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5.4核裂變與核聚變

【考點(diǎn)歸納】

考點(diǎn)一：鈾核的核裂變方程

考點(diǎn)二：計(jì)算核裂變放出的能量

考點(diǎn)三：典型的核聚變方程

考點(diǎn)四：計(jì)算核聚變放出的能量

考點(diǎn)五：受控?zé)岷朔磻?yīng)

考點(diǎn)六：核裂變與聚變的綜合問題

【知識(shí)歸納】

知識(shí)點(diǎn)一、核裂變的發(fā)現(xiàn)

1．核裂變：鈾核在被中子轟擊后分裂成兩塊質(zhì)量差不多的碎塊，這類核反應(yīng)定名為核裂變．

2．鈾核裂變

235

用中子轟擊鈾核時(shí)，鈾核發(fā)生裂變，其產(chǎn)物是多種多樣的，其中一種典型的反應(yīng)是92U＋

1144891

0n→56Ba＋36Kr＋30n.

3．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

中子轟擊重核發(fā)生裂變后，裂變釋放的中子繼續(xù)與其他重核發(fā)生反應(yīng)，引起新的核裂變，使核裂變反應(yīng)一代接一代

繼續(xù)下去，這樣的過程叫作核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)．

4．臨界體積和臨界質(zhì)量：核裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積叫作它的臨界體積，相應(yīng)的質(zhì)量叫作臨界質(zhì)量．

知識(shí)點(diǎn)二、反應(yīng)堆與核電站

1．核電站：利用核能發(fā)電，它的核心設(shè)施是反應(yīng)堆，它主要由以下幾部分組成：

(1)燃料：鈾棒．

(2)慢化劑：石墨、重水和普通水(也叫輕水)．

(3)控制棒：為了調(diào)節(jié)中子數(shù)目以控制反應(yīng)速度，還需要在鈾棒之間插進(jìn)一些鎘棒，它吸收中子的能力很強(qiáng)，當(dāng)反

應(yīng)過于激烈時(shí)，將鎘棒插入深一些，讓它多吸收一些中子，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度就會(huì)慢一些，這種鎘棒叫作控制棒．

2．工作原理

核燃料發(fā)生核裂變釋放的能量使反應(yīng)區(qū)溫度升高，水或液態(tài)的金屬鈉等流體在反應(yīng)堆內(nèi)外循環(huán)流動(dòng)，把反應(yīng)堆內(nèi)的

熱量傳輸出去，用于發(fā)電，同時(shí)也使反應(yīng)堆冷卻．

3．核污染的處理

在反應(yīng)堆的外面需要修建很厚的水泥層，用來屏蔽裂變產(chǎn)物放出的各種射線．核廢料具有很強(qiáng)的放射性，需要裝入

特制的容器，深埋地下．

技巧歸納．核電站的主要部件及作用

組成部分材料作用

裂變材料(核燃料)濃縮鈾提供核燃料

石墨、重水或普通水

減速劑(慢化劑)使裂變產(chǎn)生的快中子減速

(也叫輕水)

控制棒鎘棒吸收中子，控制反應(yīng)速度

熱交換器水或液態(tài)的金屬鈉傳輸熱量

防止放射線泄露，對(duì)人體及

防護(hù)層厚水泥層

其他生物體造成傷害

知識(shí)點(diǎn)三、核聚變

1．定義：兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，這樣的核反應(yīng)叫作核聚變．

2341

2．核反應(yīng)方程：1H＋1H→2He＋0n＋17.6MeV.

