第5章 5.3聚變與受控熱核反應 5．4核能利用與社會發(fā)展 學業(yè)分層測評18

1、.學業(yè)分層測評十八建議用時：45分鐘學業(yè)達標1關于輕核聚變釋放核能，以下說法正確的選項是 A一次聚變反響一定比一次裂變反響釋放的能量多B聚變反響比裂變反響每個核子釋放的平均能量一定多C聚變反響中粒子的平均結合能變小D聚變反響中由于形成質量較大的核，故反響后質量變多【解析】在一次聚變反響中釋放的能量不一定比裂變反響多，但平均每個核子釋放的能量一定大，故A錯誤，B正確；由于聚變反響中釋放出宏大能量，那么平均結合能一定增加，質量發(fā)生虧損，故C、D錯誤【答案】B2多項選擇關于核聚變，以下說法正確的選項是 A世界上已經有利用核聚變能來發(fā)電的核電站B要使輕核發(fā)生聚變，必須使它們的間隔 到達1015 m以內

2、，核力才能起作用C地球聚變燃料的儲量非常豐富，從海水中可以提煉出大量核聚變所需的氘核D核聚變比核裂變更易控制【解析】與裂變相比，核聚變有下面的幾個優(yōu)勢：1平安、清潔、輻射少；2核燃料儲量多；3核廢料易處理但核聚變不易控制其發(fā)電還沒有投入實際運行，所以B、C正確【答案】BC3多項選擇我國自行研制了可控熱核反響實驗裝置“超導托卡馬克英名稱：EAST，俗稱“人造太陽設可控熱核實驗反響前氘核H的質量為m1，氚核H的質量為m2，反響后氦核He的質量為m3，中子n的質量為m4，光速為c，正確說法正確的選項是 A這種裝置中發(fā)生的核反響方程式是HHHenB由核反響過程質量守恒可知m1m2m3m4C核反響放出的

3、能量等于m1m2m3m4c2D這種裝置與我國大亞灣核電站所使用裝置的核反響原理一樣【解析】核反響方程為HHHen，選項A正確；反響過程中向外釋放能量，故質量有虧損，且釋放的能量Emc2m1m2m3m4c2，選項B錯誤，C正確；可控熱核反響為核聚變，大亞灣核電站所用核裝置反響原理為核裂變，可控熱核反響目前還不能用于核電站實現(xiàn)發(fā)電，故D錯誤【答案】AC4太陽內部持續(xù)不斷地發(fā)生著4個質子H聚變?yōu)?個氦核He的熱核反響核反響方程是4HHe2X，這個核反響釋放出大量核能質子、氦核、X的質量分別為m1、m2、m3，真空中的光速為c.以下說法中正確的選項是 A方程中的X表示中子nB方程中的X表示電子eC這個

4、核反響中質量虧損m4m1m2D這個核反響中釋放的核能E4m1m22m3c2【解析】由質量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒可知，方程中的X表示電子e，A、B錯誤；該反響中質量虧損m4m1m22m3，釋放的核能Emc24m1m22m3c2，C錯誤，D正確【答案】D5多項選擇一個質子和一個中子結合成氘核，同時放出光子，核反響方程是HnH，以下說法中正確的選項是 【導學號：06092094】A反響中氘核的質量一定小于反響前質子和中子的質量之和B反響前后的質量數(shù)不變，因此質量不變C光子的能量為mc2，m為反響中的質量虧損，c為光在真空中的速度D因存在質量虧損m，所以“物質不滅的說法不正確【解析】核反響中質量數(shù)與電荷

5、數(shù)及能量均守恒，由于反響中要釋放核能，會出現(xiàn)質量虧損，反響中氘核的質量一定小于反響前質子和中子的質量之和，所以質量不守恒，但質量數(shù)不變，且能量守恒，釋放的能量會以光子的形式向外釋放，故正確答案為A、C.【答案】AC6一個氘核H與一個氚核H發(fā)生聚變，產生一個中子和一個新核，并出現(xiàn)質量虧損，聚變過程中 【導學號：06092095】A吸收能量，生成的新核是HeB放出能量，生成的新核是HeC吸收能量，生成的新核是HeD放出能量，生成的新核是He【解析】聚變過程中存在質量虧損，應放出能量由核反響HHnHe，可知新核為He，B對【答案】B7某科學家提出年輕熱星體中核聚變的一種理論，其中的兩個核反響方程為H

6、CNQ1，HNCXQ2，方程中Q1、Q2表示釋放的能量，相關的原子核質量如表：原子核HHHeCNN質量/u1.007 83.016 64.002 612.000 013.005 715.000 1那么可以推斷X是_，方程中Q1和Q2的大小關系是Q1_Q2.【解析】由質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可判斷X為He，式的質量虧損為m11.007 8 u12.000 0 u13.005 7 u0.002 1 u式的質量虧損為m21.007 8 u15.000 1 u12.000 0 u4.002 6 u0.005 3 u，所以m2>m1根據(jù)質能方程Emc2可求解Q2>Q1.【答案】He<8

