4.3、4.4 核聚变 核能的利用与环境保护 同步练习 (含答案解析) (1)

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小
D．聚变反应中由于形成质量较大的核，故反应后质量变多
【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、D错误．
【答案】　B
2．太阳每秒辐射出来的能量约为3.8×1026
J，这些能量是(　　)
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．①②　　B．②③　　C．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】　D
3．(2013·青岛二中检测)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，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】　C
4．聚变与裂变相比，下列说法正确的是(　　)
A．聚变比裂变产能效率高
B．在目前情况下，使原子核聚变要比裂变容易
C．原子弹的燃料是235U
D．氢弹的原理是核的聚变，需由原子弹来引爆
【解析】　聚变比裂变的平均结合能大，故A正确；在目前的条件下，核裂变要比核聚变容易很多，故B错；原子弹利用的核裂变燃料为235U，氢弹利用的核聚变需原子弹引爆，故C、D正确．
【答案】　ACD
5．一个氘核(H)与一个氚核(H)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
He
B．放出能量，生成的新核是
He
C．吸收能量，生成的新核是He
D．放出能量，生成的新核是He
【解析】　一个氘核与一个氚核发生聚变的核反应方程是：H＋H―→He＋n，有质量亏损要放出能量，故只有B正确．
【答案】　B
6．(2013·龙岩检测)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，打破了西方的核讹诈．下列核反应方程中，属于研究两弹的基本核反应方程的是(　　)
A.N＋He―→O＋H
B.U＋n―→Sr＋
Xe＋10n
C.U―→Th＋He
D.H＋H―→He＋n
【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】　BD
7．1994年3月，中国科技大学研制成功了比较先进的HT 7型超导托卡马克(Tokamak)，托卡马克是研究受控核聚变的一种装置，根据以上信息，下述判断中错误的是(　　)
A．反应原理是氢的原子核在装置中聚变成氦核，同时释放大量能量，与太阳发光的原理相类似
B．线圈的作用是通电线圈产生磁场使氦核等带电粒子在磁场中旋转而不溢出
C．这种装置与核电站所使用核装置的反应原理相同
D．这种装置可以控制热核反应的速度，使聚变能缓慢而稳定地释放
【解析】　太阳发光原理是轻核聚变，A正确；通电线圈产生磁场能约束氦核不溢出，B正确；核电站核反应原理是重核裂变，C错误；这种装置实现了可控核聚变，D正确．
【答案】　C
8．在发生2H→He＋n＋3.26
MeV中，若有2
g氘核全部发生聚变，则释放的能量是(NA为阿伏加德罗常数)(　　)
A．0.5×3.26
MeV　　　　
B．3.26
MeV
C．0.5NA×3.26
MeV
D．NA×3.26
MeV
【解析】　由聚变反应方程知道，两个氘核聚变放出3.26
MeV的能量，2
g氘核中有NA个氘核，所以，2
g氘核发生聚变，释放的能量是0.5NA×3.26
MeV，C项正确．
【答案】　C
9．(2013·威海高二检测)在某些恒星内，3个α粒子结合成1个6C核，6C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＝1.66×10－27
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．反应过程中释放的能量是7.26
MeV
D．反应过程中释放的能量是1.16×10－19
J
【解析】　由题目可得此核反应的方程为3
He―→C＋ΔE，则反应前后的质量亏损为Δm＝(3×4.002
6－12.000
0)u＝0.007
8×1.66×10－27
kg＝1.29×10－29
kg，由质能方程ΔE＝Δm·c2＝1.29×10－29×(3.0×108)2
J＝1.161×10－12
J＝7.26
【答案】　ABC
10．太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核同时放出两个正电子的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源．
(1)写出这个核反应方程；
(2)这一核反应能释放多少能量？
(3)已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026
J，则太阳每秒减少的质量为多少千克？(mp＝1.007
3
u，mHe＝4.001
5
u，me＝0.000
55
u)
【解析】　(1)核反应方程：4H―→He＋X，而X只能是2个正电子，因此核反应方程应为4H―→He＋2e.
(2)反应前的质量m1＝4mp＝4×1.007
3
u＝4.029
2
u，反应后的质量m2＝mHe＋2me＝4.001
5
u＋2×0.000
55
u＝4.002
6
u，Δm＝m1－m2＝0.026
6
u，由质能方程得，释放能量ΔE＝Δmc2＝0.026
6×931.56
MeV＝24.78
MeV.
(3)由质能方程ΔE＝Δmc2得，太阳每秒减少的质量Δm＝＝
kg＝4.2×109
kg.
【答案】　(1)4H→He＋2e
(2)24.78
MeV　(3)4.2×109
kg
11．每昼夜消耗220
g铀235的原子能发电站，如果效率为25%，它能产生的电功率是多大？(每个铀核裂变放出的能量是200
MeV)
【解析】　220
g铀235中含铀核数量为
N＝×6.02×1023个＝5.64×1023个
N个铀核裂变放出能量为
E总＝5.64×1023×200
MeV＝1.13×1026
MeV
转化成电能为
E有＝E总×25%＝2.83×1025
MeV＝2.83×1025×106×1.6×10－19
J＝4.53×1012
J
一昼夜时间为t＝24×3
600
S＝86
400
S
所以电功率P＝＝
W＝5.24×107
W.
【答案】　5.24×107
W