3．條件：使輕核的距離達(dá)到10－15m以內(nèi)．

方法：加熱到很高的溫度．

4．宇宙中的核聚變：太陽(yáng)能是太陽(yáng)內(nèi)部的氫核聚變成氦核釋放的核能．

5．人工熱核反應(yīng)：氫彈．首先由化學(xué)炸藥引爆原子彈，再由原子彈爆炸產(chǎn)生的高溫高壓引發(fā)熱核爆炸．

6．核聚變與核裂變的比較

(1)優(yōu)點(diǎn)：①輕核聚變產(chǎn)能效率高；②地球上核聚變?nèi)剂想碗暗膬?chǔ)量豐富；③輕核聚變更為安全、清潔．

(2)缺點(diǎn)：核聚變需要的溫度太高，地球上沒有任何容器能夠經(jīng)受如此高的溫度．

解決方案：磁約束和慣性約束．

技巧歸納：重核裂變與輕核聚變的區(qū)別

重核裂變輕核聚變

重核分裂成兩個(gè)或多個(gè)中等兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的

放能原理

質(zhì)量的原子核，放出核能原子核，放出核能

放能多少聚變反應(yīng)比裂變反應(yīng)平均每個(gè)核子放出的能量要大3～4倍

【題型歸納】

題型一：鈾核的核裂變方程

1．（22-23高二下·云南玉溪·期末）下列核反應(yīng)屬于裂變反應(yīng)的是（）

161161

A．8O＋0n→7N＋1H

301301

B．14Si＋1H→15P＋0n

2351144891

C．92U＋0n→56Ba＋36Kr＋30n

2262224

D．88Ra→86Rn＋2He

2．（23-24高三上·湖北·階段練習(xí)）2023年8月25日，中核集團(tuán)發(fā)布消息：“中國(guó)環(huán)流三號(hào)”首次實(shí)現(xiàn)100萬安培等

離子體電流下的高約束模式運(yùn)行。這標(biāo)志著中國(guó)磁約束核聚變研究向高性能聚變等離子體運(yùn)行邁出重要一步。下列

屬于核聚變反應(yīng)的是（）

2342340

A．90Th91Pa1e

144171

B．7N2He8O1H

2351144891

C．92U0n56Ba36Kr30n

2341

D．1H1H2He0n

3．（21-22高二下·江蘇蘇州·期中）釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)（TMSR）是第四代核能系統(tǒng)之一，其中釷基核燃料鈾由較

難裂變的釷吸收一個(gè)中子后經(jīng)過若干次衰變而來；鈾的一種典型裂變產(chǎn)物是鋇和氪。以下說法正確的是（）

2331142891

A．題中鈾核裂變的核反應(yīng)方程為92U0n56Ba36Kr50n

B．釷核衰變的快慢由原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件決定

232232

C．針核90Th經(jīng)過2次衰變可變成鏷91Pa

D．在鈾核裂變成鋇和氪的核反應(yīng)中，核子的比結(jié)合能增大

題型二：計(jì)算核裂變放出的能量

4．（22-23高二下·江蘇南通·階段練習(xí)）我國(guó)自主研發(fā)的“玲瓏一號(hào)”核反應(yīng)堆，是全球最小的商用核反應(yīng)堆，核反應(yīng)

235＋1144＋y＋1＋144235144y1

方程為92U0nxBa36Kr30nγ，反應(yīng)產(chǎn)物xBa會(huì)發(fā)生β衰變。已知核92U、xBa、36Kr和0n質(zhì)量分別是

235.0439u、140.9139u、91.8973u和1.0087u，1u為1.66×10－27kg，光速c＝3×108m/s。則下列說法正確的是（）

A．核反應(yīng)方程中的x＝57，y＝89

235144

B．92U核的比結(jié)合能小于xBa核的比結(jié)合能

C．xBa的衰變方程為xBa＋0n→57X＋1e

D．一個(gè)鈾核裂變放出的核能約為3.21010J

5．（22-23高三下·山東·階段練習(xí)）2022年6月23日21時(shí)53分，隨著168小時(shí)試運(yùn)行試驗(yàn)圓滿完成，遼寧紅沿河

核電站6號(hào)機(jī)組（如圖所示）正式具備商業(yè)運(yùn)行條件，標(biāo)志著紅沿河核電站一期和二期工程共6臺(tái)機(jī)組全面投產(chǎn)。

235

現(xiàn)代核電站主要是通過可控鏈?zhǔn)胶肆炎兎磻?yīng)來實(shí)現(xiàn)核能的和平利用。已知一個(gè)92U原子核在中子的轟擊下發(fā)生裂變

2351144891

反應(yīng)，其裂變方程為92U0n56Ba36Kr30n，下列說法正確的是（）

1235144891

A．裂變方程式左右兩邊都有中子0n，可以改寫成92U56Ba36Kr20n

B．裂變反應(yīng)釋放出大量的核能，也叫熱核反應(yīng)

