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《2020_2021学年高中物理第4章核能3核聚变4核能的利用与环境保护课时练习含解析鲁科版选修3_5.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、核聚变核能的利用与环境保护(15分钟·30分)一、选择题(本题共4小题,每小题5分,共20分)1.(2020·某某高二检测)科学家发现在月球上含有丰富的He(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HeHeHHe。关于He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He聚变反应发电【解析】选B。聚变反应是将质量较小的轻核聚变成质量较大的核,聚变过程会有质量亏损,要放出大量的能量。但目前核电站都采用铀核的裂变反应。综上所述,选项B正确。2.原子核聚变
2、可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H→He+H+n+43.15MeV,由平衡条件可知( )A.k=1,d=4 B.k=2,d=2C.k=1,d=6D.k=2,d=3【解析】选B。由质量数守恒和电荷数守恒,分别有4k+d=10,2k+d=6,解得k=2,d=2-4-/4。正确选项为B。3.通过核反应可以释放核能。关于核反应HH→XHe,下列说法正确的是( )A.此核反应过程为α衰变B.此核反应生成物中X为电子C.此核反应中释放的能量为He的结合能D.此
3、核反应在超高温和高压下才易实现【解析】选D。该核反应为轻核聚变反应,故A错误;根据质量数守恒和电荷数守恒可知X为中子n,不是电子,故B错误;设氘核、氚核、氦核、中子的质量分别为m1、m2、m3、m4,真空中的光速为c,根据质能方程可知此核反应中释放的能量ΔE=(m1+m2-m3-m4)c2,而He的结合能E等于把He核拆开成单独核子所需要的最小能量,故此核反应中释放的能量不是He的结合能,故C错误;轻核聚变能放出巨大的能量,但反应条件要求较为苛刻,需要高温高压状态下才能发生,故D正确。故选D。4.利用核聚变能发电是人类开发和利用新能源的不懈追求,目前中、美、俄等多
4、国通力合作联合研制可控核聚变反应堆来解决人类能源危机。关于核聚变下列说法正确的是( )AHHeOH表示的核反应是核聚变BHHHen表示的核反应不是核聚变C.原子弹是利用核聚变反应制成的D.太阳能是核聚变产生的【解析】选D。A项中的核反应为发现质子的人工控制,故A错误;B项中表示核聚变,故B错误;原子弹是利用核裂变反应制成的,故C错误;太阳能是核聚变产生的,也称为热核反应,故D正确。二、非选择题(10分)-4-/45.核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电,是核电站常用的核燃料。受一个中子轰击后裂变成和Kr两部分,并产生________个中子。要使链式反应
5、发生,裂变物质的体积要________(选填“大于”或“小于”)它的临界体积。 【解析】由质量数和电荷数守恒可知：nBa+Kr+n,可见产生了3个中子,链式反应的一个条件是铀燃料的体积必须大于或等于临界体积。答案:3 大于(10分钟·20分)6.(6分)(多选)已知氘核的比结合能是1.09MeV,氚核的比结合能是2.78MeV,氦核的比结合能是7.03MeV。某次核反应中,1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核,则下列说法中正确的是( )A.这是一个裂变反应B.核反应方程式为HHHenC.核反应过程中释放的核能是17.6MeVD.目前核电站都采用上述核反应发电【解析
6、】选B、C。1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核,这是两个比较轻的核转化成中等质量的核,所以属于聚变反应,A错误;根据质量数和质子数守恒,可以知道当1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核时会有一个中子生成,B正确;原子核的结合能与核子数之比,称作比结合能。根据题意可知,核反应过程中释放的核能是ΔE=(7.03×4-2.78×3-1.09×2)MeV=17.6MeV,C正确;目前核电站都是采用核裂变技术,D错误。7.(14分)两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核,已知氘核质量mD=2.0136u,氦核质量mHe=3.0150u,中子质量mn=1.0087u。-4-/4(1)
7、写出聚变方程。(2)计算释放的核能。(3)若反应前两氘核的动能均为Ek0=0.35MeV,它们正撞发生聚变,且反应后释放的核能全部转变为动能,则反应产生的氦核和中子的动能各为多大?【解析】(1)聚变的核反应方程:HHen(2)核反应过程中的质量亏损为Δm=2mD-(mHe+mn)=0.0035u释放的核能为ΔE=0.0035×931.5MeV=3.26MeV(3)对撞过程动量守恒,由于反应前两氘核动能相同,其动量等值反向,因此反应前后系统的动量为0,即:0=mHevHe+mnvn,反应前后总能量守恒,得:mHe+mn=ΔE+2Ek0解得:EkHe=0.99MeV,
8、Ekn=2
