋210的半衰期是5天，16g铋210经过20天还剩下1g D．β衰变的实质在于核内的质子转化成了一个中子和一个电子 35．2023年4月12日，世界首个全超导托卡马克EAST装置（简称EAST装置）获重大成果，实现403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，创造了托卡马克装置高约束模式运行新的世界纪录。核聚变能源具有资源丰富、无碳排放和清洁安全等突出优点，是人类未来最主要的清洁能源之一、一个氘核H与一个氚核H在聚合成一个氦核He的同时放出一个粒子X，下列说法正确的是（　　） A．由于核聚变是热核反应，故生成物的总质量比反应物的总质量大 B．粒子X为质子 C．粒子X为电子 D．粒子X为中子 36．下列关于核反应的说法正确的是（　　） A．HH→Hen是核聚变反应 B．U→ThHe是人工核裂变反应 C．核反应Pu→XHe+γ中X原子核中含有134个中子 D．核反应Al→Mge中Al核的质量等于Mg核的质量 （多选）37．“中国环流三号”是我国核聚变开发过程中的重要里程碑。下列关于核聚变的说法正确的是（　　） A．核聚变反应过程中有质量亏损 B．核聚变的一种核反应方程为 C．相同质量的核燃料，重核裂变比轻核聚变释放的核能更多 D．目前核电站主要利用核聚变反应释放的能量发电 （多选）38．下列核反应方程中，X1、X2、X3、X4代表α粒子的有（　　） A．HH→n+X1 B．HH→n+X2 C．Un→BaKr+3X3 D．nLi→H+X4 ▉题型5 核聚变的反应方程 【知识点的认识】 1.核聚变的定义：两个轻核结合成质量较大的核的反应． 2.核聚变反应方程举例：：HH→Hen+17.6MeV。 39．2025年3月，我国新一代人造太阳“中国环流三号”实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的“双亿度”突破，将人类向“能源自由”的终极目标推进了一大步。人造太阳利用氘核与氚核聚变反应释放能量，核反应方程为，真空中光速为c。关于人造太阳装置及核聚变相关原理，下列说法正确的是（　　） A．X为质子 B．的比结合能大于的比结合能 C．中国环流三号产生的能量主要来源于氢原子被加速后获得的动能 D．若某次聚变反应释放的能量为ΔE，则亏损的质量为 40．太阳的能量主要通过质子﹣质子链反应（简称PP链）产生，太阳产生的能量约99%来自该链反应。该链反应中的一个核反应方程为，已知的比结合能为E1，的比结合能为E2，下列说法正确的是（　　） A．X是质子 B．反应物的总结合能大于生成物的总结合能 C．的比结合能大于的比结合能 D．该核反应释放的核能为2E1﹣E2 41．2025年3月，“人造太阳”——中国环流三号取得重大突破，实现了原子核温度1.17亿度和电子温度1.6亿度的实验环境。在某次模拟核聚变实验中，用加速后的氘核（）轰击氚核（）发生聚变反应，产生氦核（）和未知粒子X。已知氘核的质量为m1，氚核的质量为m2，氦核的质量为m3，粒子X的质量为m4，光在真空中的传播速度为c。下列说法中正确的是（　　） A．该核聚变反应过程中没有质量亏损 B．该核反应方程为 C．该核反应释放的核能 D．氘核的比结合能比氦核的比结合能大 42．2025年1月20日，全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）在安徽合肥创造了新的世界纪录——首次完成1亿摄氏度1000秒的“高质量燃烧”。全超导托卡马克核聚变实验装置有“人造太阳”之称，其运行原理就是在装置的真空室内加入少量氢的同位素氘或氚，然后提高其密度、温度促使其发生聚变反应，反应过程中会产生巨大的能量。其中一种核聚变反应方程为。已知氘核的质量为2.0141u，氚核的质量为3.0161u，氦核的质量为4.0026u，中子的质量为1.0087u，1u相当于931.5MeV，阿伏加德罗常数NA取6.0×1023mol﹣1，氘核的摩尔质量为2g•mol﹣1。则下列说法正确的是（　　） A．的结合能小于的结合能 B．的比结合能小于的比结合能 C．1个氘核参与聚变反应时产生的质量亏损为1.0276u D．2g氘完全参与上述聚变反应时释放出能量的量级为1025MeV 43．在未来能源探索里，核聚变将引领科技变革。一种典型的核聚变为两个氘核的聚变，反应方程为HH→Hn，其中氘核的质量为2.0136u，中子质量为1.0087u，He核的质量为3.0150u。已知1u对应931.5MeV的能量，则该聚变反应中释放的核能约为（　　） A．31.5MeV B．8.28MeV C．5.32MeV D．3.26MeV 44．按照目前的科学理论，原子序数比铁元素小的元素大多是依靠恒星核聚变反应形成的，而原子序数比铁元素大的元素主要依靠超新星爆炸和中子星合并过程中铁原子核俘获中子产生的。铁元素原子核的比结合能最大，也最稳定。下列关于核反应说法正确的是（　　） A．属于聚变反应，释放能量 B．属于聚变反应，可能发生在恒星中 C．属于聚变反应，可能发生在中子星合并过程中 D．属于裂变反应，释放能量 45．核物理中最具有研究前景的方向之一是利用可控核聚变产生能源，已知太阳上的一种核反应为，其中的X是（　　） A．电子 B．中子 C．质子 D．正电子 46．“嫦娥五号”带回的月壤中蕴藏着非常稀有的能源物质，是一种清洁的可控核聚变燃料。已知与聚变时的核反应方程为：。已知的比结合能为1.09MeV，的比结合能为2.57MeV，的比结合能为7.07MeV。则该核聚变反应释放的核能约为（　　） A．3.3MeV B．4.0MeV C．17.6MeV D．18.4MeV 47．月球夜晚温度低至﹣180℃，“玉兔二号”月球车携带的放射性同位素238（Pu）会不断发生α衰变Pu→HeU，释放能量为仪器设备供热。Pu可以通过以下反应过程得到，UH→Np+kn，Np→XPu，下列说法正确的是（　　） A．k＝1 B．X为电子 C．UH→Np+kn为轻核聚变 D．Pu的比结合能比U的比结合能大 48．下列说法正确的是（　　） A．NH→CHe是α衰变方程 B．HeAl→Pn是β衰变方程 C．HH→He+γ是核聚变反应方程 D．U→ThHe是核裂变反应方程 （多选）49．下列核反应方程及其表述完全正确的是（　　） A．→是聚变反应 B．→是人工转变 C．N→3是裂变反应 D．→是裂变反应 50．已知氘核的质量为m1，中子的质量为m2，的质量为m3，真空中的光速为c。 （1）写出两个氘核聚变为一个的核反应方程，并计算释放的能量； （2）质量为M的氘核完全聚变为，释放的能量相当于多少煤完全燃烧放出的能量？已知煤的热值（单位质量的煤完全燃烧释放的能量）为q，题中所用物理量的单位均为国际单位制单位。 51．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核电站。一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘（H）和氚（H）聚变成（He），并释放一个中子。