144235

C．裂變釋放能量，56Ba原子核的比結(jié)合能比92U原子核的大

89235

D．裂變釋放能量，36Kr原子核的結(jié)合能比92U原子核的大

6．（22-23高三上·山東）我國(guó)“華龍一號(hào)”是當(dāng)前核電市場(chǎng)接受度最高的三代核電機(jī)型之一，其全面建成有力支撐了

我國(guó)由核電大國(guó)向核電強(qiáng)國(guó)跨越。核反應(yīng)堆是利用中子轟擊重核發(fā)生裂變反應(yīng)，釋放出大量核能。

235114192

92U0n56Ba36KraX是反應(yīng)堆中發(fā)生的許多核反應(yīng)中的一種，X是某種粒子，a是X粒子的個(gè)數(shù)，用mU、

23514192

mBa、mKr分別表示92U、56Ba、36Kr核的質(zhì)量，mX表示X粒子的質(zhì)量，c為真空中的光速，以下說法正確的是（）

23514192

A．92U的結(jié)合能小于56Ba與36Kr的結(jié)合能之和

B．X為中子，a=2

235141

C．92U的比結(jié)合能比56Ba的大

2

D．上述核反應(yīng)中放出的核能E=(mU－mBa－mKr－3mX)c

題型三：典型的核聚變方程

23

7．（2024·全國(guó)·模擬預(yù)測(cè)）關(guān)于核聚變方程21H2HeXγ，下列說法正確的是（）

A．核反應(yīng)方程中X為正電子

B．該核反應(yīng)電荷和質(zhì)量都守恒

32

C．2He的比結(jié)合能比1H的比結(jié)合能大

D．γ射線是核外電子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的

8．（2023·江西鷹潭·模擬預(yù)測(cè)）我國(guó)自主研發(fā)的東方超環(huán)（EAST）是國(guó)際首個(gè)全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，有

“人造太陽(yáng)”之稱。“人造太陽(yáng)”核反應(yīng)方程可能是（）

94121

A．4Be2He6C0n

2382344

B．92U90Th2He

2321

C．1H1H1He0n

2351136901

D．92U0n54Xe38Sr100n

9．（22-23高二下·云南保山·期末）全超導(dǎo)托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）實(shí)現(xiàn)了1056秒的長(zhǎng)脈沖高參數(shù)等離子體運(yùn)行，

223

這是目前世界上高溫等離子體運(yùn)行的最長(zhǎng)時(shí)間。該裝置內(nèi)發(fā)生的核反應(yīng)方程為1H1H2HeX，下列關(guān)于該核

反應(yīng)的說法正確的是（）

A．X為中子B．反應(yīng)前后核的總質(zhì)量相等

C．反應(yīng)過程中吸收了大量的能量D．反應(yīng)過程中中子數(shù)減少了1個(gè)

題型四：計(jì)算核聚變放出的能量

32

10．（22-23高二下·江蘇南京·期末）利用

2He與

1H的核聚變發(fā)電不產(chǎn)生溫室氣體，不產(chǎn)生放射性物質(zhì)，是一種十

3

分清潔、安全和環(huán)保的能源，開發(fā)月球土壤中蘊(yùn)藏豐富的

2He資源，對(duì)人類社會(huì)今后的可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。

324324

該核反應(yīng)可表示為

2He1H2HeX，若

2He、1H和

2He的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，設(shè)聚變過程中釋放的核能

都轉(zhuǎn)化為光子的能量，下列說法正確的是（）

A．反應(yīng)產(chǎn)物X為電子

2

B．該反應(yīng)釋放的核能ΔEm1m2m3c

h

C．光子的波長(zhǎng)2

m1m2m3c

D．輕核聚變與重核裂變相比產(chǎn)能效率更低

11．（22-23高二下·重慶沙坪壩·期末）超導(dǎo)托卡馬克EAST裝置被譽(yù)為“人造太陽(yáng)”，實(shí)現(xiàn)了高功率403秒穩(wěn)態(tài)長(zhǎng)脈

23

沖高約束模等離子體運(yùn)行，創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。設(shè)可控?zé)岷朔磻?yīng)前氘核（1H）的質(zhì)量為m1，氚核（1H）的質(zhì)量

