魯科版選35 核聚變、核能的利用與環(huán)境保護(hù)　 第1課時 作業(yè).docx

4.3核聚變4.4核能的利用與環(huán)境保護(hù)1.氫彈爆炸的核反應(yīng)是()a. b. c. d. 解析：氫彈爆炸的核反應(yīng)是聚變反應(yīng)，a選項正確。答案：a2.國際奧委會專家建議，大量采用對環(huán)境有益的新技術(shù)，如奧運會場館周圍80%90%的路燈將利用太陽能發(fā)電技術(shù)，奧運會90%的洗浴熱水將采用全玻璃真空太陽能集熱技術(shù)。太陽能是由太陽內(nèi)部高溫高壓條件下的核反應(yīng)形成的。其核反應(yīng)方程是()a. b. c. d. 解析：太陽內(nèi)部發(fā)生的是聚變反應(yīng)，c項正確。答案：c3關(guān)于核電站，以下說法正確的是()a核電站中的核反應(yīng)是無法控制的b目前核電站主要原料是鈾，能量主要來源于核聚變c采用增殖反應(yīng)堆可以使核原料充分利用d核電站使用過的核燃料還可以在火力發(fā)電廠中二次利用【解析】目前核電站主要原料是鈾，能量主要來源于核裂變，其反應(yīng)是可以通過控制棒控制反應(yīng)速度的快慢，a、b均錯采用增殖反應(yīng)堆可以充分利用鈾235之外的原料從而放出更多能量，c對核廢料具有放射性，不能再通過燃燒的方式二次發(fā)電，d錯【答案】c4(多選)我國最新一代核聚變裝置“east”在安徽合肥首次放電，顯示了east裝置具有良好的整體性能，使等離子體約束時間達(dá)1 000 s，溫度超過1億度，這標(biāo)志著我國磁約束核聚變研究進(jìn)入國際先進(jìn)水平合肥也成為世界上第一個建成此類全超導(dǎo)非圓截面核聚變實驗裝置并能實際運行的地方核聚變的主要原料是氘，在海水中含量極其豐富已知氘核的質(zhì)量為m1，中子的質(zhì)量為m2，he的質(zhì)量為m3，質(zhì)子的質(zhì)量為m4，則下列說法中正確的是()a兩個氘核聚變成一個he所產(chǎn)生的另一個粒子是質(zhì)子b兩個氘核聚變成一個he所產(chǎn)生的另一個粒子是中子c兩個氘核聚變成一個he所釋放的核能為(2m1m3m4)c2d與受控核聚變比較，現(xiàn)行的核反應(yīng)堆產(chǎn)生的廢物具有放射性【解析】由核反應(yīng)方程2hhex知，x應(yīng)為中子，釋放的核能應(yīng)為e(2m1m3m2)c2，聚變反應(yīng)的污染非常小，而現(xiàn)行的裂變反應(yīng)的廢料具有很強(qiáng)的放射性，故a、c錯誤，b、d正確【答案】bd5(多選)如圖所示，托卡馬克(tokamak)是研究受控核聚變的一種裝置，這個詞是toroidal(環(huán)形的)、kamera (真 空 室)、magnet(磁)的頭兩個字母以及kotushka(線圈)的第一個字母組成的縮寫詞根據(jù)以上信息，下列判斷中可能正確的是()a這種裝置的核反應(yīng)原理是輕核的聚變，同時釋放出大量的能量，和太陽發(fā)光的原理類似b線圈的作用是通電產(chǎn)生磁場使帶電粒子在磁場中旋轉(zhuǎn)而不溢出c這種裝置同我國秦山、大亞灣核電站所使用核裝置的核反應(yīng)原理相同d這種裝置是科學(xué)家設(shè)想的其中一種方案【解析】聚變反應(yīng)原料在裝置中發(fā)生聚變，放出能量，故a對；線圈通電時產(chǎn)生磁場，帶電粒子在磁場中受洛倫茲力作用旋轉(zhuǎn)而不溢出，故b對；核電站的原理是裂變，托卡馬克的原理是聚變，故c錯；該裝置是科學(xué)家設(shè)想的其中一種方案，故d對【答案】abd6(多選)能源是社會發(fā)展的基礎(chǔ)，發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一，下列釋放核能的反應(yīng)方程，表述正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號：64772054】a.hhhen是核聚變反應(yīng)b.hhhen是衰變c.unbakr3n是核裂變反應(yīng)d.unxesr2n是衰變【解析】hhhen是輕核聚變反應(yīng)，a正確，b錯誤；unbakr3n和unxesr2n均為重核裂變反應(yīng)，c正確，d錯誤【答案】ac7.