9核聚变、核能的利用与环境保护

《核聚变、核能的利用与环境保护》班级姓名座号一、单项选择题1.发生轻核聚变的方法是用中子轰击保持室温环境，增大压强把物质加热到几百万摄氏度以上的高温用y光子照射北京奥委会接受专家的建议，大量采用对环境有益的新技术.奥运会场馆周围80%〜90%的路灯将利用太阳能发电技术，奥运会90%的洗浴热水将采用全玻璃真空太阳能集热技术.太阳能的产生是由于太阳内部高温高压条件下的热核聚变反应形成的，其核反应方程是4：H—4He+20ei7N+4He—18Q+1H292U+1n-~154Xe+90Sr+100n292U―290Th+4He一个氘核（1H）与一个氤核（1H）发生聚变，产生一个中子和一个新核，并出现质量亏损.该聚变过程中吸收能量，生成的新核是2He放出能量，生成的新核是4He吸收能量，生成的新核是3He放出能量，生成的新核是2He重核裂变和轻核聚变是人类利用原子能的两种主要方法，下面关于它们的说法正确的是裂变和聚变过程都有质量亏损裂变过程有质量亏损，聚变过程质量有所增加裂变过程质量有所增加，聚变过程有质量亏损裂变和聚变过程质量都有所增加在某些恒星内，3个a粒子结合成1个譬核，12C原子的质量是12.0000u，*He原子的质量是4.0026u.已知1u=1.66x10-27kg，则下列各选项错误的是反应过程中的质量亏损是Am=0.0078u反应过程中的质量亏损是Am=1.29x10-29kg反应过程中释放的能量是7.26MeV反应过程中释放的能量是1.16X10-19J原子弹和氢弹各是根据什么原理制造的都是依据重核的裂变都是依据轻核的聚变原子弹是根据轻核聚变，氢弹是根据重核裂变原子弹是根据重核裂变，氢弹是根据轻核聚变

原子核聚变可望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，放出热量.这几种反应的总效果可以表示为62H―-^2He+^1H+2Jn+43.15MeV，由平衡条件可知A. k=1， d=4 B. k=2， d=2C. k=1，d=6 D. k=2, d=3现已建成的核电站能量来自于天然放射性元素衰变放出的能量B•人工放射性同位素放出的能量重核裂变放出的能量化学反应放出的能量二、多项选择题下列核反应方程式中，表示衰变过程的是1lno++oe78H142A.30P—30Si+0e B.2H+3H—1lno++oe78H142C.14C―-i4N+_0e D.i4N+4He-关于核电站，以下说法正确的是核电站中的核裂变是无法控制的当前核电站主要是利用核裂变释放能量核电站使用过的核燃料还可以在火力发电厂中二次利用核电站释放核能的设备是核反应堆当前核电站主要是利用核裂变释放能量核电站使用过的核燃料还可以在火力发电厂中二次利用1994年3月，中国科技大学研制成功了比较先进的HT7型超导托卡马克.托卡马克

