2018版高中物理 学业分层测评13 第4章 核能 第3节 核聚变 第4节 核能的利用与环境保护 鲁
高中物理 第4章 波与粒子 第3节 核聚变 第4节 核能的利用与环境保护学业分层测评 鲁科版选修35
第3节核聚变第4节核能的利用与环境保护(建议用时：45分钟)[学业达标]1．关于轻核聚变释放核能，下列说法正确的是( )A．一次聚变反应一定比一次裂变反应释放的能量多B．聚变反应比裂变反应每个核子释放的平均能量一定多C．聚变反应中粒子的平均结合能变大D．聚变反应中由于形成质量较大的核，故反应后质量变多E．聚变反应过程中释放核能，故反应后质量减少【解析】在一次聚变反应中释放的能量不一定比裂变反应多，但平均每个核子释放的能量一定大，故A错误，B正确；由于聚变反应中释放出巨大能量，则平均结合能一定增加，质量发生亏损，故C、E正确，D错误．【答案】BCE2．我国自行研制了可控热核反应实验装置“超导托卡马克”(英名称：EAST，俗称“人造太阳”)．设可控热核实验反应前氘核(21H)的质量为m1，氚核(31H)的质量为m2，反应后氦核(42He)的质量为m3，中子(10n)的质量为m4，光速为c，正确说法正确的是( )【导学号：18850055】A．这种装置中发生的核反应方程式是21H＋31H―→42He＋10nB．由核反应过程质量守恒可知m1＋m2＝m3＋m4C．核反应放出的能量等于(m1＋m2－m3－m4)c2D．这种装置与我国大亚湾核电站所使用装置的核反应原理相同E．可控热核反应目前还不能用于核电站实现发电【解析】核反应方程为21H＋31H―→42He＋10n，选项A正确；反应过程中向外释放能量，故质量有亏损，且释放的能量ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3－m4)c2，选项B错误，C正确；可控热核反应为核聚变，大亚湾核电站所用核装置反应原理为核裂变，可控热核反应目前还不能用于核电站实现发电，故D错误，E正确．【答案】ACE3．太阳内部持续不断地发生着4个质子(11H)聚变为1个氦核(42He)的热核反应．核反应方程是411H―→42He＋2X，这个核反应释放出大量核能．已知质子、氦核、X的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c.下列说法中正确的是( )A．方程中的X表示中子(10n)B．方程中的X表示电子(0＋1e)C．这个核反应中质量亏损Δm＝4m1－m2D．这个核反应中释放的核能ΔE＝(4m1－m2－2m3)c2E．这个核反应过程中有两个质子转化为两个中子【解析】由质量数守恒和核电荷数守恒可知，方程中的X表示电子0＋1e，A错误，B正确；这个核反应过程中，生成物42He中含有两个质子和两个中子，故四个质子中有两个转化为中子，同时放出两个正电子，E正确；该反应中质量亏损Δm＝4m1－m2－2m3，释放的核能ΔE＝Δmc2＝(4m1－m2－2m3)c2，C错误，D正确．【答案】BDE4．2006年9月28日，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，这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m2，32He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32He所产生的另一个粒子是质子B．两个氘核聚变成一个32He所产生的另一个粒子是中子C．两个氘核聚变成一个32He所释放的核能为(2m1－m3－m4)c2D．两个氘核聚变成一个32He所释放的核能为(2m1－m3－m2)c2E．与受控核聚变比较，现行的核反应堆产生的废物具有放射性【解析】由核反应方程221H→32He＋10X知，X应为中子，释放的核能应为ΔE＝(2m1－m3－m2)c2，聚变反应的污染非常小，而现行的裂变反应的废料具有很强的放射性，故A、C错误，B、D、E正确．【答案】BDE5．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( )【导学号：18850056】A．“人造太阳”的核反应方程是21H＋31H→42He＋10nB．“人造太阳”的核反应方程是235 92U＋10n→141 56Ba＋9236Kr＋310nC．根据公式E＝mc2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E＝mc2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E．核燃烧的质量相同时，聚变反应过程的质量亏损比裂变反应过程的质量亏损大得多【解析】21H＋31H→42He＋10n是氢核聚变方程，故A项正确；根据氢核聚变特点，相同质量的核燃料，氢核聚变释放的能量比裂变反应大得多，氢核聚变反应过程的质量亏损比裂变反应过程的质量亏损大得多，C、E正确．【答案】ACE6．(2016·青岛二中检测)我国科学家研制“两弹”所涉及的基本核反应方程有：(1)23592U ＋10n→9038Sr ＋13654Xe ＋k 10n ；(2)21H ＋31H→42He ＋d 10n ；关于这两个方程，下列说法正确的是( )A ．方程(1)属于α衰变B ．方程(1)属于重核裂变C ．方程(2)属于轻核聚变D ．方程(1)中k ＝10，方程(2)中d ＝1E ．方程(1)中k ＝1，方程(2)中d ＝10【解析】 方程(1)属于重核裂变，方程(2)属于轻核聚变，故A 错，B 、C 对．据核反应中的质量数守恒和电荷数守恒，可求出k ＝10，d ＝1，故D 对，E 错．【答案】 BCD7．某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为11H ＋12 6C ―→137N ＋Q 1 ①， 11H ＋157N ―→126C ＋X ＋Q 2 ②，方程中Q 1、Q 2表示释放的能量，相关的原子核质量如表：1212【解析】 由质量数守恒和电荷数守恒，可判断X 为42He ，①式的质量亏损为Δm 1＝1.007 8 u ＋12.000 0 u －13.005 7 u ＝0.002 1 u ．②式的质量亏损为Δm 2＝1.007 8 u ＋15.000 1 u －12.000 0 u －4.002 6 u ＝0.005 3 u ，所以Δm 2>Δm 1根据质能方程ΔE ＝Δmc 2可求解Q 2>Q 1.【答案】 42He <8．如下一系列核反应是在恒星内部发生的： p ＋126C→137N13 7N→13 6C ＋e ＋＋μp ＋136C→147N p ＋147N→158O15 8O→15 7N ＋e ＋＋μp ＋157N→126C ＋α其中p 为质子，α为α粒子，e ＋为正电子，μ为一种中微子．已知质子的质量m p ＝1.672 648×10－27kg ，α粒子的质量m α＝6.644 929×10－27kg ，正电子的质量m e ＝9.11×10－31kg ，中微子的质量可忽略不计．真空中的光速c ＝3×108m/s.试计算该系列反应完成后释放的能量.【导学号：18850057】【解析】为求出系列反应完成后释放的能量，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4p→α＋2e＋＋2μ.设反应后释放的能量为Q，根据质能关系和能量守恒得Q＝(4m p－mα－2m e)c2代入数据可得Q≈3.95×10－12 J.【答案】 3.95×10－12 J[能力提升]9．如图431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，下列判断中可能正确的是( )图431A．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．线圈的作用是通电产生磁场使带电粒子在磁场中旋转而不溢出C．这种装置同我国秦山、大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理相同D．这种装置是科学家设想的其中一种方案E．该装置是利用聚变物质的惯性进行约束【解析】聚变反应原料在装置中发生聚变，放出能量，故A对；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溢出，故B对；核电站的原理是裂变，托卡马克的原理是聚变，故C错；该装置是科学家设想的其中一种方案，另一种方案是利用聚变物质的惯性进行约束，故D对，E错．【答案】ABD10．我国自行设计并研制的“人造太阳”——托卡马克实验装置运行获得重大进展，这标志着我国已经迈入可控热核反应领域先进国家行列．该反应所进行的聚变过程是21H＋31 H―→42He＋10n，反应原料氘(21H)富存于海水中，而氚(31H)是放射性元素，自然界中不存在，但可以通过中子轰击锂核(63Li)的人工核转变得到．(1)请把下列用中子轰击锂核(63Li)产生一个氚核(31H)和一个新核的人工核转变方程填写完整：________＋10n―→________＋31H.(2)在(1)中，每产生1 g氚的同时有多少个63Li核实现了核转变？(阿伏加德罗常数N A 取6.0×1023 mol－1)(3)一个氘核和一个氚核发生核聚变时，平均每个核子释放的能量为 5.6×10－13 J，求该核聚变过程中的质量亏损．【解析】 (1)核反应方程为：63Li ＋10n ―→42He ＋31H.(2)因为1 g 氚为13 mol ，根据核反应方程，实现核转变的63Li 也为13mol ，所以有2.0×1023个63Li 实现了核转变．(3)根据爱因斯坦质能方程ΔE ＝Δmc 2，核聚变反应中有5个核子参加了反应，5个核子释放总能量ΔE ＝5×5.6×10－13J ＝2.8×10－12J ，所以质量亏损为Δm ＝ΔE c2＝2.8×10－1282kg ＝3.1×10－29kg.【答案】 (1)63Li 42He (2)2.0×1023个 (3)3.1×10－29 kg11．核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源．近几年来，受控核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站．一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘(又叫重氢)和氚(又叫超重氢)聚合成氦，并释放一个中子．若已知氘原子的质量为2.014 1 u ，氚原子的质量为3.016 0 u ，氦原子的质量为4.002 6 u ，中子的质量为1.008 7 u,1 u ＝1.66×10－27kg.(1)写出氘和氚聚变的反应方程； (2)试计算这个核反应释放出来的能量；(3)若建一座功率为3.0×105kW 的核聚变电站，假设聚变所产生的能量有一半转化成了电能，求每年要消耗氘的质量？(一年按3.2×107s 计算，光速c ＝3.0×108m/s ，结果取两位有效数字)【解析】 (1)氘和氚聚变的反应方程为21H ＋31H→42He ＋10n.(2)该反应过程的质量亏损Δm ＝2.0141 u ＋3.0160 u －4.0026 u －1.0087 u ＝0.0188 u ＝3.1208×10－29kg释放的核能ΔE ＝Δmc 2＝3.1208×10－29×(3×108)2 J ＝2.8×10－12J.(3)设每年要消耗的氘的质量为M ，氘原子的质量为M D 由能量守恒可得：M M D·ΔE ·η＝Pt 可得：M ＝ptM DΔE ·η＝3.0×105×103×3.2×107×2.0141×1.66×10－272.8×10－12×0.5 kg ＝23 kg. 【答案】 (1)21H ＋31H→42He ＋10n (2)2.8×10－12J (3)23 kg。
鲁科版高中物理必修第三册课后习题 第4章第3节 科学测量 用多用电表测量电学量 第4节 科学用电
第3节科学测量:用多用电表测量电学量第4节科学用电必备知识基础练1.从安全用电的角度出发,下列做法存在安全隐患的有( )A.用电器金属外壳应该接地线B.不要在同一插座上同时使用几个大功率用电器C.要定期检查用电器插头,特别是大功率用电器插头D.洗衣机、洗碗机等易潮湿用电器不用接地线2.如图所示,图中E为电源,R1、R2为电阻,S为开关。
现用多用电表测量流过电阻R2的电流。
将多用电表的选择开关调至直流电流挡(内阻很小)以后,正确的接法是( )A.保持S闭合,将红表笔接在a处,黑表笔接在b处B.保持S闭合,将红表笔接在b处,黑表笔接在a处C.将S断开,将红表笔接在a处,黑表笔接在b处D.将S断开,将红表笔接在b处,黑表笔接在a处3.一个用满偏电流为3 mA的电流表改装成的欧姆表,调零后用它测量500 Ω的标准电阻时,指针恰好指在刻度盘的正中间。
如用它测量一个未知电阻时,指针指在1 mA处,则被测电阻的阻值为( )A.1 000 ΩB.5 000 ΩC.1 500 ΩD.2 000 Ω4.用多用电表进行了几次测量,指针分别处于a和b的位置,如图所示,若多用电表的选择开关处于下面表格中所指的挡位,a和b的相应读数是多少?请填在表格中。
5.图甲为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。
图中E是电池,R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻,R6是可变电阻。
虚线方框内为换挡开关,A端和B端分别与两表笔相连。
该多用电表有5个挡位,5个挡位为:直流电压1 V挡和5 V挡,直流电流1 mA挡和2.5 mA挡,欧姆挡为“×100”。
