世界首个全超导核聚变实验装置1剖析

2024届山东省齐鲁名校大联考高三下学期第三次学业质量检测全真演练物理试题一、单选题 (共7题)第(1)题一带负电荷的质点，在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c，已知质点的速率是递减的．关于b点电场强度E的方向，下列图示中可能正确的是（虚线是曲线在b点的切线）A．B．C．D．第(2)题2024年3月25日0时46分，我国成功利用长征运载火箭将“鹊桥二号”中继星送入环月轨道飞行，该中继星进入周期为T的环月大椭圆使命轨道，按计划开展与“嫦娥四号”和“嫦娥六号”的通信测试。

如图是中继星环绕月球的示意图，其中P点为近月点，与月球表面距离为，Q点为远月点，与月球表面距离为，M、N为椭圆的短轴点，月球半径为R，万有引力常量为G，则下列说法正确的是（ ）A．该中继星在P点时机械能最大B．该中继星沿MPN运动时间等于沿NQM运动时间C．月球表面重力加速度D．月球的质量第(3)题一带电粒子在电场中仅受静电力作用，做初速度为零的直线运动，取该直线为x轴，起始点O为坐标原点，其电势能与位移x的关系如图所示，下列图象中合理的是( )A．B．C．D．第(4)题2023年4月12日，中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）创造新的世界纪录，成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒。

“人造太阳”主要利用了核聚变反应所释放的能量，其中一种聚变反应为两个核转变为一个核并放出一个X粒子，则X粒子是（ ）A．B．C．D．第(5)题如图，虚线为某电子显微镜中静电场中的等势线，A、B、C、D、E为电场中的5个点，下列说法正确的是（ ）A．C点电场强度垂直于该点所在的等势线，方向向右B．A、B、C、D、E五个点中，C点的电场强度大小最大C．一正电荷从A点移到E点，电势能减小D．一电子从E点移到A点，电场力做正功第(6)题“食双星”是指在相互引力作用下绕双星连线上O点做匀速圆周运动，彼此掩食（如月亮挡住太阳）而造成亮度发生周期性变化的两颗恒星。

我国等离子体领域成就和专家1——全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST），有“人造太阳”之称，其运行原理就是在装置的真空室内加入少量氢的同位素氘或氚，通过类似变压器的原理使其产生等离子体，然后提高其密度、温度使其发生聚变反应，反应过程中会产生巨大的能量。

2006年9月28日，世界上首个全超导非圆截面托卡马克核聚变实验装置首轮物理放电实验取得成功，标志着中国站在了世界核聚变研究的前端。

2016年2月，中国EAST物理实验获重大突破，实现在国际上电子温度达到5000万度持续时间最长的等离子体放电。

2018年11月12日，从中科院合肥物质科学研究院获悉，EAST实现1亿摄氏度等离子体运行等多项重大突破。

2021年5月28日，全超导托卡马克核聚变实验装置创造新的世界纪录，成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，将1亿摄氏度20秒的原纪录延长了5倍。

12月，全超导托卡马克核聚变实验装置度开机运行。

12月30日晚，全超导托卡马克核聚变实验装置实现1056秒的长脉冲高参数等离子体运行，这是目前世界上托卡马克装置高温等离子体运行的最长时间。

2023年4月12日21时，全超导托卡马克核聚变实验装置创造新的世界纪录，成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒。

