资源简介

4　核裂变　核聚变
(分值：100分)
1~8题每题7分，共56分
考点一　重核裂变
1.关于重核的裂变，以下说法正确的是(　　　　)
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能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减少
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.原子弹是利用重核裂变的链式反应制成的，在极短的时间内能够释放大量的核能，发生猛烈爆炸。下列核反应方程式中属于原子弹爆炸的核反应方程式的是(　　　　)
A.UThHe
B.UnSrXe+1n
C.NHCHe
D.HHHen
3.核反应堆不锈钢外壳内除核燃料棒和控制棒以外还通入水，这些水除了起冷却作用外还起了(　　　　)
A.使中子减速的作用
B.使中子加速的作用
C.吸收放射性物质的作用
D.吸收反应发出的射线的作用
4.(2024·河北省统考)统计显示，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。下列对于铀235相关的核反应的描述中，说法正确的是(　　　　)
A.铀块的体积越小，越容易发生链式反应
B.发生链式反应的核反应方程为UBaKr+n
C.在核反应堆中，中子的速度越快，铀核越容易发生核裂变
D.核反应堆中，在铀棒之间插入一些镉棒，主要是为了调节中子数量，控制反应速度
5.2020年11月27日0时41分，“华龙一号”福清核电站5号机组首次并网成功，标志着我国正式进入核电技术先进国家行列。“华龙一号”利用的是铀核裂变释放的核能，其裂变方程为Un→XSr+n，则下列叙述正确的是(　　　　)
A.裂变后粒子的总核子数减少
B.X原子核中含有85个中子
C.裂变反应前后质量没有变化
D.裂变后新核的平均结合能比铀核的小
考点二　核聚变
6.(2023·宜宾市第一中学月考)太阳内部核反应的一种形式为HHHe+X，下列说法正确的是(　　　　)
A.X为正电子 B.X为γ光子
C.该核反应为α衰变 D.该核反应为轻核聚变
7.2021年5月28日，在中科院合肥物质科学研究院，有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)创造新的世界纪录，成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，向核聚变能源应用迈出重要一步。下列关于聚变的说法正确的是(　　　　)
A.任何两个原子核都可以发生聚变
B.两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前减小
C.两个轻核结合成质量较大的核，核子的平均结合能减小
D.核聚变比核裂变更为安全、清洁，是目前利用核能的主要方式
8.大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应方程是HH→Hen。已知H的质量为2.013 6 u,He的质量为3.015 0 u,n的质量为1.008 7 u，1 u相当于931 MeV的能量。氘核聚变反应中释放的核能约为(　　　　)
A.3.7 MeV B.3.3 MeV
C.2.7 MeV D.0.93 MeV
9、10题每题9分，11题15分，共33分
9.(2023·青岛市模拟)2023年4月12日，中国的“人造太阳”成功实现稳态高约束模式等离子体运行时间403 s，创造了世界纪录。“人造太阳”工作时进行两种热核聚变反应:HHHe+X+17.6 MeV和HeHeHe+2Y+12.86 MeV，其内部结构如图，下列说法正确的是(　　　　)
A.目前主流核电站都是利用热核聚变进行发电的
B.反应中释放出的X粒子会受到线圈磁场的磁约束力
C.反应中释放出的Y粒子为中子
D.He核的核子平均质量大于He核的核子平均质量
10.(多选)太阳的能量来源是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，核聚变反应可以看作是4个氢核H)结合成1个氦核同时放出2个正电子。下表中列出了部分粒子的质量(取1 u=×10-26 kg)，已知光速c=3×108 m/s，以下说法正确的是(　　　　)
粒子名称 质子(p) α粒子 正电子(e)
质量/u 1.007 3 4.001 5 0.000 55
A.核反应方程为H—→+e
B.4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为0.026 6 kg