甲乙(1)图甲中的B端与(选填“红”或“黑”)色表笔相连接;(2)关于R6的使用,下列说法正确的是(填正确答案标号);A.在使用多用电表之前,调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置B.使用电流挡时,调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置C.使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置(3)某次测量时该多用电表指针位置如图乙所示。
第4章第1节核力与核能
第4章第1节核力与核能第1节核力与核能学习目标知识脉络1.认识核素图，知道核力的概念及特点．(重点)2.知道稳定原子核中质子与中子的比例随着原子序数的增大而减小．(重点)3.理解结合能及平均结合能的概念，知道核反应中的质量亏损．(难点)4.掌握爱因斯坦质能方程，理解质量与能量的关系，能应用质能方程进行计算．(重点)核力与核的稳定性[先填空]1．核力把原子核中的核子维系在一起的力．2．核力特点(1)核力是短程力，作用范围在2 f(1 f＝10－15 )左右，它不能延伸到3 f以外．(2)当两核子间距离减小时，核力也迅速减小，至一定值时，核力表现为斥力．(3)核力是一种强相互作用，若两质子之间的距离为1 f，库仑力是200 N左右，核力必须非常强才能抵消所有质子库仑力的作用．3．核素具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子．4．核素图用横坐标表示质子数，纵坐标表示中子数，每一种核素用一小方块表示，所得到的图象．5．核的稳定性(1)核素的稳定区：几乎全落在一条曲线上，或紧靠曲线的两侧区域．(2)稳定核素的中子数与质子数的关系：随着Z的增加，稳定核素的中子数越越大于质子数．[再判断]1．原子核内的质子间均存在核力和库仑力．(×)2．稳定原子核的质子数总是与中子数相等．(×)3．对质子数较多的原子核，其中的中子数起到增加核力、维系原子核稳定的作用．(√)[后思考]原子核是由中子和质子组成的，在原子核狭小的空间里，带正电的质子为什么能挤在一起而不飞散？【提示】组成原子核的相邻的核子间存在核力．[核心点击]1．原子核中核子比例关系：自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等；对于较重的原子核，中子数大于质子数．越重的原子核，两者相差越多．2．形成原因及原子核的稳定性(1)原子核大到一定程度时，相距较远的质子间的核力非常小，较多的质子聚集在一起的核力不足以平衡它们之间的库仑力，原子核就不稳定了．这时，不再成对地增加质子和中子，而只增加中子，中子与其他核子间没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，有助于维系原子核的稳定性．(2)核力的饱和性：稳定的重原子核里，中子数要比质子数多．由于核力的作用范围是有限的，核力具有饱和性，如果我们继续增大原子核，一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的作用，这时即使再增加中子，形成的核也一定是不稳定的．所以，原子核的大小也受到限制．1．(多选)关于核力，下列说法中正确的是( )A．原子核内每个核子只跟与它们相邻的核子间才有核力作用B．核力既可能是引力，又可能是斥力．核力对核子做正功，原子核要释放核能D．原子核内相距较远的两个核子间没有核力作用，但一定有库仑力作用【解析】核力表现为引力时随核子间距离的增大而减小，表现为斥力时使核子不会融合在一起，故B正确；核力是短程力，只有在2.0×10－15 左右的范围内起作用，故A 正确；核子结合成原子核时，核力对核子做正功，原子核释放一定的能量，故正确；原子核内两核子相距较远时没有核力作用，核内质子与中子间不会有库仑力作用，D错误．【答案】AB2.核子结合成原子核的下列说法中，正确的是( )A．原子核内的核子间均存在核力B．原子核内的质子间均存在核力和库仑力．当n个核子靠近到核力作用的范围而结合为原子核时，其间势能一定增加D．质子数较多的原子核，其中的中子起到增加核力、维系原子核稳定的作用【解析】由于核力为短程力，只会发生在相邻核子之间，与核子是否带电无关，由此知A、B错误；当n个核子靠近到核力作用范围内，而距离大于0.8×10－15 时，核力表现为引力，在此过程中核力必做正功，其间势能必定减小，形成原子核后距离一般不小于0.8×10－15 ，故错误；质子数较多的原子核由于只有相邻的核子间才有核力，但各个质子间均有很强的库仑斥力，随着质子数的增加，其库仑力增加，对于稳定的原子核，必须存在较多的中子才能维系二者的平衡，故D正确．【答案】 D结合能与平均结合能[先填空]1．结合能核子结合成原子核所释放的能量．2．平均结合能(1)定义：平均每个核子的结合能．(2)意义：平均结合能越大，原子核越难分离成单个核子．3．质量亏损(1)质量亏损：任何一个原子核的质量总是小于组成它的所有核子的质量之和，这一差值称为质量亏损．(2)能量计算：质量亏损说明核子组成原子核放出能量，其大小为ΔE＝Δ2.[再判断]1．原子核的核子数越多，平均结合能越大．(×)2．质量亏损是因为这部分质量转化为能量．(×)3．结合能越大，核子结合得越牢固，原子越稳定．(×) [后思考]有人认为质量亏损就是核子的个数变少了，这种认识对不对？【提示】不对．在核反应中质量数守恒即核子的个数不变，只是核子组成原子核时，仿佛变“轻”了一些，原子核的质量总是小于其全部核子质量之和，即发生了质量亏损，核子的个数并没有变化．[核心点击]1．对平均结合能的理解(1)平均结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定．(2)核子数较小的轻核与核子数较大的重核，平均结合能都比较小，中等质量的核平均结合能最大、最稳定．(3)当平均结合能较小的原子核转化成平均结合能较大的原子核时，就要释放核能．2．质量亏损、质能方程及核能的计算(1)质量亏损：①科学家研究证明在核反应中原子核的总质量并不相等．例如，精确计算表明：氘核的质量比一个中子和一个质子的质量之和要小一些，这种现象叫做质量亏损，质量亏损只有在核反应中才能明显地表现出．②Δ是核反应前与核反应后的质量之差．(2)质能方程E＝2爱因斯坦指出，物体的能量(E)和质量()之间存在着密切的关系，即E＝2，式中为真空中的光速．爱因斯坦质能方程表明：物体所具有的能量跟它的质量成正比．由于2这个数值十分巨大，因而物体的能量是十分可观的．(3)核反应中由于质量亏损而释放的能量ΔE＝Δ2从爱因斯坦质能方程同样可以得出，物体的能量变化ΔE与物体的质量变化Δ的关系：ΔE＝Δ2.3．下列关于平均结合能的说法正确的是( )A．核子数越多，平均结合能越大B．核子数越多，平均结合能越小．结合能越大，平均结合能越大D．平均结合能越大，原子核越稳定【解析】中等质量核的平均结合能比轻核和重核的平均结合能都大，故A、B、均不正确．平均结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故D正确．【答案】 D4．(多选)关于爱因斯坦质能方程，下列说法正确的是( )A．E＝2中的E是物体以光速运动的动能B．E＝2是物体各种形式能的总和．由ΔE＝Δ2知，在核反应中亏损的质量Δ转化成能量ΔE放出D．由ΔE＝Δ2知，在核反应中亏损的静质量转化为动质量被放出的能量带走【解析】爱因斯坦的质能方程E＝2表明，物体的质量与其他各种形式的能量之间的关系，故A错误，B正确．ΔE＝Δ2表明，在核反应中亏损的质量Δ将产生ΔE＝Δ2的能量，只是以另一种形态的质量(动质量)释放出，与这部分质量Δ相对应的能量为Δ2，而绝不是质量转化为能量了，故错误，D正确．【答案】BD5．三个α粒子结合成一个碳12 6，已知碳原子的质量为12.000 0 u，氦原子的质量为4.002 6 u．(1 u＝1.66×10－27 kg) 【导学号：64772051】(1)写出核反应的方程；(2)这个核反应放出的能量是多少焦？(3)这个能量合多少eV?【解析】(1)342He→12 6＋ΔE(2)Δ＝3×4.002 6 u－12.000 0 u＝0.007 8 uΔ＝0.007 8×1.66×10－27 kg＝1.294 8×10－29 kg ΔE＝Δ2≈1.165×10－12 .(3)ΔE＝1.165×10－121.6×10－19eV≈7.28×106 eV ＝7.28 eV.【答案】(1)342He→12 6＋ΔE(2)1.165×10－12 (3)7.28 eV核能的两种单位换算技巧(1)若以kg为质量亏损Δ的单位，则计算时应用公式ΔE＝Δ2.(2)若以原子单位“u”为质量亏损单位，则ΔE＝Δ×931.5 eV.(3)两种方法计算的核能的单位分别为“”和“eV”，1 eV＝1×106×1.6×10－19 ＝1.6×10－13 .学业分层测评(十一)(建议用时：45分钟)学业达标]1．关于核力的下列说法正确的是( ) 【导学号：64772106】A．核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用B．核力就是电磁力．核力是短程力D．核力与电荷有关【解析】核力是短程力，故对；核力与万有引力、电磁力不同，故A、B不对；核力与电荷无关，故D错．【答案】2．(多选)下列说法中正确的是( )A．质子与中子的质量不等，但质量数相等B．两个质子之间，不管距离如何，核力总是大于库仑力．同一种元素的原子核有相同的质子数，但中子数可以不同D．除万有引力外，两个中子之间不存在其他相互作用力【解析】质子和中子的质量不相等，但差别不大，质量数相等，故A对．核子之间的核力随距离变化而变化，并不总大于库仑力，故B错．同位素之间质子数相同，中子数不同，质量数也不同，故对．核子之间除万有引力外，还可能存在核力、库仑力，但质子与中子之间、中子与中子之间没有库仑力，D错误．【答案】 A3．(多选)一个质子和一个中子结合成氘核时，产生γ光子，由此可见( )A．氘核的质量等于质子和中子的质量之和B．氘核的质量小于质子和中子的质量之和．核子结合成原子核时会释放核能D．原子核分解成核子时会释放核能【解析】由于结合时产生γ光子，即产生能量，故反应中有质量亏损，但反应过程中质量数守恒，B正确，A错误．质子和中子统称核子，该反应为核子结合成原子核的反应，故对，D错．【答案】 B4．(多选)关于原子核的结合能与平均结合能，下列说法中正确的是( )【导学号：64772052】A．原子核的结合能等于核子与核子之间结合成原子核时核力做的功B．原子核的结合能等于核子从原子核中分离，外力克服核力做的功．平均结合能是核子与核子结合成原子核时平均每个核子放出的能量D．不同原子核的平均结合能不同，重核的平均结合能比中等质量核的平均结合能大【解析】原子核中，核子与核子之间存在核力，要将核子从原子核中分离，需要外力克服核力做功．当自由核子结合成原子核时，核力将做功，释放能量．对某种原子核，平均每个核子的结合能称为平均结合能．不同原子核的平均结合能不同．重核的平均结合能比中等质量核的平均结合能要小．综上所述，正确选项为A、B、.【答案】AB5．(多选)对公式ΔE＝Δ2的正确理解是( )A．如果物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应减少ΔB．如果物体的质量增加了Δ，它的能量也一定相应增加Δ2．Δ是某原子核在衰变过程中增加的质量D．在把核子结合成原子核时，若放出的能量是ΔE，则这些核子的质量和与组成原子核的质量之差就是Δ【解析】一定质量对应于一定的能量，物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应减少Δ，即发生质量亏损，如果物体的质量增加了Δ，它的能量一定相应增加Δ2，所以选项A、B、D正确；某原子核在衰变时，一定发生质量亏损，所以选项错误．【答案】ABD6．某核反应方程为21H＋31H―→42He＋X.已知21H的质量为2.013 6 u，31H的质量为3.018 0 u，42He的质量为4.002 6 u，X的质量为1.008 7u，则X是________，该反应________(填“释放”或“吸收”)能量．【解析】由题目所给核反应方程式，根据核反应过程质量数、电荷数守恒规律，可得21H＋31H―→42He＋10X，则X为中子，在该反应发生前反应物的总质量1＝2.013 6 u ＋3.018 0 u＝5.031 6 u，反应后产物总质量2＝4.002 6 u ＋1.008 7 u＝5.011 3 u，总质量减少，出现了质量亏损．根据爱因斯坦的质能方程可知该反应释放能量．【答案】中子释放7．原子质量单位为u,1 u相当于931.5 eV的能量，真空中光速为，当质量分别为1和2的原子核结合为质量为的原子核时释放出的能量是____________．【解析】1、2、的单位是kg，Δ＝1＋2－其单位也为kg，由ΔE＝Δ2可得核反应过程释放的能量ΔE＝(1＋2－)2.【答案】(1＋2－)28．如下一系列核反应是在恒星内部发出的，p＋12 6→13 7N 13 7N→13 6＋e＋＋νp＋13 6→14 7N p＋14 7N→15 815 8→15 7N＋e＋＋νp＋15 7N→12 6＋α.其中p为质子，α为α粒子，e＋为正电子，ν为一种中微子．已知质子的质量为p＝1.672 648×10－27 kg，α粒子的质量为α＝6.644 929×10－27 kg，正电子的质量为＋e＝9.11×10－31 kg，中微子的质量可忽略不计，真空中的光速＝3.00×108 /s.试计算该系列核反应完成后释放的能量．