41

為m2，反應(yīng)后氦核（2He）的質(zhì)量為m3，中子（0n）的質(zhì)量為m4，已知真空中的光速為c。下列說法中正確的是

（）

2341

A．核反應(yīng)方程為1H+1H2He+20nB．熱核反應(yīng)釋放出了氦核，是衰變

2

C．核反應(yīng)釋放的能量為m1m2m3m4cD．核反應(yīng)過程中反應(yīng)物的結(jié)合能比生成物的結(jié)合能大

12．（2023·廣東東莞·一模）在《物理評(píng)論快報(bào)》論文中，中國(guó)錦屏深地實(shí)驗(yàn)室核天體物理實(shí)驗(yàn)（JUNA）研究團(tuán)隊(duì)

13161

通過直接測(cè)量，為核反應(yīng)6CX8O0n提供日前最精確的反應(yīng)率數(shù)據(jù)，澄清此前國(guó)際實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)間數(shù)倍的分歧，

13161

解決“點(diǎn)石成金”中鐵元素俘獲慢中子變成超鐵元素的中子源的問題。已知該反應(yīng)中6C、X、8O、0n的質(zhì)量分別為

m1、m2、m3、m4，真空中的光速為c，該反應(yīng)中釋放的能量為E。下列說法正確的是（）

4

A．該反應(yīng)屬于裂變反應(yīng)B．X為氦核2He

22

C．Em1m2m3m4cD．Em1m2m3m4c

題型五：受控?zé)岷朔磻?yīng)

13．（22-23高二下·廣東肇慶·期中）如圖所示為核反應(yīng)堆的示意圖，鈾棒是核燃料，其中一種反應(yīng)方程為

2351144891

92U0n56Ba36Kr30n，則下列說法正確的是（）

A．鈾核的比結(jié)合能比鋇核的小B．該反應(yīng)為熱核反應(yīng)

C．鎘棒插入深一些可增大鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度D．鈾核的半衰期會(huì)受到環(huán)境溫度的影響

14．（21-22高二下·河北滄州·期末）2022年5月2日，作為中國(guó)東北地區(qū)第一座核電站及最大的能源投資項(xiàng)目，遼

寧紅沿河核電站6號(hào)機(jī)組首次并網(wǎng)發(fā)電。有關(guān)核反應(yīng)和核能，下列說法正確的是（）

A．目前核能發(fā)電是利用核聚變，氫彈是利用核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)原理

B．核潛艇的動(dòng)力裝置是核反應(yīng)堆，核反應(yīng)堆中用鎘棒控制核裂變的反應(yīng)速度

C．核電站設(shè)備應(yīng)用鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，當(dāng)鈾塊的體積小于臨界體積時(shí)就會(huì)發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

D．原子核必須在超高溫下才能發(fā)生聚變，說明核聚變過程需要吸收能量

15．（20-21高二下·山東青島·期末）中國(guó)的“人造太陽(yáng)”，又稱東方超環(huán)，全稱是全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，

是中國(guó)新一代先進(jìn)磁約束核聚變實(shí)驗(yàn)研究裝置。2021年5月28日，中國(guó)的“人造太陽(yáng)”實(shí)現(xiàn)了可重復(fù)的1.2億度101

秒等離子體運(yùn)行，刷新了世界紀(jì)錄。所謂“人造太陽(yáng)”，就是在地球上模擬太陽(yáng)內(nèi)部發(fā)生的核聚變反應(yīng)，為人類提供

221

源源不斷的清潔能源。其內(nèi)部發(fā)生的一種核聚變反應(yīng)方程為1H+1HX+0n，下列說法正確的是（）

4

A．反應(yīng)產(chǎn)物X為2He

2

B．核聚變后的產(chǎn)物X比結(jié)合能小于1H的比結(jié)合能

C．可控的人工輕核聚變與核裂變相比更為安全、清潔

D．要實(shí)現(xiàn)核聚變，需要將輕核加熱到很高的溫度，使它們具有足夠的動(dòng)能克服核力作用而碰撞結(jié)合在一起

題型六：核裂變與聚變的綜合問題

23

16．（23-24高二下·河北保定·期中）一個(gè)氘核（1H）和一個(gè)氚核（1H）發(fā)生聚變時(shí)，可以得到一個(gè)氦核和一個(gè)中

234

子，已知1H的比結(jié)合能是1.09MeV，1H的比結(jié)合能是2.78MeV，2He的平均結(jié)合能是7.03MeV，中子的結(jié)合能為