C.4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为4.43×10-29 kg
D.聚变反应过程中释放的能量约为4.0×10-12 J
11.(15分)铀核裂变的许多核反应中的其中一个是Un—→Kr+n。
(1)(6分)试计算一个铀235原子核裂变后释放的能量(、、Kr、的质量分别为235.043 9 u、140.913 9 u、91.897 3 u、1.008 7 u，1 u相当于931.5 MeV能量)；
(2)(9分)1 kg铀235原子核发生上述裂变时能放出多少核能？这相当于完全燃烧多少t煤释放的能量？(NA=6.02×1023 mol-1，煤的热值为2.94×107 J/kg)
(11分)
12.(多选)(2023·内江市月考)2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置(HL-2M)在成都建成并实现首次放电，该装置是中国目前规模最大、参数最高的先进托卡马克装置，是中国新一代先进磁约束核聚变实验研究装置。我国重大科学工程“人造太阳”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→Xn。已知氘核的质量为m1，比结合能为E，中子的质量为m2，反应中释放的核能为ΔE，光速为c，下列说法正确的是(　　　　)
A.反应产物X为He
B.X核的质量为+m2-2m1
C.X的比结合能为E+
D.要使该聚变反应发生，必须克服两氘核间巨大的库仑斥力
答案精析
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发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程，其释放的能量远大于其俘获中子时吸收的能量，链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于或等于其临界体积，在裂变反应中核子数是不会减少的，故选D。］
2.B　3.A
4.D　［要使链式反应发生，铀块必须达到临界体积，故A错误；只有中子轰击铀核，才能发生裂变反应，其中一种典型的核反应方程为UnBaKr+n，故B错误；在核反应堆中，中子的速度太快，会与铀235“擦肩而过”，铀核不容易发生核裂变，故C错误；核反应堆中，在铀棒之间插入一些镉棒，可以吸收中子，主要是为了调节中子数量，控制反应速度，故D正确。］
5.B　［核反应过程中，质量数守恒，所以裂变后粒子的总核子数不变，A错误；设X原子核中有x个质子，质量数为y，则92=x+38，235+1=y+95+1×2，解得x=54，y=139，所以X原子核中含有中子数为y-x=85，B正确；裂变释放核能，所以有质量亏损，C错误；裂变释放核能是因为新核的平均结合能比铀核的大，新核较稳定，D错误。］
6.D　［根据质量数和电荷数守恒可得核反应方程为HHHen，可知X为中子，故A、B错误；该核反应为轻核聚变，故C错误，D正确。］
7.B　［只有两个质量较小的原子核才可以聚变成一个中等质量的原子核，并不是任何两个原子核都可以发生聚变，A错误；核聚变反应会放出大量的能量，根据质能方程可知反应会发生质量亏损，两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前减小，平均结合能增大，B正确，C错误；核聚变的最终产物是氦，无污染，而核裂变产生的固体核废料具有放射性，因此核聚变更加清洁和安全，但是还不是目前利用核能的主要方式，D错误。］
8.B　［在核反应中，反应前物质的质量
m1=2×2.013 6 u=4.027 2 u
反应后物质的质量m2=3.015 0 u+1.008 7 u=4.023 7 u
质量亏损Δm=m1-m2=0.003 5 u，
则氘核聚变释放的核能为
E=931×0.003 5 MeV≈3.3 MeV，故选B。］
9.D　［目前主流核电站都是利用核裂变进行发电的，选项A错误；由质量数守恒和电荷数守恒可知，X为中子n，Y为质子H，中子不带电，所以不会受到线圈磁场的磁约束力，选项B、C错误；该反应释放核能，根据比结合能越大原子核越稳定可知He核的比结合能小于He核的比结合能，而比结合能越大，释放能量越多，质量亏损越大，则核子平均质量越小，可知He核的核子平均质量大于He核的核子平均质量， 选项D正确。］
