【同步】高中物理鲁科版(2019)选择性必修3：第5章第4节核裂变和核聚变第5节核能的利用与环境保护分层作业课件

第5章第4节核裂变和核聚变第5节核能的利用与环境保护1234567891011A级必备知识基础练1.(多选)在某次核反应中,1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核,则下列说法正确的是(

)A.这是一个聚变反应C.目前核电站都采用上述核反应发电D.该核反应没有质量亏损AB1234567891011解析

1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核,反应方程为

,这是聚变反应,故A、B正确;目前核电站采用核裂变发电,故C错误;该反应放出热量,所以一定有质量亏损,故D错误。12345678910112.如图所示,托卡马克(tokamak)是研究受控核聚变的一种装置,这个词是toroidal(环形的),kamera(真空室),magnet(磁)的头两个字母以及kotushka(线圈)的第一个字母组成的缩写词。根据以上信息,下列判断错误的是(

)A.这种装置的核反应原理是轻核的聚变,同时释放出大量的能量,和太阳发光的原理类似B.线圈的作用是通电时产生磁场使带电粒子在磁场中旋转而不飞出C.这种装置是科学家设想的其中一种方案D.该装置是利用聚变物质的惯性进行约束D1234567891011解析

聚变反应原料在装置中发生聚变,放出能量,故A正确;线圈通电时产生磁场,带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用旋转而不飞出,故B正确;该装置是科学家设想的其中一种方案:磁约束装置,另一种方案是利用聚变物质的惯性进行约束,故C正确,D错误。12345678910113.2021年12月31日,国家重大科技基础设施EAST人造太阳核聚变实验装置取得重大突破,实现了1056秒的长脉冲高参数等离子体运行,创造托卡马克实验装置高温等离子运行新的世界纪录。“人造太阳”核反应的方程为C12345678910111234567891011A.3m1>m2 B.3m1<m2C.3m1=m2

D.m1=3m2A解析

由于发生上述核聚变时释放核能,根据爱因斯坦质能方程可知,该反应存在质量亏损,所以3m1>m2,故A正确。1234567891011A.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

聚变反应发电B1234567891011解析

聚变反应时将质量较小的轻核聚变成质量较大的新核,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,可控的轻核聚变尚在实验阶段。故A、C、D错误,B正确。12345678910113解析

根据质量数守恒、电荷数守恒可得还放出3个中子。

12345678910117.一个质子和两个中子聚变为一个氚核,已知质子质量mH=1.0073u,中子质量mn=1.0087u,氚核质量m=3.0180u,1u相当于931.5MeV的能量。(1)写出聚变方程。(2)求释放出的核能是多大。(结果保留三位有效数字)(3)求平均每个核子释放的能量是多大。1234567891011(2)质量亏损Δm=mH+2mn-m=(1.007

3+2×1.008

7-3.018

0)u=0.006

7

u释放的核能ΔE=0.006

7×931.5

MeV=6.24

MeV。1234567891011B级关键能力提升练8.(多选)氘核、氚核、中子、氦核的质量分别是m1、m2、m3和m4,如果氘核和氚核结合生成氦核,则下列说法正确的是(

)B.这是一个裂变反应C.核反应过程中的质量亏损Δm=m1+m2-m3D.核反应过程中释放的核能ΔE=(m1+m2-m3-m4)c2AD解析

核反应过程中质量数和电荷数守恒,由此可知A正确;该核反应为聚变反应,故B错误;该反应中的质量亏损为Δm=m1+m2-m3-m4,故C错误;根据质能方程得ΔE=Δmc2=(m1+m2-m3-m4)c2,故D正确。1234567891011AC12345678910111234567891011mU=390.3139×10-27kg,mn=1.6749×10-27kg;mBa=234.0016×10-27kg,mKr=152.6047×10-27kg。试写出核反应方程,求出反应中释放的核能。1234567891011解析

根据反应前后质量数守恒和电荷数守恒,可以写出核反应方程。根据核反应前后的质量亏损,用爱因斯坦质能方程可求出释放的核能。则核反应前后的质量亏损为Δm=mU+mn-mBa-mKr-3mn=3.578×10-28

kg由爱因斯坦质能方程可得释放的核能为ΔE=Δmc2=3.578×10-28×(3×108)2

J=3.220

2×10-11

J。123456789101111.太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核的热核反应,这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能量来源。(mp=1.0073u,mHe=4.0026u,me=0.00055u,1u的质量对应的能量为931.5MeV)(1)写出这个核反应方程。(2)这一核反应能释放多少能量?(3)已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026J,则太阳每秒减少的质量为多少?1234567891011(2)反应前的总质量为m1=4mp=4×1.007

3

u=4.029

2

u反应后的总质量为m2=mHe+2me=(4.002

6+2×0.