【解析】将题中的几个核反应方程左右分别相加，消去两边相同的项，上述系列反应等效为：4p→α＋2e＋＋2ν，质量亏损Δ＝4p－(α＋2＋e)＝4×1.672 648×10－27 kg－6.644 929×10－27 kg －2×9.11×10－31 kg＝0.043 841×10－27 kg，释放的能量ΔE＝Δ2＝0.043 841×10－27×(3.00×108)2≈3.95×10－12 .【答案】 3.95×10－12能力提升]9．(多选)如图4­1­1是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图象．下列说法中正确的是( ) 【导学号：64772107】图4­1­1A．若D、E能结合成F，结合过程一定释放能量B．若D、E能结合成F，结合过程一定吸收能量．若A能分裂成B、，分裂过程一定释放能量D．若A能分裂成B、，分裂过程一定吸收能量【解析】由图可知Fe原子核的核子的平均质量最小，则原子序数较小的核D、E结合成原子序数较大的核F时，因F核子的平均质量小于D、E核子的平均质量，故出现质量亏损，由质能方程知，该过程一定放出核能，所以选项A 正确，选项B错误；因为、B核子的平均质量小于A核子的平均质量，故A分裂成B、过程一定要释放能量，所以选项正确，选项D错误．【答案】 A10．一个氘核(21H)和一个氚核(31H)结合成一个氦核并放出一个中子时，质量亏损为Δ，已知阿伏伽德罗常数为NA，真空中的光速为，若1 l氘和1 l氚完全发生上述核反应，则在核反应中释放的能量为________．【解析】根据爱因斯坦质能方程，一个氘核(21H)和一个氚核(31H)结合成一个氦核并放出一个中子时释放的能量为Δ2,1 l氘和1 l氚完全发生上述核反应，释放的能量应为Δ2的NA倍，即为NAΔ2.【答案】NAΔ211．一个锂核(73Li)受到一个质子的轰击，变成两个α粒子．已知质子的质量是1.673 6×10－27 kg，锂核的质量是11.650 5×10－27 kg，氦核的质量是6.646 6×10－27 kg.(1)写出上述核反应的方程；(2)计算上述核反应释放出的能量．(保留3位有效数字)【解析】(1)由质量数和电荷数守恒可得73Li＋11H→242He.(2)核反应的质量亏损Δ＝Li＋p－2α＝(11.650 5×10－27＋1.673 6×10－27－2×6.646 6×10－27) kg＝3.09×10－29 kg.释放的能量ΔE＝Δ2＝3.09×10－29×(3×108)2 ＝2.78×10－12 .【答案】(1)73Li＋11H→242He (2)2.78×10－1212．如果需把16 8分成8个质子和8个中子，要给它多少能量？要把它分成4个42He，要给它多少能量？已知16 8的核子平均结合能是7.98 eV，42He的核子平均结合能是7.07 eV.【解析】把16 8分成8个质子和8个中子需提供的能量为ΔE1＝16×7.98 eV＝127.68 eV.将2个质子和2个中子结合成一个42He所放出的能量为ΔE2＝4×7.07 eV＝28.28 eV.则将16 8分成4个42He需提供的能量为ΔE′＝ΔE1－4ΔE2＝127.68 eV－4×28.28 eV＝14.56 eV.【答案】127.68 eV 14.56 eV。
高中数学第1章相似三角形定理与圆幂定理1.1.1相似三角形判定定理学业分层测评新人教B版选修4_1
1.1.1 相似三角形判定定理(建议用时：40分钟)[学业达标] 一、选择题(每小题5分，共20分)1.如图1111，每个大正方形均由边长为1的小正方形组成，则下列图中的三角形(阴影部分)与△ABC 相似的是( )图1111【解析】 △ABC 中，AB ＝2，BC ＝2，∠ABC ＝135°.选项A 的三角形，有一个内角为135°，且该角的两边长分别为1和2，根据相似三角形的判定定理知，两三角形相似，故选A. 【答案】A2.如图1112，在△ABC 中，M 在BC 上，N 在AM 上，CM ＝CN ，且AM AN ＝BM CN ，下列结论中正确的是( )图1112A.△ABM ∽△ACBB.△ANC ∽△AMBC.△ANC ∽△ACMD.△CMN ∽△BCA【解析】 ∵CM ＝CN ，∴∠CMN ＝∠CNM ， ∵∠AMB ＝∠CNM ＋∠MCN ， ∠ANC ＝∠CMN ＋∠MCN ， ∴∠AMB ＝∠ANC .又AM AN ＝BM CN ，∴△ANC ∽△AMB . 【答案】B3.如图1113，正方形ABCD 中，E 为AB 的中点，AF ⊥DE 于点O ，则AO DO 等于( )图1113 A.255B.13C.23 D.12 【解析】 ∵AF ⊥DE ， ∴Rt △DAO ∽Rt △DEA ，∴AO DO ＝AE DA ＝12. 【答案】D4.如图1114所示，已知点E 、F 分别是△ABC 中AC 、AB 边的中点，BE 、CF 相交于点G ，FG ＝2，则CF 的长为( )图1114 A.4 B.4.5 C.5D.6 【解析】 ∵E 、F 分别是△ABC 中AC 、AB 边的中点，∴FE ∥BC ，由平行线的性质，得△FEG ∽△CBG ， ∴FG GC ＝EF BC ＝12. 又FG ＝2，∴GC ＝4，∴CF ＝6. 【答案】D 二、填空题(每小题5分，共10分)5.如图1115所示，∠BAC ＝∠DCB ，∠CDB ＝∠ABC ＝90°，AC ＝a ，BC ＝b .则BD ＝________(用a ，b 表示).。
2018-2019学年高中物理(教科版选修3-5)学业分层测评：第3章 6.核聚变 7.粒子物理学简介(选学) Word版含
学业分层测评(十三)(建议用时：45分钟)1．(多选)关于人们发现的新粒子，下列说法正确的是 ( )A．许多粒子都有自己的反粒子B．把粒子分为强子、轻子、媒介子，根据是粒子与各种相互作用的关系C．质子属于强子D．光子属于轻子【解析】根据粒子的分类、粒子与反粒子描述知A、B、C正确；光子属媒介子，D错误．【答案】ABC2．(多选)下列说法正确的是 ( )A．聚变是裂变的逆反应B．核聚变反应须将反应物加热到数百万开尔文以上的高温，反应时放出能量C．轻核聚变比裂变更为安全、清洁D．强子是参与强相互作用的粒子，中子是最早发现的强子【解析】聚变和裂变的反应物和生成物完全不同，两者无直接关系，并非互为逆反应，故A错；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，但聚变反应一旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能量，所以聚变反应还是释放能量，故B正确；实现聚变需要高温，一旦出现故障，高温不能维持，反应就自动终止了，另外，聚变反应比裂变反应生成的废物数量少，容易处理，故C正确；质子是最早发现的强子，故D错．【答案】BC3．(多选)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B．裂变过程质量亏损C．裂变过程和聚变过程都有质量增加D．聚变过程有质量亏损【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．【答案】BD4．下列所述正确的是( )【导学号：22482054】A．强子是参与强相互作用的粒子B．轻子是参与强相互作用的粒子C．目前发现的轻子只有8种D．光子是传递弱相互作用的粒子【解析】由三类粒子的特性可知A正确，B、D错误；而目前发现的轻子只有6种，C错误．【答案】 A5．关于核聚变，以下说法正确的是( ) A ．与裂变相比轻核聚变辐射极少，更为安全、清洁 B ．世界上已经有利用核聚变能来发电的核电站 C ．要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到10－10m 以内，核力才能起作用D ．核聚变比核裂变更易控制【解析】 与裂变相比，核聚变有下面的几个优势：(1)安全、清洁、辐射少；(2)核燃料储量多；(3)核废料易处理．但核聚变不易控制，其发电还没有投入实际运行，B 、C 、D 错误，A 正确．【答案】 A6．(多选)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表述正确的是( )A.31H ＋21H ―→42He ＋10n 是核聚变反应 B.31H ＋21H ―→42He ＋10n 是β衰变C.23592U ＋10n ―→14456Ba ＋8936Kr ＋310n 是核裂变反应 D.23592U ＋10n ―→14054Xe ＋9438Sr ＋210n 是α衰变【解析】 31H ＋21H ―→42He ＋10n 是轻核聚变反应，A 正确，B 错误；23592U ＋10n ―→14456Ba ＋8936Kr ＋310n 和23592U ＋10n ―→14054Xe ＋9438Sr ＋210n 均为重核裂变反应，C 正确，D 错误．【答案】 AC7．“反物质”是由“反粒子”构成的，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电荷量，但电荷符号相反，则反氢原子是由1个带负电荷的________和1个带正电荷的________构成．【解析】 根据反粒子定义，“反粒子”与“正粒子”具有相同质量，但带有等量的异种电荷．因此反氢原子是由 1－1H 核和01e 构成的．【答案】 反质子 正电子8．已知π＋介子、π－介子都是由一个夸克(夸克u 或夸克d)和一个反夸克(反夸克u 或反夸克d )组成的，它们的带电荷量如表所示，表中e 为元电荷.由此可知π＋由【解析】 因π＋介子带有＋e 的电荷量，且是由一个夸克和一个反夸克组成的，则夸克u 带＋23e 和反夸克d 带＋13e 合成电荷量为e ，那么π＋介子就是由夸克u 和反夸克d 组成的；同理，π－介子由夸克d 和反夸克u组成．【答案】 u d d u9．(多选)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1亿摄氏度，这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m2，32He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32He所产生的另一个粒子是质子B．两个氘核聚变成一个32He所产生的另一个粒子是中子C．两个氘核聚变成一个32He所释放的核能为(2m1－m3－m4)c2D．两个氘核聚变成一个32He所释放的核能为(2m1－m3－m2)c2【解析】由核反应方程221H→32He＋10X知X应为中子，释放的核能应为ΔE＝(2m1－m3－m2)c2，故A、C错误，B、D正确．【答案】BD10．K－介子衰变的方程为K－→π－＋π0，其中K－介子和π－介子所带负电的电荷量为元电荷，π0介子不带电．如图362所示的1个K－介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP，衰变后产生的π－介子的轨迹为圆弧PB，两轨迹在P点相切，它的半径R－K与R－π之比为2∶1，π0介子的轨迹未画出，由此可知，π－的动量大小与π0的动量大小之比为________．图362【解析】根据洛伦兹力提供向心力知，qvB＝mv2/R，故有p＝mv＝qBR，所以K－与π－的动量大小之比为2∶1，规定K－的方向为正方向，由动量守恒定律得：p K－＝－pπ－＋pπ0，所以pπ0＝3pπ－.【答案】1∶311．已知氘核质量为2.013 6 u，中子质量为1.008 7 u，32He核的质量为3.015 0 u．两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成32He并放出一个中子，释放的核能全部转化为机械能．(质量亏损为1 u时，释放的能量为931.5 MeV.除了计算质量亏损外，32He的质量可以认为是中子的3倍)【导学号：22482055】(1)写出该核反应的反应方程式；(2)该核反应释放的核能是多少？(3)若测得反应后生成中子的动能是3.12 MeV，则反应前每个氘核的动能是多少MeV?【解析】(1)核反应方程为：21H＋21H→32He＋10n.(2)质量亏损为：Δm＝2.013 6×2 u－(3.015 0 u＋1.008 7 u)＝0.003 5 u，释放的核能为：ΔE＝0.003 5×931.5 MeV＝3.26 MeV.(3)设中子和32He核的质量分别为m1、m2，速度分别为v1、v2.反应前每个氘核的动能是E0，反应后中子和32He核动能分别为E1、E2，根据动量守恒定律，得m1v1－m2v2＝0，E1E2＝p22m1∶p22m2＝m2m1＝3，E2＝E13＝1.04 MeV由能量的转化和守恒定律，得E1＋E2＝2E0＋ΔE，E0＝0.45 MeV. 【答案】(1)21H＋21H→32He＋10n (2)3.26 MeV (3)0.45 MeV12．有一种聚变反应是四个氢核聚变成一个氦核，同时放出两个正电子．求：(1)该聚变反应释放多少能量？(2)若1 g氢完全聚变，能释放多少能量？(3)1 g氢完全聚变，释放的能量相当于多少煤完全燃烧放出的热能？(已知煤的热值q＝3.36×107 J/kg，氢核质量为1.008 142 u，氦核质量为4.001 509 u，电子的质量为0.000 549 u)【解析】(1)核反应方程为：411H―→42He＋201e，所以Δm＝4m H－m He－2m e＝4×1.008 142 u－4.001 509 u －2×0.000 549 u＝0.029 961 uΔE＝0.029 961×931.5 MeV＝27.91 MeV＝4.47×10－12 J.(2)1 g氢完全聚变释放的能量为E＝14×6.02×1023×4.47×10－12 J＝6.73×1011 J(3)相当于煤完全燃烧的质量为：m＝6.73×10113.36×107kg＝2.00×104 kg.【答案】(1)4.47×10－12 J (2)6.73×1011 J (3)2.00×104 kg。