10.ACD　［由核反应的质量数守恒及电荷数守恒得核反应方程为HHe+e，故A正确；核反应中的质量亏损为Δm=4mp-mα-2me=(4×1.007 3-4.001 5-2×0.000 55) u=0.026 6 u≈4.43×10-29 kg，故C正确，B错误；由质能方程得ΔE=Δmc2=4.43×10-29×(3×108)2 J≈4.0×10-12 J，故D正确。］
11.(1)200.6 MeV　(2)5.14×1026 MeV　2 797.3 t
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 3-3×1.008 7) u=0.215 3 u
一个铀235原子核裂变后释放的能量为
ΔE=0.215 3×931.5 MeV≈200.6 MeV。
(2)1 kg铀235原子核中含原子核的个数为
N=×6.02×1023 个≈2.56×1024 个，
1 kg铀235原子核发生裂变时释放的总能量
ΔEN=N·ΔE=2.56×1024×200.6 MeV≈5.14×1026 MeV
设完全燃烧的煤的质量为m，有ΔEN=qm，
所以m== kg
≈2 797.3 t。
12.CD　［由质量数守恒和电荷数守恒得出X为He，故A错误；由爱因斯坦质能方程有ΔE=mc2，可知ΔE=(2m1-mX-m2)c2，解得：mX=2m1-m2-，故B错误；根据4E+ΔE=3EX，解得：EX=E+，C正确；要使该聚变反应发生，必须克服两氘核间巨大的库仑斥力，D正确。］4　核裂变　核聚变
［学习目标］　1.知道什么是核裂变和链式反应，知道维持链式反应的条件，会书写核裂变方程，会利用质量亏损计算核裂变产生的核能(重难点)。2.了解核反应堆的工作原理，初步了解核电站的构成，知道如何控制核反应的速度。3.知道什么是核聚变，知道核聚变发生的条件，了解受控热核反应，会利用质量亏损计算核聚变产生的核能(重点)。
一、核裂变　链式反应
1964年10月16日，中国第一颗原子弹在罗布泊的荒漠上爆炸成功，其爆炸力相当于1.8万吨TNT炸药。爆炸时安放原子弹的钢塔全部熔化，在半径400 m的范围内，沙石都被烧成黄绿色的玻璃状物质，半径1 600 m范围内所有动植物全部死亡。巨大的核能是从哪里来的？
1.核裂变：把重核分裂成几个　　　　　　　原子核的核反应现象称为核裂变。
2.铀核裂变
用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种多样的，其中一种典型的反应是nBaKr+　　　　　　　。
3.链式反应
如果一个反应过程的产物能够　　　　　　　　　　这种反应，从而使反应一旦开始后就能　　　　　　　　下去，这样的反应称为链式反应。
4.临界体积
把能够发生链式反应的裂变物质的　　　　　　　　　　　叫作临界体积。
5.核裂变的能量
铀核裂变为中等质量的原子核，发生质量亏损，所以　　　　能量。
如图所示为核裂变示意图。
(1)重核裂变是一种天然现象吗？
(2)铀核裂变的产物(核反应方程)是唯一的吗？
例1　(2023·宜宾市统考)铀核U)是核反应主要原料之一，其中一种核反应方程为UnBaKr+3K。下列说法正确的是(　　)
A.该核反应是重核裂变反应，其中K是中子
B.该核反应产物的放射性可以通过人工手段去消除
C.该核反应产物的结合能之和等于核反应前反应物的结合能之和
D.核反应时释放能量，根据E=mc2，核反应后的总质量数减少
1.重核裂变是中子轰击质量较大的原子核，使之分裂成中等质量的原子核，同时释放大量的能量，放出更多的中子的过程。
2.重核的裂变是放能核反应，原因是核反应前后有质量亏损，根本原因是重核的平均结合能比中等质量的核的平均结合能小。所以在重核裂变为两个中等质量核的过程中要释放能量，而且释放的能量远大于它俘获中子时得到的能量。
例2　若U俘获一个中子裂变成Sr及Xe两种新核，且三种原子核的质量分别为235.043 9 u、89.907 7 u和135.907 2 u，中子质量为1.008 7 u。(1 u相当于931.5 MeV的能量)
(1)写出铀核裂变的核反应方程；
(2)求一个U俘获一个中子发生上述裂变所释放的能量。(结果保留2位有效数字)
二、核反应堆　核电站
1.核反应堆：是一种　　　　　　　　的核裂变链式反应装置。核反应堆按引起裂变的中子能量可分为　　　　　反应堆和快中子反应堆。它的主要组成部分及作用如下：
组成部分 材料 作用
裂变材料 (核燃料) 铀棒(浓缩铀) 提供核燃料
减速剂 (慢化剂) 石墨、重水或普通水(也叫轻水) 使裂变产生的快中子减速
控制棒 镉或硼 吸收中子，控制反应速度
冷却剂 水或液态的金属钠 传输热量
防护层 厚水泥层 防止放射线泄漏，对人体及其他生物体造成伤害
2.核电站
