热门试卷

新华社2007年1月15日电，继去年9月首次成功放电后，我国“人造太阳”实验装置——位于合肥的全超导非圆截面核聚变实验装置(EAST)14日23时01分至15日1时连续放电四次，单次时间长约50毫秒，从而标志着第二轮物理实验的开始。这个由我国自行设计、自行研制的“人造太阳”实验装置是世界上第一个同时具有全超导磁体和主动冷却结构的托卡马克。该装置再次成功放电，标志着我国在全超导核聚变实验装置领域进一步站在了世界前沿。“人造太阳”是从氘浓度为3.0×10-5 kg/L的海水中提取氘，使其在上亿摄氏度的高温下发生聚变反应并释放能量，就像太阳一样给人类提供无限清洁的能源。

(1)已知两个氘核聚变后就生成一个氦核，同时释放出一个中子，且Mn=1.008 7 u，MD=2.013 6 u，Mα=3.015 0 u，1原子质量单位u相当于931.5 MeV的能量。试写出其核反应方程式，并计算该核反应所释放的核能。

(2)已知汽油的热值q=4.6×107J/kg，试计算1 L海水中所含的氘核全部发生聚变时，所放出的能量与多少汽油完全燃烧所释放出的能量相当？

钚的放射性同位素静止时衰变为铀核激发态和粒子，而铀核激发态立即衰变为铀核，并放出能量为的光子。已知：、和粒子的质量分别为u、u和u。MeV。

（1）写出衰变方程；

（2）已知衰变放出的光子的动量可忽略，求粒子的动能。

2010年上海世博会倡导‘绿色世博’和‘低碳世博’的理念，世博会中国主题馆“东方之冠”高荙68米的屋顶平苔上“镶嵌”有与建筑相融合的太阳能光伏组件，屋面太阳能板面积达3万多平方米，是目前世界最大单体面积太阳能屋面，上海世博会场馆周围 80%～90% 的路灯利用太阳能发电技术来供电．科学研究发现太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应，即在太阳内部4个氢核（H）转化成一个氦核和两个正电子（e）并放出能量．已知质子质量mP=1.0073u，α粒子的质量mα=4.0015u，电子的质量me=0.0005u． 1u的质量相当于931.5MeV的能量．

（1）写出该热核反应方程；

（2）一次这样的热核反应过程中释放出多少MeV的能量？（结果保留四位有效数字）

镭（Ra）是历史上第一个被分离出来的放射性元素，已知Ra能自发地放出α粒子而变成新核Rn，已知Ra的质量为M1=3.7533×10-25kg，新核Rn的质量为M2=3.6867×10-25kg，α粒子的质量为m=6.6466×10-27kg，现有一个静止的Ra核发生α衰变，衰变后α粒子的速度为3.68×105m/s．则：（计算结果保留两位有效数字）

①写出该核反应的方程式．

②此反应过程中放出的能量是多少？

③反应后新核Rn的速度是多大？

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？

太阳辐射的能量实际上是由它内部的核聚变反应释放的核能．核反应方程是 2e+4H→He+释放的能量

（1）已知质子质量mp=1.0073u，He-4的质量mα=4.0026u，电子质量me=0.00055u，1u相当于931.5Mev的能量．求每聚变成1摩尔He-4核所放出的核能；

（2）已知每秒钟从太阳射到地球上垂直于太阳光的每平方米截面上的辐射能量为1.4×103J，其中可见光部分约占45%．假如认为可见光的波长均为0.55μm，太阳向各个方向的辐射是均匀的，日地间距离R=I．5×1011m，普朗克常数h=6.6×10-34J．s．请估算出太阳每秒钟辐射出的可见光的光子数．（只要求二位有效数字）．