已知氘原子的质量为2.0141u，氚原子的质量为3.0160u，氦原子的质量为4.0026u，中子的质量为1.0087u，1u＝1.66×10﹣27kg，光速c＝3.00×108m/s。 （1）写出氘和氚聚变的反应方程； （2）试计算这个核反应释放出来的能量； （3）若建一座功率为3.0×105kW的核聚变发电站，假设聚变所产生的能量有60%变成了电能，每年要消耗多少质量的氘？[一年按3.2×107s计算，阿伏加德罗常数，氘核的摩尔质量，（2）（3）问结果均保留两位有效数字 学科网（北京）股份有限公司 $ 第5章 第4节 核裂变和核聚变 题型1 重核的裂变及反应条件 题型2 核裂变的反应方程 题型3 链式反应的条件与控制 题型4 轻核的聚变及反应条件 题型5 核聚变的反应方程 ▉题型1 重核的裂变及反应条件 【知识点的认识】 1.定义：重核在中子轰击下分裂成中等质量的原子核并释放出核能的反应叫作核裂变。 2.条件： ①重元素：只有一些质量非常大的原子核（如铀、钚等）才能发生核裂变。 ②中子轰击：这些原子的原子核在吸收一个中子以后会分裂成两个或更多个质量较小的原子核，同时放出二个到三个中子和巨大的能量。 ③链式反应：如果铀﹣235核裂变产生的中子又去轰击其余的铀﹣235，将再引起新的裂变，如此不断地持续进行下去，就是裂变的链式反应。 这种链式裂变反应能够维持下去的条件是至少有一个中子而且不多于一个中子从每一次裂变到达另一次裂变，这种状态称为“临界状态“。通常把核裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫作它的临界体积，相应的质量叫作临界质量。 1．铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应：，下列说法正确的是（　　） A．上述裂变反应中释放的x为γ射线 B．铀块体积对链式反应的发生无影响 C．铀核的链式反应可通过人工进行控制 D．环境温度升高，铀核的半衰期将减小 【答案】C 【解答】解：A．根据核反应前后质量数和电荷数守恒，x的质量数为1，电荷数为0，可知x为，故A错误； B．铀块体积要大于临界体积才能发生链式反应，故B错误； C．铀核的链式反应可通过人工控制镉棒来进行控制，故C正确； D．铀核的半衰期由铀核自身的因素决定，不受环境温度的影响，半衰期不变，故D错误。 故选：C。 2．我国科研人员成功利用镅243的衰变研发出了微型核电池。该核反应方程为Am→Np+X，下列说法正确的是（　　） A．X为He B．X粒子是镅原子裂变形成的 C．Am核的结合能比Np核的小 D．200个Am经过一个半衰期仍剩余100个 【答案】A 【解答】解：A.根据质量数和电荷数守恒，可得Am→Np，故X为，故A正确； B.X粒子是镅原子发生α衰变得到的，故B错误； C.Am的比结合能小，核子数多于Np，无法判断Am和Np的结合能大小，故C错误； D.半衰期是统计规律，对极少数的原子核不适用，不能判断没有衰变的原子核数量，故D错误。 故选：A。 3．嫦娥五号月壤样品的化学成分分析显示，月壤具有高含量的钍（），经中子轰击，其核反应方程式为→，下列说法正确的是（　　） A．该反应属于β衰变 B．反应方程式中Z＝92，A＝233 C．该反应属于链式反应 D．反应生成的电子来自钍原子的核外电子 【答案】B 【解答】解：B.根据电荷数守恒，U的电荷数为Z＝90+0+2＝92，根据质量数守恒，U的质量数为A＝232+1＝233，故B正确； BC.该反应属于人工核转变，故BC错误； D.β粒子是核内的一个中子转化成质子和一个电子得到的，故D错误。 故选：B。 4．2023年11月6日，全球首座第四代核电站在山东石岛湾并网发电，这标志着我国在高温气冷堆核电技术领域领先全球。当前广泛应用的第三代核电站主要利用铀（）裂变产能，铀（）的一种典型裂变产物是钡（）和氪（）。下列说法正确的是（　　） A．有92个中子，143个质子 B．铀原子核的结合能大于钡原子核的结合能 C．重核裂变成中等大小的核，核的比结合能减小 D．上述裂变反应方程为： 【答案】B 【解答】解：A、有92个质子，中子个数为235﹣92＝143，故A错误； B、原子序数越大的原子核的结合能越大，所以铀原子核的结合能大于钡原子核的结合能，故B正确； C、重核裂变成中等大小的核，中等大小的核更稳定，核的比结合能变大，故C错误； D、根据质量数和电荷数守恒可知裂变反应方程为 故D错误。 故选：B。 5．不久前，世界首个第四代核能技术的钍基熔盐堆在我国甘肃并网发电，该反应堆以放射性较低的钍元素为核燃料。232Th转变为233U的过程为：①Th+XTh ②ThPae ③PaUe，下列说法正确的是（　　） A．反应①中粒子X为中子 B．反应②③为原子核的裂变反应 C．反应③中的电子来自于Pa原子的核外电子 D．若升高温度，可使钍原子核衰变速度变快 【答案】A 【解答】解：A．由核反应中的质量数守恒和电荷数守恒可知，X粒子应为：，故反应①中粒子X为中子，故A正确； BC．反应②③放出了电子，故反应②③为β衰变，反应③中的电子来自于原子核的内部，故BC错误； D．原子核的半衰期与温度无关，故D错误。 故选：A。 6．下列关于原子物理知识说法正确的是（　　） A．甲图为氢原子的能级结构图，氢原子从基态跃迁到激发态时，放出能量 B．乙图中重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续的进行，称为链式反应，其中一种核裂变反应方程为UBaKrn C．丙图为光电效应中光电子最大初动能与入射光频率的关系图线，不同频率的光照射同种金属发生光电效应时，图线的斜率不相同 D．两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加 【答案】D 【解答】解：A、对于氢原子的能级结构图，当氢原子从基态跃迁到激发态时，吸收能量，当氢原子从激发态跃迁到基态时，放出能量；甲图为氢原子的能级结构图，当氢原子从基态跃迁到激发态时，吸收能量，故A错误； B、铀核裂变的核反应方程式为 故B错误； C、根据爱因斯坦光电效应方程 Ek＝hν﹣W0 可知该图线的斜率表示普朗克常量h，不同频率的光照射同种金属发生光电效应时，图线的斜率相同，故C错误； D、两个轻核结合成质量较大的核，生成物更加稳定，则核子的比结合能增加，故D正确。 故选：D。 7．原子弹的核反应方程之一为Un→BaKr+3X，氢弹的核反应方程为HH→H+Y，关于这两个核反应下列说法不正确的是（　　） A．原子弹的核反应为重核的裂变，X为质子H B．氢弹的核反应为轻核的聚变，Y为氦原子核He C．两个核反应都发生质量亏损 D．两个核反应反应前的比结合能都小于反应后的比结合能 【答案】A 【解答】解：A、根据核反应中质量数守恒得到X的质量数为，根据电荷数守恒可以计算出X的电荷数为，则判断X应该是中子，故A错误； B、氢弹的核反应是轻核的聚变，根据核反应中质量数守恒得到Y的质量数为2+3﹣1＝4，根据电荷数守恒可以计算Y的电荷数为1+1＝2，所以Y的为氦原子核，故B正确； C、无论是重核的裂变还是轻核的聚变，都能释放出巨大的能量，是因为发生了质量亏损，故C正确； D、核反应都是朝着比结合能大的方向进行的，所以两个核反应反应前的比结合能都小于反应后的比结合能，故D正确。 