高中物理第五章核能与社会5.3聚变与受控热核反应课后训练沪科版选修3-5.pdf

小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学聚变与受控热核反应1关于我国已建成的秦山和大亚湾核电站，下列说法正确的是（）。A它们都是利用核聚变释放原子能的B它们都是利用核裂变释放原子能的C裂变和聚变的核燃料都可以是纯铀235 D一座是利用核裂变释放原子能，一座是利用核聚变释放原子能2下列核反应中属于核聚变的是（）。A23411120H+HHe+nB234234090911ThPa+eC235113995192054380U+nXe+Sr+2 nD941214260Be+HeO+n3一个质子和一个中子聚变组合成一个氚核，同时辐射出一个 光子。已知质子、中子、氚核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常数为h，真空中的光速为c，下列说法正确的是（）。A核反应方程是113101H+nH+B聚变反应的质量亏损mm1m2m3C辐射出的 光子能量E（m3m1m2）cD 光子的波长2123()hmmm c4原子核聚变渴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。这几种反应的总效果可以表示为241112106 HHe+H+2 nkd43.15 MeV，由平衡条件可知（）。Ak1，d 4 Bk2，d2 Ck1，d 6 Dk2，d3 5央视报道，中科院离子物理所经过八年的艰苦奋斗努力，终于率先建成了世界上第一个全超导的托卡马克试验装置并调试成功；这种装置被称为“人造太阳”（如图所示），它能够承受上亿摄氏度高温且能够控制等离子态的核子发生聚变并稳定持续的输出能量，就像太阳一样为人类提供无限清洁的能源。在下列核反应方程中有可能是该装置内部所进行的核反应的是（）。A1441717281N+HeO+HB23411120H+HHe+nC238234492902UTh+HeD235114192192056360U+nBa+Kr+3n小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学6科学家发现在月球上含有丰富的32He（氦 3）。它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为33142212He+He2 H+He。关于32He聚变下列表述正确的是（）。A聚变反应不会释放能量B聚变反应产生了新的原子核C聚变反应没有质量亏损D目前核电站都采用32He聚变反应发电7已知 4 个氢核聚变成1 个氦核，放出2 个正电子。（1）写出这个核反应方程；（2）若 1 g 氢完全聚变，它放出的核能相当于多少优质煤完全燃烧放出的化学能？已知优质煤的热值为3.34107 J/kg。8已知氘核质量为2.013 6 u，中子质量为1.008 7 u，32He核的质量为3.015 0 u。（1）写出两个氘核结合成32He的核反应方程。（2）计算上述核反应中释放的核能。（3）若两个氘核以相等的动能0.35 MeV做对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应中生成的32He核和中子的动能各是多少？小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学参考答案1答案：B 解析：现在我国的核电站是利用核裂变，可控热核反应还在实验阶段，故答案为B。2答案：A 解析：B项是衰变，C项是裂变；D项是人工转变；A项是轻核聚变。3答案：B 解析：A项中核反应方程不满足质量数守恒，错误。B项中 m正好是结合前核子总质量与原子核质量之差，正确。由质能方程可知辐射出的 光子的能量为E（m1m2m3）c2，C项错误。由c 及Eh 得，光子的波长为123()hmmm c，故 D错。4答案：B 解析：根据核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒知264212kdkd解得22kd，B对。5答案：B 6答案：B 解析：聚变反应是轻核变为中等质量核的反应，发生质量亏损，释放能量。目前核电站采用重核裂变反应。7答案：（1）1401214 HHe+2 e（2）1.8 104 kg 解析：（1）核反应方程为1401214 HHe+2 e。（2）查出氢核、氦核和正电子的质量为mH1.672 65 1027 kg，mHe6.644 939 1027 kg，me9.1110 31 kg 则聚变反应的质量亏损为m4mHmHe2me又由质能方程E mc2代入数据解得E3.951012 J 1 g 氢完全聚变放出的核能为Q3271 104 1.67265 103.951012 J 5.901011 J 设这些核能相当于质量为m的优质煤完全燃烧放出的化学能，则m1175.90103.34 10kg1.8 104 kg。8答案：22311120H+HHe+n（2）3.26 MeV（3）0.99 MeV 2.97 MeV 解析：（1）核反应方程为22311120H+HHe+n。（2）由题给条件可求出质量亏损为m2.013 6 u2（3.015 0 u1.008 7 u）0.003 5 u 释放的核能为E mc20.003 5 931.5 MeV3.26 MeV。（3）该反应中释放的核能全部转化为机械能，即转化为32He核和中子的动能。若设32He核和中子的质量分别为m1、m2，速度分别为v1、v2，则由动量守恒及能量守恒定律得0m1v1m2v22Ek0EEk1Ek2221 1221122mvm vEk00.35 MeV E3.26 MeV 解得Ek1 0.99 MeV Ek2 2.97 MeV。