2020高中物理 4.3《核聚变》每课一练

2020高中物理 4.3《核聚变》每课一练

‎4.3《核聚变》每课一练 ‎ ‎1.下列核反应方程式中表示聚变反应的是( )‎ A.→+ B.+→++3‎ C.+→+ D.+→+‎ 解析：由轻核结合成质量较大的核叫核聚变.故C项正确.‎ 答案：C ‎2.太阳辐射能量主要来自太阳内部的( )‎ A.化学反应 B.放射性衰变 C.裂变反应 D.热核反应 解析：太阳内部主要进行激烈的热核反应，故D项正确.‎ 答案：D ‎3.关于聚变，以下说法正确的是( )‎ A.两个轻原子核聚变成一个质量较大的原子核，比一个重核分裂成两个中等质量的原子核放出的能量大很多倍 B.聚变发生的条件是聚变物质的体积要大于临界体积 C.发生聚变反应时，原子核必须有足够大的动能 D.一定质量的聚变物质聚变时放出的能量比相同质量的裂变物质裂变时释放的能量大 解析：就平均每个核子放出的核能而言，聚变大于裂变，聚变时平均每个核子放出的能量约为裂变时每个核子放出能量的3—4倍，而不是很多倍，故A错.发生聚变反应，须使核与核的距离达到10-15—10‎-14 m，故原子核必须有足够大的动能.故C、D正确.‎ 答案：CD ‎4.下面是一核反应方程+→+X，用c表示光速，则( )‎ A.X是质子，核反应放出的能量等于质子质量乘c2‎ B.X是中子，核反应放出的能量等于中子质量乘c2‎ C.X是质子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与质子的能量和，再乘c2‎ D.X是中子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与中子的质量和，再乘c2‎ 解析：由质量数守恒及核电荷数守恒定律可得X为 (中子)，再根据质能方程可得核反应放出的能量为反应前后质量亏损与c2的乘积，故D项正确.‎ 答案：D ‎5.一个氘核()与一个氚核()发生聚变，产生一个中子和一个新核，并出现质量亏损.聚变过程中( )‎ A.吸收能量，生成的新核是 B.放出能量，生成的新核是 C.吸收能量，生成的新核是 D.放出能量，生成的新核是 解析：其反应方程应是+→+.由于出现质量亏损，故放出能量，故B项正确.‎ 答案：B ‎6. 据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界上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+→+‎ B.“人造太阳”的核反应方程是+→++3‎ C.“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是ΔE=Δmc2‎ D.“人造太阳”核能大小的计算公式是E=mc2‎ 解析：“人造太阳”是全超导核聚变实验装置，核反应是轻核聚变而不是重核裂变，故A对，B错.核能大小的计算根据爱因斯坦的质能方程，故C项正确，D项错误.‎ 答案：AC ‎7.在某些恒星内，3个α粒子结合成一个，原子的质量是12.000 0 u，‎ 原子的质量是4.002 6 u，已知1 u=1.66×10‎-27 kg，则( )‎ A.反应过程中的质量亏损是Δm=0.007 8 u B.反应过程中的质量亏损是Δm=1.29×10‎‎-29 kg C.反应过程中放出的能量是7.26 MeV D.反应过程中放出的能量是1.16×10-19 J 解析：其反应：3→其亏损质量Δm=3×4.002 6 u-12.000 0 u=0.007 8 u.A对.Δm=0.007 8×1.66×10‎-27 kg=1.29×10‎-29 kg，B对.ΔE=0.007 8×931.56 MeV=7.26 MeV，C对.ΔE=7.26×106×1.6×10-19 J=1.16×10-12 J，D错.‎ 答案：ABC ‎8温度是分子热运动剧烈程度的反映，根据热运动平均动能等于kT，可估算出聚变温度___________.在这样的高温下，原子已完全电离，形成了物质第四态___________.等离子体的密度及维持时间达到一定值时，才能实现聚变.‎ 答案：约108 K 等离子态 ‎9.要使高温等离子体维持一定时间是一件非常困难的事，目前靠三种方法对等离子体进行约束，一是___________，二是___________，三是___________.‎ 答案：靠引力 用磁场 靠惯性 ‎10.磁压缩装置种类很多，其中最有发展前途的是环流器，它有两个重要功能：一是___________，二是___________.‎ 答案：给等离子体加热 产生一个围绕电流的磁场 ‎11.太阳内部进行着剧烈的氢核聚变反应，氦核是由4个质子生成，同时有正电子放出，正电子又会和负电子湮没成为一对光子，在这一核反应过程中放出4.5×10-12J能量，已知现在太阳每秒辐射5.0×1026 J能量.‎ ‎(1)写出上述两个核反应方程.‎ ‎(2)计算出太阳每秒产生的氦核数目.‎ 解析：(1)4→‎ ‎+→2γ.‎ ‎(2)4.5×10-12·n=5.0×1026‎ n=1.1×1038(个).‎ 答案：(1)4→ +→2γ ‎(2)1.1×1038个 ‎12.天文学家测得银河系中氦的含量约为25%.有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两条：一是在宇宙诞生后3分钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部的氢核聚变反应生成的.‎ ‎(1)把氢核聚变反应简化为4个氢核()聚变成氦核()，同时放出2个正电子()和2个中微子(νe)，请写出该氢核聚变反应的方程，并计算一次反应释放的能量.‎ ‎(2)研究表明，银河系的年龄约为t=3.8×1017s，每秒钟银河系产生的能量约为1×1037J(即P=1×1037 J/s).现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河系中氦的含量(最后结果保留一位有效数字).‎ ‎(3)根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径作出判断.‎ ‎(可能用到的数据：银河系质量约为M=3×‎1041 kg，原子质量单位1 u=1.66×10‎-27 kg，1 u相当于1.5×10-10 J的能量，电子质量me=0.000 5 u，氦核质量mα=4.002 6 u，氢核质量mP=1.007 8 u，中微子νe质量为零)‎ 解析：(1)4→+2+2νe Δm=4mp-mα-2me ΔE=Δmc2=4.14×10-12 J.‎ ‎(2)m=mα=6.1×‎‎1039 kg 氦的含量k=×100%≈2%.‎ ‎(3)由估算结果可知，k≈2%远小于25%的实际值，所以银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的.‎ 答案：(1)4→+2+2νe 4.14×10-12 J ‎(2)2% (3)见解析