邢臺(tái)市育才中學(xué)高中物理學(xué)案：核聚變

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精7核聚變8粒子和宇宙［目標(biāo)定位］1.知道重核的裂變產(chǎn)物和鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生的條件.2。掌握核聚變的定義及發(fā)生條件。3.會(huì)判斷和書(shū)寫(xiě)核裂變、核聚變方程，能計(jì)算核反應(yīng)釋放的能量．一、核裂變1．核裂變：重核被中子轟擊后分裂成兩個(gè)質(zhì)量差不多的新原子核，并放出核能的過(guò)程．2．鈾核裂變:用中子轟擊鈾核時(shí)，鈾核發(fā)生裂變，其產(chǎn)物是多種多樣的,其中一種典型的反應(yīng)是eq\o\al（235,92)U＋eq\o\al（1，0）n→eq\o\al（144,56)Ba＋eq\o\al(89，36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n．3．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：當(dāng)一個(gè)中子引起一個(gè)鈾核裂變后，裂變釋放的中子再引起其他鈾核裂變，且能不斷繼續(xù)下去，這種反應(yīng)叫核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)．4．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件:(1)發(fā)生裂變物質(zhì)的體積大于等于臨界體積；（2）有足夠濃度的鈾235;(3)有足夠數(shù)量的慢中子．二、核電站1．核電站：是利用核能發(fā)電，它的核心設(shè)施是核反應(yīng)堆．它主要由以下幾部分組成:（1)燃料：鈾棒（2）減速劑：鈾235容易捕獲慢中子發(fā)生反應(yīng)，可采用石墨、重水、普通水作減速劑．(3）控制棒:為控制能量釋放的速度，需控制中子的數(shù)目，采用鎘棒作為控制棒來(lái)控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度．2．工作原理：核燃料裂變釋放的能量，使反應(yīng)區(qū)溫度升高．3．能量輸出：利用水或液態(tài)的金屬鈉等流體在反應(yīng)堆內(nèi)外循環(huán)流動(dòng)，把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳輸出去,用于發(fā)電．4．核污染的處理：在反應(yīng)堆的外面需要修建很厚的水泥層，用來(lái)屏蔽裂變反應(yīng)放出的各種射線,核廢料具有很強(qiáng)的放射性,需要裝入特制的容器，深埋地下或海底．三、核聚變1．定義：兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，并釋放出能量的核反應(yīng)．2．舉例：eq\o\al(2，1）H＋eq\o\al(3，1）H→eq\o\al(4,2）He＋eq\o\al(1,0）n＋17。6MeV3．條件：(1)輕核的距離要達(dá)到10－15__m以內(nèi)．（2)需要加熱到很高的溫度，因此又叫熱核反應(yīng)．4．氫彈原理：首先由普通炸藥引爆原子彈，再由原子彈爆炸產(chǎn)生的高溫高壓引發(fā)熱核爆炸．5．熱核反應(yīng)在宇宙中時(shí)時(shí)刻刻地進(jìn)行著，太陽(yáng)就是一個(gè)巨大的熱核反應(yīng)堆．四、粒子和宇宙1．“基本粒子”不基本直到19世紀(jì)末，人們稱光子、電子、質(zhì)子和中子是基本粒子．2．發(fā)現(xiàn)新粒子1932年發(fā)現(xiàn)了正電子,1937年發(fā)現(xiàn)了μ子,1947年發(fā)現(xiàn)了K介子和π介子及以后的超子等．3．夸克模型上夸克、下夸克、奇異夸克、粲夸克、底夸克、頂夸克；它們帶的電荷量分別為元電荷的＋eq\f(2，3)或－eq\f(1，3)，每種夸克都有對(duì)應(yīng)的反夸克．一、核裂變和鏈?zhǔn)椒磻?yīng)1．核子受激發(fā)：當(dāng)中子進(jìn)入鈾235后,便形成了處于激發(fā)狀態(tài)的復(fù)核，復(fù)核中由于核子的激烈運(yùn)動(dòng),使核變成不規(guī)則的形狀．