零。

（1）寫出聚變時(shí)核反應(yīng)方程；

（2）求發(fā)生聚變時(shí)釋放的能量；

（3）求發(fā)生聚變時(shí)虧損的質(zhì)量（c=3.0×108m/s）。

17．（23-24高二下·河北·期中）輕核聚變是比重核裂變產(chǎn)能效率更高的反應(yīng)，在宇宙中時(shí)時(shí)刻刻進(jìn)行著，太陽(yáng)就是

2314

一個(gè)巨大的反應(yīng)堆。若一個(gè)氘核（1H）和一個(gè)氚核（1H）聚變時(shí)產(chǎn)生一個(gè)中子（0n）和一個(gè)α粒子（2He）。已知

氘核的質(zhì)量為mD，氚核的質(zhì)量為mT，中子的質(zhì)量為mn，α粒子的質(zhì)量為mα，光速為c，元電荷電荷量為e，普朗克

常量為h。

（1）寫出核反應(yīng)方程，并求一個(gè)氘核和一個(gè)氚核聚變時(shí)釋放的核能E；若此核能以一對(duì)同頻率的光子向相反方向

放出，求此光子的頻率；

（2）反應(yīng)放出的α粒子在與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，若α粒子的速度大小為v，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，求

α粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T和等效電流I的大小。

18．（21-22高二下·江蘇蘇州·期中）兩個(gè)氘核以相等動(dòng)能Ek=0.5MeV相向運(yùn)動(dòng)并發(fā)生正碰，產(chǎn)生一個(gè)中子和一個(gè)氦

核，已知氘核質(zhì)量mD=2.0136u，氦核質(zhì)量mHe=3.0150u，中子質(zhì)量mn=1.0087u，1u相當(dāng)于931.5MeV，取阿伏伽德

23-1

羅常數(shù)NA=6.0×10mol。結(jié)果均保留三位有效數(shù)字。

（1）計(jì)算這次反應(yīng)釋放多少核能；

（2）求中子和氦核的動(dòng)能分別為多少；

（3）若共有1g的氘核完全反應(yīng)，求放出的總能量。

【課堂過關(guān)精練】

19．（2024·廣東·二模）科幻片《流浪地球2》再次帶領(lǐng)大家回到“氦閃”的世界?！昂らW”的本質(zhì)是恒星內(nèi)部的氦核聚

444

變，其核聚變反應(yīng)方程為2He2He2HeX。已知一個(gè)氦核的質(zhì)量為m1，一個(gè)X核的質(zhì)量為m2，一個(gè)質(zhì)子的質(zhì)

量為mp，一個(gè)中子的質(zhì)量為mn，真空中的光速為c，則下列說法正確的是（）

A．該核反應(yīng)方程中的X是氮核

4

B．2He核的比結(jié)合能大于X核的比結(jié)合能

2

C．該聚變反應(yīng)釋放的核能為m1m2c

2

6mp6mnm2c

D．X核的比結(jié)合能為

12

20．（23-24高二下·河北石家莊·期中）1986年4月26日，切爾諾貝利核電站4號(hào)機(jī)組反應(yīng)堆發(fā)生爆炸，成為迄今

為止世界上最嚴(yán)重的核泄漏事故。事故導(dǎo)致31人當(dāng)場(chǎng)死亡，上萬人由于放射性物質(zhì)長(zhǎng)期影響而致命或重病，其中

一種放射性元素為碘131，已知碘131的半衰期為8天。下列說法正確的是（）

A．核反應(yīng)堆利用鎘棒吸收中子，從而控制核反應(yīng)的速度

B．200個(gè)碘131原子核經(jīng)過16天后一定還有50個(gè)未衰變

1311310

C．碘131發(fā)生衰變的方程是53I52Xe1e

2351144891

D．核反應(yīng)堆中可能發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)92U0n56Ba36Kr30n屬于核聚變

22

21．（23-24高二下·江蘇南通·期中）我國(guó)科學(xué)家在蘭州重離子加速器上開展的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，靜止的鎂核（12Mg）放

出兩個(gè)質(zhì)子后變成氖核（），同時(shí)放出γ射線，核反應(yīng)方程為：22A1。則下列說法錯(cuò)誤的是（）

Ne12MgZNe+21H．．

A．Z=10，A=20

B．γ射線具有很強(qiáng)的穿透本領(lǐng)

