魯科版選35 核聚變、核能的利用與環(huán)境保護(hù)　 第1課時 作業(yè) (1).docx

4.3核聚變4.4核能的利用與環(huán)境保護(hù)1.我國第一顆原子彈和第一顆氫彈相繼試驗(yàn)成功，下列核反應(yīng)方程中屬于“原子彈”的基本反應(yīng)方程式是()a.b.c.d.解析：原子彈內(nèi)部發(fā)生的是裂變反應(yīng)，d項正確。答案：d2關(guān)于核電站，以下說法正確的是()a核電站中的核反應(yīng)是無法控制的b目前核電站主要原料是鈾，能量主要來源于核聚變c采用增殖反應(yīng)堆可以使核原料充分利用d核電站使用過的核燃料還可以在火力發(fā)電廠中二次利用【解析】目前核電站主要原料是鈾，能量主要來源于核裂變，其反應(yīng)是可以通過控制棒控制反應(yīng)速度的快慢，a、b均錯采用增殖反應(yīng)堆可以充分利用鈾235之外的原料從而放出更多能量，c對核廢料具有放射性，不能再通過燃燒的方式二次發(fā)電，d錯【答案】c3(多選)我國自行研制了可控?zé)岷朔磻?yīng)實(shí)驗(yàn)裝置“超導(dǎo)托卡馬克”(英名稱：east，俗稱“人造太陽”)設(shè)可控?zé)岷藢?shí)驗(yàn)反應(yīng)前氘核(h)的質(zhì)量為m1，氚核(h)的質(zhì)量為m2，反應(yīng)后氦核(he)的質(zhì)量為m3，中子(n)的質(zhì)量為m4，光速為c，正確說法正確的是() a這種裝置中發(fā)生的核反應(yīng)方程式是hhhenb由核反應(yīng)過程質(zhì)量守恒可知m1m2m3m4c核反應(yīng)放出的能量等于(m1m2m3m4)c2d這種裝置與我國大亞灣核電站所使用裝置的核反應(yīng)原理相同【解析】核反應(yīng)方程為hhhen，選項a正確；反應(yīng)過程中向外釋放能量，故質(zhì)量有虧損，且釋放的能量emc2(m1m2m3m4)c2，選項b錯誤，c正確；可控?zé)岷朔磻?yīng)為核聚變，大亞灣核電站所用核裝置反應(yīng)原理為核裂變，可控?zé)岷朔磻?yīng)目前還不能用于核電站實(shí)現(xiàn)發(fā)電，故d錯誤【答案】ac4(多選)我國科學(xué)家研制“兩彈”所涉及的基本核反應(yīng)方程有：(1)unsrxekn；(2)hhhedn；關(guān)于這兩個方程，下列說法正確的是()a方程(1)屬于衰變b方程(1)屬于重核裂變c方程(2)屬于輕核聚變d方程(1)中k10，方程(2)中d1【解析】方程(1)屬于重核裂變，方程(2)屬于輕核聚變，故a錯，b、c對據(jù)核反應(yīng)中的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可求出k10，d1，故d對【答案】bcd5(多選)據(jù)新華社報道，由我國自行設(shè)計、研制的世界第一套全超導(dǎo)核聚變實(shí)驗(yàn)裝置(又稱“人造太陽”)已完成了首次工程調(diào)試下列關(guān)于“人造太陽”的說法正確的是() a“人造太陽”的核反應(yīng)方程是hhhenb“人造太陽”的核反應(yīng)方程是unbakr3nc根據(jù)公式emc2可知，核燃料的質(zhì)量相同時，聚變反應(yīng)釋放的能量與裂變反應(yīng)相同d核燃燒的質(zhì)量相同時，聚變反應(yīng)過程的質(zhì)量虧損比裂變反應(yīng)過程的質(zhì)量虧損大得多【解析】hhhen是氫核聚變方程，故a項正確；根據(jù)氫核聚變特點(diǎn)，相同質(zhì)量的核燃料，氫核聚變釋放的能量比裂變反應(yīng)大得多，氫核聚變反應(yīng)過程的質(zhì)量虧損比裂變反應(yīng)過程的質(zhì)量虧損大得多，d正確【答案】ad6.下列核反應(yīng)方程中屬于“原子彈”的基本反應(yīng)方程式是()a.612c+11h713n b.36li+01n13h+24hec.13h+12h24he+01n d.92235u+01n3890sr+54136xe+1001n解析:原子彈內(nèi)部發(fā)生的是裂變反應(yīng),d項正確。答案:d7.