一個12h與一個13h發(fā)生聚變,產(chǎn)生一個中子和一個新核,并出現(xiàn)質(zhì)量虧損,該聚變過程中()a.吸收能量,生成的新核是24he b.放出能量,生成的新核是24hec.吸收能量,生成的新核是23he d.放出能量,生成的新核是23he解析:由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可判斷產(chǎn)生的新核是24he,其核反應(yīng)方程式為12h+13h01n+24he;由聚變反應(yīng)中出現(xiàn)質(zhì)量虧損可知,該反應(yīng)放出能量,b選項正確。答案:b8.貧鈾炸彈是一種殺傷力很強(qiáng)的武器。貧鈾是提取鈾235以后的廢料,其主要成分為鈾238。貧鈾炸彈有很強(qiáng)的穿甲能力,而且鈾238具有放射性,殘留物可長期對環(huán)境起破壞作用而造成污染。人長期生活在該環(huán)境中會受到核輻射而易患上皮膚癌和白血病。下列結(jié)論正確的是()a.鈾238的衰變方程式為92238u90234th+24heb.92235u和92238u互為同位素c.人患皮膚癌和白血病可能是因為核輻射導(dǎo)致了基因突變d.貧鈾炸彈的穿甲能力很強(qiáng),也是因為它的放射性解析:鈾238具有放射性,放出一個粒子,變成釷234,選項a正確;鈾238和鈾235質(zhì)子數(shù)相同,故互為同位素,選項b正確;核輻射能導(dǎo)致基因突變,是皮膚癌和白血病的誘因之一,選項c正確;貧鈾炸彈的穿甲能力很強(qiáng),是因為它的彈芯是由高密度、高強(qiáng)度、高韌性的鈾合金組成,襲擊目標(biāo)時產(chǎn)生高溫化學(xué)反應(yīng),所以其爆炸力、穿透力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般炸彈,選項d錯。答案:abc9.請根據(jù)所學(xué)物理知識,判斷下列說法中正確的是()a.核能發(fā)電對環(huán)境的污染比火力發(fā)電要小b.核能發(fā)電對環(huán)境的污染比火力發(fā)電要大c.所有核電站都只利用重核裂變釋放大量的原子能d.所有核電站既有重核裂變,又有輕核聚變釋放大量的原子能解析:目前核電站都用核裂變,其原料是鈾,且核裂變在核反應(yīng)堆中應(yīng)用的是比較清潔的能源,故a、c正確,b、d錯。答案:ac10.利用氦3(23he)和氘進(jìn)行的聚變是未來聚變反應(yīng)的重要途徑。月球上有大量的氦3,每個航天大國都將獲取氦3作為開發(fā)月球的重要目標(biāo)之一。已知兩個氘核聚變生成一個氦3和一個中子的核反應(yīng)方程是:212h23he+01n+3.26mev若有2g氘全部發(fā)生聚變,則釋放的能量是(na為阿伏加德羅常數(shù))()a.0.53.26mev b.3.26mevc.0.5 na3.26mevd.na3.26mev解析:2g氘含有的原子核個數(shù)為na,全部發(fā)生聚變時,共發(fā)生0.5 na次聚變,所以釋放的能量為0.5 na3.26mev,故c正確。