本题是选不正确的 故选：A。 8．日本福岛核电站曾因大地震及海啸而产生核灾难，从而凸显出安全使用核能发电的重要性。铀是核反应堆的重要原料，其中原子核只有在被能量很大的快中子轰击时，才能发生裂变且概率很小；而原子核吸收慢中子后即可产生核分裂，分裂后获得的能量可用来发电。下列关于铀核的说法正确的是（　　） A．是一种重核裂变方程 B．是重核裂变方程 C．核裂变需要很高的温度，所以属于热核反应 D．核裂变后释放的中子不能引起下一次核裂变 【答案】A 【解答】解：A、是一种重核裂变方程。故A正确； B、是α衰变方程。故B错误； C、聚变反应需要高温，所以又叫热核反应，故C错误； D、核裂变后释放的中子可以引起下一次核裂变，这种反应叫做链式反应。故D错误。 故选：A。 9．在下列的四个核反应方程中，属于重核裂变的是（　　） A．Na→Mge B．Un→BaKr+3n C．FHe→NeH D．HeH→HeH 【答案】B 【解答】解：重核的裂变是指质量数较大的原子核分裂成两个中等质量的原子核，A为β衰变，C为发现质子的方程，D为聚变，B正确。 故选：B。 （多选）10．核反应是的一种裂变方式。下列说法正确的是（　　） A．核反应过程中电荷数与质量都守恒 B．的结合能大于的结合能 C．的比结合能大于的比结合能 D．这个反应方程式表示的是原子核的衰变 【答案】BC 【解答】解：A．该核反应电荷数和质量数守恒，不是质量守恒，反应放出能量，所以反应有质量亏损，故A错误； B．经过裂变生成两个新核，且释放核能，所以的结合能大于的结合能，故B正确； C．重核裂变生成物的原子核更稳定，比结合能变大，故的比结合能大于的比结合能，故C正确； D．该核反应属于重核的裂变，不属于衰变，故D错误。 故选：BC。 （多选）11．下列说法中正确的是（　　） A．图甲检测玻璃面是否平整的原理是光的衍射现象，若a光能使某金属发生光电效应，则采用b光照射也一定能发生光电效应 B．图乙是铀核裂变图，其核反应方程为Un→0XeSrn，若该过程质量亏损为Δm，则铀核的结合能为Δmc2 C．图丙表示LC振荡电路充放电过程的某瞬间，根据电场线和磁感线的方向可知电路中电流强度正在减小 D．图丁中的P、Q是偏振片，当P固定不动缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将会发生变化，此现象表明光波是横波 【答案】CD 【解答】解：A．图甲检测玻璃面是否平整的原理是光的干涉现象，不是衍射，由干涉图样可知，a光的波长比b光的大，故a光的频率比b光的小，若a光能使某金属发生光电效应，则采用b光照射也一定能发生光电效应，故A错误； B．在核反应的过程中，质量亏损为Δm，核反应的过程释放的能量为Δmc2，不是结合能，故B错误； C．由图示磁场由安培定则可知，电路电流沿顺时针方向，电容器上极板带正电，则此时正处于充电过程，电路电流逐渐减小，故C正确； D．光的偏振现象表明光是一种横波，只有横波才能产生偏振现象，故D正确。 故选：CD。 （多选）12．据国内媒体报道，中国南海“充电宝”的构想即将实现，大陆第一座海上浮动核电站即将建设完成。据专家透露，中国计划建造20个海上浮动核电站，主要用于海水淡化、资源开发以及为护航潜艇和南海各地区供电。此类核电站采用的是“核裂变”技术，U受中子轰击时会发生裂变，产生Ba和Kr，同时放出能量，已知每个铀核裂变时释放的能量约为200MeV，阿伏加德罗常数取NA＝6.0×1023mol﹣1．则下列说法中正确的是（　　） A．核反应方程为：U→BaKr+2n B．的结合能比U的结合能大 C．只有铀块的体积不小于临界体积时才能发生链式反应 D．若有1mol的铀发生核反应，且核裂变释放的能量一半转化为电能，则产生的电能约为9.6×1012J 【答案】CD 【解答】解：A、根据质量数守恒与电荷数守恒可知核反应方程为：．故A错误； B、由于核裂变的过程中释放能量，可知的比结合能比大，但结合能较小；故B错误 C、根据发生链式反应的条件这铀块的体积不小于临界体积；故C正确 D、由质能方程可计算得产生的电能为核裂变释放的能量为：ENA×200×106×1.6×10﹣19J6.02×1023×200×106×1.6×10﹣19J＝9.6×1012J 故D正确 故选：CD。 ▉题型2 核裂变的反应方程 【知识点的认识】 重核在中子轰击下分裂成中等质量的原子核并释放出核能的反应叫作核裂变。反应的方程式例如： Un→BaKr+3 或Un→XeSr+2n 或Pun→BaKr+3n 13．如图所示，甲图是铀核裂变，铀核在被中子轰击后分裂成钡和氪，同时释放中子，产生的中子能使核裂变反应连续的进行，称为链式反应，乙图是反应堆中放射性元素氡的质量和初始时质量比值与时间之间的关系图像，丙图是原子核的比结合能与质量数之间的关系图像，丁图为α粒子散射图景，下列判断正确的是（　　） A．甲图，铀核裂变反应方程为UBaKrn B．乙图，每过3.8天反应堆的质量就减少一半 C．丙图，Fe原子核结合能高于Ba D．丁图，其中有少数α粒子发生大角度偏转，是因为α粒子受到原子核的库仑斥力 【答案】D 【解答】解：A、甲图中，铀核裂变反应方程为：→，故A错误； B、由乙图可知放射性元素氡半衰期τ＝3.8天，每过3.8天反应堆中放射性元素氡的质量减少一半，但经过衰变产生的新核也属于反应堆的一部分，所以质量没有减半，故B错误； C、由丙图可知，Fe原子核比结合能高于Ba，不是Fe原子核结合能高于Ba，故C错误； D、丁图中，其中有少数α粒子发生大角度偏转，是因为α粒子受到原子核的库仑斥力，故D正确。 故选：D。 14．2025年3月，中国科学院合肥物质科学研究院宣布，聚变堆主机关键系统综合研究设施的八分之一真空室及总体安装系统通过专家组验收，系统研制水平及运行能力达到国际先进水平。这一成果标志着中国在核聚变能源领域迈出了重要一步，为未来聚变堆的设计、建设与运行奠定了坚实的科学技术基础。关于核反应和核能，下列说法正确的是（　　） A．反应方程式，属于核聚变反应 B．反应方程式，此过程中释放的能量为ΔE＝Δmc2，其中Δm是反应前后的质量亏损 C．核电站利用核反应堆中发生的核裂变反应来发电，其核废料具有放射性，但不会对环境造成危害 D．太阳内部持续进行着轻核聚变反应，其释放的能量主要以光和热的形式传播到地球，但地球上的化石能源与太阳能无关 【答案】B 【解答】解：A．反应方程式，属于重核裂变反应，故A错误； B．Δm是反应前后的质量亏损，根据爱因斯坦质能方程可知此过程中释放的能量为ΔE＝Δmc2，故B正确； C．核废料具有放射性，会对环境造成严重危害，故C错误； D．地球上的化石能源是古代生物固定的太阳能，与太阳能有关，故D错误。 故选：B。 15．目前治疗癌症最先进的手段是利用核反应Xn→αLi，反应释放出的高杀伤力的α粒子作用在癌细胞上，进而将病人体内的癌细胞杀死。已知X粒子的质量为mx，中子的质量为mn，α粒子的质量为mα，Li核的质量为mLi，下列说法正确的是（　　） A．