核能发电指利用核反应堆中　　　　　　所释放出的核能进行发电。核能转变成水的　　　　，使水变成高温高压的蒸汽，推动汽轮发电机发电。
例3　如图是核反应堆的示意图，对于核反应堆的认识，下列说法正确的是(　　)
A.铀棒是核燃料，核心物质是铀238
B.石墨起到吸收中子的作用
C.镉棒起到使中子减速的作用
D.水泥防护层的作用是阻隔各种射线，避免放射性危害
三、核聚变　受控热核反应
1.核聚变
(1)定义：把轻原子核聚合成　　　　原子核的反应称为聚变反应，简称核聚变。
(2)核反应方程举例:HHHen。
(3)条件：要启动上述核聚变反应，必须要上亿摄氏度的温度，使H核和H核具有足够的动能克服库仑斥力进入到核力作用范围之内，即距离达到　　　　　　　　 m以内。因此，核聚变反应也称　　　　反应。
(4)核聚变反应和核裂变反应相比，具有很多优越性。
①在消耗相同质量的核燃料时，核聚变反应比核裂变反应能释放更多的能量。
②核裂变反应时产生放射性废料，处理起来比较困难，而核聚变反应没有放射性废料产生。
③核聚变反应所用的燃料氘，在地球上的储量非常丰富。
2.受控热核反应
(1)实现可控核聚变反应的难点：核聚变需要的温度太高，地球上没有任何容器能够经受如此高的温度。
(2)控制方法
①磁约束：利用　　　　约束参加反应的物质。
②激光惯性约束：由于聚变反应的时间非常短，聚变物质因自身的惯性还来不及扩散就完成了核反应。所以，在惯性约束下，可以用激光从各个方向照射参加反应的物质，使它们“挤”在一起发生反应。
例4　(2024·沧州市期末)2023年8月25日，新一代人造太阳“中国环流三号”取得重大科研进展，首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，再次刷新中国磁约束聚变装置运行纪录。关于聚变反应HHe+X，下列说法正确的是(　　)
A.X为质子
B.核聚变和核衰变均是可逆的
C.质量亏损相同时，聚变比裂变释放更多的能量
D.H的比结合能小于He
答案精析
一、
铀核的裂变。
梳理与总结
1.中等质量
2.n　
3.再次引发　自动延续　
4.最小体积　
5.放出　
讨论交流
(1)重核裂变不能自发地进行，只能发生在人工控制的核反应中，所以重核裂变不是一种天然现象。
(2)不是唯一的。铀核裂变的产物(核反应方程)是多种多样的。
例1　A　［根据质量数守恒和电荷数守恒可得，K的电荷数为0，质量数为1，则K是中子，故A正确；放射性物质的半衰期非常稳定，不会随着外界环境改变而改变，因此不可以通过人工手段消除，故B错误；由于该反应为放能反应，释放核能后结合能增大，因此该核反应产物的结合能之和大于铀核的结合能，故C错误；核反应时释放能量，有质量亏损，而总质量数保持不变，故D错误。］
例2　(1UnSrXe+1n
(2)1.4×102 MeV
解析　(1)根据核反应的质量数守恒与电荷数守恒有
UnSrXe+1n。
(2)该核反应的质量亏损为
Δm=(235.043 9+1.008 7) u-(89.907 7+135.907 2+10×1.008 7) u=0.150 7 u
释放的能量为ΔE=Δm×931.5 MeV≈1.4×102 MeV。
二、
1.人为可控　慢中子
2.核裂变　内能　
例3　D　［核反应堆采用的核燃料为铀235，故A错误；石墨的作用是使中子减速，故B错误；镉棒的作用是吸收中子，故C错误；水泥防护层的作用是阻隔各种射线，避免放射性危害，故D正确。］
三、
1.(1)较重　(3)10-15　热核
2.(2)①磁场
例4　D　［根据质量数、电荷数守恒，X应为中子，故A错误；核聚变和核衰变是不可逆的，亏损相同的质量时，聚变和裂变释放的能量相同，故B、C错误；聚变放出能量，所以H的比结合能小于He，故D正确。］(共49张PPT)
DIWUZHANG
第五章
4　核裂变　核聚变
1.知道什么是核裂变和链式反应，知道维持链式反应的条件，会书写核裂变方程，会利用质量亏损计算核裂变产生的核能(重难点)。
2.了解核反应堆的工作原理，初步了解核电站的构成，知道如何控制核反应的速度。
3.知道什么是核聚变，知道核聚变发生的条件，了解受控热核反应，会利用质量亏损计算核聚变产生的核能(重点)。
学习目标
一、核裂变　链式反应
二、核反应堆　核电站
课时对点练
三、核聚变　受控热核反应
内容索引
核裂变　链式反应
一
1964年10月16日，中国第一颗原子弹在罗布泊的荒漠上爆炸成功，其爆炸力相当于1.8万吨TNT炸药。爆炸时安放原子弹的钢塔全部熔化，在半径400 m的范围内，沙石都被烧成黄绿色的玻璃状物质，半径1 600 m范围内所有动植物全部死亡。巨大的核能是从哪里来的？
答案　铀核的裂变。
1.核裂变：把重核分裂成几个 原子核的核反应现象称为核裂变。