是研究受控核聚变的一种装置，如图所示.根据以上信息，下述判断中正确的是核反应原理是氘原子核在装置中聚变成氦核，同时释放出大量的能量，和太阳发光的原理类似线圈的作用是通电产生磁场使氘核等带电粒子在磁场中旋转而不会逃逸这种装置同我国秦山、大亚湾核电站所使用核反应装置的原理相同这种装置可以控制热核反应速度，使聚变能缓慢而稳定地进行三、计算题试求在氢弹中合成1kg的氦时所释放出的能量.（氘核2H的质量为2.0141u，氤核3H的质量为3.0160u，氦核/He的质量为4.0026u，中子的质量为1.0087u）一个质子和两个中子聚变为一个氤核，已知质子质量mH=1.0073u,中子质量m=1.0087u,氤核质量m=3.018u.&)写出聚变方程.释放出的核能有多大？平均每个核子释放的能量有多大？太阳现正处于主序星演化阶段，它主要由电子和质子、氦核等原子核组成.维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应为2个电子与4个质子聚变为氦•已知太阳的质量为2x1030kg，太阳向周围空间辐射能量的总功率为3.8X1026W.写出上述聚变反应的核反应方程.已知质子质量m=1.6726x10-27kg，*He质量m=6.6458x10-27kg，电子质量m=0.9x10-3。kg，光速c=3x108m/s.求每发生一次题中所述的核聚变反应所释戒的核能.根据题目中的数据计算太阳1秒钟减少的质量. 6Li ，一一.一.、一15.静止在匀强磁场中的锂核3Li，俘获一个速度q=7.7x104m/s的中子，发生如下核反. 6Li+1〃t3h+4He 一、.应：3 0 1 2 ，右已知氦核的速度u2=2.0x104m/s，其方向与反应刖中子的速度方向相同，且垂直于磁场方向，求：3H的速度大小和方向。两粒子的轨道半径之比。两粒子的转动周期之比。参考答案解析：选C・要让轻核发生聚变，必须要克服原子核间巨大的库仑斥力做功，则必须让轻核获得足够大的动能，我们只有把物质加热到几百万摄氏度以上的高温才可以，正确选项为C.解析：选A・热核聚变是指轻核结合为质量较重的核的反应，故A正确；B项中为实现原子核人工转变的反应，C项中为裂变，D项中为衰变，均不属于聚变反应，故B、C、D不正确.解析：选B.由质量数和电荷数守恒可判断产生的新核是4He，其核反应方程式为1H+3H—0n+；He；由聚变反应中出现质量亏损可知，该反应放出能量，B选项正确.解析：选A.重核裂变和轻核聚变都要释放能量，也一定要发生质量亏损，所以选项A正确.解析：选D.由题目可得此核反应的方程为3；He—126C+AE，则反应后的质量亏损为Am=(3X4.0026—12.0000)u=0.0078X1.66X10—27kg=i.29X10—29kg，由质能方程AE=Am・c2=1.29X10—29X(3.0X108)2J=1.161X10—12J=7.26MeV故A、B、C项正确，D错误.解析：选D・原子弹是根据重核裂变原理制造的，氢弹是根据轻核聚变原理制造的.解析：选B・根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒得6X2=4t+d+2,6X1=2k+d，解得k=2,d=2.故正确答案为B.解析：选C.重核裂变可以控制，释放能量较高，适用于核电建设解析：选A、C.A、C属于衰变，B为轻核聚变，D为人工转变.解析：选BC.核电站利用的是可控核裂变释放的能量来发电，且核废料具有放射性，不可以二次利用，A、D错误；核电站释放核能在核反应堆中进行，B正确.解析：选ABD.可控核聚变在实验阶段已有大的进展，原料是氘或其同位素等轻核，选项A正确.由于聚变温度太高，没有什么容器能够承受这么高的温度，但磁场可以把它们约束在一个小范围内，因而选项B正确.我国秦山、大亚湾核电站的核反应为裂变，而不是聚变，所以选项C错误.这种反应人们在实验室里可以人为控制反应速度，不是离实用阶段还有一段距离，所以选项ABD正确.解析：设氢弹壳内装的是氘核和氚核，它们在高温下聚变生成氦核，核聚变方程为1H+3H—2He+0n一个氘核2H与一个氚核1H发生反应放出的能量：AE=Amc2=(2.0141+3.0160-4.0026-1.0087)X931.56MeV=17.51MeV1kg氦中所含的原子数目X6.02X6.02X1023个N=nN、=A4=1.505X1026个这样合成1kg氦时所放出的总能量E=NAE=1.505X1026X17.51MeV=2.64X1027MeV答案：2・64X1027MeV13.解析：(1)聚变方程为1日+2部一"(2)质量亏损Am=mH+2m-m=(1.0073+2X1.0087-3.018)u=0.0067u.释放的核能nAE=Amc2=0.0067X931.56MeV^6.24MeV.(3)平均每个核子释放的能量为624MeV=2.08MeVJ答案：(1)1H+21n—1H(2)6.24MeV(3)2.08MeV14.解析：(1)20e+4]H—；He根据质量亏损和质能方程，该核反应每发生一次释放的核能为AE=(4m+2me-加(^2，代入数值 p°AE=(4X1.6726X10-27+2X0.90X10-30-6.6458X10-27)X(3X108)2J=4.2X10-12J由题中数据知太阳释放的能量为3.8X1026J,则太阳每秒减少的质量Am=7T=c3.8X1026标丽kg=4X109kg.答案：(1)2-0e+41H—4He4.2X10-12J4X109kg1.0x103m/解：(1)速度大小为 ’s，方向与中子方向相反；(2)轨道半径之比为3：40；(3)转动周期之比为3：2。(1)在核反应前后，系统的动量守恒，即m1u1=m2u2+m3u3mU-m。％7.7x104-4x2.0x104%= m3 = 3 =-1.0x103(ms)3H 1.0x103m1H的速度大小为 /s，方向与中子速度方向相反。(2)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，向心力是洛伦兹力。TOC\o"1-5"\h\z