m＝5，n＝10 B．m＝5，n＝11 C．该核反应释放的能量为 D．该反应类型属于α衰变 【答案】A 【解答】解：AB、根据核反应中核电荷数与质量数守恒，可知α粒子内有2个质子，核子数为4， 所以 m＝2+3＝5，n+1＝4+7 联立解得 n＝10 故A正确；B错误； C、根据质能方程ΔE＝mc2得该核反应释放的能量为 故C错误； D、该反应属于人工转变或裂变反应，衰变反应是原子核自发进行的，反应前只有一个核，故D错误。 故选：A。 16．下列说法正确的是（　　） A．卢瑟福通过α粒子散射实验，发现了质子 B．一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多能辐射6种不同频率的光子 C．康普顿效应说明光具有粒子性 D．铀235裂变产生的中子能使核裂变反应连续进行，其反应称为链式反应，其反应方程为U→BaKrn 【答案】C 【解答】解：A.卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子核的概念，建立了原子核式结构模型，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子，故A错误； B.根据知，大量处于 n＝4 能级的氢原子向低能级跃迁时，向外辐射6种不同频率的光子，一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多能辐射放种不同频率的光子，故B错误； C.康普顿效应说明光具有粒子性，还表明了光子除了具有能量之外还具有动量，故C正确； D.重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续的进行，核能持续的释放，这称为链式反应，但裂变方程中，铀235吸收一个慢中子后才能发生裂变，在核反应方程中，等号左侧的中子不能与等号右侧的中子约掉，故D错误。 故选：C。 （多选）17．根据如图所给图片及课本中有关历史事实，结合有关物理知识，判断下列说法正确的是（　　） A．图1是发生光电效应现象的示意图，如滑片向右滑动，电流表示数一定增大 B．图2是链式反应的示意图，该链式反应方程式可能是Un→BaKrn C．图3是氢原子能级图，一个处于n＝4能级的氢原子，跃迁最多可以产生3种光子 D．图4是氡的衰变规律示意图，氡的半衰期是3.8天，若有16个氡原子核，经过7.6天后一定只剩下4个氡原子核 【答案】BC 【解答】解：A．图1是发生光电效应，如果已达到饱和电流，滑片向右滑动时，电流表示数不变，故A错误； B．图2是链式反应，根据电荷数和质量数守恒可知，该链式反应方程式可能是 ，故B正确； C．图3是氢原子能级图，单个处于n＝4能级的氢原子向较低能级跃迁，释放n﹣1＝3种频率的光子，故C错误； D．半衰期是大量原子核衰变的规律，16个氡核经过7.6天后不一定还剩4个，故D错误。 故选：BC。 ▉题型3 链式反应的条件与控制 【知识点的认识】 1.链式反应的定义：由重核裂变产生的中子使核裂变反应一代接一代继续下去的过程，叫作核裂变的链式反应。 2.链式反应的特点：利用一个中子轰击一个轴核，使轴核发生裂变，在反应中还放出2个中子，中子对未反应的轴核再进行轰击，从而使核反应出现连锁反应，使在短时间内出现积累效应． 3.链式反应的条件：能够发生链式反应的铀块的最小体积叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量． 4.链式反应的控制：通过核反应堆进行控制。 核反应堆的工作原理为： ①热中子反应堆中铀棒是核反应的燃料。 ②在铀棒周围要放“慢化剂”，快中子跟慢化剂中的原子核碰撞后，中子能量减少，变为慢中子。常用的慢化剂有石墨，重水和普通水（也叫轻水）。 ③为了调节中子数目以控制反应速度，还需要在铀棒之间插进一些镉棒。镉吸收中子的能力很强，当反应过于激烈时，将镉棒插入深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些。这种镉棒叫作控制棒。 ④在反应堆的外面需要修建很厚的水泥层，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线。 18．一种称为“毛细管流变SANS”的装置，它利用中子流的散射来探测分子的结构，从而能够促进更多纳米级的新发现，下列有关中子的说法正确的是（　　） A．核反应方程Po→XHe中，生成物X的中子数为128 B．在辐射防护中，可以用电磁场来加速、减速以及束缚中子 C．一个质子可转化成一个中子和一个电子，同时释放出能量 D．用慢化剂将“快中子”减速为“慢中子”有利于裂变反应的发生 【答案】D 【解答】解：A.由核反应方程遵守质量数守恒可知，X的核子数为210﹣4＝206，X的中子数为206﹣82＝124，故A错误； B.中子不带电，不能用电磁场来加速、减速中子，故B错误； C.在β衰变过程中，一个中子可转化为一个质子和一个电子，同时有能量释放，一个质子如果转化成一个中子和一个电子，不满足质量数和电荷数守恒，故C错误； D.用慢化剂将“快中子”减速为“慢中子”有利于被捕获从而使裂变反应的发生，故D正确。 故选：D。 19．钍基熔盐核反应堆使用了先进的液态燃料和高温熔盐冷却剂，当中子与含有和的氟化物溶液碰撞时，可以使发生裂变反应，其典型产物是和，并将转化为新的，这样就形成了链式反应，裂变反应产生的热能通过熔盐循环传递到换热器中，并通过蒸汽轮机发电。下列说法正确的是（　　） A．发生裂变反应的方程为 B．的结合能大于的结合能 C．的比结合能大于的比结合能 D．用中子轰击 一定会发生链式反应 【答案】C 【解答】解：AD．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，发生裂变反应的方程为 当用足够多的慢中子轰击铀核时，还需要铀块体积达到临界体积时才能维持链式反应不断进行下去，故AD错误。 BC．反应放出核能，则生成物更加稳定，则比的结合能大于的比结合能，故B错误，C正确； 故选：C。 20．2023年山东省荣成市石岛湾高温气冷堆核电站正式投入商运，标志着我国第四代核电技术达到世界领先水平。电站以气体为冷却剂，由热中子引发链式反应，关于该电站的核反应下列说法正确的是（　　） A．核反应方程为： B．任意大小的铀块都可以发生链式反应 C．热中子的速度与热运动的速度相当时最适于引发核裂变 D．链式反应的速度由慢化剂的多少来控制 【答案】C 【解答】解：A．核电站的核反应方程为，故A错误； B．根据裂变反应的条件可知铀核裂变时，只有达到临界体积的铀块才能发生链式反应，故B错误； C．中子速度小，与铀核作用时间长，此时核反应的概率大，因此热中子的速度与热运动的速度相当时最适于引发核裂变，故C正确； D．链式反应的速度由控制棒插入深度的多少来控制，不是由慢化剂的多少来控制的，故D错误。 故选：C。 （多选）21．下列四幅示意图中说法正确的是（　　） A．卢瑟福通过分析图①α粒子散射实验的结果，发现了质子 B．