C．該反應(yīng)屬于核裂變

D．該反應(yīng)一定釋放能量

22．（2024·湖北·三模）2023年11月6日，全球首座第四代核電站在山東石島灣并網(wǎng)發(fā)電，這標(biāo)志著我國(guó)在高溫氣

235235

冷堆核電技術(shù)領(lǐng)域領(lǐng)先全球。當(dāng)前廣泛應(yīng)用的第三代核電站主要利用鈾（92U）裂變產(chǎn)能，鈾（92U）的一種典型

14489

裂變產(chǎn)物是鋇（56Ba）和氪（36Kr）。下列說法正確的是（）

235

A．92U有92個(gè)中子，143個(gè)質(zhì)子

235144

B．鈾原子核92U的結(jié)合能大于鋇原子核56Ba的結(jié)合能

C．重核裂變成中等大小的核，核的比結(jié)合能減小

235144891

D．上述裂變反應(yīng)方程為：92U56Ba36Kr20n

23．（2024·河北·一模）統(tǒng)計(jì)顯示，一座百萬千瓦電功率的核電廠和燃煤電廠相比，每年可以減少二氧化碳排放600

多萬噸，可見核能是減排效應(yīng)較大的能源之一。下列對(duì)于鈾235相關(guān)的核反應(yīng)的描述中，說法正確的是（）

A．鈾塊的體積越小，越容易發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

235144891

B．發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的核反應(yīng)方程為92U56Ba36Kr20n

C．在核反應(yīng)堆中，中子的速度越快，鈾核越容易發(fā)生核裂變

D．核反應(yīng)堆中，在鈾棒之間插入一些鎘棒，主要是為了調(diào)節(jié)中子數(shù)量，控制反應(yīng)速度

（3）

24．（22-23高二下·全國(guó)·課前預(yù)習(xí)）利用氦32He和氘進(jìn)行的聚變反應(yīng)安全無污染，容易控制。月球上有大量的氦

3，每個(gè)航天大國(guó)都將獲取氦3作為開發(fā)月球的重要目標(biāo)之一、已知兩個(gè)氘核聚變生成一個(gè)氦3和一個(gè)中子的核反

231

應(yīng)方程是：21H2He0n3.26MeV，若有2g氘全部發(fā)生聚變，則釋放的能量是（NA為阿伏加德羅常數(shù)）（）

A．0.53.26MeVB．3.26MeV

C．0.5NA3.26MeVD．NA3.26MeV

23

25．（22-23高二下·陜西寶雞·期末）一個(gè)氘核(1H)和一個(gè)氚核(1H)發(fā)生聚變時(shí)，可以得到一個(gè)氦核和一個(gè)中子，已

234

知1H的平均結(jié)合能是1.09MeV，1H的平均結(jié)合能是2.78MeV，2He的平均結(jié)合能是7.03MeV，中子的結(jié)合能為零，

則

（1）寫出聚變時(shí)核反應(yīng)方程；

（2）發(fā)生聚變時(shí)釋放的能量。

23513690235

26．（22-23高二下·河南焦作·階段練習(xí)）某次核反應(yīng)中，92U變成54Xe和38Sr，同時(shí)釋放出若干中子。92U的平均

13690

結(jié)合能約為7.6MeV，54Xe的平均結(jié)合能約為8.4MeV，38Sr的平均結(jié)合能約為8.7MeV。

235

（1）把92U分解成核子時(shí)，要吸收多少能量；

13690

（2）使相應(yīng)的核子分別結(jié)合成54Xe和38Sr時(shí)，要釋放出多少能量；

（3）在這個(gè)核反應(yīng)中是吸收能量還是釋放能量；這個(gè)能量大約是多少？

【高分突破精練】

一、單選題

27．（21-22高二下·廣東肇慶·期末）2021年12月30日，中科院EAST全超導(dǎo)托卡馬克裝置（“人造太陽(yáng)”）過億度

持續(xù)運(yùn)行17.6分鐘：2022年2月26日，中國(guó)的“人造太陽(yáng)”實(shí)現(xiàn)了1.6億度（約為太陽(yáng)中心溫度的10倍）等離子體

