PAGE6-核聚變粒子和宇宙課后篇鞏固提升基礎(chǔ)鞏固1.(多選)關(guān)于聚變,以下說(shuō)法正確的是()A.兩個(gè)氘核可以聚變成一個(gè)中等質(zhì)量的原子核,同時(shí)釋放出能量B.同樣質(zhì)量的物質(zhì)發(fā)生核聚變反應(yīng)時(shí)放出的能量比同樣質(zhì)量的物質(zhì)發(fā)生核裂變反應(yīng)時(shí)釋放的能量大得多C.聚變反應(yīng)的條件是聚變物質(zhì)的體積達(dá)到臨界體積D.發(fā)生聚變反應(yīng)的原子核必需有足夠大的動(dòng)能答案BD2.(多選)下列關(guān)于聚變的說(shuō)法正確的是()A.要使聚變產(chǎn)生,必需克服庫(kù)侖斥力做功B.輕核聚變須要幾百萬(wàn)開(kāi)爾文的高溫,因此聚變又叫做熱核反應(yīng)C.原子彈爆炸能產(chǎn)生幾百萬(wàn)開(kāi)爾文的高溫,所以氫彈可以利用原子彈引發(fā)熱核反應(yīng)D.太陽(yáng)和很多恒星內(nèi)部都在激烈地進(jìn)行著熱核反應(yīng),在地球內(nèi)部也可以自發(fā)地進(jìn)行解析輕核聚變時(shí),要使輕核之間距離達(dá)到10-15m,所以必需克服庫(kù)侖斥力做功,A正確;原子核必需有足夠的動(dòng)能,才能使它們接近到核力發(fā)生作用的范圍,試驗(yàn)證明,原子核的溫度必需達(dá)到幾百萬(wàn)開(kāi)爾文時(shí)才有這樣的能量,這樣高的溫度可以利用原子彈爆炸獲得,故B、C正確;在太陽(yáng)和很多恒星內(nèi)部都存在著熱核反應(yīng),但在地球內(nèi)部不會(huì)自發(fā)地進(jìn)行,D錯(cuò)誤。答案ABC3.關(guān)于輕核聚變釋放核能,下列說(shuō)法正確的是()A.一次聚變反應(yīng)肯定比一次裂變反應(yīng)釋放的能量多B.聚變反應(yīng)每個(gè)核子釋放的平均能量肯定比裂變反應(yīng)大C.聚變反應(yīng)中粒子的比結(jié)合能變小D.聚變反應(yīng)中由于形成質(zhì)量較大的核,故反應(yīng)后質(zhì)量增大解析在一次聚變反應(yīng)中釋放的能量不肯定比裂變反應(yīng)多,故A錯(cuò)誤;由于聚變反應(yīng)中釋放出巨大能量,則比結(jié)合能肯定增加,質(zhì)量發(fā)生虧損,故C、D錯(cuò)誤。答案B4.原子核聚變可給人類將來(lái)供應(yīng)豐富的干凈能源。當(dāng)氘等離子體被加熱到適當(dāng)高溫時(shí),氘核參加的幾種聚變反應(yīng)可能發(fā)生,放出能量。這幾種反應(yīng)的總效果可以表示為612H→k24He+d11H+20A.k=1,d=4 B.k=2,d=2C.k=1,d=6 D.k=2,d=3解析由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒,分別有4k+d=10,2k+d=6,解得k=2,d=2。正確選項(xiàng)為B。答案B5.利用氦3(23He)和氘進(jìn)行的聚變反應(yīng)平安無(wú)污染,簡(jiǎn)單限制。月球上有大量的氦3,每個(gè)航天大國(guó)都將獲得氦3作為開(kāi)發(fā)月球的重要目標(biāo)之一。“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星執(zhí)行的一項(xiàng)重要任務(wù)就是評(píng)估月壤中氦3的分布和儲(chǔ)量。已知兩個(gè)氘核聚變生成一個(gè)氦3和一個(gè)中子的核反應(yīng)方程是:212H→23He+01A.0.5×3.26MeV B.3.26MeVC.0.5NA×3.26MeV D.NA×3.26MeV解析2g氘核的摩爾數(shù)n=22mol=1mol,因?yàn)?個(gè)氘核聚變可放出3.26MeV的能量,所以2g氘核全部發(fā)生聚變時(shí)釋放的能量為0.5NA×3.答案C6.一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子聚變?yōu)橐粋€(gè)氚核,已知質(zhì)子質(zhì)量mH=1.0073u,中子質(zhì)量mn=1.0087u,氚核質(zhì)量m=3.0180u。(1)寫(xiě)出聚變方程。(2)求釋放出的核能多大?(3)求平均每個(gè)核子釋放的能量是多大?解析(1)聚變方程:11H+(2)質(zhì)量虧損Δm=mH+2mn-m=(1.0073+2×1.0087-3.0180)u=0.0067u釋放的核能ΔE=Δmc2=0.0067×931.5MeV≈6.24MeV(3)一共有三個(gè)核子,平均每個(gè)核子放出的能量為E'=ΔEn=6答案(1)11H+201n→13H7.已知氘核質(zhì)量為2.0136u,中子質(zhì)量為1.0087u,23He核的質(zhì)量為3.0150u。兩個(gè)速率相等的氘核對(duì)心碰撞聚變成