2.铀核裂变
用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种多样的，其中一种典型的反应是UnBaKr+____。
3.链式反应
如果一个反应过程的产物能够 这种反应，从而使反应一旦开始后就能 下去，这样的反应称为链式反应。
梳理与总结
中等质量
n
再次引发
自动延续
4.临界体积
把能够发生链式反应的裂变物质的 叫作临界体积。
5.核裂变的能量
铀核裂变为中等质量的原子核，发生质量亏损，所以 能量。
最小体积
放出
如图所示为核裂变示意图。
(1)重核裂变是一种天然现象吗？
讨论交流
答案　重核裂变不能自发地进行，只能发生在人工控制的核反应中，所以重核裂变不是一种天然现象。
(2)铀核裂变的产物(核反应方程)是唯一的吗？
答案　不是唯一的。铀核裂变的产物(核反应方程)是多种多样的。
　(2023·宜宾市统考)铀核U)是核反应主要原料之一，其中一种核反应方程为UnBaKr+3K。下列说法正确的是
A.该核反应是重核裂变反应，其中K是中子
B.该核反应产物的放射性可以通过人工手段去消除
C.该核反应产物的结合能之和等于核反应前反应物的结合能之和
D.核反应时释放能量，根据E=mc2，核反应后的总质量数减少
例1
√
根据质量数守恒和电荷数守恒可得，K的电荷数为0，质量数为1，则K是中子，故A正确；
放射性物质的半衰期非常稳定，不会随着外界环境改变而改变，因此不可以通过人工手段消除，故B错误；
由于该反应为放能反应，释放核能后结合能增大，因此该核反应产物的结合能之和大于铀核的结合能，故C错误；
核反应时释放能量，有质量亏损，而总质量数保持不变，故D错误。
总结提升
1.重核裂变是中子轰击质量较大的原子核，使之分裂成中等质量的原子核，同时释放大量的能量，放出更多的中子的过程。
2.重核的裂变是放能核反应，原因是核反应前后有质量亏损，根本原因是重核的平均结合能比中等质量的核的平均结合能小。所以在重核裂变为两个中等质量核的过程中要释放能量，而且释放的能量远大于它俘获中子时得到的能量。
　若U俘获一个中子裂变成Sr及Xe两种新核，且三种原子核的质量分别为235.043 9 u、89.907 7 u和135.907 2 u，中子质量为1.008 7 u。(1 u相当于931.5 MeV的能量)
(1)写出铀核裂变的核反应方程；
例2
答案　nSrXe+1n
根据核反应的质量数守恒与电荷数守恒有UnSrXe+1n。
(2)求一个U俘获一个中子发生上述裂变所释放的能量。(结果保留2位有效数字)
答案　1.4×102 MeV
该核反应的质量亏损为
Δm=(235.043 9+1.008 7) u-(89.907 7+135.907 2+10×1.008 7) u=0.150 7 u
释放的能量为ΔE=Δm×931.5 MeV≈1.4×102 MeV。
返回
核反应堆　核电站
二
1.核反应堆：是一种 的核裂变链式反应装置。核反应堆按引起裂变的中子能量可分为 反应堆和快中子反应堆。它的主要组成部分及作用如下：
人为可控
慢中子
组成部分 材料 作用
裂变材料(核燃料) 铀棒(浓缩铀) 提供核燃料
减速剂(慢化剂) 石墨、重水或普通水 (也叫轻水) 使裂变产生的快中子减速
控制棒 镉或硼 吸收中子，控制反应速度
冷却剂 水或液态的金属钠 传输热量
防护层 厚水泥层 防止放射线泄漏，对人体及其他生物体造成伤害
2.核电站
核能发电指利用核反应堆中 所释放出的核能进行发电。核能转变成水的 ，使水变成高温高压的蒸汽，推动汽轮发电机发电。
核裂变
内能
　如图是核反应堆的示意图，对于核反应堆的认识，
下列说法正确的是
A.铀棒是核燃料，核心物质是铀238
B.石墨起到吸收中子的作用
C.镉棒起到使中子减速的作用
D.水泥防护层的作用是阻隔各种射线，
避免放射性危害
例3
√
核反应堆采用的核燃料为铀235，故A错误；
石墨的作用是使中子减速，故B错误；
镉棒的作用是吸收中子，故C错误；
水泥防护层的作用是阻隔各种射线，避免放
射性危害，故D正确。
返回
核聚变　受控热核反应
三
1.核聚变
(1)定义：把轻原子核聚合成 原子核的反应称为聚变反应，简称核聚变。
(2)核反应方程举例：HHen。
(3)条件：要启动上述核聚变反应，必须要上亿摄氏度的温度，使H核和H核具有足够的动能克服库仑斥力进入到核力作用范围之内，即距离达到 m以内。因此，核聚变反应也称 反应。
较重
10-15
热核
(4)核聚变反应和核裂变反应相比，具有很多优越性。
①在消耗相同质量的核燃料时，核聚变反应比核裂变反应能释放更多的能量。
