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1、2022年高中物理第四章核能第3節(jié)核聚變自我小測(cè)魯科版選修1.(xx北京朝陽(yáng)期末)核反應(yīng)方程,在該核反應(yīng)中將()A.吸收能量質(zhì)量增加B.吸收能量質(zhì)量虧損C.放出能量質(zhì)量虧損D.放出能量質(zhì)量增加2.(xx湖北八校聯(lián)考)關(guān)于核能和核反應(yīng)下列說(shuō)法正確的是()A.根據(jù)Emc2可知物體所具有的能量和它的質(zhì)量之間存在簡(jiǎn)單的正比關(guān)系B.根據(jù)Emc2,在核裂變過(guò)程中減少的質(zhì)量轉(zhuǎn)化成了能量C.太陽(yáng)內(nèi)部進(jìn)行的熱核反應(yīng)屬于重核的裂變D.當(dāng)鈾塊的體積小于臨界體積時(shí)就會(huì)發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng),瞬時(shí)放出巨大能量3.關(guān)于聚變以下說(shuō)法正確的是()A.兩個(gè)輕原子核聚變成一個(gè)質(zhì)量較大的原子核,比一個(gè)重核分裂成兩個(gè)中等質(zhì)量的原子核放出的能量
2、大很多倍B.聚變發(fā)生的條件是聚變物質(zhì)的體積要大于臨界體積C.發(fā)生聚變反應(yīng)時(shí),原子核必須有足夠大的動(dòng)能D.一定質(zhì)量的聚變物質(zhì)聚變時(shí)放出的能量比相同質(zhì)量的裂變物質(zhì)裂變時(shí)釋放的能量大4.下面是一核反應(yīng)方程,用c表示光速,則()A.X是質(zhì)子,核反應(yīng)放出的能量等于質(zhì)子質(zhì)量乘c2B.X是中子,核反應(yīng)放出的能量等于中子質(zhì)量乘c2C.X是質(zhì)子,核反應(yīng)放出的能量等于氘核與氚核的質(zhì)量和減去氦核與質(zhì)子的能量和,再乘c2D.X是中子,核反應(yīng)放出的能量等于氘核與氚核的質(zhì)量和減去氦核與中子的質(zhì)量和,再乘c25.(xx屆湖北武漢部分學(xué)校新高三起點(diǎn)調(diào)研)太陽(yáng)內(nèi)部的熱核反應(yīng)方程為,下列說(shuō)法正確的是()A.和是兩種不同元素的原子
3、核B.和是氫的兩種同位素的原子核C.這個(gè)反應(yīng)既是核反應(yīng),也是化學(xué)反應(yīng)D.這個(gè)反應(yīng)過(guò)程中有質(zhì)量虧損6.(xx屆湖北武漢二中、漢南一中、武漢一中第二次聯(lián)考)現(xiàn)在太陽(yáng)向外輻射的能量是由太陽(yáng)內(nèi)部氫核聚變產(chǎn)生的,大約在40億年以后太陽(yáng)內(nèi)部將會(huì)啟動(dòng)另一種核反應(yīng),其核反應(yīng)方程為,到那時(shí)太陽(yáng)向外輻射的能量是由上述兩種核反應(yīng)共同產(chǎn)生的。已知的質(zhì)量為m1,的質(zhì)量為m2,則下列判斷正確的是()A.3m1m2B.3m1m2C.3m1m2D.m13m27.(xx重慶理綜,16)某科學(xué)家提出年輕熱星體中核聚變的一種理論,其中的兩個(gè)核反應(yīng)方程為, 方程中Q1、Q2表示釋放的能量,相關(guān)的原子核質(zhì)量見(jiàn)下表:原子核質(zhì)量/u1.0