图②是链式反应示意图，原子弹就是利用重核裂变的链式反应制成的 C．图③是电子束穿过铝箔后的衍射图样，证实了电子的波动性 D．图④中一群处于n＝4能级的氢原子向n＝1能级跃迁过程，最多放出3种不同频率的光子 【答案】BC 【解答】解：A、卢瑟福通过分析图①的α粒子散射实验结果，提出了原子核式结构模型，卢瑟福在用α粒子轰击氮原子核的实验中发现了质子，并预言了中子的存在，查德威克发现中子，故A错误； B、图②是链式反应示意图，原子弹就是利用重核裂变的链式反应制成的，故B正确； C、图③是电子束穿过铝箔后的衍射图样，证实了电子的波动性，故C正确； D、图④中一群处于n＝4能级的氢原子向n＝1能级跃迁过程，最多放出6种不同频率的光子，故D错误。 故选：BC。 ▉题型4 轻核的聚变及反应条件 【知识点的认识】 1.定义：两个轻核结合成质量较大的核、这样的核反应叫作核聚变。 2.条件：在超高温条件下才能发生，所以核聚变反应又叫热核反应。 3.太阳辐射的能量来自核聚变。 22．2025年10月1日，我国紧凑型聚变能实验装置（BEST）主机首个关键部位——杜瓦底座在安徽合肥成功落位安装，标志着项目主体工程建设步入新阶段，预计在2030年前后实现核聚变发电示范，核聚变燃料主要是氢的同位素，氘和氚在高温高压下聚变生成氦核，并释放巨大能量。下列说法正确的是（　　） A．该聚变反应方程式为 B．氘原子和氚原子互为同位素，它们的化学性质不同 C．氘原子核内有2个中子，氚原子核内有3个中子 D．聚变生成的氦核内有2个核子 【答案】A 【解答】解：A、根据电荷数与质量数守恒可知，该聚变反应方程式为，故A正确； B、氘和氚互为同位素，同位素化学性质相同，故B错误； C、氘原子核中子数为2﹣1＝1，氚原子核中子数为3﹣1＝2，故C错误； D、氦核质量数为4，不是2，故D错误。 故选：A。 23．新一代人造太阳“中国环流三号”实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，标志着我国磁约束核聚变研究向高性能聚变等离子体运行迈出重要一步。“中国环流三号”发生核聚变时的核反应方程为HH→Xn+17.6Mev，光速c＝3×108m/s，则下列说法正确的是（　　） A．新核X为He B．因为核聚变释放能量，根据ΔE＝Δmc2可知核聚变后的总质量数减少 C．高温能使所有的原子核克服核力而聚变 D．一个H和一个H聚变时，质量亏损约为3.13×10﹣29kg 【答案】D 【解答】解：A、根据质量数守恒，有 A＝2+3﹣1＝4 根据电荷数守恒，有 Z＝1+1＝2 可得新核为，故A错误； B、核聚变释放能量，出现质量亏损，但总质量数不发生变化，故B错误； C、要使轻核发生核聚变，必须使它们的距离达到10﹣15m以内，核力才能起作用，热核反应时要将轻核加热到很高的温度，使它们具有足够的动能来克服核力而聚变在一起形成新的原子核，即高温能使轻核克服核力而聚变，但不是能使所有的原子核克服核力而聚变，故C错误； D、根据 ΔE＝Δmc2 可得 Δm≈3.13×10﹣29kg 故D正确。 故选：D。 24．核电站的系统和设备通常由两大部分组成，核反应堆的系统和设备又称为核岛。常规的系统和设备又称为常规岛。如图所示为核反应堆的示意图，铀棒是核燃料，核电站运行过程中，一种核反应方程为。下列说法正确的是（　　） A．该核反应对人和环境没有危害，不必防护 B．该核反应前后原子核质量数发生亏损 C．铀的比结合能比钡的比结合能大 D．镉棒插入浅一些可增大链式反应的速度 【答案】D 【解答】解：A.该核反应对人和环境有辐射危害，需严格防护，故A错误； B.核反应前后质量数守恒，质量发生亏损，故B错误； C.根据比结合能越大，原子核越稳定，可知铀核的比结合能比钡核的小，故C错误； D.要使裂变反应更剧烈一些，应使镉棒插入浅一些，让它少吸收一些中子，增大链式反应的速度，故D正确。 故选：D。 25．2025年4月27日《澎湃》报道，2025春季核能可持续发展国际论坛在京召开，论坛上发布了《中国核能发展报告（2025）》蓝皮书。蓝皮书称，全球核能发展迎来全面复兴，按照当前的建设速度和节奏，2030年前中国运行核电规模将成为世界第一。关于核反应堆，下列说法正确的是（　　） A．反应堆中镉棒的作用是释放中子，加快反应速度 B．反应堆中核燃料的体积只有小于临界体积时，核反应才能顺利进行 C．我国新一代人造太阳“中国环流三号”是可控核聚变科学装置 D．我国正在运行的核反应堆中发生的核反应是核聚变 【答案】C 【解答】解：A．镉棒的作用是吸收中子以控制反应速度，而非释放中子，故A错误； B．根据核裂变发生的条件可知核燃料需达到或超过临界体积才能维持链式反应，故B错误； C．我国新一代人造太阳“中国环流三号”是研究可控核聚变的装置，故C正确； D．当前运行的核反应堆是核裂变不是核聚变，核聚变尚未商用，故D错误。 故选：C。 26．一个氘核与一个氚核结合成一个氦核同时放出中子，反应方程为HH→He。已知氘核、氚核、氦核和中子的质量分别为m1、m2、m3和m4，光在真空中的速度为c，下列说法正确的是（　　） A．m1+m2＝m3+m4 B．该核反应可以在常温下进行 C．该核反应释放的能量ΔE＝（m1+m2﹣m3﹣m4）c2 D．该核反应中的核燃料是目前核电站采用的核燃料 【答案】C 【解答】解：A、核反应前后有质量亏损，所以m1+m2＞m3+m4，故A错误； B、核聚变反应需要在极高的温度下进行，故B错误； C、根据爱因斯坦质能方程，该核反应释放的能量ΔE＝Δmc2＝（m1+m2﹣m3﹣m4）c2，故C正确； D、目前核电站主要是利用核裂变释放的能量来发电的，故D错误。 故选：C。 27．重核裂变与轻核聚变的发现为核能的利用开辟了一条新的道路。以下有关重核裂变和轻核聚变的反应中，说法正确的是（　　） A．目前世界各国核电站均使用的是聚变反应 B．裂变反应后产生新核的核子平均质量大于反应前核子的平均质量 C．轻核聚变方程HH→Hen中，氦核的比结合能大于氘核的比结合能 D．无论是裂变还是聚变都必须在高温下才能进行 【答案】C 【解答】解：A.目前世界各国的核电站采用的均为重核裂变反应，故A错误； B.裂变反应过程中会有质量亏损，产生新核的核子平均质量减小，故B错误； C.氢核聚变过程中释放出核能，说明氦核比氘核更加稳定，由于比结合能越大，原子核越稳定，可知氦核的比结合能大于氚核的比结合能，故C正确； D.裂变反应不需要高温，聚变反应才需要高温，故D错误。 故选：C。 28．核电作为清洁低碳、安全高效、稳定且可大规模发展的绿色低碳能源，在推动绿色发展和助力“双碳”目标实现方面发挥着重要的作用。据统计，一座百万千瓦电功率的核电厂和燃煤电厂相比，每年可以减少二氧化碳排放600多万吨，可见核能是减排效应较大的能源之一。下列关于核反应的说法正确的是（　　） A．重核裂变过程中能释放能量而轻核聚变过程中只吸收能量 B．核反应堆中发生的核裂变方程为Un→BaKrn C．核裂变产生的一个Ba原子核中有36个质子，108个中子 D．U的半衰期为7亿年，100个U原子核经过7亿年还有50个没发生衰变 【答案】C 【解答】解：A.