2018-2019学年高中物理(教科版选修3-5)学业分层测评：第4章 3.光的波粒二象性 Word版含答案
学业分层测评(十五)(建议用时：45分钟)1．频率为ν的光子，具有的能量为h ν，动量为h νc，将这个光子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原运动方向，这种现象称为光子的散射，下列关于光子散射的说法正确的是( )A ．光子改变原来的运动方向，且传播速度变小B ．光子改变原来的传播方向，但传播速度不变C ．光子由于在与电子碰撞中获得能量，因而频率增大D ．由于受到电子碰撞，散射后的光子波长小于入射光子的波长【解析】 碰撞后光子改变原来的运动方向，但传播速度不变，A 错误，B 正确；光子由于在与电子碰撞中损失能量，因而频率减小，即ν＞ν′，再由c ＝λ1ν＝λ2ν′，得到λ1<λ2，C 、D 错误．【答案】 B2．(多选)关于光的本性，下列说法中正确的是 ( )A ．关于光的本性，牛顿提出“微粒说”，惠更斯提出“波动说”，爱因斯坦提出“光子说”，它们都说明了光的本性B ．光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看成微观概念上的粒子C ．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性D ．光电效应说明光具有粒子性【解析】 光的波动性指大量光子在空间各点出现的可能性的大小可以用波动规律来描述，不是惠更斯的波动说中宏观意义下的机械波，光的粒子性是指光的能量是一份一份的，每一份是一个光子，不是牛顿微粒说中的经典微粒．某现象说明光具有波动性，是指波动理论能解释这一现象．某现象说明光具有粒子性，是指能用粒子说解释这个现象．要区分说法和物理史实与波粒二象性之间的关系．C 、D 正确，A 、B 错误．【答案】 CD3．关于光的波粒二象性的理解正确的是 ( )【导学号：22482063】A ．大量光子的行为往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性B ．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子C ．光在传播时粒子性显著，而与物质相互作用时波动性显著D ．高频光是粒子，低频光是波【解析】 大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性，A 正确；光在传播时波动性显著，光与物质相互作用时粒子性显著，B 、C 错误；频率高的光粒子性显著，频率低的光波动性显著，D 错误．【答案】 A4．(多选)对光的认识，下列说法正确的是( )A ．个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性B．光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的C．光表现出波动性时，就不具有粒子性了，光表现出粒子性时，就不具有波动性了D．光的波粒二象性应理解为：在某些场合下光的波动性表现明显，在某些场合下光的粒子性表现明显【解析】本题考查光的波粒二象性．光是一种概率波，少量光子的行为易显示出粒子性，而大量光子的行为往往显示出波动性，A选项正确；光的波动性不是由光子之间的相互作用引起的，而是光的一种属性，这已被弱光照射双缝后在胶片上的感光实验所证实，B选项正确；粒子性和波动性是光同时具备的两种属性，C错误，D选项正确．【答案】ABD5．(多选)为了验证光的波粒二象性，在双缝干涉实验中将光屏换成照相底片，并设法减弱光的强度，下列说法正确的是 ( )A．使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的狭缝，如果时间足够长，底片上将出现双缝干涉图样B．使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的狭缝，如果时间足够长，底片上将出现不太清晰的双缝干涉图样C．大量光子的运动规律显示出光的粒子性D．个别光子的运动显示出光的粒子性【解析】单个光子运动具有不确定性，大量光子落点的概率分布遵循一定规律，显示出光的波动性．使光子一个一个地通过双缝，如果时间足够长，底片上会出现明显的干涉图样，A正确，B、C错误；由光的波粒二象性知，个别光子的运动显示出光的粒子性，D正确．【答案】AD6．(多选)在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是( )A．使光子一个一个地通过单缝，如果时间足够长，底片上会出现衍射图样B．单个光子通过单缝后，底片上会出现完整的衍射图样C．光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏D．单个光子通过单缝后打在底片上的情况呈现出随机性，大量光子通过单缝后打在底片上的情况呈现出规律性【解析】个别光子的行为表现出粒子性．单个光子的运动是随机的，无规律的，但出现在底片上明条纹处的概率大些，大量光子的行为表现出波动性，大量光子运动符合统计规律，通过单缝产生衍射图样，故A、D 正确，B错误．光子通过单缝的运动路线是无规律的，故C错误．【答案】AD7．(多选)用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图432(a)、(b)、(c)所示的图像，则下列说法正确的是( )图432A．图像(a)表明光具有粒子性B．图像(c)表明光具有波动性C．用紫外光不能产生干涉D ．实验表明光是一种概率波【解析】 用很弱的光做双缝干涉实验得到的图片上的一个一个无分布规律的光点，体现了光的粒子性，故A 正确；经过较长时间曝光的图片(c)，出现了明暗相间的条纹，波动性较为明显，本实验表明光是一种概率波，但不能表明光是一种电磁波，故B 、D 均正确；紫外光也属于波，也能发生干涉，故C 错误．【答案】 ABD8．如图433所示，当弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器铝箔有张角，则该实验可以证明光具有________性．图433【解析】 弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，这是光的衍射，证明了光具有波动性，验电器铝箔有张角，说明锌板发生了光电效应现象，则证明光具有粒子性，所以该实验证明了光具有波粒二象性．【答案】 波粒二象9．(多选)科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子．假设光子与电子碰撞前的波长为λ，碰撞后的波长为λ′，则碰撞过程中( )【导学号：22482064】A ．能量守恒B ．动量守恒C ．λ＜λ′D ．λ＞λ′【解析】 能量守恒和动量守恒是自然界的普遍规律，适用于宏观世界也适用于微观世界．光子与电子碰撞时遵循这两个守恒规律．光子与电子碰撞前光子的能量E ＝h ν＝h c λ，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子，光子的能量E′＝h ν′＝h c λ′，由E ＞E′，可知λ＜λ′，选项A 、B 、C 正确． 【答案】 ABC10．光具有波粒二象性，光子的能量ε＝h ν，其中频率ν表示波的特征．若某激光管以P W ＝60 W 的功率发射波长λ＝663 nm 的光束，试根据上述理论计算：该管在1 s 内发射出多少个光子？【解析】 设在时间Δt 内发射出的光子数为n ，光子的频率为ν，每个光子的能量ε＝h ν，所以P W ＝nh νΔt(Δt ＝1 s)．而ν＝c λ，解得n ＝P W Δt·λhc＝ 60×1×663×10－96.63×10－34×3×108个＝2.0×1020个． 【答案】 2.0×1020个11．若一个光子的能量等于一个电子的静止能量，已知静止电子的能量为m 0c 2，其中m 0为电子质量，c 为光速，试问该光子的动量和波长是多少？(电子的质量取9.11×10－31 kg ，普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s) 【解析】 一个电子静止能量为m 0c 2，按题意h ν＝m 0c 2光子的动量p ＝h λ＝εc ＝m 0c 2c＝m 0c ＝9.11×10－31 kg×3×108 m/s ≈2.73×10－22 kg·m/s，光子的波长λ＝h p ＝ 6.63×10－34J·s 2.73×10kg·m/s≈2.4×10－12 m.【答案】 2.73×10－22 kg·m/s 2.4×10－12 m12．光具有波粒二象性，光子的能量E ＝h ν，其中频率ν表征波的特征．在爱因斯坦提出光子说之后，又提出了光子动量p 与光波波长λ的关系λ＝h p.若某激光管以P ＝60 W 的功率发射波长λ＝663 nm 的光束，试根据上述理论计算：若该管发射的光束被某黑体表面吸收，那么该黑体表面所受到的光束对它的作用力F 为多大？【解析】 由能量守恒定律得Pt ＝n hc λ，可得n ＝2×1020个． 对光子由动量定理，可得F′t＝(p 2－p 1)n ，可得F′＝－2×10－7 N由牛顿第三定律知黑体表面所受作用力F ＝－F′＝2×10－7 N.【答案】 2×10－7 N。
2018版高中物理第4章核能第3节核聚变第4节核能的利用与环境保护课件
5．重核裂变与轻核聚变的区别 重核裂变 放能原理 放能多少 核废料 处理难度 轻核聚变
重核分裂成两个或多个中等质 两个轻核结合成质量较大的原子 量的原子核，放出核能 核，放出核能
聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量要大 3～4 倍 聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多
原料的 蕴藏量
核裂变燃料铀在地球上储量有 限，尤其用于核裂变的铀 235 在 铀矿石中只占 0.7% 速度比较容易进行人工控制，现
[再判断] 1．太阳自身强大的引力把高温等离子体约束在一起，维持了其内部的热核 反应的进行．(√) 2．磁压缩装置中的环形线圈通电后可以产生磁场，将等离子体约束在环形 真空室内．(√) 3．目前，可控热核聚变已经被广泛应用于核电站发电．(×)
[后思考] 原子弹和氢弹的装置有何不同？ 【提示】 (1)原子弹是一种没有减速剂、不加控制的爆炸性链式反应装置． (2)氢弹是一种靠惯性约束、不需人工控制而实现聚变的反应装置．
4．(多选)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．所有核电站都只利用重核裂变释放大量的原子能 C．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 D．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
3．核聚变的特点 (1)在消耗相同质量的核燃料时，轻核聚变比重核裂变释放更多的能量． (2)热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就可以 使反应进行下去． (3)普遍性：热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳就是一个巨大的热 核反应堆． 4．核聚变的应用 (1)核武器——氢弹：一种不需要人工控制的轻核聚变反应装置．它利用弹 体内的原子弹爆炸产生的高温高压引发热核聚变爆炸． (2)可控热核反应：目前处于探索阶段．
2018版高中物理 学业分层测评10 第3章 原子核与放射性 第3节 放射性的应用与防护 鲁科版选修