2．核子分裂:核子間的距離增大，因而核力迅速減弱，使得原子核由于質(zhì)子間的斥力作用而分裂成幾塊,同時(shí)放出2～3個(gè)中子，這些中子又引起其他鈾核裂變，這樣，裂變就會(huì)不斷地進(jìn)行下去,形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)．3．能量：鈾核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的原子核,發(fā)生質(zhì)量虧損，所以放出能量．一般來(lái)說(shuō)，平均每個(gè)核子放出的能量約為1MeV，1kg鈾235全部裂變放出的能量相當(dāng)于2800t優(yōu)質(zhì)煤燃燒時(shí)釋放的能量,裂變時(shí)能產(chǎn)生幾萬(wàn)度的高溫．4．用中子轟擊鈾核時(shí)，鈾核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的,其中兩種典型的反應(yīng)是：eq\o\al(235，92）U＋eq\o\al（1,0）n→eq\o\al（144，56）Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al（1，0)n；eq\o\al（235，92)U＋eq\o\al(1，0）n→eq\o\al（136,54)Xe＋eq\o\al(90，38）Sr＋10eq\o\al（1，0）n例1關(guān)于重核的裂變，下列說(shuō)法正確的是()A．核裂變時(shí)釋放的能量等于它俘獲中子時(shí)得到的能量B．重核裂變時(shí)釋放出大量的能量，產(chǎn)生明顯的質(zhì)量虧損,所以核子數(shù)減少C．鈾核自發(fā)放出α粒子、β粒子時(shí)要釋放能量,核電站利用的就是這一能量D．重核的比結(jié)合能小于中等質(zhì)量核的比結(jié)合能，所以重核裂變成中等質(zhì)量核時(shí)，要放出核能,有質(zhì)量虧損答案D解析核電站利用的是裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)所放出的核能．原子核的衰變以及人工核反應(yīng)也要釋放核能，但天然衰變進(jìn)行得非常緩慢,放出的能量也很小，人工無(wú)法控制，實(shí)用價(jià)值不大，原子核的人工轉(zhuǎn)變也放出能量，但作為“炮彈”的粒子擊中原子核的機(jī)會(huì)太少，這種做法得不償失．所以核能的獲取主要是通過(guò)裂變或聚變的途徑．比結(jié)合能是核子結(jié)合成原子核時(shí)每個(gè)核子平均放出的能量，或原子核拆解成核子時(shí)每個(gè)核子平均吸收的能量．重核的比結(jié)合能小于中等質(zhì)量核的比結(jié)合能，即將重核分成核子時(shí)比中等質(zhì)量核分成核子時(shí)每個(gè)核子平均吸收的能量小些，可見(jiàn)由重核裂變成兩個(gè)中等質(zhì)量的核要放出能量，選項(xiàng)D正確；鈾核裂變放出的能量是原子核的核能，而不是中子具有的動(dòng)能，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；裂變過(guò)程遵守質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒規(guī)律，B錯(cuò)誤；衰變是自發(fā)的現(xiàn)象,鈾核衰變后的新核仍是重核，而核電站利用的是裂變核能,選項(xiàng)C錯(cuò)誤．借題發(fā)揮重核裂變的實(shí)質(zhì)(1)重核裂變是中子轟擊質(zhì)量數(shù)較大的原子核，使之分裂成中等質(zhì)量的原子核，同時(shí)釋放大量的能量，放出更多的中子的過(guò)程．(2)重核的裂變是放能核反應(yīng),原因是核反應(yīng)前后質(zhì)量有虧損，根本原因是重核的比結(jié)合能相比中等質(zhì)量的核的比結(jié)合能要?。栽谥睾朔纸鉃閮蓚€(gè)中等質(zhì)量核的過(guò)程中要釋放能量，而且釋放的能量遠(yuǎn)大于它俘獲中子時(shí)得到的能量．