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

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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)E＝mc2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)ΔE＝Δmc2，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

2、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c2 B.X是中子，核反應(yīng)放出的能量等于中子質(zhì)量乘c2 C.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c2 D.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c2

3、5.(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.3m1＞m2 B.3m1＜m2 C.3m1＝m2 D.m1＝3m2

4、 7.（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/u 1.007 8 3.016 0 4.002 6 12.000 0 13.005 7 15.000 1 以下推斷正確的是（　?。? A.X是，Q2＞Q1 B.X是，Q2＞Q1 C.X是，Q2＜Q1 D.X是，Q2＜Q1 8.在某些恒星內(nèi)，3個(gè)α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 u＝1.66×10－27 kg，則(　

5、　) A.反應(yīng)過(guò)程中的質(zhì)量虧損是Δm＝0.007 8 u B.反應(yīng)過(guò)程中的質(zhì)量虧損是Δm＝1.29×10－29 kg C.反應(yīng)過(guò)程中放出的能量是7.26 MeV D.反應(yīng)過(guò)程中放出的能量是1.16×10－19 J 9.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，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___________

6、_，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

7、“減少”)了______________kg(保留一位有效數(shù)字)。 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4.5×10－12 J能量，已知現(xiàn)在太陽(yáng)每秒輻射5.0×1026 J能量。 (1)寫出上述兩個(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

8、時(shí)放出2個(gè)正電子()和2個(gè)中微子(νe)，請(qǐng)寫出該氫核聚變反應(yīng)的方程，并計(jì)算一次反應(yīng)釋放的能量。 (2)研究表明，銀河系的年齡約為t＝3.8×1017 s，每秒鐘銀河系產(chǎn)生的能量約為1×1037 J(P＝1×1037 J/s)?，F(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M＝3×1041 kg，原子質(zhì)量單位1 u＝1.66×10－27 kg，1 u相當(dāng)于1.5×10－10 J的能量，電子質(zhì)量me＝0.000 5 u，氦核質(zhì)量mα＝4.002 6 u

9、，氫核質(zhì)量mp＝1.0078u，中微子νe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：C 2解析：ΔE＝Δmc2中，給出的是質(zhì)量和能量之間存在簡(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：A 3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3～4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10－15～10－14 m，故原子核必須有足夠大

10、的動(dòng)能。故C、D兩項(xiàng)正確。 答案：CD 4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：D 5解析：和具有相同的質(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：BD 6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：A 7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Δm1＝（1.008

11、 7＋12.000 0－13.005 7）u＝0.003 0 u，而后一核反應(yīng)的質(zhì)量虧損Δm2＝（1.008 7＋15.000 1－12.000 0－4.002 6）u＝0.006 2 u，Δm2＞Δm1，故Q2＞Q1，D錯(cuò)，B正確。 答案：B 8解析：其反應(yīng)方程是。 其質(zhì)量虧損Δm＝3×4.002 6 u－12.000 0 u＝0.007 8 u。A項(xiàng)對(duì)。Δm＝0.007 8×1.66×10－27 kg＝1.29×10－29 kg，B項(xiàng)對(duì)。ΔE＝0.007 8×931.56 MeV＝7.26 MeV，C項(xiàng)對(duì)。ΔE＝7.26×106×1.6×10－19 J＝1.16×10－12 J，D項(xiàng)

12、錯(cuò)。 答案：ABC 9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) 　α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ΔE＝Δmc2可以求得。 答案：(1)聚變 (2)放出　減少　3×10－23 13解析：(1)。 (2)4.5×10－12·n＝5.0×1026 n＝1.1×1038(個(gè)) 答案：(1) (2)n＝1.1×1038個(gè) 14解析：(1) Δm＝4mp－mα－2me　ΔE＝Δmc2＝4.14×10－12 J。 (2) 氦的含量。 (3)由估算結(jié)果可知，k≈2%，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) 　4.14×10－12 J (2)2% (3)見(jiàn)解析。