234

運(yùn)行。中國(guó)的“人造太陽(yáng)”的技術(shù)領(lǐng)跑世界，其核反應(yīng)方程是；1H+1H2He+X，則（）

A．X為質(zhì)子

B．該反應(yīng)在常溫下就可以進(jìn)行

C．該反應(yīng)前后核子的總質(zhì)量是相等的

423

D．2He的結(jié)合能大于1H與1H結(jié)合能之和

γ112

28．（22-23高二下·河北唐山·期末）一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核，同時(shí)放出光子，核反應(yīng)方程是1H+0n1H+γ，

已知質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3。以下說法中正確的是（）

A．反應(yīng)前后的質(zhì)量數(shù)不變，因而質(zhì)量不變

B．因存在質(zhì)量虧損m，所以“物質(zhì)不滅”的說法不正確

C．氘核具有的能量即為核反應(yīng)釋放的能量

2

D．核反應(yīng)釋放的能量為(m1m2m3)c

29．（22-23高二下·全國(guó)·課時(shí)練習(xí)）一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子發(fā)生核反應(yīng)結(jié)合成一個(gè)氘核，同時(shí)輻射一個(gè)γ光子。已知質(zhì)

子、中子、氘核的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，普朗克常量為h，真空中的光速為c。下列說法正確的是（）

A．該反應(yīng)中的質(zhì)量虧損Δm＝m3－（m1＋m2）

B．輻射出的γ光子的動(dòng)量p＝（m3－m1－m2）c

h

C．γ光子的波長(zhǎng)λ＝2

m1+m2-m3c

112

D．核反應(yīng)方程是1H+0n1H+

30．（22-23高二下·陜西榆林·期末）2023年3月23日，“點(diǎn)燃中國(guó)的人造太陽(yáng)”核聚變能源科普系列活動(dòng)在北京一

零一中學(xué)啟動(dòng)?；顒?dòng)旨在激發(fā)青少年好奇心、想象力、探求欲，培養(yǎng)學(xué)生群體的科技熱情與愛國(guó)情懷。下列核反應(yīng)

方程式中，表示輕核聚變過程的是（）

23823442351144891

A．92U90Th2HeB．92U0n56Ba36Kr30n

2743012341

C．13Al2He15P0nD．1H1H2He0n

2142144210214

31．（22-23高二下·貴州黔東南·期末）中國(guó)科學(xué)家首次合成新核素鈾92U，其衰變方程92U2He90Th，已知92U

4210

的質(zhì)量為m1，

2He的質(zhì)量為m2，90Th的質(zhì)量為m3，光速為c，以下說法正確的是（）

214

A．92U的半衰期隨溫度升高而變大

3

B．經(jīng)過兩個(gè)半衰期，有的214U原子核沒發(fā)生衰變

492

C．現(xiàn)有的核能發(fā)電是運(yùn)用了衰變過程釋放的能量

2142

D．單個(gè)鈾92U衰變釋放能量為(m1m2m3)c

32．（22-23高二下·山東濰坊·期末）太陽(yáng)目前處于主序星階段，氫燃燒殆盡后將發(fā)生“氦閃”，進(jìn)入紅巨星階段?！昂?/p>

412

閃”是太陽(yáng)內(nèi)部的氦變成碳的過程，核反應(yīng)方程為：32He6C（稱為3反應(yīng)），不同原子核的比結(jié)合能圖像如圖

所示。已知1u相當(dāng)于931.5MeV的能量。下列說法中正確的是（）

A．3反應(yīng)是裂變反應(yīng)

B．在3反應(yīng)中，電荷數(shù)守恒但質(zhì)量數(shù)不守恒

412

C．2He比6C的穩(wěn)定性強(qiáng)

D．一次3反應(yīng)虧損的質(zhì)量約為0.00786u

二、多選題

23

33．（2024·四川瀘州·三模）中國(guó)參與全球最大“人造太陽(yáng)”國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）研制，它利用氘1H和1H聚

4

變成氦2He釋放能量，旨在探索受控核聚變技術(shù)商業(yè)化的可行性。我國(guó)每年進(jìn)口約5億噸原油，已知1kg原油可以

獲得約2.7107J的能量。關(guān)于此核反應(yīng)，下列說法中正確的是（）

2340

A．核反應(yīng)方程為：1H1H2He1e

2341

B．核反應(yīng)方程為：1H1H2He0n

C．核子質(zhì)量虧損約1500kg釋放的能量，相當(dāng)于5億噸原油釋放的能量

D．核子質(zhì)量虧損約150kg釋放的能量，相當(dāng)于5億噸原油釋放的能量

34．（22-23高二下·陜西咸陽(yáng)·階段練習(xí)）我國(guó)“華龍一號(hào)”是當(dāng)前核電市場(chǎng)接受度最高的三代核電機(jī)型之一，其全面