例2用中子轟擊鈾核(eq\o\al(235，92）U),其中的一個(gè)可能反應(yīng)是分裂成鋇（eq\o\al(141，56)Ba)和氪(eq\o\al（92，36）Kr)兩部分,放出3個(gè)中子．各個(gè)核和中子的質(zhì)量如下:mU＝390。3139×10－27kg，mn＝1。6749×10－27kg;mBa＝234。0016×10－27kg，mKr＝152.6047×10－27kg。試寫(xiě)出核反應(yīng)方程，求出反應(yīng)中釋放的核能．答案eq\o\al（1,0)n＋eq\o\al（235，92）U→eq\o\al（141,56)Ba＋eq\o\al（92,36)Kr＋3eq\o\al（1，0）n3。2202×10－11J解析根據(jù)反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒和反應(yīng)中的能量守恒，就可以寫(xiě)出核反應(yīng)方程．根據(jù)核反應(yīng)前后的質(zhì)量虧損,用愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程就可求出釋放的核能．鈾核裂變方程為eq\o\al（1，0)n＋eq\o\al(235,92）U→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92，36)Kr＋3eq\o\al（1,0）n，則核反應(yīng)前后的質(zhì)量虧損為Δm＝mU＋mn－mBa－mKr－3mn＝0。3578×10－27kg。由愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程可得釋放的核能為ΔE＝Δmc2＝0。3578×10－27×(3×108)2J＝3。2202×10－11J.二、核聚變及核能的計(jì)算1．聚變發(fā)生的條件：要使輕核聚變，必須使輕核接近核力發(fā)生作用的距離10－15m，這要克服電荷間強(qiáng)大的斥力作用,要求使輕核具有足夠大的動(dòng)能．要使原子核具有足夠大的動(dòng)能，就要給它們加熱，使物質(zhì)達(dá)到幾百萬(wàn)開(kāi)爾文的高溫．2．輕核聚變是放能反應(yīng)：從比結(jié)合能的圖線看，輕核聚變后比結(jié)合能增加，因此聚變反應(yīng)是一個(gè)放能反應(yīng)．3．聚變方程：eq\o\al（2，1)H＋eq\o\al（3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0）n＋γ。4．重核裂變與輕核聚變的區(qū)別重核裂變輕核聚變放能原理重核分裂成兩個(gè)或多個(gè)中等質(zhì)量的原子核，放出核能兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的原子核，放出核能放能多少聚變反應(yīng)比裂變反應(yīng)平均每個(gè)核子放出的能量大約要大3～4倍核廢料處理難度聚變反應(yīng)的核廢料處理要比裂變反應(yīng)容易得多例3以下說(shuō)法正確的是()A．聚變是裂變的逆反應(yīng)B．如果裂變釋放能量，則聚變反應(yīng)必定吸收能量C．聚變須將反應(yīng)物加熱至數(shù)百萬(wàn)開(kāi)爾文以上的高溫,顯然是吸收能量D．裂變與聚變均可釋放巨大的能量答案D解析A選項(xiàng)從形式上看，裂變與聚變似乎是互為逆反應(yīng)，但其實(shí)不然，因?yàn)槎叩姆磻?yīng)物和生成物完全不同．裂變是重核分裂成中等核，而聚變則是輕核聚合成為次輕核，無(wú)直接關(guān)聯(lián)，并非互為逆反應(yīng)；B選項(xiàng)既然裂變與聚變不是互為逆反應(yīng)，則在能量流向上也不必相反；C選項(xiàng)要實(shí)現(xiàn)聚變反應(yīng)，必須使參加反應(yīng)的輕核充分接近，需要數(shù)百萬(wàn)開(kāi)爾文的高溫提供能量．但聚變反應(yīng)一旦實(shí)現(xiàn)，所釋放的能量遠(yuǎn)大于所吸收的能量．因此，總的來(lái)說(shuō)，聚變反應(yīng)還是釋放能量．例4下列說(shuō)法不正確的是(）A。eq\o\al（2，1)H＋eq\o\al（3，1）H→eq\o\al（4,2）He＋eq\o\al(1，0）n是聚變B。eq\o\al（235，92）U＋eq\o\al(1，0）n→eq\o\al(140，54)Xe＋eq\o\al（94，38）Sr＋2eq\o\al（1,0)n是裂變C。