第3节放射性的应用与防护(建议用时：45分钟)[学业达标]1．(多选)关于放射性同位素，以下说法正确的是( )A．放射性同位素与放射性元素一样，都具有一定的半衰期，衰变规律一样B．放射性同位素衰变可生成另一种新元素C．放射性同位素只能是天然衰变时产生的，不能用人工方法制得D．放射性同位素可用于培育良种【解析】放射性同位素也具有放射性，半衰期也不受物理和化学因素的影响，衰变后形成新的原子核，选项A、B正确；大部分放射性同位素都是人工转变后获得的，选项C错误；放射性同位素放出的射线照射种子，可使种子内的遗传物质发生变异，从而培育出良种，D正确．【答案】ABD2．(多选)关于放射性的应用与防护，下列说法正确的是( )A．通过原子核的人工转变可以发现和制造新元素B．在人工核反应过程中，质量守恒C．利用示踪原子可以研究生物大分子的结构D．人类一直生活在放射性的环境中【解析】通过原子核的人工转变可以发现和制造新元素，A项正确；在人工核反应过程中，质量数守恒，B项错；利用示踪原子可以研究生物大分子的结构，C项正确；人类一直生活在放射性的环境中，地球上的每个角落都有射线，D项正确．【答案】ACD3．(多选)放射性同位素钴60能放出较强的γ射线，其强度容易控制，这使得γ射线得到广泛应用．下列选项中，属于γ射线应用的是( ) 【导学号：64772045】A．医学上制成γ刀，无需开颅即可治疗脑肿瘤B．机器运转时常产生很多静电，用γ射线照射机器可将电荷导入大地C．铝加工厂将接收到的γ射线信号输入计算机，可对薄铝板的厚度进行自动控制D．用γ射线照射草莓、荔枝等水果，可延长保存期【解析】γ射线的电离作用很弱，不能使空气电离成为导体，B错误；γ射线的穿透能力很强，薄铝板的厚度变化时，接收到的信号强度变化很小，不能控制铝板厚度，C错误；γ射线能量很大，可以杀菌，延长水果的保存期，对肿瘤细胞有很强的杀伤作用，故A、D正确．【答案】AD4．下列哪些应用是把放射性同位素不是作为示踪原子的( )A．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况B．把含有放射性元素的肥料施给农作物，利用探测器的测量，找出合理的施肥规律C．利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹D．给怀疑患有甲状腺病的病人注射碘131，以判断甲状腺的器质性和功能性疾病【解析】利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹是利用γ射线穿透能力强的特点，医学上利用“放疗”治疗恶性肿瘤，利用的是射线照射，而不是作为示踪原子．【答案】 C5．(多选)防止放射性污染的防护措施有( )A．将废弃的放射性物质进行深埋B．将废弃的放射性物质倒在下水道里C．接触放射性物质的人员穿上铅防护服D．严格和准确控制放射性物质的放射剂量【解析】因为放射性物质残存的时间太长，具有辐射性，故应将其深埋，A对、B错；铅具有一定的防止放射性的能力，接触放射性物质的人员穿上铅防护服，并要控制一定的放射剂量．故C、D对．【答案】ACD6．(多选)关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是( )A．放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，从而达到消除有害静电的目的B．利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体透视C．用放射线照射作物种子使其DNA发生变异，其结果也不一定是更优良的品种D．用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的伤害【解析】利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离性，使空气分子电离成为导体，将静电导出，A错误；γ射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行人体透视，用于人体透视的是X射线，故B错误；作物种子发生的DNA突变不一定都是有益的，还要经过筛选才能培育出优秀品种，C正确；用γ射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用，因此要科学地控制剂量，D正确．【答案】CD7．放射性在技术上有很多应用，不同的放射源可用于不同目的．下表列出了一些放射性元素的半衰期和可供利用的射线.利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀，可利用的元素是________．【解析】要测定聚乙烯薄膜的厚度，则要求射线可以穿透薄膜，因此α射线不合适；另外，射线穿透作用还要受薄膜厚度影响，γ射线穿透作用最强，薄膜厚度不会影响γ射线穿透，所以只能选用β射线，而氡222半衰期太小，铀238半衰期太长，所以只有锶90较合适．【答案】锶908．如图332所示是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图．图332(1)请简述自动控制的原理；(2)如果工厂生产的是厚度为2 mm的铝板，在α、β和γ三种射线中，哪一种对铝板的厚度控制起主要作用？为什么？【解析】(1)放射线具有穿透本领，如果向前移动的铝板的厚度有变化，则探测器接收到的放射线的强度就会随之变化，将这种变化转变为电信号输入到相应的装置，使之自动地控制图中右侧的两个轮间的距离，达到自动控制铝板厚度的目的．(2)β射线起主要作用，因为α射线的贯穿本领很小，穿不过2毫米的铝板；γ射线的贯穿本领很强，能穿过几厘米的铅板，2毫米左右的铝板厚度发生变化时，透过铝板的γ射线强度几乎不发生变化；β射线的贯穿本领较强，能穿过几毫米厚的铝板，当铝板厚度发生变化时，透过铝板的β射线强度变化较大，探测器可明显地反映出这种变化，使自动化系统做出相应的反应．【答案】见解析[能力提升]9．我国科学家首次用人工方法合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素是同一种物质，所使用的鉴别技术是( ) 【导学号：64772104】A．光谱分析B．同位素示踪原子C．微电子技术D．纳米技术【解析】人工合成的牛胰岛素中掺入14 6C作为示踪原子，跟天然牛胰岛素混合，多次重新结晶，结果14 6C均匀分布，证明了人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素是同一物质，故选B.【答案】 B10．(多选)贫铀炸弹是一种杀伤力很强的武器，贫铀是提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹不仅有很强的穿甲能力，而且铀238具有放射性，残留物可长期对环境起破坏作用而造成污染．人长期生活在该环境中会受到核辐射而患上皮肤癌和白血病．下列结论正确的是( )A．铀238的衰变方程式为：238 92U→234 90Th＋42HeB.235 92U和238 92U互为同位素C．人患皮肤癌和白血病是因为核辐射导致了基因突变D．癌症病人可以生活在遭受贫铀炸弹破坏的环境里，以达到放射性治疗的效果【解析】铀238具有放射性，放出一个α粒子，变成钍234，A正确．铀238和铀235质子数相同，故互为同位素，B正确．核辐射能导致基因突变，是皮肤癌和白血病的诱因之一，C正确．医学上利用放射线治疗癌症是有放射位置和放射剂量限制的，不能直接生活在被贫铀炸弹破坏的环境里，D错．【答案】ABC11．如图333甲是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部的伤痕的示意图，请问图乙中的检查是利用了________射线．图333【解析】由题图甲可知，γ射线的穿透性最强，且能穿透钢板，其他两种射线不能穿透钢板．【答案】γ12．一个静止在匀强磁场中的放射性同位素原子核3015P，放出一个正电子后变成一个新原子核．(1)写出核反应方程；(2)求正电子和新核做圆周运动的半径之比．【解析】 (1)3015P→3014Si ＋ 0＋1e. (2)由洛伦兹力提供向心力，即qvB ＝m v 2r ，所以做匀速圆周运动的半径为r ＝mv qB.衰变时放出的正电子与反冲核Si 的动量大小相等，因此在同一个磁场中做圆周运动的半径与它们的电荷量成反比，即r e r Si ＝q Si q e ＝141. 【答案】 (1)略 (2)141。
新教材高中物理第5章原子核与核能第3节核力和核能分层作业选择性
第3节核力和核能A级必备知识基础练1.对于爱因斯坦提出的质能方程E=mc2,下列说法不正确的是()A.E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比B.根据ΔE=Δmc2可以计算核反应中释放的核能C.一个中子和一个质子结合成氘核时,释放出核能,表明此过程中出现了质量亏损D.E=mc2中的E是发生核反应中释放的核能2.一个铍原子核Be)从最靠近核的K层电子轨道上俘获一个电子后发生衰变,生成一个锂核Li),并放出一个不带电的质量接近零的中微子υ(质量不计),人们把这种衰变叫铍核的EC衰变,核反应方程为Be e Li+υ,已知一个铍原子质量为m1,一个锂原子质量为m2,一个电子质量为m e,质量单位采用 kg,光速为c,则一个铍原子核发生上述核反应释放的能量为()A.(m1m2)c2B.(m1+m e+m2)c2C.(m1+m e m2)c2D.(m2m1m e)c23.某核反应方程为H He+X。
已知H的质量为2.013 6 u H的质量为3.018 0 u He的质量为4.002 6 u,X的质量为1.008 7 u,则下列说法正确的是()A.X是质子,该反应释放能量B.X是中子,该反应释放能量C.X是质子,该反应吸收能量D.X是中子,该反应吸收能量4.(2023江苏南通高二阶段练习)原子核的比结合能曲线如图所示,下列判断正确的是()A O的核子平均质量比Kr的小B.两个H核结合成He核时吸收能量C U的结合能比Kr的大D Li核比He核更稳定5.1932年,瓦尔顿用质子加速器进行人工核蜕变实验,验证了质能关系的正确性。
在实验中,锂原子核俘获一个质子后成为不稳定的铍原子核,随后又蜕变为两个原子核,核反应方程为Li H Be2X,已知Li、X的质量分别为m1=1.007 28 u,m2=7.016 01 u,m3=4.001 51 u,则X为;该反应(选填“吸收”或“释放”)的核能为 MeV。
(1 u 相当于931.5 MeV的能量,保留3位有效数字)6.裂变反应是目前核能利用中常用的反应,以原子核U为燃料的反应堆中,当U俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式,其中一种可表示为U+Xe Sr+n。
2018版物理教科版新课堂同步选修3-5文档：学业分层测
学业分层测评(十一)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．下列关于平均结合能的说法正确的是()A．核子数越多，平均结合能越大B．核子数越多，平均结合能越小C．结合能越大，平均结合能越大D．平均结合能越大，原子核越稳定【解析】中等质量核的平均结合能比轻核和重核的平均结合能都大，故A、B、C均错误．平均结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故D正确．【答案】 D2．(多选)关于爱因斯坦质能方程，下列说法正确的是()A．E＝mc2中的E是物体以光速c运动的动能B．E＝mc2是物体各种形式能的总和C．由ΔE＝Δmc2知，在核反应中亏损的质量Δm转化成能量ΔE放出D．由ΔE＝Δmc2知，在核反应中亏损的静质量转化为动质量被放出的能量带走【解析】爱因斯坦的质能方程E＝mc2表明，物体的质量与其他各种形式的能量之间的关系，故A错误，B正确．ΔE＝Δmc2表明，在核反应中亏损的质量Δm将产生ΔE＝Δmc2的能量，只是以另一种形态的质量(动质量)释放出来，与这部分质量Δm相对应的能量为Δmc2，而绝不是质量转化为能量了，故C错误，D正确．【答案】BD3．一个质子和一个中子结合成氘核时，产生γ光子，由此可见()【导学号：22482046】A．氘核的质量等于质子和中子的质量之和B．氘核的质量大于质子和中子的质量之和C．核子结合成原子核时会释放核能D．原子核分解成核子时会释放核能【解析】由于结合时产生γ光子，即产生能量，故反应中有质量亏损，但反应过程中质量数守恒，A、B错误．质子和中子统称核子，该反应为核子结合成原子核的反应，故C对，D错．【答案】 C4．(多选)关于原子核的结合能与平均结合能，下列说法中正确的是() A．原子核的结合能等于核子与核子之间结合成原子核时核力做的功B．原子核的结合能等于核子从原子核中分离，外力克服核力做的功C．平均结合能是核子与核子结合成原子核时平均每个核子放出的能量D．不同原子核的平均结合能不同，重核的平均结合能比轻核的平均结合能大【解析】原子核中，核子与核子之间存在核力，要将核子从原子核中分离，需要外力克服核力做功．当自由核子结合成原子核时，核力将做功，释放能量．对某种原子核，平均每个核子的结合能称为平均结合能．不同原子核的平均结合能不同．重核的平均结合能比中等质量核的平均结合能要小，轻核的平均结合能比稍重的核的平均结合能要小．综上所述，正确选项为A、B、C.【答案】ABC5．(多选)对公式ΔE＝Δmc2的正确理解是()A．如果物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应减少ΔmB．如果物体的质量增加了Δm，它的能量也一定相应增加Δmc2C．Δm是某原子核在衰变过程中增加的质量D．在把核子结合成原子核时，若放出的能量是ΔE，则这些核子的质量和与组成原子核的质量之差就是Δm【解析】一定质量对应于一定的能量，物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应减少Δm，即发生质量亏损，如果物体的质量增加了Δm，它的能量一定相应增加Δmc2，所以选项A、B、D正确；某原子核在衰变时，一定发生质量亏损，所以选项C错误．【答案】ABD6．某核反应方程为21H＋31H―→42He＋X.已知21H的质量为2.013 6 u，31H的质量为3.018 0 u，42He的质量为4.002 6 u，X的质量为1.008 7 u，则X是________，该反应________(选填“释放”或“吸收”)能量．【解析】由题目所给核反应方程式，根据核反应过程质量数、电荷数守恒规律，可得21H＋31H―→42He＋10X，则X为中子，在该反应发生前反应物的总质量m1＝2.013 6 u＋3.018 0 u＝5.031 6 u，反应后产物总质量m2＝4.002 6 u＋1.008 7 u＝5.011 3 u，总质量减少，出现了质量亏损．根据爱因斯坦的质能方程可知该反应释放能量．【答案】中子释放7．原子质量单位为u,1 u相当于931.5 MeV的能量，真空中光速为c，当质量分别为m1和m2的原子核结合为质量为M的原子核时释放出的能量是____________．【解析】m1、m2、M的单位是kg，Δm＝m1＋m2－M其单位也为kg，由ΔE＝Δmc2可得核反应过程释放的能量ΔE＝(m1＋m2－M)c2.【答案】(m1＋m2－M)c28．