建成有力支撐了我國(guó)由核電大國(guó)向核電強(qiáng)國(guó)的跨越。核反應(yīng)堆是利用中子轟擊重核發(fā)生裂變反應(yīng)，釋放出大量核能。

235114192

92U0n56Ba36KraX是反應(yīng)堆中發(fā)生的許多核反應(yīng)中的一種，X是某種粒子，a是X粒子的個(gè)數(shù)，用mU、mBa、

23514192

mKr分別表示92U、56Ba、36Kr核的質(zhì)量，mX表示X粒子的質(zhì)量，c為真空中的光速。以下說法正確的是（）

A．X為中子，a2

B．太陽(yáng)就是一個(gè)巨大的鈾核裂變反應(yīng)堆

2

C．上述核反應(yīng)中放出的核能EmUmBamKr2mXc

D．鈾塊體積必須達(dá)到臨界體積，有中子通過時(shí)，才能發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

35．（22-23高二下·云南大理·期中）2017年1月9日，大亞灣反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)工程獲得國(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)。大

多數(shù)原子核發(fā)生反應(yīng)的過程中都伴隨著中微子的產(chǎn)生，如核裂變、核聚變、β衰變等。下列關(guān)于核反應(yīng)的說法正確

的是（）

234222α

A．90Th衰變?yōu)?6Rn，經(jīng)過3次衰變、2次β衰變

2341α2342340

B．1H1H2He0n是衰變方程，90Th91Pa1e是β衰變方程

2351144891

C．92U0n56Ba36Kr30n是核裂變方程，也是原子彈的核反應(yīng)方程之一

D．釷的半衰期為24天，1g釷經(jīng)過120天后還剩0.2g未衰變

36．（21-22高二下·河南商丘·期末）2021年5月28日，中國(guó)的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）創(chuàng)造了新

的世界紀(jì)錄，成功實(shí)現(xiàn)可重復(fù)的1.2億攝氏度101秒和1.6億攝氏度20秒等離子體運(yùn)行，向核聚變能源應(yīng)用邁出重

要一步。我國(guó)重大科學(xué)工程“人造太陽(yáng)”主要是將氘核聚變反應(yīng)釋放的能量用來發(fā)電。氘核聚變反應(yīng)的方程為：

221

1H1Hx0n。已知氘核的質(zhì)量為m1，比結(jié)合能為E，中子的質(zhì)量為m2，反應(yīng)中釋放的核能為E，光速為c，

下列說法正確的是（）

A．要使該聚變反應(yīng)發(fā)生，必須克服兩氘核間巨大的庫(kù)侖斥力

4

B．反應(yīng)產(chǎn)物x為2He

E

C．x核的質(zhì)量為m2m

c221

4E

D．x的比結(jié)合能為E

33

37．（22-23高二下·北京東城·期末）我國(guó)首艘攻擊核潛艇，其核反應(yīng)堆采用的燃料是鈾235，用一個(gè)動(dòng)能約為0.025eV

的中子（慢中子）轟擊鈾235，生成不穩(wěn)定的鈾236，從而再裂變?yōu)殇^144和氪89，同時(shí)放出能量和3個(gè)快中子，

而快中子不利于鈾235的裂變。為了能使裂變反應(yīng)繼續(xù)下去，需要將反應(yīng)中放出的快中子減速，從而使生成的中子

繼續(xù)撞擊其它鈾235。有一種減速的方法是使用石墨（碳12）作減速劑，假設(shè)中子與碳原子的碰撞是對(duì)心彈性碰撞，

則（）

2351144891

A．該反應(yīng)的核反應(yīng)方程式為92U0n56Ba36Kr30n

2

B．一個(gè)速度為v0的快中子與靜止的碳原子碰撞一次后，快中子的速度大小約為vv

1130

C．一個(gè)動(dòng)能為E01.75MeV的快中子與靜止的碳原子