eq\o\al(226，88)Ra→eq\o\al(222，86）Rn＋eq\o\al（4,2)He是α衰變D.eq\o\al(24，11)Na→eq\o\al(24,12)Mg＋eq\o\al（0，－1）e是裂變答案D解析A選項(xiàng)中是兩個(gè)質(zhì)量較輕的核結(jié)合成了一個(gè)質(zhì)量較重的核，是聚變反應(yīng)，故A選項(xiàng)正確；B選項(xiàng)的核反應(yīng)中是鈾核捕獲中子裂變?yōu)閮蓚€(gè)(或更多）中等質(zhì)量的核，并放出幾個(gè)中子，是裂變反應(yīng)，故B選項(xiàng)正確；在C選項(xiàng)的核反應(yīng)中沒(méi)有中子的轟擊自發(fā)地放出了α粒子，是α衰變，C選項(xiàng)是正確的；而D應(yīng)是β衰變,不正確;故答案為D。借題發(fā)揮主要核反應(yīng)類型有：（1)衰變：衰變是原子核自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N核并輻射出α或β粒子．（2）人工轉(zhuǎn)變：人工轉(zhuǎn)變常用α粒子(也可用中子等）轟擊原子核,該核捕獲α粒子后產(chǎn)生新原子核，并放出一個(gè)或幾個(gè)粒子．（3）核裂變：核裂變時(shí)鈾核捕獲中子裂變?yōu)閮蓚€(gè)（或更多）中等質(zhì)量的核，并放出幾個(gè)中子．(4）核聚變：輕核聚變時(shí)也會(huì)放出中子．例5一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子聚變?yōu)橐粋€(gè)氚核，已知質(zhì)子質(zhì)量mH＝1.0073u，中子質(zhì)量mn＝1.0087u,氚核質(zhì)量mT＝3.0180u．求：(1）寫(xiě)出聚變方程；（2）釋放出的核能多大?（3）平均每個(gè)核子釋放的能量是多大？答案(1）eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al（1,0）n→eq\o\al（3，1)H（2)6。24MeV(3)2.08MeV解析(1)聚變方程eq\o\al（1,1)H＋2eq\o\al（1，0）n→eq\o\al（3，1）H。(2)質(zhì)量虧損Δm＝mH＋2mn－mT＝（1.0073＋2×1。0087－3.0180)u＝0。0067u，釋放的核能ΔE＝Δmc2＝0.0067×931。5MeV＝6.24MeV。（3）平均每個(gè)核子放出的能量為eq\f（6。24,3)MeV＝2。08MeV.三、新粒子的發(fā)現(xiàn)和夸克模型1．新粒子的發(fā)現(xiàn)(1）1932年發(fā)現(xiàn)正電子，1937年發(fā)現(xiàn)μ子,1947年發(fā)現(xiàn)K介子和π介子；以后又發(fā)現(xiàn)了質(zhì)量比質(zhì)子大的粒子叫做超子．（2)粒子的分類:按照粒子與各種相互作用的不同關(guān)系，可將粒子分為三大類：強(qiáng)子、輕子和媒介子．2．夸克模型強(qiáng)子由更基本的成分組成，這種成分叫做夸克,夸克有6種，它們是上夸克、下夸克、奇異夸克、粲夸克、底夸克、頂夸克，它們帶的電荷分別為元電荷的＋eq\f(2,3）或－eq\f(1，3），每種夸克都有對(duì)應(yīng)的反夸克．例6目前普遍認(rèn)為，質(zhì)子和中子都是由被稱為u夸克和d夸克的兩類夸克組成的．u夸克帶電荷量為eq\f(2,3）e，d夸克的帶電荷量為－eq\f（1,3)e,e為元電荷，下列論斷中可能正確的是（)A．質(zhì)子由1個(gè)u夸克和2個(gè)d夸克組成,中子由1個(gè)u夸克和2個(gè)d夸克組成B．質(zhì)子由2個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成,中子由1個(gè)u夸克和2個(gè)d夸克組成C．質(zhì)子由1個(gè)u夸克和2個(gè)d夸克組成，中子由2個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成D．