②核裂变反应时产生放射性废料，处理起来比较困难，而核聚变反应没有放射性废料产生。
③核聚变反应所用的燃料氘，在地球上的储量非常丰富。
2.受控热核反应
(1)实现可控核聚变反应的难点：核聚变需要的温度太高，地球上没有任何容器能够经受如此高的温度。
(2)控制方法
①磁约束：利用 约束参加反应的物质。
②激光惯性约束：由于聚变反应的时间非常短，聚变物质因自身的惯性还来不及扩散就完成了核反应。所以，在惯性约束下，可以用激光从各个方向照射参加反应的物质，使它们“挤”在一起发生反应。
磁场
　(2024·沧州市期末)2023年8月25日，新一代人造太阳“中国环流三号”取得重大科研进展，首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，再次刷新中国磁约束聚变装置运行纪录。关于聚变反应HH
He+X，下列说法正确的是
A.X为质子
B.核聚变和核衰变均是可逆的
C.质量亏损相同时，聚变比裂变释放更多的能量
DH的比结合能小于He
例4
√
根据质量数、电荷数守恒，X应为中子，故A错误；
核聚变和核衰变是不可逆的，亏损相同的质量时，聚变和裂变释放的能量相同，故B、C错误；
聚变放出能量，所以H的比结合能小于He，故D正确。
返回
课时对点练
四
考点一　重核裂变
1.关于重核的裂变，以下说法正确的是
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能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减少
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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
基础对点练
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
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发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程，其释放的能量远大于其俘获中子时吸收的能量，链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于或等于其临界体积，在裂变反应中核子数是不会减少的，故选D。
2.原子弹是利用重核裂变的链式反应制成的，在极短的时间内能够释放大量的核能，发生猛烈爆炸。下列核反应方程式中属于原子弹爆炸的核反应方程式的是
AUThHe
BUnSrXe+1n
CNHCHe
DHHHen
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
3.核反应堆不锈钢外壳内除核燃料棒和控制棒以外还通入水，这些水除了起冷却作用外还起了
A.使中子减速的作用
B.使中子加速的作用
C.吸收放射性物质的作用
D.吸收反应发出的射线的作用
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
4.(2024·河北省统考)统计显示，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。下列对于铀235相关的核反应的描述中，说法正确的是
A.铀块的体积越小，越容易发生链式反应
B.发生链式反应的核反应方程为UBaKr+n
C.在核反应堆中，中子的速度越快，铀核越容易发生核裂变
D.核反应堆中，在铀棒之间插入一些镉棒，主要是为了调节中子数量，
控制反应速度
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
要使链式反应发生，铀块必须达到临界体积，故A错误；
只有中子轰击铀核，才能发生裂变反应，其中一种典型的核反应方程为UnBaKr+n，故B错误；
在核反应堆中，中子的速度太快，会与铀235“擦肩而过”，铀核不容易发生核裂变，故C错误；
核反应堆中，在铀棒之间插入一些镉棒，可以吸收中子，主要是为了调节中子数量，控制反应速度，故D正确。
5.2020年11月27日0时41分，“华龙一号”福清核电站5号机组首次并网成功，标志着我国正式进入核电技术先进国家行列。“华龙一号”利用的是铀核裂变释放的核能，其裂变方程为Un→XSr+n，则下列叙述正确的是
A.裂变后粒子的总核子数减少
B.X原子核中含有85个中子
C.裂变反应前后质量没有变化
D.裂变后新核的平均结合能比铀核的小
