PAGEPAGE17、8核聚變粒子和宇宙基礎鞏固1.(多選)關于聚變,以下說法正確的是()A.兩個氘核可以聚變成一個中等質量的原子核,同時釋放出能量B.同樣質量的物質發生核聚變反應時放出的能量比同樣質量的物質發生核裂變反應時釋放的能量大得多C.聚變反應的條件是聚變物質的體積達到臨界體積D.發生聚變反應的原子核必需有足夠大的動能答案BD2.(多選)下列關于聚變的說法正確的是()A.要使聚變產生,必需克服庫侖斥力做功B.輕核聚變須要幾百萬開爾文的高溫,因此聚變又叫做熱核反應C.原子彈爆炸能產生幾百萬開爾文的高溫,所以氫彈可以利用原子彈引發熱核反應D.太陽和很多恒星內部都在激烈地進行著熱核反應,在地球內部也可以自發地進行解析輕核聚變時,要使輕核之間距離達到10-15m,所以必需克服庫侖斥力做功,A正確;原子核必需有足夠的動能,才能使它們接近到核力發生作用的范圍,試驗證明,原子核的溫度必需達到幾百萬開爾文時才有這樣的能量,這樣高的溫度可以利用原子彈爆炸獲得,故B、C正確;在太陽和很多恒星內部都存在著熱核反應,但在地球內部不會自發地進行,D錯誤。答案ABC3.關于輕核聚變釋放核能,下列說法正確的是()A.一次聚變反應肯定比一次裂變反應釋放的能量多B.聚變反應每個核子釋放的平均能量肯定比裂變反應大C.聚變反應中粒子的比結合能變小D.聚變反應中由于形成質量較大的核,故反應后質量增大解析在一次聚變反應中釋放的能量不肯定比裂變反應多,故A錯誤;由于聚變反應中釋放出巨大能量,則比結合能肯定增加,質量發生虧損,故C、D錯誤。答案B4.原子核聚變可給人類將來供應豐富的干凈能源。當氘等離子體被加熱到適當高溫時,氘核參加的幾種聚變反應可能發生,放出能量。這幾種反應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解析由質量數守恒和電荷數守恒,分別有4k+d=10,2k+d=6,解得k=2,d=2。正確選項為B。答案B5.利用氦3(23He)和氘進行的聚變反應平安無污染,簡單限制。月球上有大量的氦3,每個航天大國都將獲得氦3作為開發月球的重要目標之一。“嫦娥一號”探月衛星執行的一項重要任務就是評估月壤中氦3的分布和儲量。已知兩個氘核聚變生成一個氦3和一個中子的核反應方程是: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n=22mol=1mol,因為2個氘核聚變可放出3.26MeV的能量,所以2g氘核全部發生聚變時釋放的能量為0.5NA×3.答案C6.一個質子和兩個中子聚變為一個氚核,已知質子質量mH=1.0073u,中子質量mn=1.0087u,氚核質量m=3.0180u。(1)寫出聚變方程。(2)求釋放出的核能多大?(3)求平均每個核子釋放的能量是多大?解析(1)聚變方程:11H+(2)質量虧損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)一共有三個核子,平均每個核子放出的能量為E'=ΔEn=6答案(1)11H+201n→13H7.已知氘核質量為2.0136u,中子質量為1.0087u,23He核的質量為3.0150u。兩個速率相等的氘核對心碰撞聚變成

23He并放出一個中子,釋放的核能也全部轉化為機械能。(質量虧損為1u時,釋放的能量為931.5MeV。除了計算質量虧損外解析核反應方程為:12H+1質量虧損為Δm=2.0136×2u-(3.0150u+1.0087u)=0.0035u②釋放的核能為ΔE=Δmc2=0.0035×931.5MeV=3.26MeV③設中子和

23He核的質量分別為m1、m2,速度分別為v1、v2。反應前每個氘核的動能是E0,反應后中子和

23He核動能分別為E1、E2,依據動量守恒定律,得m1v1-m2v2=0又E=p22m,所以E1E2由能量的轉化和守恒定律,得E1+E2=2E0+ΔEE0=0.45MeV答案均為0.45MeV實力提升1.我國自主研發制造的國際熱核聚變核心部件在國際上領先通過權威機構認證,這是我國對國際熱核聚變項目的重大貢獻。下列核反應方程中屬于聚變反應的是()A.12HB.714NC.24He+13D.92235U+01解析A項是氫元素的兩種同位素氘和氚聚變成氦元素的核反應方程,B項是用α粒子轟擊氮原子核發覺質子的核反應方程,C項屬于原子核的人工轉變,D項屬于重核的裂變,因此只有A項符合要求。答案A2.大科學工程“人造太陽”主要是將氘核聚變反應釋放的能量用來發電。氘核聚變反應方程是:12H+12H→

23He+01n。已知

12H的質量為2.0136u,2A.3.7MeV B.3.3MeV C.2.7MeV D.0.93MeV解析氘核聚變反應的質量虧損為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B正確。答案B3.(多選)原子核的比結合能曲線如圖所示。依據該曲線,下列推斷正確的有()A.2B.24He核比C.兩個

12H核結合成D.92235U核中核子的平均結合能比解析由題圖可知,24He的比結合能為7MeV,因此它的結合能為7MeV×4=28MeV,A項錯誤;比結合能越大,表明原子核中核子結合得越堅固,原子核越穩定,結合題圖可知B項正確;兩個比結合能小的

12H核結合成比結合能大的

2答案BC4.恒星向外輻射的能量來自于其內部發生的各種熱核反應,核反應方程為

24He+24He→48A.該核反應為裂變反應B.熱核反應中有質量虧損,會放出巨大能量C.由于核反應中質量數守恒,所以質量也是守恒的D.隨意原子核內的質子數和中子數總是相等的解析該核反應為聚變反應,故A錯誤;裂變和聚變都會有質量虧損,都會放出巨大的能量,故B正確;核反應中質量數守恒,質量不守恒,故C錯誤;原子核內的質子數和中子數不肯定相等,故D錯誤。答案B5.(多選)科學家運用核反應獲得氚,再利用氘和氚的核反應獲得能量,核反應方程分別為:X+Y→24He+13H+4.9MeV和

12H+1A.X是中子B.Y的質子數是3,中子數是6C.兩個核反應都沒有質量虧損D.氘和氚的核反應是核聚變反應解析核反應方程遵守核電荷數守恒和質量數守恒,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的質子數是3,中子數也是3,選項A正確、選項B錯誤;兩個核反應都釋放出核能,故都有質量虧損,選項C錯誤;X+答案AD6.(多選)如下的說法中,正確的是()A.12HB.β衰變說明白原子核中有電子C.光電效應說明白光具有粒子性D.γ射線可用來消退靜電解析

12H+13H→24He答案AC7.用速度大小為v的中子轟擊靜止的鋰核(36Li),發生核反應后生成氚核和α粒子。生成的氚核速度方向與中子的初速度方向相反,氚核與α粒子的速度之比為7∶8,中子的質量為m,質子的質量可近似看作m,光速為(1)寫出核反應方程;(2)求氚核和α粒子的速度大小;(3)若核反應過程中放出的核能全部轉化為α粒子和氚核的動能,求質量虧損。解析(1)由題意可得,核