質(zhì)子由2個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成，中子由2個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成答案B解析質(zhì)子eq\o\al（1，1)H帶電荷量為2×eq\f（2,3）e＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－\f(1,3)e））＝e，中子eq\o\al(1，0)n帶電荷量為eq\f（2,3）e＋2×eq\b\lc\（\rc\)（\a\vs4\al\co1(－\f（1,3)e）)＝0.可見(jiàn)B正確．對(duì)核裂變的理解1．(2013·廣東，17）鈾核裂變是核電站核能的重要來(lái)源，其一種裂變反應(yīng)eq\o\al(235，92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144，56)Ba＋eq\o\al（89,36）Kr＋3eq\o\al(1，0）n,下列說(shuō)法正確的有(）A．上述裂變反應(yīng)中伴隨著中子放出B．鈾塊體積對(duì)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)生無(wú)影響C．鈾核的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可人工控制D．鈾核的半衰期會(huì)受到環(huán)境溫度的影響答案AC解析從裂變反應(yīng)方程式可以看出裂變反應(yīng)中伴隨著中子放出，A對(duì)；鈾塊體積對(duì)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)生有影響，B錯(cuò)；鈾核的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可人工控制,C對(duì)；鈾核的半衰期不會(huì)受到環(huán)境溫度的影響，D錯(cuò)．對(duì)核聚變的理解2．科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在月球上含有豐富的eq\o\al(3,2）He(氦3），它是一種高效、清潔、安全的核聚變?nèi)剂?，其參與的一種核聚變反應(yīng)的方程式為eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(3，2）He→2eq\o\al(1，1）H＋eq\o\al(4，2）He，關(guān)于eq\o\al(3,2）He聚變下列表述正確的是（)A．聚變反應(yīng)不會(huì)釋放能量B．聚變反應(yīng)產(chǎn)生了新的原子核C．聚變反應(yīng)沒(méi)有質(zhì)量虧損D．目前核電站都采用eq\o\al（3，2)He聚變反應(yīng)發(fā)電答案B解析核聚變反應(yīng)中產(chǎn)生新的原子核，同時(shí)由于發(fā)生了質(zhì)量虧損，會(huì)有核能的釋放，這是人類利用核能的途徑之一．目前核電站大多采用重核裂變的方法來(lái)釋放與利用核能發(fā)電．3．太陽(yáng)不斷地向外輻射能量，仍保持1千萬(wàn)度以上的高溫，其主要原因是太陽(yáng)內(nèi)部進(jìn)行著劇烈的()A．衰變反應(yīng)B．人工核反應(yīng)C．裂變反應(yīng)D．熱核反應(yīng)答案D核聚變釋放的核能的計(jì)算4．氘核（eq\o\al(2，1）H）和氚核(eq\o\al（3,1)H)結(jié)合成氦核（eq\o\al(4,2）He）的核反應(yīng)方程如下：eq\o\al(2，1)H＋eq\o\al（3,1）H→eq\o\al(4，2）He＋eq\o\al(1，0）n＋17.6MeV（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17.6MeV是核反應(yīng)中________(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________（填“增加”或“減少"）了________kg(保留一位有效數(shù)字)．答案（1)聚變(2）放出減少3×10－29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Δm＝eq\f（ΔE,c2）＝3×10－29kg.(時(shí)間：60分鐘）題組一對(duì)核裂變的理解1．