1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。课时素养评价十七核聚变粒子和宇宙(15分钟30分)一、选择题(本题共4小题,每题4分,共16分)1.重核的裂变和轻核的聚变是人类利用核能的两种主要方法,下面关于它们的说法中正确的是 ()A.裂变和聚变过程都有质量亏损B.裂变过程有质量亏损,聚变过程质量有所增加C.裂变过程质量有所增加,聚变过程有质量亏损D.裂变和聚变过程质量都有所增加【解析】选A。重核裂变和轻核聚变都会放出能量;根据质能互换可知,它们都有质量亏损,故A正确,B、C、D错误。2.国家国防科技工业局首次发布“
2、嫦娥三号”月面虹湾局部影像图,如图所示。科学家发现在月球上含有丰富的He(氦3)。它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料,其参与的一种核聚变反应的方程式为HeHeHHe。关于He聚变下列表述正确的是()A.聚变反应不会释放能量B.聚变反应产生了新的原子核C.聚变反应没有质量亏损D.目前核电站都采用He聚变反应发电【解析】选B。聚变反应是将质量较小的轻核聚变成质量较大的核,聚变过程会有质量亏损,要放出大量的能量。但目前核电站都采用铀核的裂变反应。综上所述,选项B正确。3.氘核H)和氚核H)的核反应方程如下HHHen。设氘核质量为m1,氚核质量为m2,氦核质量为m3,中子质量为m4,则反应过程中释放
3、的能量为()A.(m1+m2+m3)c2B.(m1+m2-m4)c2C.(m1+m2-m3-m4)c2D.(m3+m4-m1-m2)c2【解析】选C。此反应的质量亏损为m=m1+m2-m3-m4,释放能量E=mc2= (m1+m2-m3-m4)c2。4.一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核,同时辐射一个光子。已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3,普朗克常量为h,真空中的光速为c。下列说法正确的是()A.核反应方程是HnH+B.聚变反应中的质量亏损m=m1+m2-m3C.辐射出的光子的能量E=(m3-m1-m2)c2D.光子的波长=【解析】选B。HnH+,选项A错误;由题可知,该反应
4、的质量亏损为m=m1+m2-m3,选项B正确;根据爱因斯坦的质能方程E=mc2得,该反应辐射出的光子的能量为E=(m1+m2-m3)c2,选项C错误;由E=h=h得,=,选项D错误。【加固训练】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H+CN+Q1H+NC+X+Q2,方程中Q1、Q2表示释放的能量,相关的原子核质量见表,下列判断正确的是()原子核HHeHeCNN质量/u1.007 83.016 04.002 612.000 013.005 715.000 1A.X是He,Q2Q1B.X是He,Q2Q1C.X是He,Q2Q1D.X是He,Q2Q1【解析】选B。根据质量数守
5、恒和电荷数守恒可得X是He,第一个核反应质量亏损少,根据质能方程得放出的能量少,故B正确。二、计算题(14分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)5.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=3.36107J/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:HHe+e,所以m=4mH-mHe-2me=41.008
6、 142 u-4.001 509 u-20.000 549 u=0.029 961 uE=0.029 961931.5 MeV=27.91 M eV=4.4710-12 J。(2)1 g氢完全聚变释放的能量为E=6.0210234.4710-12 J=6.731011 J(3)相当于煤完全燃烧的质量为:m= kg=2.00104 kg。答案:(1)4.4710-12 J(2)6.731011 J(3)2.00104 kg(10分钟20分)6.(6分)我们所说的太阳中所发生的“氢聚变”的实际过程并不是氢原子核直接聚变为氦原子核,而是借助碳、氮、氧的原子核进行的,其具体反应过程为如图所示的六步循环
7、,请根据六步循环图,判断下列说法正确的是()A.X粒子是电子B.Y粒子是正电子C.六步循环的总核反应方程为HHe+2eD.处所发生的核反应方程为NHO【解析】选D。 O反应生成N的方程为ON+e,故X为e,A错误；N反应生成C的方程为NHCHe,故Y粒子为He,B错误; 六步循环的总核反应方程为HHe+2e,故C 错误;处N反应生成O的方程为NHO,D正确。7.(14分)已知氘核质量为2.013 6 u,中子质量为1.008 7 uHe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He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 Me
8、V。除了计算质量亏损外He的质量可以认为是中子的3倍)(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:HHHen(2)质量亏损为:m=2.013 62 u-(3.015 0 u+1.008 7 u)=0.003 5 u,释放的核能为:E=mc2=0.003 5931.5 MeV=3.26 MeV(3)设中子和He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He核动能分别为E1、E2,根据动量守恒定律,得m1v1-m2v2
9、=0,=3,E2=1.04 MeV由能量的转化和守恒定律,得E1+E2=2E0+E,E0=0.45 MeV。答案:(1HHHen(2)3.26 MeV(3)0.45 MeV【总结提升】(1)核聚变反应和一般的核反应一样,也遵循电荷数和质量数守恒,这是书写核反应方程式的重要依据。(2)核能的计算关键是要求出核反应过程中的质量亏损,然后代入E=mc2进行计算。【加固训练】(多选)在某些恒星内,3个粒子结合成一个C,C原子的质量是12.000 0 u,He原子的质量是4.002 6 u,已知1 u=1.6610-27 kg,1 u相当于931.5 MeV,则()A.反应过程中的质量亏损是m=0.007 8 uB.反应过程中的质量亏损是m=1.294 810-29 kgC.反应过程中放出的能量约为7.266 MeVD.反应过程中放出的能量约为1.1610-19 J【解析】选A、B、C。其反应方程是HeC。其质量亏损为m=(34.002 6-12.000 0)u=0.007 8 u,A对;m=0.007 81.6610-27 kg=1.294 810-29 kg,B对;E=0.007 8931.5 MeV7.266 MeV,C对;E7.2661061.610-19 J1.1610-12 J,D错。关闭Word文档返回原板块