7、如下一系列核反響是在恒星內部發(fā)生的：pCNNCepCNpNOONepNC其中p為質子，為粒子，e為正電子，為一種中微子質子的質量mp1.672 648×1027 kg，粒子的質量m6.644 929×1027 kg，正電子的質量me9.11×1031 kg，中微子的質量可忽略不計真空中的光速c3×108 m/s.試計算該系列反響完成后釋放的能量【解析】為求出系列反響完成后釋放的能量，將題中所給的各核反響方程左右兩側分別相加，消去兩側一樣的項，系列反響最終等效為4p2e2.設反響后釋放的能量為Q，根據(jù)質能關系和能量守恒得Q4mpm2mec2代入數(shù)據(jù)可得Q3

8、.95×1012 J.【答案】3.95×1012 J才能提升9多項選擇如圖5­3­1所示，托卡馬克tokamak是研究受控核聚變的一種裝置，這個詞是toroidal環(huán)形的、kamera 真 空 室、magnet磁的頭兩個字母以及kotushka線圈的第一個字母組成的縮寫詞根據(jù)以上信息，以下判斷中可能正確的選項是 圖5­3­1A這種裝置的核反響原理是輕核的聚變，同時釋放出大量的能量，和太陽發(fā)光的原理類似B線圈的作用是通電產生磁場使帶電粒子在磁場中旋轉而不溢出C這種裝置同我國秦山、大亞灣核電站所使用核裝置的核反響原理一樣D該裝置是利用聚變

9、物質的慣性進展約束【解析】聚變反響原料在裝置中發(fā)生聚變，放出能量，故A對；線圈通電時產生磁場，帶電粒子在磁場中受洛倫茲力作用旋轉而不溢出，故B對；核電站的原理是裂變，托卡馬克的原理是聚變，故C錯；該裝置是科學家設想的其中一種方案，另一種方案是利用聚變物質的慣性進展約束，故D錯【答案】AB10多項選擇2019年9月28日，我國最新一代核聚變裝置“EAST在安徽合肥首次放電，顯示了EAST裝置具有良好的整體性能，使等離子體約束時間達1 000 s，溫度超過1億度，這標志著我國磁約束核聚變研究進入國際先進程度合肥也成為世界上第一個建成此類全超導非圓截面核聚變實驗裝置并能實際運行的地方核聚變的主要原料

10、是氘，在海水中含量極其豐富氘核的質量為m1，中子的質量為m2，He的質量為m3，質子的質量為m4，那么以下說法中正確的選項是 A兩個氘核聚變成一個He所產生的另一個粒子是質子B兩個氘核聚變成一個He所產生的另一個粒子是中子C兩個氘核聚變成一個He所釋放的核能為2m1m3m4c2D兩個氘核聚變成一個He所釋放的核能為2m1m3m2c2【解析】由核反響方程2HHeX知，X應為中子，釋放的核能應為E2m1m3m2c2，聚變反響的污染非常小，而現(xiàn)行的裂變反響的廢料具有很強的放射性，故A、C錯誤，B、D正確【答案】BD11我國自行設計并研制的“人造太陽托卡馬克實驗裝置運行獲得重大進展，這標志著我國已經邁

11、入可控熱核反響領域先進國家行列該反響所進展的聚變過程是HHHen，反響原料氘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的人工核轉變得到1請把以下用中子轟擊鋰核Li產生一個氚核H和一個新核的人工核轉變方程填寫完好：_n_H.2在1中，每產生1 g氚的同時有多少個Li核實現(xiàn)了核轉變？阿伏加德羅常數(shù)NA取6.0×1023 mol13一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5.6×1013 J，求該核聚變過程中的質量虧損【解析】1核反響方程為：LinHeH.2因為1 g氚為 mol，根據(jù)核反響方程，實現(xiàn)核轉變的Li也為mol，所以

12、有2.0×1023個Li實現(xiàn)了核轉變3根據(jù)愛因斯坦質能方程Emc2，核聚變反響中有5個核子參加了反響，5個核子釋放總能量E5×5.6×1013J2.8×1012 J，所以質量虧損為m kg3.1×1029 kg.【答案】1LiHe22.0×1023個33.1×1029 kg12核聚變能是一種具有經濟性能優(yōu)越、平安可靠、無環(huán)境污染等優(yōu)勢的新能源近幾年來，受控核聚變的科學可行性已得到驗證，目前正在打破關鍵技術，最終將建成商用核聚變電站一種常見的核聚變反響是由氫的同位素氘又叫重氫和氚又叫超重氫聚合成氦，并釋放一個中子假設氘原子的質量為2.014 1 u，氚原子的質量為3.016 0 u，氦原子的質量為4.002 6 u，中子的質量為1.008 7 u,1 u1.66×1027 kg. 【導學號：06092047】1寫出氘和氚聚變的反響方程；2試計算這個核反響釋放出來的能量；3假設建一座功率為3.0×105kW的核聚變電站，假設聚變所產生的能量有一半轉化成了電能，求每年要消耗氘的質量？一年按3.2×107 s計算，光速c3.0×108 m/s，結果取兩位有效數(shù)字【解析】1氘和氚聚變的反響方程為HHHen.2該反響過程的質量虧損m2.0141 u