23He并放出一個(gè)中子,釋放的核能也全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。(質(zhì)量虧損為1u時(shí),釋放的能量為931.5MeV。除了計(jì)算質(zhì)量虧損外解析核反應(yīng)方程為:12H+1質(zhì)量虧損為Δm=2.0136×2u-(3.0150u+1.0087u)=0.0035u②釋放的核能為ΔE=Δmc2=0.0035×931.5MeV=3.26MeV③設(shè)中子和

23He核的質(zhì)量分別為m1、m2,速度分別為v1、v2。反應(yīng)前每個(gè)氘核的動(dòng)能是E0,反應(yīng)后中子和

23He核動(dòng)能分別為E1、E2,依據(jù)動(dòng)量守恒定律,得m1v1-m2v2=0又E=p22m,所以E1E2由能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律,得E1+E2=2E0+ΔEE0=0.45MeV答案均為0.45MeV實(shí)力提升1.下列核反應(yīng)方程中屬于聚變反應(yīng)的是()A.12HB.714NC.24He+13D.92235U+01解析A項(xiàng)是氫元素的兩種同位素氘和氚聚變成氦元素的核反應(yīng)方程,B項(xiàng)是用α粒子轟擊氮原子核發(fā)覺(jué)質(zhì)子的核反應(yīng)方程,C項(xiàng)屬于原子核的人工轉(zhuǎn)變,D項(xiàng)屬于重核的裂變,因此只有A項(xiàng)符合要求。答案A2.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(lái)發(fā)電。氘核聚變反應(yīng)方程是:12H+12H→

23He+01n。已知

12H的質(zhì)量為2.0136u,2A.3.7MeV B.3.3MeV C.2.7MeV D.0.93MeV解析氘核聚變反應(yīng)的質(zhì)量虧損為Δm=2×2.0136u-(3.0150u+1.0087u)=0.0035u,釋放的核能為ΔE=Δmc2=0.0035×931MeV/c2×c2≈3.3MeV,選項(xiàng)B正確。答案B3.(多選)原子核的比結(jié)合能曲線如圖所示。依據(jù)該曲線,下列推斷正確的有()A.2B.24He核比C.兩個(gè)

12H核結(jié)合成D.92235U核中核子的平均結(jié)合能比解析由題圖可知,24He的比結(jié)合能為7MeV,因此它的結(jié)合能為7MeV×4=28MeV,A項(xiàng)錯(cuò)誤;比結(jié)合能越大,表明原子核中核子結(jié)合得越堅(jiān)固,原子核越穩(wěn)定,結(jié)合題圖可知B項(xiàng)正確;兩個(gè)比結(jié)合能小的

12H核結(jié)合成比結(jié)合能大的

2答案BC4.恒星向外輻射的能量來(lái)自其內(nèi)部發(fā)生的各種熱核反應(yīng),核反應(yīng)方程為

24He+24He→4A.該核反應(yīng)為裂變反應(yīng)B.熱核反應(yīng)中有質(zhì)量虧損,會(huì)放出巨大能量C.由于核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒,所以質(zhì)量也是守恒的D.隨意原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)總是相等的解析該核反應(yīng)為聚變反應(yīng),故A錯(cuò)誤;裂變和聚變都會(huì)有質(zhì)量虧損,都會(huì)放出巨大的能量,故B正確;核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒,質(zhì)量不守恒,故C錯(cuò)誤;原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)不肯定相等,故D錯(cuò)誤。答案B5.(多選)科學(xué)家運(yùn)用核反應(yīng)獲得氚,再利用氘和氚的核反應(yīng)獲得能量,核反應(yīng)方程分別為:X+Y→24He+13H+4.9MeV和

12H+1A.X是中子B.Y的質(zhì)子數(shù)是3,中子數(shù)是6C.兩個(gè)核反應(yīng)都沒(méi)有質(zhì)量虧損D.氘和氚的核反應(yīng)是核聚變反應(yīng)解析核反應(yīng)方程遵守核電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒,則由

12H+13H→24He+X+17.6MeV知X為

01n,由X+Y→24He+13H+4.9MeV知Y為

36Li,其中Y的質(zhì)子數(shù)是3,中子數(shù)也是3,選項(xiàng)A正確、選項(xiàng)B錯(cuò)誤;兩個(gè)核反應(yīng)都釋放出核能,故都有質(zhì)量虧損,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;X+答案AD6.(多選)如下的說(shuō)法中,正確的是()A.12HB.β衰變說(shuō)明白原子核中有電子C.光電效應(yīng)說(shuō)明白光具有粒子性D.γ射線可用來(lái)消退靜電解析

12H+1答案AC7.一個(gè)質(zhì)子的質(zhì)量為m1,一個(gè)中子的質(zhì)量為m2,氦核的質(zhì)量為m3,光速為c。(1)寫(xiě)出核子結(jié)合成氦核的核反應(yīng)方程;(2)計(jì)算核子結(jié)合成氦核時(shí)釋放的核能ΔE;