如下一系列核反应是在恒星内部发出的，p＋126C→137N137N→136C＋e＋＋νp＋136C→147N p＋147N→158O15O→157N＋e＋＋νp＋157N→126C＋α.8其中p为质子，α为α粒子，e＋为正电子，ν为一种中微子．已知质子的质量为m p＝1.672 648×10－27 kg，α粒子的质量为mα＝6.644 929×10－27 kg，正电子的质量为m＋e＝9.11×10－31kg，中微子的质量可忽略不计，真空中的光速c＝3.00×108 m/s.试计算该系列核反应完成后释放的能量.【导学号：22482047】【解析】将题中的几个核反应方程左右分别相加，消去两边相同的项，上述系列反应等效为：4p→α＋2e＋＋2ν，质量亏损Δm＝4m p－(mα＋2m＋e)＝4×1.672 648×10－27 kg－6.644 929×10－27 kg－2×9.11×10－31 kg＝0.043 841×10－27 kg，释放的能量ΔE＝Δmc2＝0.043 841×10－27×(3.00×108)2 J≈3.95×10－12 J.【答案】 3.95×10－12 J[能力提升]9．一个氘核(21H)和一个氚核(31H)结合成一个氦核并放出一个中子时，质量亏损为Δm，已知阿伏伽德罗常数为N A，真空中的光速为c，若1 mol氘和1 mol 氚完全发生上述核反应，则在核反应中释放的能量为________．【解析】根据爱因斯坦质能方程，一个氘核(21H)和一个氚核(31H)结合成一个氦核并放出一个中子时释放的能量为Δmc2,1 mol氘和1 mol氚完全发生上述核反应，释放的能量应为Δmc2的N A倍，即为N AΔmc2.【答案】N AΔmc210．一个锂核(73Li)受到一个质子的轰击，变成两个α粒子．已知质子的质量是1.673 6×10－27kg，锂核的质量是11.650 5×10－27kg，氦核的质量是6.646 6×10－27 kg.(1)写出上述核反应的方程；(2)计算上述核反应释放出的能量．(保留3位有效数字)【解析】(1)由质量数和电荷数守恒可得7Li＋11H→242He.3(2)核反应的质量亏损Δm＝m Li＋m p－2mα＝(11.650 5×10－27＋1.673 6×10－27－2×6.646 6×10－27) kg＝3.09×10－29 kg.释放的能量ΔE＝Δmc2＝3.09×10－29×(3×108)2 J＝2.78×10－12 J.【答案】(1)73Li＋11H→242He(2)2.78×10－12 J11．一静止的23892U核经α衰变成为23490Th核，释放出的总动能为4.27 MeV.问此衰变后23490Th核的动能为多少MeV(保留1位有效数字)?【解析】据题意知：此α衰变的核反应方程为238U→23490Th＋42He92根据动量守恒定律得m αv α＝m Th v Th ① 式中，m α和m Th 分别为α粒子和Th 核的质量，v α和v Th 分别为α粒子和Th 核的速度的大小，由题设条件知12m αv 2α＋12m Th v 2Th ＝E k ② m αm Th ＝4234 ③ 式中E k ＝4.27 MeV 是α粒子与Th 核的总动能 由①②③式得12m Th v 2Th ＝m αm α＋m Th E k代入数据得，衰变后234 90Th 核的动能 12m Th v 2Th ＝0.07 MeV . 【答案】 0.07 MeV。
2018届高三物理(江苏)一轮复习练习选考部分第13章第3节练考题·随堂自测Word版含答案
第3节核反应和核能1．(多选)(2015·广东高考)科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X＋Y→42He＋31H＋4.9 MeV和21H＋31H→42He＋X＋17.6 MeV，下列表述正确的有()A．X是中子B．Y的质子数是3，中子数是6C．两个核反应都没有质量亏损D．氘和氚的核反应是核聚变反应AD核反应方程遵守核电荷数守恒和质量数守恒，则由21H＋31H→42He＋X＋17.6 MeV知X为10n，由X＋Y→42He＋31H＋4.9 MeV知Y为63Li，其中Y的质子数是3，中子数也是3，选项A正确、选项B错误；两个核反应都释放出核能，故都有质量亏损，选项C错误；X＋Y→42He＋31H＋4.9 MeV是原子核的人工转变，2H＋31H→42He＋10n＋17.6 MeV为轻核聚变，选项D正确．12．(多选)(2017·襄阳模拟)下列说法正确的是()【导学号：96622230】A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应B．用加热、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为该束光的波长太短D．铀核(23592U)衰变为铅核(20782Pb)的过程中，要经过7次α衰变和4次β衰变BD太阳辐射的能量主要来自于太阳内部的核聚变，选项A错误；加热、加压或改变化学状态均不影响元素的半衰期，选项B正确；一束光照射到金属上，不能发生光电效应，是由于该光的频率小，即光的波长太长，选项C错误；根据质量数和电荷数守恒可知23592U→20782Pb＋742He＋40－1e，选项D正确．3．(2015·福建高考)下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是() A．γ射线是高速运动的电子流B．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大C ．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变D.210 83Bi 的半衰期是5天，100克210 83Bi 经过10天后还剩下50克B β射线是高速电子流，而γ射线是一种电磁波，选项A 错误；氢原子辐射光子后，绕核运动的电子距核更近，动能增大，选项B 正确；太阳辐射能量的主要来源是太阳内部轻核的聚变，选项C 错误；10天为两个半衰期，剩余的210 83Bi 为100×⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τg ＝100×⎝ ⎛⎭⎪⎫122g ＝25 g ，选项D 错误． 4．(2016·全国甲卷)在下列描述核过程的方程中，属于α衰变的是________，属于β衰变的是________，属于裂变的是________，属于聚变的是________．(填正确答案标号)A.14 6C →14 7N ＋0－1eB.3215P →3216S ＋ 0－1eC.238 92U →234 90Th ＋42HeD.14 7N ＋42He →17 8O ＋11HE.235 92U ＋10n →140 54Xe ＋9438Sr ＋210nF.31H ＋21H →42He ＋10n【解析】 α衰变是一种元素衰变成另一种元素过程中释放出α粒子的现象，选项C 为α衰变；β衰变为衰变过程中释放出β粒子的现象，选项A 、B 均为β衰变；重核裂变是质量较大的核变成质量较小的核的过程，选项E 是常见的一种裂变；聚变是两个较轻的核聚合成质量较大的核的过程，选项F 是典型的核聚变过程．【答案】 C AB E F5．某些建筑材料可产生放射性气体——氡，氡可以发生α或β衰变，如果人长期生活在氡浓度过高的环境中，那么，氡经过人的呼吸道沉积在肺部，并放出大量的射线，从而危害人体健康．原来静止的氡核(222 86Rn)发生一次α衰变生成新核钋(Po)，并放出一个能量为E 0＝0.09 MeV 的光子．已知放出的α粒子动能为E α＝5.55 MeV ；忽略放出光子的动量，但考虑其能量；1 u ＝931.5 MeV/c 2.(1)写出衰变的核反应方程；(2)衰变过程中总的质量亏损为多少？(保留三位有效数字)【解析】 (1)衰变方程为：222 86Rn →218 84Po ＋42He ＋γ.(2)忽略放出光子的动量，根据动量守恒定律，0＝pα＋p Po即新核钋(Po)的动量与α粒子的动量大小相等，又E k＝p22m，可求出新核钋(Po)的动能为E Po＝4218Eα，由题意，质量亏损对应的能量以光子的能量和新核、α粒子动能形式出现，衰变时释放出的总能量为ΔE＝Eα＋E Po＋E0＝Δmc2故衰变过程中总的质量亏损是Δm＝0.006 16 u.【答案】(1)22286Rn→21884Po＋42He＋γ(2)0.006 16 u。
高中物理 第4章 核能综合检测 鲁科版选修35
第4章核能(分值：100分时间：60分钟)一、选择题(本大题共7个小题，每小题6分．每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．)1．关于核力，下列说法中正确的是( )①原子核内每个核子只跟与它们相邻的核子间才有核力作用②按性质分核力属万有引力③核力对核子做正功，原子核要释放核能④原子核内的某一核子与其他核子间都有核力作用A．①③ B．②④ C．①② D．③④【解析】核力是强相互作用，故②错．核力只在2.0 ×10－15 m短距离起作用，所以①对④错．核力结合成原子核时，核力对核子做正功，放出一定的能量，③对，选A.【答案】 A2．热核反应是一种理想能源的原因是( )A．就每一个核子平均来说，比重核裂变时释放的能量多B．对环境的放射性污染较裂变轻，且较容易处理C．热核反应的原料在地球上储量丰富D．热核反应的速度容易控制【解析】聚变反应平均每个核子比裂变反应中平均每个核子放出的能量要大3～4倍，且其原料均为氢的同位素，在地球上储量极为丰富，其放射性污染也较裂变轻．但是，目前只是能够让轻核聚变发生，还不能控制聚变反应的速度、和平利用聚变时释放的核能．故正确选项为A、B、C.【答案】ABC3．目前核电站利用的核反应是( )A．裂变，核燃料为铀B．聚变，核燃料为铀C．裂变，核燃料为氘D．聚变，核燃料为氘【解析】目前核电站是利用重核235 92U裂变释放核能来发电．核反应方程为235 92U＋10n→141 56Ba ＋9236Kr＋310n，故选A项．【答案】 A4．(2010·广东高考)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有( )A.238 92U→234 90Th＋42He是α衰变B.14 7N＋42He→17 8O＋11H是β衰变C.21H＋31H→42He＋10n是轻核聚变D.8234Se→8236Kr＋20－1e是重核裂变【解析】 据核反应各类型特点可知：A 、D 项均为衰变，A 中放出α粒子，A 正确，D 错误．B 项为人工转变，B 错误，C 项为轻核聚变．C 正确．【答案】 AC5．(2013·龙岩检测)某原子核AZ X 吸收一个中子后，放出一个电子，分裂为两个α粒子．由此可知( )A ．A ＝7，Z ＝3B ．A ＝7，Z ＝4C ．A ＝8，Z ＝3D ．A ＝8，Z ＝4【解析】 核反应方程为A Z X ＋10n→0－1e ＋242He ，根据核反应遵循质量数和电荷数守恒，可知A ＝7，Z ＝3，故A 项正确．【答案】 A6．中子n 、质子p 、氘核D 的质量分别为m n 、m p 、m D .现用光子能量为E 的γ射线照射静止的氘核使之分解，反应方程为γ＋D ＝p ＋n.若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是( )A.12[(m D －m p －m n )c 2－E ] B.12[(m p ＋n n －m D )c 2＋E ] C.12[(m D －m p －m n )c 2＋E ] D.12[(m p ＋m n －m D )c 2－E ] 【解析】 根据能的转化与守恒定律可知E ＋Δmc 2＝2E k ，得E k ＝12(E ＋Δmc 2)＝12[(m D －m n －m p )c 2＋E ]，故C 正确．【答案】 C7．关于原子核的结合能，下列说法正确的是( )A ．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B ．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C ．铯原子核(133 55Cs)的结合能小于铅原子核(208 82Pb)的结合能D ．比结合能越大，原子核越不稳定【解析】 原子核分解成自由核子时，需要的最小能量就是原子核的结合能，选项A 正确．重核衰变时释放能量，衰变产物更稳定，即衰变产物的比结合能更大，衰变前后核子数不变，所以衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，选项B 正确．铯核的核子数比铅核的核子数少，其结合能也小，选项C 正确．比结合能越大，原子核越稳定，选项D 错误．自由核子组成原子核时，需放出能量，因此质量亏损产生的能量小于原子核的结合能，选项E 错误．【答案】 ABC二、非选择题(本大题共5小题，共58分．按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．)8．(8分)质子、中子和氘核的质量分别为m 1、m 2、m 3，质子和中子结合成氘核时，发出γ射线，已知普朗克常量h ，真空中的光速为c ，则γ射线的频率为________．【解析】 反应前后的质量亏损为m 1＋m 2－m 3，释放的能量为E ＝(m 1＋m 2－m 3)c 2，射线的能量为hν＝(m 1＋m 2－m 3)c 2，所以射线的频率就是ν＝(m 1＋m 2－m 3)c 2/h .【答案】 (m 1＋m 2－m 3)c 2/h9．