鲁科版选35核聚变、核能的利用与环境保护　 第1课时 作业.docx

4.3核聚变 4.4核能的利用与环境保护1.以下说法正确的是()a聚变是裂变的逆反应b如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量c聚变须将反应物加热至数百万开尔文以上的高温，显然是吸收能量d裂变与聚变均可释放巨大的能量答案d解析从形式上看，裂变与聚变似乎是互为逆反应，但其实不然，因为二者的反应物和生成物完全不同裂变是重核分裂成中等质量核，而聚变则是轻核聚合成为较重核，无直接关联，并非互为逆反应，a项错；既然裂变与聚变不是互为逆反应，则在能量流向上也不必相反，b项错；要实现聚变反应，必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万开尔文的高温提供能量，但聚变反应一旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能量，因此，总的来说，聚变反应还是释放能量，故c项错，d项对2.下列说法正确的是()a.nhche是衰变方程b.hhhe是核聚变反应方程c.uthhe是核裂变反应方程d.healpn是原子核的人工转变方程答案bd解析选项a、d为原子核的人工转变，选项b为轻核聚变，选项c为原子核的衰变，故选项b、d正确.3现有三个核反应：namgeunbakr3nhhhen.下列说法正确的是()a是裂变，是衰变，是聚变b是聚变，是裂变，是衰变c是衰变，是裂变，是聚变d是衰变，是聚变，是裂变答案c解析原子核自发地放出某种粒子成为新的原子核，叫做衰变，为衰变原子序数较大的重核分解成原子序数较小的原子核，叫做重核裂变，为裂变原子序数较小的原子核聚合成原子序数较大的原子核，叫做轻核聚变，为聚变故正确答案为c.4太阳不断地向外辐射能量，仍保持1千万度以上的高温，其主要原因是太阳内部进行着剧烈地()a衰变反应 b人工核反应c裂变反应 d热核反应答案d解析太阳的内部时刻都在进行着轻核的聚变，即热核反应5重核裂变和轻核聚变是人们获得核能的两个途径，下列说法中正确的是()a裂变过程质量增加，聚变过程质量亏损b裂变过程质量亏损，聚变过程质量增加c裂变过程和聚变过程都有质量增加d裂变过程和聚变过程都有质量亏损答案d解析重核裂变和轻核聚变都能释放巨大的能量，由爱因斯坦质能方程知两过程均会有质量亏损6据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试下列关于“人造太阳”的说法正确的是()a“人造太阳”的核反应方程是hhhenb“人造太阳”的核反应方程是unbakr3nc根据公式emc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量比裂变反应大得多d根据公式emc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量与裂变反应相同答案ac解析hhhen是轻核聚变方程，故a项正确；根据轻核聚变特点，相同质量的核燃料，轻核聚变释放的能量比裂变反应大得多，故c项正确7我国最新一代核聚变装置“east”在安徽合肥首次放电、显示了east装置具有良好的整体性能，使等离子体约束时间达1 000 s，温度超过1亿度，标志着我国磁约束核聚变研究进入国际先进水平合肥也成为世界上第一个建成此类全超导非圆截面核聚变实验装置并能实际运行的地方核聚变的主要原料是氘，在海水中含量极其丰富已知氘核的质量为m1，中子的质量为m2，he的质量为m3，质子的质量为m4，则下列说法中正确的是()a两个氘核聚变成一个he所产生的另一个粒子是质子b两个氘核聚变成一个he所产生的另一个粒子是中子c两个氘核聚变成一个he所释放的核能为(2m1m3m4)c2d与受控核聚变比较，现行的核反应堆产生的废料具有放射性答案bd解析由核反应方程知2hhex，x应为中子，释放的核能应为e(2m1m3m2)c2，聚变反应的污染非常小而现实运行的裂变反应的废料具有很强的放射性故a、c错误，b、d正确8为应对能源危机和优化能源结构，提高清洁能源的比重，我国制定了优先选择核能，其次加快发展风电和再生能源的政策，在核电中长期发展规划中要求2020年核电运行装机总容量达到4 000万千瓦的水平，请根据所学物理知识，判断下列说法中正确的是()a核能发电对环境的污染比火力发电要小b核能发电对环境的污染比火力发电要大c所有核电站都只利用重核裂变释放大量的原子能d所有核电站既有重核裂变，又有轻核聚变释放大量的原子能e如果核电站能实现可控轻核聚变发电，其核废料处理更简单，对环境污染更小【解析】目前核电站都用核裂变，其原料是铀，且核能是比较清洁的能源，故a、c正确，b、d错，如果核电站能实现可控轻核聚变发电，其核废料处理起来比铀核裂变废料更容易，对环境污染也更小，e正确【答案】ace9为了验证爱因斯坦质能方程emc2，设计了下面的实验：用动能e10.9 mev的质子去轰击静止的锂核li，生成两个粒子，测得这两个粒子的动能之和e19.9 mev.