重核裂变和轻核聚变过程中都能释放能量，故A错误； B.核反应堆中发生的核裂变方程为Un→BaKrn，该方程不满足质量数和电荷数守恒规则，故B错误； C.核裂变产生的一个Ba原子核中有36个质子，144﹣36＝108个中子，故C正确； D.半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量原子核不适用，故D错误。 故选：C。 29．物理学大致可以分为力学、热学、电磁学、光学和原子物理学，原子和原子核物理在近一百年取得了很大的成就。关于这一领域，下列说法正确的是（　　） A．发生光电效应时，光电子的最大初动能跟入射光的频率成正比 B．C14的半衰期为5730年，埋在海底的古木经过11460年，C14会衰变完 C．银90发生衰变的方程为Sr→Xe，衰变后的产物X中的A为37 D．与核裂变相比较，核聚变有很多优点，如轻核聚变产能效率高，燃料储量丰富，更为清洁安全等 【答案】D 【解答】解：A、根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν﹣W0可知，发生光电效应时，光电子的最大初动能跟入射光的频率并不是成正比关系，是一次函数关系，故A错误； B、11460年是两个半衰期，所以经过两个半衰期后C14会变为原来的，即四分之一，故B错误； C、根据衰变过程中电荷数守恒可得A＝38﹣（﹣1）＝39，故C错误； D、与核裂变相比较，核聚变有很多优点，如轻核聚变产能效率高，燃料储量丰富，更为清洁安全等，故D正确。 故选：D。 30．二十世纪初，爱因斯坦、卢瑟福、波尔等物理学家相继取得了一系列重要的成果，他们的发现对人类文明的进程产生了深远的影响。下列关于该段时间内的物理学成就的描述正确的是（　　） A．是重核的裂变，它是目前核电站反应堆工作原理之一 B．是轻核的聚变，该反应会释放能量，原因是的比结合能比和的比结合能都小 C．根据狭义相对论，任何情况下测得的光速都是相同的 D．根据爱因斯坦的光电效应方程Ekm＝hν﹣W，逸出光电子的最大初速度的大小与照射光的频率成线性关系 【答案】A 【解答】解：A、目前核电站的反应堆是利用重核裂变产生的能量工作的，是重核裂变，是反应堆的工作原理之一，故A正确； B、是轻核聚变，该反应会释放能量，是因为是的比结合能比和的比结合能都大，故B错误； C、狭义相对论认为在任意一个惯性系中的观测者所测得的真空中的光速恒为c，不是任何情况下，故C错误； D、根据爱因斯坦的光电效应方程Ekm＝hν﹣W，逸出光电子的最大初动能的大小与照射光的频率成线性关系，而不是初速度的大小，故D错误。 故选：A。 31．2023年12月6日，全球首座第四代核电站——山东荣成石岛湾高温气冷堆核电站正式投入商业运行。高温气冷堆核电站使用氦气作为制冷剂，安全高效，而传统的核反应堆使用水进行冷却后，产生的废水中有一种难以被清除的氢同位素氚，衰变方程为，半衰期为12.5年，X为新生成的粒子，则（　　） A．X粒子为来源于原子核外部的电子 B．1g的经过50年还剩没发生衰变 C．的半衰期会随温度升高而变短 D．该核电站利用核聚变反应释放的能量发电 【答案】B 【解答】解：A、根据衰变过程中电荷数和质量数守恒可知X粒子为电子，是中子转化质子与电子产生的，故A错误； B、半衰期为12.5年，则50年经历了4个半衰期，1g的经过50年还剩mgg，故B正确； C、半衰期与外界因素无关，故C错误； D、该核电站利用核裂变反应释放的能量发电，故D错误； 故选：B。 32．下列核反应方程中括号内的粒子为中子的是（　　） A．Un→BaKr+（ㅤㅤ） B．U→Th+（ㅤㅤ） C．NHe→O+（ㅤㅤ） D．C→N+（ㅤㅤ） 【答案】A 【解答】解：A、核反应方程中括号内的粒子，电荷数为：Z＝92+0﹣56﹣36＝0；质量数A＝235+1﹣144﹣89＝3；中子的电荷数等于0，质量数等于1，故粒子为3n，故A正确；ㅤㅤ B、核反应方程中括号内的粒子，电荷数为：Z＝92﹣90＝2；质量数A＝238﹣234＝4；中子的电荷数等于0，质量数等于1，故粒子不是中子，故B错误； C、核反应方程中括号内的粒子，电荷数为：Z＝7+2﹣8＝1；质量数A＝14+4﹣17＝1；中子的电荷数等于0，质量数等于1，故粒子不是中子，故C错误； D、核反应方程中括号内的粒子，电荷数为：Z＝6﹣7＝﹣1；质量数A＝14﹣14＝0；中子的电荷数等于0，质量数等于1，故粒子不是中子，故D错误。 故选：A。 33．托卡马克装置主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应的方程为：HH→He+X。已知氘核的质量为m1，He的质量为m2，下列说法正确的是（　　） A．核聚变可以在常温下发生 B．X为n C．X的质量为2m1﹣m2 D．氘的比结合能大于He的比结合能 【答案】B 【解答】解：A、核聚变反应，必须在高温条件下才可能发生，故A错误； B、根据质量数守恒和电荷数守恒，可知X的质量数为1，电荷数为0，X为，故B正确； C、因为核聚变反应会将部分质量转化成能量，因此根据爱因斯坦质能方程可得 E＝（2m1﹣m2﹣m）c2 解得 X的质量为，故C错误； D、核聚变生成物的比结合能大于反应物的比结合能，因此氘的比结合能小于的比结合能，故D错误。 故选：B。 34．下列说法中错误的是（　　） A．核聚变比核裂变更为安全、清洁 B．热量不能自发地从低温物体传到高温物体 C．铋210的半衰期是5天，16g铋210经过20天还剩下1g D．β衰变的实质在于核内的质子转化成了一个中子和一个电子 【答案】D 【解答】解：A．与裂变相比轻核聚变辐射极少，废物容易处理，更为安全、清洁，故A正确； B．根据热力学第二定律，热量不能从低温物体传到高温物体而不引起其他变化，故B正确； C．由半衰期公式可得，故C正确； D．β衰变的实质在于核内的中子转化成了一个质子和一个电子，故D错误。 本题选错误的选项。 故选：D。 35．2023年4月12日，世界首个全超导托卡马克EAST装置（简称EAST装置）获重大成果，实现403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，创造了托卡马克装置高约束模式运行新的世界纪录。核聚变能源具有资源丰富、无碳排放和清洁安全等突出优点，是人类未来最主要的清洁能源之一、一个氘核H与一个氚核H在聚合成一个氦核He的同时放出一个粒子X，下列说法正确的是（　　） A．由于核聚变是热核反应，故生成物的总质量比反应物的总质量大 B．粒子X为质子 C．粒子X为电子 D．粒子X为中子 【答案】D 【解答】解：A、核聚变反应过程中会释放出巨大的能量，并且伴随有质量亏损，因此生成物的总质量比反应物的总质量小，故A错误； BCD、根据质量数守恒和电荷数守恒可知，氘、氚核聚变的核反应方程为：，故可知粒子X为中子，故BC错误，D正确。 故选：D。 36．下列关于核反应的说法正确的是（　　） A．HH→Hen是核聚变反应 B．U→ThHe是人工核裂变反应 C．核反应Pu→XHe+γ中X原子核中含有134个中子 D．