在某些恒星內(nèi),3個粒子結(jié)合成一個612c,612c原子的質(zhì)量是12.0000u,24he原子的質(zhì)量是4.0026u,已知1u=1.6610-27kg,則()a.反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損是m=0.0078ub.反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損是m=1.2910-29kgc.反應(yīng)過程中放出的能量是7.266mevd.反應(yīng)過程中放出的能量是1.1610-19j解析:其反應(yīng)方程是324he612c。其質(zhì)量虧損為m=(34.0026-12.0000)u=0.0078u,a項對;m=0.00781.6610-27kg=1.2910-29kg,b項對;e=0.0078931.56mev=7.266mev,c項對;e=7.2661061.610-19j=1.1610-12j,d項錯。答案:abc8我國自行設(shè)計并研制的“人造太陽”托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置運(yùn)行獲得重大進(jìn)展，這標(biāo)志著我國已經(jīng)邁入可控?zé)岷朔磻?yīng)領(lǐng)域先進(jìn)國家行列該反應(yīng)所進(jìn)行的聚變過程是hhhen，反應(yīng)原料氘(h)富存于海水中，而氚(h)是放射性元素，自然界中不存在，但可以通過中子轟擊鋰核(li)的人工核轉(zhuǎn)變得到(1)請把下列用中子轟擊鋰核(li)產(chǎn)生一個氚核(h)和一個新核的人工核轉(zhuǎn)變方程填寫完整：_n_h.(2)在(1)中，每產(chǎn)生1 g氚的同時有多少個li核實(shí)現(xiàn)了核轉(zhuǎn)變？(阿伏加德羅常數(shù)na取6.01023 mol1)(3)一個氘核和一個氚核發(fā)生核聚變時，平均每個核子釋放的能量為5.61013 j，求該核聚變過程中的質(zhì)量虧損【解析】(1)核反應(yīng)方程為：linheh.(2)因?yàn)? g氚為 mol，根據(jù)核反應(yīng)方程，實(shí)現(xiàn)核轉(zhuǎn)變的li也為mol，所以有2.01023個li實(shí)現(xiàn)了核轉(zhuǎn)變(3)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程emc2，核聚變反應(yīng)中有5個核子參加了反應(yīng)，5個核子釋放總能量e55.61013j2.81012 j，所以質(zhì)量虧損為m kg3.11029 kg.【答案】(1)lihe(2)2.01023個(3)3.11029 kg9氘核和氚核可發(fā)生熱核聚變而釋放出巨大的能量，該反應(yīng)方程為：hhhex，式中x是某種粒子已知：h、h、he和粒子x的質(zhì)量分別為2.014 1 u、3.016 1 u、4.002 6 u和1.008 7 u；1 u，c是真空中的光速由上述反應(yīng)方程和數(shù)據(jù)可知，粒子x是_，該反應(yīng)釋放出的能量為_mev(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得x是n(中子)核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為m2.014 1 u3.016 1 u4.002 6 u1.008 7 u0.018 9 u所以該反應(yīng)釋放出的能量為emc217.6 mev.【答案】n(或中子)17.610.一個氘核和一個氚核發(fā)生核聚變時,平均每個核子釋放的能量為5.610-13j,該核聚變過程中的質(zhì)量虧損kg。解析:根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程e=mc2,核聚變中有5個核子參加了反應(yīng),所以該核聚變中的質(zhì)量虧損為m=ec2=55.610-13(3108)2 kg=3.110-29kg。答案:3.110-2911.