4、07 83.016 04.002 612.000 013.005 715.000 1以下推斷正確的是()A.X是,Q2Q1B.X是,Q2Q1C.X是,Q2Q1D.X是,Q2Q18.在某些恒星內(nèi),3個(gè)粒子結(jié)合成一個(gè),原子的質(zhì)量是12.000 0 u,原子的質(zhì)量是4.002 6 u,已知1 u1.661027 kg,則()A.反應(yīng)過(guò)程中的質(zhì)量虧損是m0.007 8 uB.反應(yīng)過(guò)程中的質(zhì)量虧損是m1.291029 kgC.反應(yīng)過(guò)程中放出的能量是7.26 MeVD.反應(yīng)過(guò)程中放出的能量是1.161019 J9.溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度的反映,根據(jù)熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能等于,可估算出聚變溫度是_。在這樣的高溫下
5、,原子已完全電離,形成了物質(zhì)第四態(tài)_。等離子體的密度及維持時(shí)間達(dá)到一定值時(shí),才能實(shí)現(xiàn)聚變。10.要使高溫等離子體維持一定時(shí)間是一件非常困難的事,目前靠三種方法對(duì)等離子體進(jìn)行約束,一是_,二是_,三是_。11.完成下列反應(yīng)方程,并說(shuō)明反應(yīng)類型。(1),屬_。(2),屬_。(3),屬_。(4),屬_。12.氘核和氚核結(jié)合成氦核的核反應(yīng)方程如下:(1)這個(gè)核反應(yīng)稱為_(kāi)。(2)要發(fā)生這樣的核反應(yīng),需要將反應(yīng)物質(zhì)的溫度加熱到幾百萬(wàn)開(kāi)爾文。式中17.6 MeV是核反應(yīng)中_(選填“放出”或“吸收”)的能量,核反應(yīng)后生成物的總質(zhì)量比核反應(yīng)前物質(zhì)的總質(zhì)量_(選填“增加”或“減少”)了_kg(保留一位有效數(shù)字)。
6、13.太陽(yáng)內(nèi)部進(jìn)行著劇烈的氫核聚變反應(yīng),氦核是由4個(gè)質(zhì)子生成,同時(shí)有正電子放出,正電子又會(huì)和負(fù)電子湮沒(méi)成為一對(duì)光子,在這一核反應(yīng)過(guò)程中放出4.51012 J能量,已知現(xiàn)在太陽(yáng)每秒輻射5.01026 J能量。(1)寫(xiě)出上述兩個(gè)核反應(yīng)方程。(2)計(jì)算出太陽(yáng)每秒產(chǎn)生的氦核數(shù)目。14.天文學(xué)家測(cè)得銀河系中氦的含量約為25%。有關(guān)研究表明,宇宙中氦生成的途徑有兩條:一是在宇宙誕生后3分鐘左右生成的;二是在宇宙演化到恒星誕生后,由恒星內(nèi)部的氫核聚變反應(yīng)生成的。(1)把氫核聚變反應(yīng)簡(jiǎn)化為4個(gè)氫核()聚變成氦核(),同時(shí)放出2個(gè)正電子()和2個(gè)中微子(e),請(qǐng)寫(xiě)出該氫核聚變反應(yīng)的方程,并計(jì)算一次反應(yīng)釋放的能量
7、。(2)研究表明,銀河系的年齡約為t3.81017 s,每秒鐘銀河系產(chǎn)生的能量約為11037 J(P11037 J/s)。現(xiàn)假定該能量全部來(lái)自上述氫核聚變反應(yīng),試估算銀河系中氦的含量(最后結(jié)果保留一位有效數(shù)字)。(3)根據(jù)你的估算結(jié)果,對(duì)銀河系中氦的主要生成途徑作出判斷。(可能用到的數(shù)據(jù):銀河系質(zhì)量約為M31041 kg,原子質(zhì)量單位1 u1.661027 kg,1 u相當(dāng)于1.51010 J的能量,電子質(zhì)量me0.000 5 u,氦核質(zhì)量m4.002 6 u,氫核質(zhì)量mp1.0078u,中微子e質(zhì)量為零)參考答案1解析:聚變反應(yīng)中質(zhì)量虧損,釋放能量。答案:C2解析:Emc2中,給出的是質(zhì)量和