核反应Al→Mge中Al核的质量等于Mg核的质量 【答案】A 【解答】解：A.由于参与该反应的是轻核，所以该反应是核聚变反应，故A正确； B．是α衰变，是自发的衰变反应，故B错误； C．根据电荷数守恒和质量数守恒可得，X的电荷数为94﹣2＝92，质量数为239﹣4＝235，中子数为235﹣92＝143，故C错误； D．核发生衰变的过程中释放正电子的同时还有核能释放，发生质量亏损，所以核的质量大于核的质量，故D错误； 故选：A。 （多选）37．“中国环流三号”是我国核聚变开发过程中的重要里程碑。下列关于核聚变的说法正确的是（　　） A．核聚变反应过程中有质量亏损 B．核聚变的一种核反应方程为 C．相同质量的核燃料，重核裂变比轻核聚变释放的核能更多 D．目前核电站主要利用核聚变反应释放的能量发电 【答案】AB 【解答】解：AB、是一种核聚变反应方程，释放出核能，存在质量亏损，故AB正确； C、相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多，故C错误； D、目前核电站主要利用铀核裂变反应释放的能量发电，故D错误。 故选：AB。 （多选）38．下列核反应方程中，X1、X2、X3、X4代表α粒子的有（　　） A．HH→n+X1 B．HH→n+X2 C．Un→BaKr+3X3 D．nLi→H+X4 【答案】BD 【解答】解：A、根据电荷数守恒、质量数守恒知，X1的电荷数为2，质量数为3，但不是α粒子，故A错误； B、根据电荷数守恒、质量数守恒知，X2的电荷数为2，质量数为4，为α粒子，故B正确； C、根据电荷数守恒、质量数守恒知，X3的电荷数为0，质量数为1，为中子，故C错误； D、根据电荷数守恒、质量数守恒知，X4的电荷数为2，质量数为4，为α粒子，故D正确。 故选：BD。 ▉题型5 核聚变的反应方程 【知识点的认识】 1.核聚变的定义：两个轻核结合成质量较大的核的反应． 2.核聚变反应方程举例：：HH→Hen+17.6MeV。 39．2025年3月，我国新一代人造太阳“中国环流三号”实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的“双亿度”突破，将人类向“能源自由”的终极目标推进了一大步。人造太阳利用氘核与氚核聚变反应释放能量，核反应方程为，真空中光速为c。关于人造太阳装置及核聚变相关原理，下列说法正确的是（　　） A．X为质子 B．的比结合能大于的比结合能 C．中国环流三号产生的能量主要来源于氢原子被加速后获得的动能 D．若某次聚变反应释放的能量为ΔE，则亏损的质量为 【答案】B 【解答】解：A、核反应满足质量数守恒和电荷数守恒，可得核聚变方程为 X为中子，故A错误； B、核聚变反应释放能量，生成核更稳定，的比结合能大于的比结合能，故B正确； C、中国环流三号的能量来自轻核聚变释放的核能，而非氢原子被加速后的动能，故C错误； D、根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2 可知亏损的质量为 故D错误。 故选：B。 40．太阳的能量主要通过质子﹣质子链反应（简称PP链）产生，太阳产生的能量约99%来自该链反应。该链反应中的一个核反应方程为，已知的比结合能为E1，的比结合能为E2，下列说法正确的是（　　） A．X是质子 B．反应物的总结合能大于生成物的总结合能 C．的比结合能大于的比结合能 D．该核反应释放的核能为2E1﹣E2 【答案】C 【解答】解：A、根据质量数和电荷数守恒，X的电荷数为2×1﹣2＝0，质量数为2×2﹣3＝1，应为中子而非质子，故A错误； B、根据题意分析可知，反应物的总结合能为4E1，生成物的总结合能为3E2。因聚变释放能量，生成物总结合能更大，3E2＞4E1，反应物总结合能小于生成物，故B错误； C、根据题意分析可知，聚变反应中生成物比反应物更稳定，比结合能更高，故E2＞E1，故C正确； D、根据题意分析可知，释放的核能为生成物总结合能与反应物总结合能之差，即3E2﹣4E1，故D错误。 故选：C。 41．2025年3月，“人造太阳”——中国环流三号取得重大突破，实现了原子核温度1.17亿度和电子温度1.6亿度的实验环境。在某次模拟核聚变实验中，用加速后的氘核（）轰击氚核（）发生聚变反应，产生氦核（）和未知粒子X。已知氘核的质量为m1，氚核的质量为m2，氦核的质量为m3，粒子X的质量为m4，光在真空中的传播速度为c。下列说法中正确的是（　　） A．该核聚变反应过程中没有质量亏损 B．该核反应方程为 C．该核反应释放的核能 D．氘核的比结合能比氦核的比结合能大 【答案】C 【解答】解：A．核聚变会释放能量，所以该核聚变反应过程必然存在质量亏损，故A错误； B．核聚变反应需满足电荷数和质量数守恒，可知X应为中子，该核反应方程为，故B错误； C．该核反应质量亏损为Δm＝m1+m2﹣m3﹣m4 根据质能方程可知该核反应释放的核能，故C正确； D．聚变后生成更稳定的核，其比结合能更大，所以氘核的比结合能小于氦核，故D错误。 故选：C。 42．2025年1月20日，全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）在安徽合肥创造了新的世界纪录——首次完成1亿摄氏度1000秒的“高质量燃烧”。全超导托卡马克核聚变实验装置有“人造太阳”之称，其运行原理就是在装置的真空室内加入少量氢的同位素氘或氚，然后提高其密度、温度促使其发生聚变反应，反应过程中会产生巨大的能量。其中一种核聚变反应方程为。已知氘核的质量为2.0141u，氚核的质量为3.0161u，氦核的质量为4.0026u，中子的质量为1.0087u，1u相当于931.5MeV，阿伏加德罗常数NA取6.0×1023mol﹣1，氘核的摩尔质量为2g•mol﹣1。则下列说法正确的是（　　） A．的结合能小于的结合能 B．的比结合能小于的比结合能 C．1个氘核参与聚变反应时产生的质量亏损为1.0276u D．2g氘完全参与上述聚变反应时释放出能量的量级为1025MeV 【答案】D 【解答】解：A．核子数越多，总结合能越大，故的结合能高于的结合能，故A错误； B．核聚变放出能量，生成更稳定的原子核，原子核越稳定，比结合能越大，的比结合能高于的比结合能，故B错误； C．由题意可得反应前总质量：2.0141u（氘）+3.0161u（氚）＝ 5.0302u 反应后总质量：4.0026u（氦）+1.0087u（中子）＝ 5.0113u 质量亏损Δm＝5.0302u﹣5.0113u＝0.0189u 每个反应的质量亏损为0.0189u，而非1.0276u。故C错误； D．2g氘的物质的量为1mol，含阿伏加德罗常数个即6.0×1023个氘核。每个反应释放能量E＝0.0189u×931.5MeV/u≈17.605MeV 所以释放总能量E总＝6.0×1023×17.605MeV≈1.0563×1025MeV 即量级为1025MeV，故D正确。 故选：D。 43．在未来能源探索里，核聚变将引领科技变革。