(10分)(2013·杨陵模拟)1993年，中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素202 78Pt ，制取过程如下：(1)用质子轰击铍94Be 产生快中子，核反应方程：______________________________；(2)用快中子轰击汞20480 Hg ，反应过程可能有两种：①生成20278 Pt ，放出氦原子核，核反应方程：__________________________；②生成20278 Pt ，放出质子、中子，核反应方程：___________________________；(3)生成的铂20278 Pt 发生两次β衰变，变成稳定的原子核汞20280 Hg ，核反应方程：____， ________________________________________________________________________.【答案】 (1)94Be ＋11H ―→95B ＋10n(2)①20480 Hg ＋10n ―→20278 Pt ＋32He ；②20480 Hg ＋10n ―→20278 Pt ＋211H ＋10n(3)202 78Pt ―→20278 Au ＋0-1 e ；20279 Au ―→20280 Hg ＋0-1 e10．(2013·山东高考)恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，当温度达到108 K 时，可以发生“氦燃烧”．(1)完成“氦燃烧”的核反应方程：42He ＋________→84Be ＋γ.(2)84Be 是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.6×10－16s.一定质量的84Be ，经7.8×10－16s 后所剩84Be 占开始时的________．【解析】 (1)根据电荷数的守恒和质量数守恒有：42He ＋42He→84Be ＋γ (2)根据半衰期的意义有m ＝m 02t Tt ＝7.8×10－16 s ，T ＝2.6×10－16 s得m m 0＝18【答案】 (1)42He(或α) (2)18(或12.5%) 11．(14分)已知235 92U(质量为235.043 9 u)裂变后生成141 56Ba(质量为140.913 9 u)和9236Kr(质量为91.897 3 u)同时放出3个中子(每个中子质量为1.008 7 u)．(1)写出核反应方程；(2)求1 kg 铀全部裂变所放出的能量相当于多少优质煤完全燃烧时放出的能量？(1 kg 优质煤完全燃烧时能产生3.36×107 J 的热量)【解析】 (1)235 92U ＋10n ―→141 56Ba ＋9236Kr ＋310n.(2)质量亏损为：Δm ＝(m U ＋m n )－(m Ba ＋m Kr ＋3m n )＝(235.043 9＋1.008 7)u －(140.913 9＋91.897 3＋3×1.008 7) u＝0.215 3 u. 释放的核能为：ΔE 0＝Δmc 2＝0.215 3×931.56 MeV≈201 MeV，已知235 g 铀有6.02×1023个铀核，那么1 kg 铀内大约有10.235×6.02×1023＝2.56×1024个铀核，由此可知 1 kg 铀全部裂变放出能量为ΔE ＝2.56×1024×201 MeV＝5.14×1026 MeV ＝5.14×1032 eV ＝8.2×1013 J ，则相当于优质煤的质量为：M ＝8.2×10133.36×107 kg ＝2.44×106 kg. 【答案】 (1)235 92U ＋10n→141 56Ba ＋9236Kr ＋310n(2)2.44×106 kg12．(14分)太阳现正处于主序星演化阶段，它主要是由正、负电子和11H 、42He 等原子核组成，维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是411H→42He ＋2 0－1e ＋E (释放的核能)，这些核能最后转化为辐射能．根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的11H 核数目从现有数减少10%，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段，为了简化，假定目前太阳全部由11H 核组成，太阳质量M ＝2×1030 kg ，日地中心距离r ＝1.5×1011 m.(1)已知质子质量m p ＝1.672 6×10－27 kg ，He 质量m α＝6.645 8×10－27 kg ，电子质量m e ＝0.9×10－30 kg ，光速c ＝3×108 m/s ，求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能．(2)已知地球上与太阳光垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能W ＝1.35×103W/m 2.试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命(估算结果只要一位有效数字)．【解析】(1)根据质量亏损和质能公式，该核反应每发生一次释放的核能为ΔE＝(4m p－2m e－m a)c2≈4×10－12 J.(2)根据题给假定，在太阳继续保持在主序星阶段的时间内，发生题中所述的核聚变反应的次数为N＝M4m p×10%.因此，太阳总共辐射的能量为E＝NΔE.设太阳辐射是各向同性的，则每秒内太阳向外放出的辐射能力为ε＝4πr2W，所以太阳继续保持在主序星的时间为t＝Eε.由以上各式解得t＝0.1MΔE4m p·4πr2W，以题给数据代入，并以年为单位，可得t≈1×1010年＝1百亿年．【答案】见解析.。
高中物理 学业分层测评13 第4章 核能 第3节 核聚变 第4节 核能的利用与环境保护 鲁科版选修3
2018版高中物理学业分层测评13 第4章核能第3节核聚变第4节核能的利用与环境保护鲁科版选修3-5编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2018版高中物理学业分层测评13 第4章核能第3节核聚变第4节核能的利用与环境保护鲁科版选修3-5）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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第3节核聚变第4节核能的利用与环境保护（建议用时：45分钟)［学业达标］1．太阳每秒辐射出来的能量约为3.8×1026 J,这些能量是（）【导学号：64772109】①重核的裂变反应中产生的②轻核的聚变反应中产生的③原子核的衰变反应中产生的④热核反应中产生的A．①②B．②③C．③④ D．②④【解析】由于太阳的主要成分是氢,它释放出的巨大能量来源于氢核的聚变反应．这一反应又叫热核反应，故D正确．【答案】D2．关于核电站，以下说法正确的是( ）A．核电站中的核反应是无法控制的B．目前核电站主要原料是铀,能量主要来源于核聚变C．采用增殖反应堆可以使核原料充分利用D．核电站使用过的核燃料还可以在火力发电厂中二次利用【解析】目前核电站主要原料是铀，能量主要来源于核裂变，其反应是可以通过控制棒控制反应速度的快慢,A、B均错．采用增殖反应堆可以充分利用铀235之外的原料从而放出更多能量,C对．核废料具有放射性，不能再通过燃烧的方式二次发电，D错．【答案】C3．(多选）我国自行研制了可控热核反应实验装置“超导托卡马克”(英名称：EAST，俗称“人造太阳”）．设可控热核实验反应前氘核(错误!H)的质量为m1，氚核(错误!H)的质量为m2，反应后氦核（错误!He）的质量为m3，中子(错误!n）的质量为m4,光速为c，正确说法正确的是( ）【导学号:64772055】A．这种装置中发生的核反应方程式是错误!H＋错误!H―→错误!He＋错误!nB．由核反应过程质量守恒可知m1＋m2＝m3＋m4C．核反应放出的能量等于(m1＋m2－m3－m4)c2D．这种装置与我国大亚湾核电站所使用装置的核反应原理相同【解析】核反应方程为错误!H＋错误!H―→错误!He＋错误!n，选项A正确;反应过程中向外释放能量，故质量有亏损，且释放的能量ΔE＝Δmc2＝（m1＋m2－m3－m4)c2，选项B错误，C正确；可控热核反应为核聚变，大亚湾核电站所用核装置反应原理为核裂变,可控热核反应目前还不能用于核电站实现发电,故D错误．【答案】AC4．（多选)我国在极其困难的情况下,完成了“两弹一星",长了中国人的志气，打破了西方的讹诈,下列核反应方程中,属于研究两弹的基本核反应方程的是（)【导学号：64772110】A。
高中物理 学业分层测评12 第4章 核能 第2节 核裂变 鲁科版选修3-5(2021年最新整理)
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第2节核裂变(建议用时：45分钟）［学业达标]1．(多选）当一个重核裂变时，它所产生的两个核（)A．含有的质子数较裂变前重核的质子数不变B．含有的中子数较裂变前重核的中子数不变C．裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量D．可能是多种形式的两个核的组合【解析】由于在裂变反应中吸收一个中子而释放2～3个中子，质子数并没有发生变化，而两个新核的中子数减少，故选项A正确,B错误；反应后质量发生了亏损而释放能量，并不等于俘获中子时得到的能量,在裂变反应中，产物并不是唯一的，而是多种多样的,故选项D正确，选项C错误．【答案】AD2．（多选)关于重核的裂变，以下说法正确的是（）A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量B．中子从铀块中通过时，但不一定发生链式反应C．重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小D．重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损,放出核能【解析】根据重核发生裂变的条件和裂变释放核能的原理分析可知，裂变时因铀核俘获中子即发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程．释放的能量远大于其俘获中子时吸收的能量．链式反应是有条件的,即铀块的体积必须大于其临界体积，如果体积小，中子从铀块中穿过时，碰不到原子核，则链式反应就不会发生．在裂变反应中质量数、电荷数均守恒;即核子数守恒，所以核子数是不会减小的,因此选项A、C错误，B正确；重核裂变为中等质量的原子核时，发生质量亏损，从而释放出核能，选项D正确．【答案】BD3．铀核裂变时,对于产生链式反应的重要因素，下列说法中正确的是（）【导学号:64772108】A．反应堆中铀的质量是重要因素与体积无关B．为了使裂变的链式反应容易发生,最好直接利用裂变时产生的中子C．若铀235的体积超过它的临界体积,裂变的链式反应就能够发生D．能否发生链式反应与铀块的质量无关【解析】要使铀核裂变发生链式反应,铀块的体积必须等于或大于临界体积，如果组成铀块的体积小于临界体积，则不会发生链式反应．裂变反应中产生的中子为快中子，这些快中子不能直接引发新的裂变．如果铀块的质量大，则其体积大，若超过临界体积则发生链式反应，由此知A、B、D错误，C正确．【答案】C4．（多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应式是错误!U＋错误!n→错误! Ba＋错误!Kr＋3错误!n.下列说法正确的有( )A．上述裂变反应中伴随着中子放出B铀块体积对链式反应的发生无影响C．铀核的链式反应可人工控制D．铀核的半衰期会受到环境温度的影响【解析】根据裂变反应的规律和影响半衰期的因素解决问题．裂变反应式中的10n为中子,铀块体积大于临界体积,才能发生链式反应，且铀核的链式反应是可控的，选项A、C正确,选项B错误;放射性元素的半衰期不受外界压强、温度的影响，选项D错误．【答案】AC5．下列核反应中,表示核裂变的是( )A.错误!U―→错误!Th＋错误!HeB。
高中物理 学业分层测评11 第4章 核能 第1节 核力与核能 鲁科版选修3-5(2021年最新整理)
第1节2018版高中物理学业分层测评11 第4章核能第1节核力与核能鲁科版选修3-5第2节第3节第4节编辑整理：第5节第6节第7节第8节第9节尊敬的读者朋友们：第10节这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2018版高中物理学业分层测评11 第4章核能第1节核力与核能鲁科版选修3-5）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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第11节本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为2018版高中物理学业分层测评11 第4章核能第1节核力与核能鲁科版选修3-5的全部内容。