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
核反应过程中，质量数守恒，所以裂变后粒子的总核子数不变，A错误；
设X原子核中有x个质子，质量数为y，则92=x+38，235+1=y+95+1×2，解得x=54，y=139，所以X原子核中含有中子数为y-x=85，B正确；
裂变释放核能，所以有质量亏损，C错误；
裂变释放核能是因为新核的平均结合能比铀核的大，新核较稳定，D错误。
考点二　核聚变
6.(2023·宜宾市第一中学月考)太阳内部核反应的一种形式为HHHe
+X，下列说法正确的是
A.X为正电子 B.X为γ光子
C.该核反应为α衰变 D.该核反应为轻核聚变
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
√
根据质量数和电荷数守恒可得核反应方程为HHHen，可知X为中子，故A、B错误；
该核反应为轻核聚变，故C错误，D正确。
7.2021年5月28日，在中科院合肥物质科学研究院，有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)创造新的世界纪录，成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，向核聚变能源应用迈出重要一步。下列关于聚变的说法正确的是
A.任何两个原子核都可以发生聚变
B.两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前减小
C.两个轻核结合成质量较大的核，核子的平均结合能减小
D.核聚变比核裂变更为安全、清洁，是目前利用核能的主要方式
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
只有两个质量较小的原子核才可以聚变成一个中等质量的原子核，并不是任何两个原子核都可以发生聚变，A错误；
核聚变反应会放出大量的能量，根据质能方程可知反应会发生质量亏损，两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前减小，平均结合能增大，B正确，C错误；
核聚变的最终产物是氦，无污染，而核裂变产生的固体核废料具有放射性，因此核聚变更加清洁和安全，但是还不是目前利用核能的主要方式，D错误。
8.大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应方程是HH—→ n。已知H的质量为2.013 6 u，的质量为3.015 0 u，的质量为1.008 7 u，1 u相当于931 MeV的能量。氘核聚变反应中释放的核能约为
A.3.7 MeV B.3.3 MeV
C.2.7 MeV D.0.93 MeV
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
在核反应中，反应前物质的质量
m1=2×2.013 6 u=4.027 2 u
反应后物质的质量m2=3.015 0 u+1.008 7 u=4.023 7 u
质量亏损Δm=m1-m2=0.003 5 u，
则氘核聚变释放的核能为
E=931×0.003 5 MeV≈3.3 MeV，故选B。
9.(2023·青岛市模拟)2023年4月12日，中国的“人造太阳”成功实现稳态高约束模式等离子体运行时间403 s，创造了世界纪录。“人造太阳”工作时进行两种热核聚变反应：HHe+X+17.6 MeV和HeHe
He+2Y+12.86 MeV，其内部结构如图，下列说法正确的是
A.目前主流核电站都是利用热核聚变进行发电的
B.反应中释放出的X粒子会受到线圈磁场的磁约束力
C.反应中释放出的Y粒子为中子
DHe核的核子平均质量大于He核的核子平均质量
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
√
能力综合练
目前主流核电站都是利用核裂变进行发电的，
选项A错误；
由质量数守恒和电荷数守恒可知，X为中子
n，Y为质子H，中子不带电，所以不会受
到线圈磁场的磁约束力，选项B、C错误；
该反应释放核能，根据比结合能越大原子核越稳定可知He核的比结合能小于He核的比结合能，而比结合能越大，释放能量越多，质量亏损越大，则核子平均质量越小，可知He核的核子平均质量大于He核的核子平均质量， 选项D正确。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
10.(多选)太阳的能量来源是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，核聚变反应可以看作是4个氢核H)结合成1个氦核同时放出2个正电子。下表中列出了部分粒子的质量(取