专家——吴征威在公共卫生健康领域，他将等离子体技术应用于消毒灭菌，开发出多款康复辅助产品，在解决环境安全、公共卫生、食品保鲜等疑难课题方面取得了显著成绩。

等离子体可以在短时间内杀灭各类细菌、真菌、霉菌等微生物。

利用这一技术，能够高效的形成相对洁净的空间，根据需求快速部署，尤其在自然灾害或重大伤亡事故发生时，此类装备能够在帐篷、车辆、建筑内迅速建立起初级卫生防疫系统。

他主持开发的“便携式等离子体杀菌装置”已形成样机，有望成为一种替代性的物理除菌方法。

此外，他与同事们一起利用等离子体技术对传统的骨科材料进行处理，获得了更安全、生物相容性更好、具有部分自清洁功能的生物医学材料。

“东方超环”核聚变实验装置人类曾赖以生存的传统能源——煤炭、石油、天然气正在逐渐枯竭，据预测，它们的服务时间最多只够再维持两三百年。

面对如此严峻的“能源危机”，人类将视线转移到太阳能、风能、水能、海洋能、生物质能等新能源上，但因技术和自然因素的限制，其产生的能量仍无法满足人类需求。

一筹莫展之际，人类从太阳身上得到了灵感。

每天都在发光发热的太阳拥有无穷的能量，而给予它能量的正是太阳核心所发生的核聚变反应，科学家便由此联想到人为制造核聚变反应，从而释放出可以为人类所用的能量。

氢弹就是人类已经实现的一种核聚变反应产物，但氢弹的问题是能量缓释无法控制，所以它爆炸的一瞬间形成了可以毁灭地球的杀伤力。

为了将这种具有强大杀伤力的能量转化为可以为人类所用的能源，一系列受控热核聚变能的研究相继展开。

由我国科技工作者独立设计制造的“东方超环”核聚变实验装置，是世界首个全超导托卡马克装置，通过将反应原料加热到上亿摄氏度（比太阳核心温度高十倍）来实现可控核聚变反应。

因为这一实验的反应原理与太阳相同，因此也被称为“人造太阳”项目。

诊断系统“东方超环”在进行实验时，科学家们需要全程监控它的各项反应参数。

然而由于“超高温度”造成的极限环境很难直接测量，科学家们就“迂回”地采用光谱分析来推导里面的各项参数数据。

这种方法很像医生通过听诊来判断人体内的健康情况，因此将极限环境下的测量系统称为诊断系统。

微波加热系统采取家用微波炉的微波共振原理，通过数万倍于家用微波炉的加热功率将聚变燃料的温度加热到上亿摄氏度，以达到核聚变所需的反应温度（相当于数万个家用微波炉同时运转）。

文/张素贞低温分配系统为“东方超环”上的超导材料分配低温冷却剂（主要是零下269摄氏度的液氦），使超导导体达到所需的低温，从而实现“超大电流”在超导材料上“无阻碍”地通过。

中性束注入系统利用中性粒子不受磁场控制的原理，将加速后具有巨大动能的中性粒子与带电粒子进行碰撞来传递能量，从而加热聚变材料。

2024届上海市虹口区高三上学期期终学生学习能力诊断测试（一模）物理试卷一、单项选择题（本题包含8小题，每小题4分，共32分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）(共8题)第(1)题利用如图甲所示的电路完成光电效应实验，金属的遏止电压与入射光频率的关系如图乙所示，图乙中、、均已知，电子电荷量用e表示。

入射光频率为时，下列说法正确的是（ ）A．光电子的最大初动能B．由图像可求得普朗克常量C．滑动变阻器的滑片P向N端移动过程中电流表示数逐渐增加D．把电源正负极对调之后，滑动变阻器的滑片P向N端移动过程中电流表示数一定一直增加第(2)题在一次消防演习中，消防员从高的地方通过缓降器由静止开始下落，其下落过程的图像如图所示，落地瞬间速度恰好减为零。

消防员的质量为60kg，加速和减速过程的加速度大小相等，重力加速度g取，下列说法正确的是（ ）A．0~2s内，消防员处于超重状态B．消防员匀速下落的位移大小为10mC．全程缓降器对消防员所做的功为1.5×10⁴J D．消防员整个下降过程所用的时间为4.5s第(3)题如图甲所示为某品牌漏电保护器，其内部结构及原理如图乙所示，虚线框内为漏电检测装置，可视为理想变压器，其中原线圈由入户的火线、零线在铁芯上双线并行绕制而成，副线圈与控制器相连。

当电路发生漏电时，零线中的电流小于火线，从而使副线圈中产生感应电流，通过控制器使线路上的脱扣开关断开，起到自动保护的作用。

若入户端接入（V）的交变电流，则（）A．入户端接入的交变电流方向每秒变化50次B．当用电器发生短路时，该漏电保护器会切断电路C．没有发生漏电时，通过副线圈的磁通量始终为0D．没有发生漏电时，通过副线圈的磁通量随原线圈中电流的增加而增加第(4)题2023年4月12日21时，中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）创造新的世界纪录，成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒，对提升核聚变发电具有重要意义。