8、能量之間存在簡(jiǎn)單的正比關(guān)系,而不是兩者之間可以相互轉(zhuǎn)化,所以A項(xiàng)對(duì),B項(xiàng)錯(cuò);太陽(yáng)內(nèi)部進(jìn)行的熱核反應(yīng)不是重核的裂變,C項(xiàng)錯(cuò);鈾塊要發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng),其體積應(yīng)大于等于臨界體積,D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案:A3解析:就平均每個(gè)核子放出的核能而言,聚變大于裂變,聚變時(shí)平均每個(gè)核子放出的能量約為裂變時(shí)每個(gè)核子放出能量的34倍,而不是很多倍,故A項(xiàng)錯(cuò)。發(fā)生聚變反應(yīng),須使核與核的距離達(dá)到10151014 m,故原子核必須有足夠大的動(dòng)能。故C、D兩項(xiàng)正確。答案:CD4解析:由質(zhì)量數(shù)守恒及核電荷數(shù)守恒定律可得X為(中子),再根據(jù)質(zhì)能方程可得核反應(yīng)放出的能量為反應(yīng)前后質(zhì)量虧損與c2的乘積,故D項(xiàng)正確。答案:D5解析:和具有相同的
9、質(zhì)子數(shù),它們是氫的兩種同位素的原子核,A項(xiàng)錯(cuò),B項(xiàng)對(duì);熱核反應(yīng)是核反應(yīng),不是化學(xué)反應(yīng)?;瘜W(xué)反應(yīng)中原子核不發(fā)生變化,C項(xiàng)錯(cuò)誤;聚變反應(yīng)是放能反應(yīng),存在質(zhì)量虧損,D項(xiàng)正確。答案:BD6解析:聚變反應(yīng)是放能反應(yīng),因而質(zhì)量是減小的,所以A項(xiàng)正確。答案:A7解析:由核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒知:X是,排除A、C選項(xiàng);由題知:前一核反應(yīng)過(guò)程的質(zhì)量虧損m1(1.008 712.000 013.005 7)u0.003 0 u,而后一核反應(yīng)的質(zhì)量虧損m2(1.008 715.000 112.000 04.002 6)u0.006 2 u,m2m1,故Q2Q1,D錯(cuò),B正確。答案:B8解析:其反應(yīng)方程
10、是。其質(zhì)量虧損m34.002 6 u12.000 0 u0.007 8 u。A項(xiàng)對(duì)。m0.007 81.661027 kg1.291029 kg,B項(xiàng)對(duì)。E0.007 8931.56 MeV7.26 MeV,C項(xiàng)對(duì)。E7.261061.61019 J1.161012 J,D項(xiàng)錯(cuò)。答案:ABC9答案:108K等離子態(tài)10答案:靠引力用磁場(chǎng)靠慣性11解析:由核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒可以判斷,(1)是,(2)是,(3)是,(4)是。答案:(1) 衰變(2) 核聚變(3) 人工轉(zhuǎn)變(4) 重核裂變12解析:在輕核聚變反應(yīng)中,由于質(zhì)量虧損,放出核能,由Emc2可以求得。答案:(1)聚變(2)放出減少3102313解析:(1)。(2)4.51012n5.01026n1.11038(個(gè))答案:(1) (2)n1.11038個(gè)14解析:(1)m4mpm2meEmc24.141012 J。(2)氦的含量。(3)由估算結(jié)果可知,k2%,遠(yuǎn)小于25%的實(shí)際值,所以銀河系中的氦主要是宇宙誕生后不久生成的。答案:(1) 4.141012 J(2)2%(3)見(jiàn)解析。