课时7 核聚变 粒子和宇宙
对应学生用书P61
一、选择题
1．2015年7月3日，从日本名古屋飞往檀香山的全球最大太阳能飞机“阳光动力2号”降落在美国夏威夷州首府檀香山的机场。太阳不断地向外辐射能量，仍保持1千万摄氏度以上的高温，其主要原因是太阳内部进行着剧烈的( )
A．衰变反应 B．人工核反应 C．裂变反应 D．热核反应 答案 D
解析 太阳的内部时刻都在进行着氢核的聚变，即热核反应，故D正确。 2．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摄氏度以上的高温 D．用γ光子照射 答案 C
解析 轻核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，必须克服巨大的库仑斥力，用中子轰击，γ光子照射和保持室温、增大压强都达不到，故A、B、D错误；当把物质加热到几百万摄氏度的高温时，一部分原子核具有足够的动能克服库仑斥力撞到一起发生核聚变反应，故C正确。
3．宇宙诞生过程中，产生如下粒子：①光子、中微子、电子等大量轻子；②氘核、氚核、氦3、氦核等轻核；③夸克、轻子、胶子等粒子；④质子和中子等强子；⑤电子、质子、氦核的混合电离气体；⑥电子、质子复合成为中性氢原子。根据宇宙大爆炸理论，以上粒子形成的先后顺序是( )
A．①②③④⑤⑥ B．③①④②⑤⑥ C．③④①②⑤⑥ D．①③④②⑥⑤ 答案 C
解析 根据宇宙大爆炸理论，宇宙形成之初是粒子家族，其后产生了夸克、
轻子、胶子等粒子，然后按强子时代、轻子时代、核合成时代、混合电离气体、中性氢原子的顺序演化，故C正确。
4．原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源。当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，放出能量。这几种反应的总效
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果可以表示为621H→k2He＋d1H＋20n＋43.15 MeV，由平衡条件可知( )
A．k＝1，d＝4 B．k＝2，d＝2 C．k＝1，d＝6 D．k＝2，d＝3 答案 B
解析 根据核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒知 ?2k＋d＝6?k＝2
?，解得?，B正确。 ?4k＋d＋2＝12?d＝2
345．下面是一核反应方程：21H＋1H→2He＋X。用c表示光速，则( )
A．X是质子，核反应放出的能量等于质子质量乘c2 B．X是中子，核反应放出的能量等于中子质量乘c2
C．X是质子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与质子的质量和，再乘c2
D．X是中子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与中子的质量和，再乘c2
答案 D
解析 由质量数守恒及电荷数守恒可得X为1再根据质能方程可得核0n(中子)，反应放出的能量为反应前后质量亏损与c2的乘积，故D正确。
6．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．聚变反应一定比裂变反应每个核子释放的平均能量大 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，故反应后质量增加 答案 B
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。
7．(多选)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( )
241
A.31H＋1H→2He＋0n是核聚变反应 241B.31H＋1H→2He＋0n是β衰变
1144891C.235 92U＋0n→ 56Ba＋36Kr＋30n是核裂变反应 1140941D.235 92U＋0n→ 54Xe＋38Sr＋20n是α衰变
答案 AC
解析 两个轻核聚合成一个较重的核的反应为核聚变反应，故A正确、B错误。重核被粒子轰击后分裂成两个中等质量的原子核的反应为核裂变反应，故C正确。原子核放出α或β粒子后变成另一种原子核的反应称为原子核的衰变，故D错误。
8．(多选)下列说法中正确的是( )
A．目前还未发现媒介子、轻子和夸克三类粒子的内部结构
B．自然界存在的能量守恒定律、动量守恒定律及电荷守恒定律，对基本粒子不适用
C．反粒子与其对应的粒子相遇时，会发生湮灭现象 D．强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子 答案 ACD
解析 媒介子、轻子和夸克在现代实验中还没有发现其内部结构，故A正确；自然界存在的能量守恒定律、动量守恒定律及电荷守恒定律，对基本粒子也适用，B错误；反粒子与其对应的粒子相遇时会发生湮灭现象，故C正确；质子是最早发现的强子，故D正确。
9．(多选)据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试。下列关于“人造太阳”的说法正确的是( )
341A．“人造太阳”的核反应方程是21H＋1H→2He＋0n
1141921B．“人造太阳”的核反应方程是235 92U＋0n→ 56Ba＋36Kr＋30n
C．根据公式E＝mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量比裂
变反应大得多
D．根据公式E＝mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量与裂变反应相同
答案 AC
341
解析 21H＋1H→2He＋0n是氢核聚变方程，故A正确，B错误；根据核聚变特
点，相同质量的核燃料，核聚变释放的能量比裂变反应大得多，故C正确，D错误。
10．(多选)月球土壤里大量存在着一种叫做“氦3(32He)”的化学元素，是热核聚变的重要原料。科学家初步估计月球上至少有100万吨氦3，如果相关技术开发
3成功，将可为地球带来取之不尽的能源。关于“氦3(2He)”与氘核聚变产生42He，
下列说法正确的是( )
241
A．核反应方程为32He＋1H→2He＋1H
B．核反应生成物的质量将大于参加反应物的质量
4C．氦3(32He)一个核子的结合能大于氦4(2He)一个核子的结合能
D．氦3(32He)的原子核与一个氘核发生聚变将放出能量 答案 AD
解析 根据质量数守恒、电荷数守恒和已知条件可以写出核反应方程为32He＋
241
1H→2He＋1H，故
A正确；由于此核反应过程中放出能量将出现质量亏损，故B、
C错误，D正确。
11．一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子。已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c。下列说法正确的是( )
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A．核反应方程是 11H＋0n→1H＋γ
B．聚变反应中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3 C．辐射出的γ光子的能量E＝(m3－m1－m2)c D．γ光子的波长λ＝答案 B
12解析 由质量数守恒和电荷数守恒知，质子与中子的聚变方程为11H＋0n→1H
h
?m1＋m2－m3?c2＋γ，A错误；由题意知，该反应的质量亏损为Δm＝m1＋m2－m3，B正确；根据