(质子、锂7核、粒子的质量分别是1.007 3 u、7.016 u、4.001 5 u)(1)写出该核反应方程式；(2)计算核反应过程中释放的能量e；(3)通过计算说明emc2的正确性答案(1)hli2he(2)18.9 mev(3)见解析解析可先计算核反应过程中的质量亏损m，再根据爱因斯坦质能方程，计算出核反应中释放的能量e，并建立一个理想模型，释放的能量全部转化为系统的动能，计算出核反应中系统的动能的增加量ee1.在误差允许的范围内，只要释放的能量e与系统的动能的增加量ee1近似相等，即可说明emc2是正确的(2)核反应过程中的质量亏损m(1.007 37.016 024.001 5) u0.020 3 u.根据爱因斯坦质能方程，计算出核反应中释放的能量e0.020 3931.5 mev18.9 mev.(3)由实验知反应前后系统增加的动能是ee1(19.90.9) mev19.0 mev.这与核反应中释放的核能在误差允许的范围内近似相等，证明了质能方程emc2是正确的10如下一系列核反应是在恒星内部发生的：pcnncepcnpnoonepnc其中p为质子，为粒子，e为正电子，为一种中微子已知质子的质量mp1.672 6481027 kg，粒子的质量m6.644 9291027 kg，正电子的质量me9.111031 kg，中微子的质量可忽略不计真空中的光速c3.00108 m/s.试计算该系列反应完成后释放的能量答案3.951012 j解析为求出系列反应后释放的能量，将题中所给的各核反应方程左右两侧分别相加，消去两侧相同的项，系列反应最终等效为4p2e2.设反应后释放的能量为q，根据质能关系和能量守恒得4mpc2mc22mec2q，代入数据可得q3.951012 j.11.海水中含有丰富的氘，完全可充当未来的主要能源.两个氘核的核反应如下：+，其中氘核质量为2.013 6 u，氦核质量为3.015 0 u，中子质量为1.008 7u.求：(1)核反应中释放的核能.(2)在两个氘核以相等的动能0.35 mev进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氦核的动能.解析：(1)由e=mc2得：释放的核能e=(22.013 6-3.015 0-1.008 7) u931.5 mev/u=3.26 mev.(2)把两个氘核作为一个系统，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总动量恒为零，即0=mhevhe+mnvn又因为反应前后总能量守恒，即mhevhe2+mnvn2=e+2ek0因为mhemn=31，所以氦核和中子的速率之比为：把这两个关系代入式得：e+2ek0=4mhevhe2=4ekhe即(3.26+20.35) mev=4ekhe所以ekhe=0.99 mevekn=3ekhe=2.97 mev.答案：(1)3.26 mev(2)ekhe=0.99 mev，ekn=2.97 mev12.为什么国际社会不允许无核武器国家获取或制造核武器？导思：主要从放射性物质对人类、自然界的危害来考虑.探究：核武器主要原料是这一放射性物质，还包括和以及其他高放射性物质.核武器爆炸后在相当长的时间内生物不能生存，甚至致癌，或导致后代畸形.造成大面积的地区污染，给人类和自然界带来恐慌和动荡，所以要禁止核扩散.13.一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量mh1.007 3 u，中子质量mn1.008 7 u，氚核质量mt3.018 0 u求：(1)写出聚变方程(2)释放出的核能是多大？(3)平均每个核子释放的能量是多大？答案见解析解析(1)聚变方程h2nh.(2)质量亏损mmh2mnmt(1.007 321.008 73.018 0) u0.006 7 u，释放的核能e0.006 7931.5 mev6.24 mev.(3)平均每个核子放出的能量为 mev2.08 mev.14一个氘核(h)和一个氚核(h)结合成一个氦核(he)，同时放出一个中子，已知氘核质量为m12.014 1 u，氚核质量为m23.016 0 u，氦核质量为m34.002 6 u，中子质量为m41.008 7 u，求：(1)写出聚变