2017-2018学年（沪科版）高中物理选修3-5（同步课件+学业分层测评+教师用书）：5.3聚变与受控热核反应 5．4核能利用与社会发展 (3份打包)

学业分层测评(十八) (建议用时：45分钟) [学业达标] 1．关于轻核聚变释放核能，下列说法正确的是( ) A．一次聚变反应一定比一次裂变反应释放的能量多 B．聚变反应比裂变反应每个核子释放的平均能量一定多 C．聚变反应中粒子的平均结合能变小 D．聚变反应中由于形成质量较大的核，故反应后质量变多 【解析】在一次聚变反应中释放的能量不一定比裂变反应多，但平均每个核子释放的能量一定大，故A错误，B正确；由于聚变反应中释放出巨大能量，则平均结合能一定增加，质量发生亏损，故C、D错误． 【答案】B 2．(多选)关于核聚变，以下说法正确的是( ) A．世界上已经有利用核聚变能来发电的核电站 B．要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到10－15 m以内，核力才能起作用 C．地球聚变燃料的储量十分丰富，从海水中可以提炼出大量核聚变所需的氘核 D．核聚变比核裂变更易控制 【解析】与裂变相比，核聚变有下面的几个优势：(1)安全、清洁、辐射少；(2)核燃料储量多；(3)核废料易处理．但核聚变不易控制其发电还没有投入实际运行，所以B、C正确． 【答案】BC 3．(多选)我国自行研制了可控热核反应实验装置“超导托卡马克”(英名称：EAST，俗称“人造太阳”)．设可控热核实验反应前氘核(n)的质量为m4，光速为c，正确说法正确的是( ) He)的质量为m3，中子(H)的质量为m2，反应后氦核(H)的质量为m1，氚核( A．这种装置中发生的核反应方程式是n He＋H―→H＋ B．由核反应过程质量守恒可知m1＋m2＝m3＋m4 C．核反应放出的能量等于(m1＋m2－m3－m4)c2 D．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】核反应方程为n，选项A正确；反应过程中向外释放能量，故质量有亏损，且释放的能量ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3－m4)c2，选项B错误，C正确；可控热核反应为核聚变，大亚湾核电站所用核装置反应原理为核裂变，可控热核反应目前还不能用于核电站实现发电，故D错误．He＋H―→H＋ 【答案】AC 4．太阳内部持续不断地发生着4个质子(He＋2X，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m1、m2、m3，真空中的光速为c.下列说法中正确的是( ) H―→He)的热核反应．核反应方程是4H)聚变为1个氦核( A．方程中的X表示中子(n) B．方程中的X表示电子(e) C．这个核反应中质量亏损Δm＝4m1－m2 D．这个核反应中释放的核能ΔE＝(4m1－m2－2m3)c2 【解析】由质量数守恒和核电荷数守恒可知，方程中的X表示电子e，A、B错误；该反应中质量亏损Δm＝4m1－m2－2m3，释放的核能ΔE＝Δmc2＝(4m1－m2－2m3)c2，C错误，D正确． 【答案】D 5．(多选)一个质子和一个中子结合成氘核，同时放出γ光子，核反应方程是H＋γ，以下说法中正确的是( ) n―→H＋ 【导学号：06092094】 A．反应中氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和 B．反应前后的质量数不变，因而质量不变 C．γ光子的能量为Δmc2，Δm为反应中的质量亏损，c为光在真空中的速度 D．因存在质量亏损Δm，所以“物质不灭”的说法不正确 【解析】核反应中质量数与电荷数及能量均守恒，由于反应中要释放核能，会出现质量亏损，反应中氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和，所以质量不守恒，但质量数不变，且能量守恒，释放的能量会以光子的形式向外释放，故正确答案为A、C. 【答案】AC 6．一个氘核(H)发生聚变，产生一个中子和一个新核，并出现质量亏损，聚变过程中( ) H)与一个氚核( 【导学号：06092095】 A．吸收能量，生成的新核是He B．放出能量，生成的新核是He C．吸收能量，生成的新核是He D．放出能量，生成的新核是He 【解析】聚变过程中存在质量亏损，应放出能量．由核反应He，B对．He，可知新核为n＋H→H＋ 【答案】B 7．某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为 N＋Q1①， C―→H＋ C＋X＋Q2②， N―→H＋ 方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量如表： 原子核 H H He C N N 质量/u 1.007 8 3.016 6 4.002 6 12.000 0 13.005 7 15.000 1 则可以推断X是________，方程中Q1和Q2的大小关系是Q1________Q2. 【解析】由质量数守恒和电荷数守恒，可判断X为He，①式的质量亏损为Δm1＝1.007 8 u＋12.000 0 u－13.005 7 u＝0.002 1 u．②式的质量亏损为Δm2＝1.007 8 u＋15.