一個(gè)eq\o\al（235,92)U核在中子的轟擊下發(fā)生一種可能的裂變反應(yīng)，其裂變方程為eq\o\al(235，92)U＋eq\o\al（1,0）n→X＋eq\o\al(94，38)Sr＋2eq\o\al(1，0）n，則下列敘述正確的是(）A．X原子核中含有86個(gè)中子B．X原子核中含有141個(gè)核子C．因?yàn)榱炎儠r(shí)釋放能量,根據(jù)E＝mc2，所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)增加D．因?yàn)榱炎儠r(shí)釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損,所以生成物的總質(zhì)量數(shù)減少答案A解析X原子核中的核子數(shù)為（235＋1）－(94＋2）＝140,B錯(cuò)誤;中子數(shù)為140－（92－38)＝86，故A正確;裂變時(shí)釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，但是其總質(zhì)量數(shù)是不變的,故C、D錯(cuò)誤．2．關(guān)于核反應(yīng)堆，下列說(shuō)法正確的是(）A．鈾棒是核燃料，裂變時(shí)釋放核能B．鎘棒的作用是控制反應(yīng)堆的功率C．石墨的作用是吸收中子D．冷卻劑的作用是控制反應(yīng)堆的溫度和輸出熱能答案ABD解析鈾棒是核燃料，裂變時(shí)可放出能量，故A正確；鎘棒吸收中子的能力很強(qiáng)，作用是調(diào)節(jié)中子數(shù)目以控制反應(yīng)速度，即控制反應(yīng)堆功率,故B正確；慢中子最容易引發(fā)核裂變，所以在快中子碰到鈾棒前要進(jìn)行減速，石墨的作用是使中子減速,故C錯(cuò)誤；水或液態(tài)金屬鈉等流體在反應(yīng)堆內(nèi)外循環(huán)流動(dòng),把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳輸出去,用于發(fā)電，同時(shí)也使反應(yīng)堆冷卻，控制溫度，故D正確．3．為應(yīng)對(duì)能源危機(jī)和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，提高清潔能源的比重，我國(guó)制定了優(yōu)先選擇核能,其次加快發(fā)展風(fēng)電和再生能源的政策，在《核電中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》中要求2020年核電運(yùn)行裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)到4000萬(wàn)千瓦的水平，請(qǐng)根據(jù)所學(xué)物理知識(shí)，判斷下列說(shuō)法中正確的是（)A．核能發(fā)電對(duì)環(huán)境的污染比火力發(fā)電要小B．核能發(fā)電對(duì)環(huán)境的污染比火力發(fā)電要大C．目前所有核電站都只利用重核裂變釋放大量的原子能D．目前既有重核裂變，又有輕核聚變釋放大量的原子能答案AC解析目前核電站都用核裂變，其原料是鈾，且核裂變?cè)诤朔磻?yīng)堆中應(yīng)用的是比較清潔的能源，故A、C正確，B、D錯(cuò)．4．秦山核電站第三期工程的兩個(gè)6×105kW發(fā)電機(jī)組已實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。發(fā)電站的核能來(lái)源于eq\o\al（235，)92U的裂變，下列說(shuō)法正確的是(）A．反應(yīng)堆中核反應(yīng)速度通常是采用調(diào)節(jié)eq\o\al(235,)92U的體積來(lái)控制的B。eq\o\al（235,)92U的一種可能的裂變是eq\o\al(235,）92U＋eq\o\al(1，0）n→eq\o\al(139,）54Xe＋eq\o\al（95，38）Sr＋2eq\o\al（1,0)nC。eq\o\al（235,）92U是天然放射性元素，升高溫度后它的半衰期會(huì)縮短D．一個(gè)eq\o\al（235，）92U裂變能放出200MeV的能量,合3。