第12节第13节核力与核能(建议用时：45分钟)[学业达标］1．关于核力的下列说法正确的是( ）【导学号：64772106】A．核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用B．核力就是电磁力C．核力是短程力D．核力与电荷有关【解析】核力是短程力,故C对;核力与万有引力、电磁力不同，故A、B不对;核力与电荷无关,故D错．【答案】C2．(多选)下列说法中正确的是（)A．质子与中子的质量不等,但质量数相等B．两个质子之间，不管距离如何，核力总是大于库仑力C．同一种元素的原子核有相同的质子数，但中子数可以不同D．除万有引力外，两个中子之间不存在其他相互作用力【解析】质子和中子的质量不相等，但差别不大，质量数相等，故A对．核子之间的核力随距离变化而变化，并不总大于库仑力，故B错．同位素之间质子数相同，中子数不同,质量数也不同，故C对．核子之间除万有引力外，还可能存在核力、库仑力，但质子与中子之间、中子与中子之间没有库仑力,D错误．【答案】AC3．（多选)一个质子和一个中子结合成氘核时,产生γ光子,由此可见（)A．氘核的质量等于质子和中子的质量之和B．氘核的质量小于质子和中子的质量之和C．核子结合成原子核时会释放核能D．原子核分解成核子时会释放核能【解析】由于结合时产生γ光子,即产生能量,故反应中有质量亏损，但反应过程中质量数守恒,B正确,A错误．质子和中子统称核子，该反应为核子结合成原子核的反应，故C对，D错．【答案】BC4．(多选）关于原子核的结合能与平均结合能，下列说法中正确的是（）【导学号:64772052】A．原子核的结合能等于核子与核子之间结合成原子核时核力做的功B．原子核的结合能等于核子从原子核中分离，外力克服核力做的功C．平均结合能是核子与核子结合成原子核时平均每个核子放出的能量D．不同原子核的平均结合能不同，重核的平均结合能比中等质量核的平均结合能大【解析】原子核中，核子与核子之间存在核力，要将核子从原子核中分离，需要外力克服核力做功．当自由核子结合成原子核时，核力将做功，释放能量．对某种原子核，平均每个核子的结合能称为平均结合能．不同原子核的平均结合能不同．重核的平均结合能比中等质量核的平均结合能要小．综上所述，正确选项为A、B、C.【答案】ABC5．(多选）对公式ΔE＝Δmc2的正确理解是( ）A．如果物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应减少ΔmB．如果物体的质量增加了Δm,它的能量也一定相应增加Δmc2C．Δm是某原子核在衰变过程中增加的质量D．在把核子结合成原子核时，若放出的能量是ΔE,则这些核子的质量和与组成原子核的质量之差就是Δm【解析】一定质量对应于一定的能量，物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应减少Δm，即发生质量亏损，如果物体的质量增加了Δm,它的能量一定相应增加Δmc2，所以选项A、B、D正确；某原子核在衰变时，一定发生质量亏损,所以选项C错误．【答案】ABD6．某核反应方程为错误!H＋错误!H―→错误!He＋X。
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第3节核聚变第4节核能的利用与环境保护(建议用时：45分钟)[学业达标]1．太阳每秒辐射出来的能量约为3.8×1026 J，这些能量是( )【导学号：64772109】①重核的裂变反应中产生的②轻核的聚变反应中产生的③原子核的衰变反应中产生的④热核反应中产生的A．①②B．②③C．③④ D．②④【解析】由于太阳的主要成分是氢，它释放出的巨大能量来源于氢核的聚变反应．这一反应又叫热核反应，故D正确．【答案】 D2．关于核电站，以下说法正确的是( )A．核电站中的核反应是无法控制的B．目前核电站主要原料是铀，能量主要来源于核聚变C．采用增殖反应堆可以使核原料充分利用D．核电站使用过的核燃料还可以在火力发电厂中二次利用【解析】目前核电站主要原料是铀，能量主要来源于核裂变，其反应是可以通过控制棒控制反应速度的快慢，A、B均错．采用增殖反应堆可以充分利用铀235之外的原料从而放出更多能量，C对．核废料具有放射性，不能再通过燃烧的方式二次发电，D错．【答案】 C3．(多选)我国自行研制了可控热核反应实验装置“超导托卡马克”(英名称：EAST，俗称“人造太阳”)．设可控热核实验反应前氘核(21H)的质量为m1，氚核(31H)的质量为m2，反应后氦核(42He)的质量为m3，中子(10n)的质量为m4，光速为c，正确说法正确的是( )【导学号：64772055】A．这种装置中发生的核反应方程式是21H＋31H―→42He＋10nB．由核反应过程质量守恒可知m1＋m2＝m3＋m4C．核反应放出的能量等于(m1＋m2－m3－m4)c2D．这种装置与我国大亚湾核电站所使用装置的核反应原理相同【解析】核反应方程为21H＋31H―→42He＋10n，选项A正确；反应过程中向外释放能量，故质量有亏损，且释放的能量ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3－m4)c2，选项B错误，C正确；可控热核反应为核聚变，大亚湾核电站所用核装置反应原理为核裂变，可控热核反应目前还不能用于核电站实现发电，故D错误．【答案】AC4．(多选)我国在极其困难的情况下，完成了“两弹一星”，长了中国人的志气，打破了西方的讹诈，下列核反应方程中，属于研究两弹的基本核反应方程的是 ( )【导学号：64772110】A.14 7N＋42He―→17 8O＋11HB.235 92U＋10n―→9038Sr＋136 54Xe＋1010nC.238 92U―→234 90Th＋42HeD.21H＋31H―→42He＋10n【解析】“两弹”指原子弹和氢弹，原子弹的核反应方程是铀核裂变，B选项正确，氢弹的核反应方程是轻核聚变，D选项正确．【答案】BD5．(多选)2006年9月28日，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，这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m2，32He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32He所产生的另一个粒子是质子B．两个氘核聚变成一个32He所产生的另一个粒子是中子C．两个氘核聚变成一个32He所释放的核能为(2m1－m3－m4)c2D．与受控核聚变比较，现行的核反应堆产生的废物具有放射性【解析】由核反应方程221H→32He＋10X知，X应为中子，释放的核能应为ΔE＝(2m1－m3－m2)c2，聚变反应的污染非常小，而现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．【答案】BD6．(多选)我国科学家研制“两弹”所涉及的基本核反应方程有：(1)235 92U＋10n→9038Sr＋136 54Xe ＋k10n；(2)21H＋31H→42He＋d10n；关于这两个方程，下列说法正确的是( ) A．方程(1)属于α衰变B．方程(1)属于重核裂变C．方程(2)属于轻核聚变D．方程(1)中k＝10，方程(2)中d＝1【解析】方程(1)属于重核裂变，方程(2)属于轻核聚变，故A错，B、C对．据核反应中的质量数守恒和电荷数守恒，可求出k＝10，d＝1，故D对．【答案】 BCD7．某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为11H ＋12 6C ―→137N ＋Q 1 ①， 11H ＋15 7N ―→12 6C ＋X ＋Q 2 ②， 方程中Q 1、Q 2表示释放的能量，相关的原子核质量如表：1212【解析】 由质量数守恒和电荷数守恒，可判断X 为42He ，①式的质量亏损为Δm 1＝1.007 8 u ＋12.000 0 u －13.005 7 u ＝0.002 1 u ．②式的质量亏损为Δm 2＝1.007 8 u ＋15.000 1 u －12.000 0 u －4.002 6 u ＝0.005 3 u ，所以Δm 2>Δm 1根据质能方程ΔE ＝Δmc 2可求解Q 2>Q 1.【答案】 42He <8．物理学家们普遍相信太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应．根据这一理论，在太阳内部4个氢核(11H)转化成一个氦核(42He)和两个正电子(01e)并放出能量．已知质子质量m p ＝1.007 3 u ，α粒子的质量m α＝4.0026 u ，电子的质量m e ＝0.000 5 u ．1 u 的质量对应931.5 MeV 的能量．(1)写出该热核反应方程；(2)一次这样的热核反应释放出多少兆电子伏的能量？(结果保留四位有效数字)【解析】 (1)热核反应方程为411H→42He ＋201e.(2)质量亏损为Δm ＝4m p －m α－2m e ＝(4×1.007 3－4.002 6－2×0.000 5) u＝0.025 6 uΔE ＝0.025 6×931.5 MeV＝23.85 MeV.【答案】 (1)411H →42He ＋201e (2)23.85 MeV[能力提升]9．(多选)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( )【导学号：64772056】A ．“人造太阳”的核反应方程是21H ＋31H→42He ＋10nB ．“人造太阳”的核反应方程是235 92U ＋10n→141 56Ba ＋9236Kr ＋310nC ．根据公式E ＝mc 2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D ．核燃烧的质量相同时，聚变反应过程的质量亏损比裂变反应过程的质量亏损大得多【解析】 21H ＋31H→42He ＋10n 是氢核聚变方程，故A 项正确；根据氢核聚变特点，相同质量的核燃料，氢核聚变释放的能量比裂变反应大得多，氢核聚变反应过程的质量亏损比裂变反应过程的质量亏损大得多，D 正确．【答案】 AD10．(多选)如图431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，下列判断中可能正确的是( )图431A ．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 ．线圈的作用是通电产生磁场使带电粒子在磁场中旋转而不溢出C ．这种装置同我国秦山、大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理相同D ．这种装置是科学家设想的其中一种方案【解析】 聚变反应原料在装置中发生聚变，放出能量，故A 对；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溢出，故B 对；核电站的原理是裂变，托卡马克的原理是聚变，故C 错；该装置是科学家设想的其中一种方案，故D 对．【答案】 ABD11．我国自行设计并研制的“人造太阳”——托卡马克实验装置运行获得重大进展，这标志着我国已经迈入可控热核反应领域先进国家行列．该反应所进行的聚变过程是21H ＋31H ―→42He ＋10n ，反应原料氘(21H)富存于海水中，而氚(31H)是放射性元素，自然界中不存在，但可以通过中子轰击锂核(63Li)的人工核转变得到．(1)请把下列用中子轰击锂核(63Li)产生一个氚核(31H)和一个新核的人工核转变方程填写完整：________＋10n ―→________＋31H.(2)在(1)中，每产生1 g 氚的同时有多少个63Li 核实现了核转变？(阿伏加德罗常数N A 取6.0×1023 mol －1)(3)一个氘核和一个氚核发生核聚变时，平均每个核子释放的能量为5.6×10－13 J ，求该核聚变过程中的质量亏损．【解析】 (1)核反应方程为：63Li ＋10n ―→42He ＋31H.(2)因为1 g 氚为13 mol ，根据核反应方程，实现核转变的63Li 也为13mol ，所以有2.0×1023个63Li 实现了核转变．(3)根据爱因斯坦质能方程ΔE ＝Δmc 2，核聚变反应中有5个核子参加了反应，5个核子释放总能量ΔE ＝5×5.6×10－13J ＝2.8×10－12 J ，所以质量亏损为Δm ＝ΔE c 2＝2.8×10－1282 kg ＝3.1×10－29 kg.【答案】 (1)63Li 42He(2)2.0×1023个(3)3.1×10－29 kg12．核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源．近几年来，受控核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站．一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘(又叫重氢)和氚(又叫超重氢)聚合成氦，并释放一个中子．若已知氘原子的质量为2.014 1 u ，氚原子的质量为3.016 0 u ，氦原子的质量为4.002 6 u ，中子的质量为1.008 7 u,1 u ＝1.66×10－27 kg. (1)写出氘和氚聚变的反应方程；(2)试计算这个核反应释放出来的能量；(3)若建一座功率为3.0×105kW 的核聚变电站，假设聚变所产生的能量有一半转化成了电能，求每年要消耗氘的质量？(一年按3.2×107 s 计算，光速c ＝3.0×108 m/s ，结果取两位有效数字)【解析】 (1)氘和氚聚变的反应方程为21H ＋31H→42He ＋10n.(2)该反应过程的质量亏损Δm ＝2.0141 u ＋3.0160 u －4.0026 u －1.0087 u ＝0.0188 u ＝3.1208×10－29 kg释放的核能ΔE ＝Δmc 2＝3.1208×10－29×(3×108)2 J ＝2.8×10－12 J.(3)设每年要消耗的氘的质量为M ，氘原子的质量为M D由能量守恒可得：M M D ·ΔE ·η＝Pt可得：M ＝ptM D ΔE ·η＝ 3.0×105×103×3.2×107×2.0141×1.66×10－272.8×10－12×0.5kg ＝23 kg. 【答案】 (1)21H ＋31H→42He ＋10n (2)2.8×10－12J (3)23 kg。