一种典型的核聚变为两个氘核的聚变，反应方程为HH→Hn，其中氘核的质量为2.0136u，中子质量为1.0087u，He核的质量为3.0150u。已知1u对应931.5MeV的能量，则该聚变反应中释放的核能约为（　　） A．31.5MeV B．8.28MeV C．5.32MeV D．3.26MeV 【答案】D 【解答】解：反应过程中的质量亏损Δm＝2×2.0136u﹣（3.0150+1.0087）u＝0.0035u，根据质能方程有ΔE＝Δmc2，代入数据解得ΔE＝3.26MeV，故D正确，ABC错误。 故选：D。 44．按照目前的科学理论，原子序数比铁元素小的元素大多是依靠恒星核聚变反应形成的，而原子序数比铁元素大的元素主要依靠超新星爆炸和中子星合并过程中铁原子核俘获中子产生的。铁元素原子核的比结合能最大，也最稳定。下列关于核反应说法正确的是（　　） A．属于聚变反应，释放能量 B．属于聚变反应，可能发生在恒星中 C．属于聚变反应，可能发生在中子星合并过程中 D．属于裂变反应，释放能量 【答案】B 【解答】解：A、核反应方程 A选项中，Co核是Fe核通过“中子俘获”形成的，不属于聚变反应，故A错误； B、该选项中的核反应是典型的轻核聚变，有可能发生在不断进行聚变反应的恒星中，故B正确； C、该选项中的核反应是α衰变，不属于核聚变反应，故C错误； D、该选项中的核反应是β衰变，不是裂变反应，故D错误。 故选：B。 45．核物理中最具有研究前景的方向之一是利用可控核聚变产生能源，已知太阳上的一种核反应为，其中的X是（　　） A．电子 B．中子 C．质子 D．正电子 【答案】C 【解答】解：根据核反应中质量数守恒、电荷数守恒，可得该核反应方程为 即X是质子，故C正确，ABD错误。 故选：C。 46．“嫦娥五号”带回的月壤中蕴藏着非常稀有的能源物质，是一种清洁的可控核聚变燃料。已知与聚变时的核反应方程为：。已知的比结合能为1.09MeV，的比结合能为2.57MeV，的比结合能为7.07MeV。则该核聚变反应释放的核能约为（　　） A．3.3MeV B．4.0MeV C．17.6MeV D．18.4MeV 【答案】D 【解答】解：根据比结合能的物理意义，聚变反应前与的总结合能E1＝（1.09×2+2.57×3）MeV＝9.89MeV，反应后生成的的结合能E2＝7.07×4 MeV＝ 28.28MeV，因无结合能，故该核聚变反应释放的核能ΔE＝E2﹣E1＝（28.28﹣9.89）MeV≈18.4 MeV，故D正确，ABC错误。 故选：D。 47．月球夜晚温度低至﹣180℃，“玉兔二号”月球车携带的放射性同位素238（Pu）会不断发生α衰变Pu→HeU，释放能量为仪器设备供热。Pu可以通过以下反应过程得到，UH→Np+kn，Np→XPu，下列说法正确的是（　　） A．k＝1 B．X为电子 C．UH→Np+kn为轻核聚变 D．Pu的比结合能比U的比结合能大 【答案】B 【解答】解：A、根据质量数守恒可得238+2＝238+k 解得k＝2，故A错误； B、根据核反应过程中，质量数和电荷数都守恒可知，X的质量数为0，电荷数为﹣1，即X为电子，故B正确； C、核反应方程UH→Np+kn，代表的核反应并不是轻核聚变，故C错误； D、因为月球车携带的放射性同位素238（ ）会不断发生α衰变，且放出热量，能量减小，所以的比结合能比的比结合能小，故D错误。 故选：B。 48．下列说法正确的是（　　） A．NH→CHe是α衰变方程 B．HeAl→Pn是β衰变方程 C．HH→He+γ是核聚变反应方程 D．U→ThHe是核裂变反应方程 【答案】C 【解答】解：A、衰变是自发地进行的，不需其它粒子轰击，该核反应方程原子核人工转变方程，故A错误； B、β衰变能够自发地进行的，β射线产生，不需其它粒子轰击，该反应为人工转变方程，故B错误； C、质量较轻的核生成质量较重的核的反应是核聚变，HH→He+γ是核聚变反应方程，故C正确； D、该核反应是α衰变方程，裂变方程是质量较重的核变成质量中等的核的过程，且有中子冲击，故D错误。 故选：C。 （多选）49．下列核反应方程及其表述完全正确的是（　　） A．→是聚变反应 B．→是人工转变 C．N→3是裂变反应 D．→是裂变反应 【答案】AC 【解答】解：A、→是聚变反应。故A正确。 B、→是α衰变。故B错误。 C、N→3是裂变反应。故C正确。 D、→是β衰变。故D错误。 故选：AC。 50．已知氘核的质量为m1，中子的质量为m2，的质量为m3，真空中的光速为c。 （1）写出两个氘核聚变为一个的核反应方程，并计算释放的能量； （2）质量为M的氘核完全聚变为，释放的能量相当于多少煤完全燃烧放出的能量？已知煤的热值（单位质量的煤完全燃烧释放的能量）为q，题中所用物理量的单位均为国际单位制单位。 【答案】（1）核反应方程为→；释放的能量为（2m1﹣m2﹣m3）c2； （2）释放的能量相当于（2m1﹣m2﹣m3）c2千克煤完全燃烧放出的能量。 【解答】解：（1）根据质量数守恒和电荷数守恒可得：核反应方程式为 → 两个氘核聚变前后的质量亏损为 Δm＝2m1﹣m2﹣m3根据质能方程，释放的能量 ΔE＝Δmc2＝（2m1﹣m2﹣m3）c2 （2）质量为M的氘所含氘核数 N 完全聚变为氦3所释放的能量 E（2m1﹣m2﹣m3）c2 其释放的能量相当于煤完全燃烧的质量为 m（2m1﹣m2﹣m3）c2。 答：（1）核反应方程为→；释放的能量为（2m1﹣m2﹣m3）c2； （2）释放的能量相当于（2m1﹣m2﹣m3）c2千克煤完全燃烧放出的能量。 51．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核电站。一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘（H）和氚（H）聚变成（He），并释放一个中子。已知氘原子的质量为2.0141u，氚原子的质量为3.0160u，氦原子的质量为4.0026u，中子的质量为1.0087u，1u＝1.66×10﹣27kg，光速c＝3.00×108m/s。 （1）写出氘和氚聚变的反应方程； （2）试计算这个核反应释放出来的能量； （3）若建一座功率为3.0×105kW的核聚变发电站，假设聚变所产生的能量有60%变成了电能，每年要消耗多少质量的氘？[一年按3.2×107s计算，阿伏加德罗常数，氘核的摩尔质量，（2）（3）问结果均保留两位有效数字] 【答案】（1）核反应方程HH→Hen； （2）这个核反应释放出来的能量为2.8×10﹣12J； （3）每年要消耗氘的质量为19kg。 【解答】解：（1）根据电荷数守恒、质量数守恒得其核反应方程为 HH→Hen （2）根据爱因斯坦质能方程得， ΔE＝Δmc2＝（2.0141+3.0160﹣4.0026﹣1.0087）×1.66×10﹣27×（3×108）2J＝2.8×10﹣12J （3）设每年消耗氘的质量为m，根据能量守恒定律得，Pt6.02×1023×ΔE×60% 代入数据解得m＝19kg. 答：（1）核反应方程HH→Hen； （2）这个核反应释放出来的能量为2.8×10﹣12J； （3）每年要消耗氘的质量为19kg。 学科网（北京）股份有限公司 $