2×10－11J答案BD解析反應(yīng)堆中核反應(yīng)速度由控制棒（鎘棒）吸收中子的多少來(lái)控制,A錯(cuò);eq\o\al(235，）92U裂變有多種可能性，這是其中常見(jiàn)的一種，B對(duì);放射性元素的半衰期由原子核本身決定，與溫度壓強(qiáng)等外界條件無(wú)關(guān)，C錯(cuò)；通過(guò)計(jì)算知，D正確．題組二對(duì)核聚變的理解5．關(guān)于核聚變，以下說(shuō)法不正確的是（）A．與裂變相比輕核聚變輻射極少，更為安全、清潔B．世界上已經(jīng)有利用核聚變能來(lái)發(fā)電的核電站C．要使輕核發(fā)生聚變，必須使它們的距離達(dá)到10－15m以內(nèi)，核力才能起作用D．地球聚變?nèi)剂系膬?chǔ)量十分豐富，從海水中可以提煉出大量核聚變所需的氘核答案B解析與裂變相比，核聚變有下面的幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：（1）安全、清潔、輻射少；（2）核燃料儲(chǔ)量多；(3）核廢料易處理．但核聚變發(fā)電還沒(méi)有投入實(shí)際運(yùn)行．所以B項(xiàng)是不正確的．6．重核裂變和輕核聚變是人們獲得核能的兩個(gè)途徑，下列說(shuō)法中正確的是(）A．裂變過(guò)程質(zhì)量增加，聚變過(guò)程質(zhì)量虧損B．裂變過(guò)程質(zhì)量虧損，聚變過(guò)程質(zhì)量增加C．裂變過(guò)程和聚變過(guò)程都有質(zhì)量增加D．裂變過(guò)程和聚變過(guò)程都有質(zhì)量虧損答案D解析重核裂變和輕核聚變都能釋放巨大的能量，由愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程知兩過(guò)程均會(huì)有質(zhì)量虧損．7．下列說(shuō)法正確的是（）A。eq\o\al（15，7）N＋eq\o\al（1,1)H→eq\o\al（12,6）C＋eq\o\al(4，2）He是α衰變方程B.eq\o\al（1,1)H＋eq\o\al(2，1）H→eq\o\al（3,2)He＋γ是核聚變反應(yīng)方程C.eq\o\al（238,92）U→eq\o\al（234,90)Th＋eq\o\al（4，2)He是核裂變反應(yīng)方程D.eq\o\al(4,2）He＋eq\o\al(27,13）Al→eq\o\al(30，15）P＋eq\o\al(1,0)n是原子核的人工轉(zhuǎn)變方程答案BD解析本題考查了核反應(yīng)的相關(guān)知識(shí)，意在考查考生對(duì)天然放射現(xiàn)象、重核裂變、輕核聚變、原子核的人工轉(zhuǎn)變等相關(guān)知識(shí)的記憶及分析判斷能力,選項(xiàng)A、D為原子核的人工轉(zhuǎn)變，選項(xiàng)B為輕核聚變,選項(xiàng)C為原子核的衰變，故選項(xiàng)B、D正確．8．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eq\o\al(1,1）H＋eq\o\al(12,6)C→eq\o\al（13，7）N＋Q1，eq\o\al(1,1）H＋eq\o\al(15,7）N→eq\o\al(12,6)C＋X＋Q2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eq\o\al（1,1)Heq\o\al（3，2)Heeq\o\al（4,2）Heeq\o\al（12，6）Ceq\o\al（13,7）Neq\o\al(15,7）N質(zhì)量/u1.00783。01604.002612。000013.005715.0001以下推斷正確的是()A．X是eq\o\al（3,2）He，Q2〉Q1B．X是eq\o\al(4,2)He，Q2>Q1C．X是eq\o\al（3，2）He，Q2<Q1D．X是eq\o\al(4,2）He，Q2<Q1答案B解析根據(jù)核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒容易求得新核X的質(zhì)量數(shù)為4、電荷數(shù)為2,即X是eq\o\al(4,2)He；根據(jù)表中提供的數(shù)據(jù)，可以求得第2個(gè)核反應(yīng)的質(zhì)量虧損大，根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程必然有Q1〈Q2。