核聚變能是一種具有經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)越、安全可靠、無環(huán)境污染等優(yōu)勢的新能源。近年來,受控核聚變的科學(xué)可行性已得到驗(yàn)證,目前正在突破關(guān)鍵技術(shù),最終將建成商用核聚變電站。一種常見的核聚變反應(yīng)是由氫的同位素氘(又叫重氫)和氚(又叫超重氫)聚合成氦,并釋放一個中子。若已知氘原子的質(zhì)量為2.0141u,氚原子的質(zhì)量為3.016 0 u,氦原子的質(zhì)量為4.0026u,中子的質(zhì)量為1.0087u,1u=1.6610-27kg。(1)寫出氘和氚聚合的反應(yīng)方程。(2)試計算這個核反應(yīng)釋放出來的能量。(3)若建一座功率為3.0105kw的核聚變電站,假設(shè)聚變所產(chǎn)生的能量有一半變成了電能,每年要消耗多少氘的質(zhì)量?(一年按3.2107s計算,光速c=3.00108m/s,結(jié)果取兩位有效數(shù)字)解析:(1)反應(yīng)方程為12h+13h24he+01n。(2)由質(zhì)能方程得e=mc2=(2.0141+3.0160-4.0026-1.0087)1.6610-27321016j=2.810-12j。(3)每年消耗氘的質(zhì)量為m=2pte2.014 11.6610-27 kg=231083.21072.01411.6610-272.810-12kg=23kg。答案:(1)12h+13h24he+01n(2)2.810-12j(3)23kg12.海水中含有豐富的氘，完全可充當(dāng)未來的主要能源。兩個氘核的核反應(yīng)如下：，其中氘核質(zhì)量為2.013 6 u，氦核質(zhì)量為3.015 0 u，中子質(zhì)量為1.008 7 u。求：(1)核反應(yīng)中釋放的核能。(2)在兩個氘核以相等的動能0.35 mev進(jìn)行對心碰撞，并且核能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的情況下，求反應(yīng)中產(chǎn)生的中子和氦核的動能。解析：(1)由emc2得：釋放的核能e(22.013 63.015 01.008 7) u931.5 mev/u3.26 mev。(2)把兩個氘核作為一個系統(tǒng)，對撞過程動量守恒，由于反應(yīng)前兩氘核動能相同，其動量等值反向，因此反應(yīng)前后系統(tǒng)的總動量恒為零，即0mhevhemnvn又因?yàn)榉磻?yīng)前后總能量守恒，即因?yàn)閙hemn31，所以氦核和中子的速率之比為： 把這兩個關(guān)系代入式得：即(3.2620.35) mev4ekhe所以ekhe0.99 mevekn3ekhe2.97 mev。答案：(1)3.26 mev(2)ekhe0.99 mevekn2.97 mev13某科學(xué)家提出年輕熱星體中核聚變的一種理論，其中的兩個核反應(yīng)方程為hcnq1，hncxq2，方程中q1、q2表示釋放的能量，相關(guān)的原子核質(zhì)量如表：原子核hhhecnn質(zhì)量/u1.007 83.016 64.002 612.000 013.005 715.000 1則可以推斷x是_，方程中q1和q2的大小關(guān)系是q1_q2.【解析】由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可判斷x為he，式的質(zhì)量虧損為m11.007 8 u12.000 0 u13.005 7 u0.002 1 u式的質(zhì)量虧損為m21.007 8 u15.000 1 u12.000 0 u4.002 6 u0.005 3 u，所以m2m1根據(jù)質(zhì)能方程emc2可求解q2q1.【答案】he14物理學(xué)家們普遍相信太陽發(fā)光是由于其內(nèi)部不斷發(fā)生從氫核到氦核的核聚變反應(yīng)根據(jù)這一理論，在太陽內(nèi)部4個氫核(h)轉(zhuǎn)化成一個氦核(he)和兩個正電子(e)并放出能量已知質(zhì)子質(zhì)量mp1.007 3 u，粒子的質(zhì)量m4.0026 u，電