热门试卷

半个世纪以来，热核聚变的研究一直围绕着一个主题，那就是要实现可控的核聚变反应，造出一个人造太阳，一劳永逸地解决人类的能源危机。在受控核聚变装置中，需要把核反应物质——氘（）和氚（）“加热”到上亿度而成为等离子体，而这些等离子体无法用通常意义上的“容器”盛装，只能用强磁场来束缚它们。前不久，中国科学家率先建成了世界上第一个可控全超导核聚变实验装置，模拟太阳实现可控的核聚变。

可控全超导核聚变装置从内到外有五层部件构成，比较复杂。现在按下面的简化模型来讨论这个问题：如图所示，设想最关键的环状磁容器是一个横截面为环形的区域：内径为R1，外径为R2，区域内有垂直于截面向里的磁感强度为B的匀强磁场。

（1）该核反应方程式为：_____________________________；

（2）已知氘（）、氚（）、氦（）核、中子（）的静质量分别为m1、m2、m3、m4，那么在每一个核反应中释放的能量为多少？（已知光速为C）

（3）若等离子体源恰好放置在环心O点，它能沿半径方向辐射出各种速率的带电粒子，这些带电粒子的最大荷质比为k，不计带电离子的重力，该磁场能够约束住的这些带电粒子的最大速率是多少？

太阳内部发生的核反应主要是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，氢核的聚变反应可以看做是4个氢核（H）结合成1个氦核（He）。下表中列出了部分粒子的质量（1u相当于931.5MeV的能量）

①写出氢核聚变的核反应方程：                                            ；

②计算发生一次核反应释放的能量。（以MeV为单位，结果保留三位有效数字）

为确定爱因斯坦质能联系方程ΔE=Δmc2的正确性，设计了如下实验：用动能为E1="0.9 " MeV的质子去轰击静止的锂核Ｌi，生成两个α粒子，测得这两个α粒子的动能之和为E="19.9" MeV.

(1)写出该核反应方程；

(2)计算核反应过程中释放出的能量ΔE；

(3)通过计算说明ΔE=Δmc2的正确性.(计算中质子、α粒子和锂核Ｌi的质量分别取：mp="1.007" 3  u，mα="4.001" 5  u，mＬi="7.016" 0  u)

由于铀235具有俘获慢中子而发生裂变的特点，但裂变时产生的中子速度很大，不易被铀235俘获而诱发新的裂变，所以在核反应堆中常用石墨作减速荆，当快中子与石墨原子核经过若干次弹性碰撞后变会变为慢中子．设每次碰撞前石墨的原子核都处于静止状态，一个具有初动能E0的中子，去正面弹性碰撞质量是中子质量的k倍的石墨原子核，试问：

(1)第一次碰撞后，中子的动能是多少？

(2)第n次碰撞后，中子的动能是多少？

核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源.近年来，受控核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站.一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘(又叫重氢)和氚(又叫超重氢)聚合成氦，并释放一个中子.若已知氘原子的质量为，氚原子的质量为，氦原子的质量为4.0026u，中子的质量为1.0087u，.

小题1:写出氘和氚聚合的反应方程.

小题2:试计算这个核反应释放出来的能量.

小题3:若建一座功率为的核聚变电站，假设聚变所产生的能量有一半变成了电能，每年要消耗多少氘的质量？

（一年按计算，光速，结果取二位有效数字）

一个铀235原子俘获一个中子后，裂变为氙139和锶94，同时放出三个中子。写出核反应方程并算出一个铀核裂变时释放的核能，已知mU=235.043 94 u，mxe=138.918 44 u，mSr=93.915 47 u，mn=1.008 665 u。

（1）某原子核反应堆由铀棒、镉棒、慢化剂、冷却剂和水泥防护层等组成，关于它们的作用，下列说法中正确的是____（填人正确选项前的字母）．

（2）两个粒子经相互作用后转化为另外两个粒子的核反应称为二体反应，在二体反应 中，我们可以认为两个粒子组成孤立的系统，反应中遵从动量守恒和能量守恒．用α粒子 轰击氮14的反应就可以看作是一个二体反应。

（1）写出该反应的核反应方程式

（2）已知该反应是吸能反应，反应后系统的总动能减小1.20MeV，设反应前氮核是静止的，那么用来轰击氮核的α粒子的动能至少是多大？ 

曾落在日本广岛上爆炸的原子弹，相当于2万吨TNT炸药放出的能量，原子弹放出的能量约8.4×1013 J，试问有多少个原子核进行分裂？该原子弹中含铀的质量最小限度为多少千克？（一个铀原子核分裂时产生的能量约为200 MeV）

在其他能源中，核能具有能量密度大，地区适应性强的优势．在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能．核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能．

(1) 核反应方程式是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n为中子，X为待求粒子，a为X的个数，则X为___，a=____，mU、mBa、mKr分别表示核的质量，mn、mp分别表示中子、质子的质量，c为光子在真空中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能△E=___。

(2)有一座发电能力为P=1.00×106 kW的核电站，核能转化为电能的效率η= 40%．假定反应堆中发生的裂变反应全是本题(1)中的核反应，已知每次核反应过程中放出的核能△E=2.78×10-11 J，核的质量mU=3.90×10 -27 kg。求每年（1年=3.15×107 s）消耗的的质量．

如图所示，有界的匀强磁场磁感应强度为B="0.50" T，磁场方向垂直于纸面向里，MN是磁场的左边界.在磁场中A处放一个放射源，内装（镭），放出某种射线后衰变成（氡）.试写出衰变的方程.若A距磁场的左边界MN的距离OA="1.0" m时，放在MN左侧的粒子接收器接收到垂直于边界MN方向射出的质量较小的粒子，此时接收器位置距经过OA的直线1.0 m.由此可以推断出一个静止镭核衰变时放出的能量是多少？保留两位有效数字.（取1 ｕ=1.6×10-27 kg，电子电量e=1.6×10-19 C）

（1）据2011年3月14日法新社报道，日本核泄漏事故正在加剧，福岛第一核电站3号机组可能已经出现“堆芯熔毁”现象，3号机组所用核燃料为铀和钚，下列关于该核泄漏事件的分析正确的是

A．铀238俘获中子形成铀239，再经一次β衰变，可成为原子反应堆中的燃料钚239

B．钚的半衰期为24100年，则24100年后泄漏物质中钚原子的总数将降低为原来的

C．衰变时放出的α射线比β射线的贯穿本领强

D．在核泄漏的地区由于受到大剂量辐射，会出现癌症、甲状腺病患者增多的现象

（2）在光滑的水平面上有a、b两球，其质量分别是ma、mb，两球在t1时刻发生正碰，并且在碰撞过程中无机械能损失，两球在碰撞前后的速度图象如图所示．下列关系正确的是(　　)

A．ma>mb　　  B．ma

太阳的能量来自下面的反应：四个质子（氢核）聚变成一个毩粒子，同时发射两个正电子，若太阳辐射能量的总功率为P，质子H、氦核He、正电子e的质量分别为mp、mα、me，真空中的光速为c，求：

（1）写出核反应方程式．

（2）核反应所释放的能量△E．

（3）1s内参与上述热核反应的质子数目．