9．據(jù)新華社報(bào)道,由我國(guó)自行設(shè)計(jì)、研制的世界第一套全超導(dǎo)核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（又稱“人造太陽(yáng)")已完成了首次工程調(diào)試．下列關(guān)于“人造太陽(yáng)”的說(shuō)法正確的是（)A．“人造太陽(yáng)"的核反應(yīng)方程是eq\o\al(2，1)H＋eq\o\al（3,1)H→eq\o\al（4,2）He＋eq\o\al(1,0)nB．“人造太陽(yáng)"的核反應(yīng)方程是eq\o\al（235,92）U＋eq\o\al(1，0）n→eq\o\al（141,56)Ba＋eq\o\al（92,36)Kr＋3eq\o\al(1，0)nC．根據(jù)公式E＝mc2可知,核燃料的質(zhì)量相同時(shí)，聚變反應(yīng)釋放的能量比裂變反應(yīng)大得多D．根據(jù)公式E＝mc2可知,核燃料的質(zhì)量相同時(shí)，聚變反應(yīng)釋放的能量與裂變反應(yīng)相同答案AC解析eq\o\al（2，1)H＋eq\o\al（3，1）H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0）n是氫核聚變方程，故A項(xiàng)正確；根據(jù)氫核聚變特點(diǎn)，相同質(zhì)量的核燃料,氫核聚變釋放的能量比裂變反應(yīng)大得多,故C項(xiàng)正確．題組三綜合應(yīng)用10．在所有能源中核能具有能量密度大、區(qū)域適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，在核電站中，核反應(yīng)堆釋放的核能被轉(zhuǎn)化為電能．核反應(yīng)堆的工作原理是利用中子轟擊重核發(fā)生裂變反應(yīng)，釋放出大量核能．（1）核反應(yīng)方程式eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al（1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al（92，36）Kr＋aX是反應(yīng)堆中發(fā)生的許多核反應(yīng)中的一種，eq\o\al（1，0)n為中子，X為待求粒子，a為X的個(gè)數(shù),則X為_(kāi)_______，a＝________．以mU、mBa、mKr分別表示eq\o\al（235,92）U、eq\o\al(141,56）Ba、eq\o\al（92,36）Kr的質(zhì)量，mn、mp分別表示中子、質(zhì)子的質(zhì)量，c為光在真空中傳播的速度，則在上述核反應(yīng)過(guò)程中放出的核能ΔE＝________．（2）有一座發(fā)電能力為P＝1.00×106kW的核電站,核能轉(zhuǎn)化為電能的效率η＝40%。假定反應(yīng)堆中發(fā)生的裂變反應(yīng)全是本題(1）中的核反應(yīng)，已知每次核反應(yīng)過(guò)程中放出的核能ΔE＝2。78×10－11J，鈾核的質(zhì)量mU＝390×10－27kg，求每年(1年＝3.15×107s）消耗的eq\o\al(235，92）U的質(zhì)量．答案（1）eq\o\al(1,0）n3(mU－mBa－mKr－2mn）c2（2）1104kg解析(1）由反應(yīng)方程可知：X為eq\o\al（1,0)n,a為3，釋放的能量為ΔE＝(mU－mBa－mKr－2mn)c2.(2)因核電站發(fā)電效率為40%,故核電站消耗eq\o\al（235,92)U的功率為P′＝eq\f（P,40%)＝eq\f(1.00×106，40%）kW＝2.5×106kW.核電站每年消耗eq\o\al(235,92)U的能量為W＝P′t＝2.5×109×3.15×107J＝7。875×1016J產(chǎn)生這些能量消耗的鈾核的數(shù)目：n＝eq\f(W,ΔE)＝eq\f(7.875×1016，2.78×10－11)＝2.83×1027（個(gè))每年消耗eq\o\al(235，92）U的質(zhì)量為M＝nmU＝2。83×1027×390×10－27kg＝1104kg11．如下一系列核反應(yīng)是在恒星內(nèi)部發(fā)生