答案:c11核聚變能是一種具有經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)越、安全可靠、無環(huán)境污染等優(yōu)勢的新能源近幾年來，受控核聚變的科學(xué)可行性已得到驗證，目前正在突破關(guān)鍵技術(shù)，最終將建成商用核聚變電站一種常見的核聚變反應(yīng)是由氫的同位素氘(又叫重氫)和氚(又叫超重氫)聚合成氦，并釋放一個中子若已知氘原子的質(zhì)量為2.014 1 u，氚原子的質(zhì)量為3.016 0 u，氦原子的質(zhì)量為4.002 6 u，中子的質(zhì)量為1.008 7 u,1 u1.661027 kg.(1)寫出氘和氚聚變的反應(yīng)方程；(2)試計算這個核反應(yīng)釋放出來的能量；(3)若建一座功率為3.0105kw的核聚變電站，假設(shè)聚變所產(chǎn)生的能量有一半轉(zhuǎn)化成了電能，求每年要消耗氘的質(zhì)量？(一年按3.2107 s計算，光速c3.0108 m/s，結(jié)果取兩位有效數(shù)字)【解析】(1)氘和氚聚變的反應(yīng)方程為hhhen.(2)該反應(yīng)過程的質(zhì)量虧損m2.0141 u3.0160 u4.0026 u1.0087 u0.0188 u3.12081029 kg釋放的核能emc23.12081029(3108)2 j2.81012 j.(3)設(shè)每年要消耗的氘的質(zhì)量為m，氘原子的質(zhì)量為md由能量守恒可得：ept可得：m kg23 kg.【答案】(1)hhhen(2)2.81012 j(3)23 kg12.核聚變能是一種具有經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)越、安全可靠、無環(huán)境污染等優(yōu)勢的新能源。近年來,受控核聚變的科學(xué)可行性已得到驗證,目前正在突破關(guān)鍵技術(shù),最終將建成商用核聚變電站。一種常見的核聚變反應(yīng)是由氫的同位素氘(又叫重氫)和氚(又叫超重氫)聚合成氦,并釋放一個中子。若已知氘原子的質(zhì)量為2.0141u,氚原子的質(zhì)量為3.016 0 u,氦原子的質(zhì)量為4.0026u,中子的質(zhì)量為1.0087u,1u=1.6610-27kg。(1)寫出氘和氚聚合的反應(yīng)方程。(2)試計算這個核反應(yīng)釋放出來的能量。(3)若建一座功率為3.0105kw的核聚變電站,假設(shè)聚變所產(chǎn)生的能量有一半變成了電能,每年要消耗多少氘的質(zhì)量?(一年按3.2107s計算,光速c=3.00108m/s,結(jié)果取兩位有效數(shù)字)點撥:核反應(yīng)規(guī)律和質(zhì)能方程是解題的關(guān)鍵。解析:(1)反應(yīng)方程為12h+13h24he+01n。(2)由質(zhì)能方程得e=mc2=(2.0141+3.0160-4.0026-1.0087)1.6610-27321016j=2.810-12j。(3)每年消耗氘的質(zhì)量為m=2pte2.014 11.6610-27 kg=231083.21072.01411.6610-272.810-12kg=23kg。答案:(1)12h+13h24he+01n(2)2.810-12j(3)23kg13.海水中含有豐富的氘，完全可充當(dāng)未來的主要能源。兩個氘核的核反應(yīng)如下：，其中氘核質(zhì)量為2.013 6 u，氦核質(zhì)量為3.015 0 u，中子質(zhì)量為1.008 7 u。求：(1)核反應(yīng)中釋放的核能。(2)在兩個氘核以相等的動能0.35 mev進(jìn)行對心碰撞，并且核能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的情況下，求反應(yīng)中產(chǎn)生的中子和氦核的動能。解析：(1)由emc2得：釋放的核能e(22.013 63.015 01.008 7) u931.5 mev/u3.26 mev。(2)把兩個氘核作為一個系統(tǒng)，對