1 u=×10-26 kg)，已知光速c=3×
108 m/s，以下说法正确的是
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
粒子名称 质子(p) α粒子 正电子(e)
质量/u 1.007 3 4.001 5 0.000 55
A.核反应方程为H—→ +e
B.4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为0.026 6 kg
C.4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为4.43×10-29 kg
D.聚变反应过程中释放的能量约为4.0×10-12 J
√
√
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
由核反应的质量数守恒及电荷数守恒得核反应方程为H—→+
e，故A正确；
核反应中的质量亏损为Δm=4mp-mα-2me=(4×1.007 3-4.001 5-2×0.000 55) u
=0.026 6 u≈4.43×10-29 kg，故C正确，B错误；
由质能方程得ΔE=Δmc2=4.43×10-29×(3×108)2 J≈4.0×10-12 J，故D正确。
11.铀核裂变的许多核反应中的其中一个是Un—→Kr+n。
(1)试计算一个铀235原子核裂变后释放的能量(、、Kr、的质量分别为235.043 9 u、140.913 9 u、91.897 3 u、1.008 7 u，1 u相当于931.5 MeV能量)；
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
答案　200.6 MeV
裂变反应的质量亏损为
Δm=(235.043 9+1.008 7-140.913 9-91.897 3-3×1.008 7) u=0.215 3 u
一个铀235原子核裂变后释放的能量为
ΔE=0.215 3×931.5 MeV≈200.6 MeV。
(2)1 kg铀235原子核发生上述裂变时能放出多少核能？这相当于完全燃烧多少t煤释放的能量？(NA=6.02×1023 mol-1，煤的热值为2.94×107 J/kg)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
答案　5.14×1026 MeV　2 797.3 t
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1 kg铀235原子核中含原子核的个数为
N=×6.02×1023 个≈2.56×1024 个，
1 kg铀235原子核发生裂变时释放的总能量
ΔEN=N·ΔE=2.56×1024×200.6 MeV≈5.14×1026 MeV
设完全燃烧的煤的质量为m，有ΔEN=qm，
所以m== kg≈2 797.3 t。
12.(多选)(2023·内江市月考)2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置(HL-2M)在成都建成并实现首次放电，该装置是中国目前规模最大、参数最高的先进托卡马克装置，是中国新一代先进磁约束核聚变实验研究装置。我国重大科学工程“人造太阳”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→Xn。已知氘核的质量为m1，比结合能为E，中子的质量为m2，反应中释放的核能为ΔE，光速为c，下列说法正确的是
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
尖子生选练
A.反应产物X为He
B.X核的质量为+m2-2m1
C.X的比结合能为E+
D.要使该聚变反应发生，必须克服两氘核间巨大的库仑斥力
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
√
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
由质量数守恒和电荷数守恒得出X为He，故A错误；
由爱因斯坦质能方程有ΔE=mc2，可知ΔE=(2m1-mX-m2)c2，解得：
mX=2m1-m2-，故B错误；
根据4E+ΔE=3EX，解得：EX=E+，C正确；
要使该聚变反应发生，必须克服两氘核间巨大的库仑斥力，D正确。
返回

展开更多......

收起↑