高考经典课时作业15-3 核反应、核能（含标准答案及解析）时间：45分钟 分值：100分1．(高考浙江卷)关于天然放射现象，下列说法正确的是( ) A ．α射线是由氦原子核衰变产生B ．β射线是由原子核外电子电离产生C ．γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生D ．通过化学反应不能改变物质的放射性2．原子核A Z X 与氘核21H 反应生成一个α粒子和一个质子．由此可知( )A ．A ＝2，Z ＝1B ．A ＝2，Z ＝2C ．A ＝3，Z ＝3D ．A ＝3，Z ＝23．关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有( )A.238 92U →234 90Th ＋42He是α衰变 B.14 7N ＋42He →17 8O ＋11H 是β衰变C.21H ＋31H →42He ＋10n 是轻核聚变D.8234Se →8236Kr ＋20－1e 是重核裂变4．(2011·高考重庆卷)核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137.碘131的半衰期约为8天，会释放β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射γ射线．下列说法正确的是( )A ．碘131释放的β射线由氦核组成B ．铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量C ．与铯137相比，碘131衰变更慢D ．铯133和铯137含有相同的质子数5．(2013·江苏扬州)根据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界上第一套全超导核聚变实验装置，又称“人造太阳”，已完成了首次工程调试，下列关于“人造太阳”的说法正确的是( )A ．“人造太阳”的核反应方程是21H ＋31H →42He ＋10nB ．“人造太阳”的核反应方程是235 92U ＋10n →144 56Ba ＋8936Kr ＋310nC ．“人造太阳”释放的能量大小计算公式是ΔE ＝Δmc 2D ．“人造太阳”核能大小计算公式是E ＝12Δmc 2 6．14C 测年法是利用14C 衰变规律对古生物进行年代测定的方法．若以横坐标t 表示时间， 纵坐标m 表示任意时刻14C 的质量，m 0为t ＝0时14C 的质量．下列四幅图中能正确反映14C 衰变规律的是( )7．(2013·山西太原)钴60是金属元素钴的放射性同位素之一，其半衰期为5.27年．它会通过β衰变放出能量高达315 MeV 的高速电子衰变为镍60，同时会放出两束γ射线，其能量分别为1.17 MeV 及1.33 MeV ，钴60的应用非常广泛，几乎遍及各行各业．在农业上，常用于辐射育种、食品辐射保藏与保鲜等；在工业上，常用于无损探伤、辐射消毒、辐射加工、辐射处理废物以及自动控制等；在医学上，常用于癌和肿瘤的放射治疗．关于钴60下列说法正确的是( )A ．衰变方程为6027Co →6028Ni ＋ 0－1eB ．利用钴60对人体肿瘤进行放射治疗是利用其衰变放出的电子流C．钴60可以作为示踪原子研究人体对药物的吸收D．钴60衰变过程中不会有质量亏损8．太阳内部持续不断地发生着4个质子(11H)聚变为1个氦核(42He)的热核反应，核反应方程是411H→42He＋2X，这个核反应释放出大量核能．已知质子、氦核、X的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c.下列说法中正确的是()A．方程中的X表示中子(10n)B．方程中的X表示电子(0－1e)C．这个核反应中质量亏损Δm＝4m1－m2D．这个核反应中释放的核能ΔE＝(4m1－m2－2m3)c29．如图所示，两个相切的圆表示一个静止的原子核发生某种衰变后，释放出来的粒子和反冲核在磁场中运动的轨迹，可以判断()A．原子核发生β衰变B．原子核发生α衰变C．大圆是释放粒子的运动轨迹，小圆是新核的运动轨迹D．大圆是新核的运动轨迹，小圆是释放粒子的运动轨迹10．(2011·高考天津卷)回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展．当今医学影像诊断设备PET/CT堪称“现代医学高科技之冠”，它在医疗诊断中，常利用能放射正电子的同位素碳11作示踪原子．碳11是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氮14获得，同时还会产生另一粒子，试写出核反应方程．若碳11的半衰期τ为20 min，经2.0 h剩余碳11的质量占原来的百分之几？(结果取二位有效数字)11．2010年上海世博会太阳能应用技术引领了世界．太阳能屋顶、太阳能幕墙、太阳能汽车、太阳能动态景观……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(11H)转化成一个氦核(42He)和两个正电子(01e)并放出能量．已知质子能量m p＝1.007 3 u，α粒子的质量mα＝4.001 5 u，电子的质量m e＝0.000 5 u,1 u的质量相当于931.5 MeV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)12．氮核147N俘获一个速度为2.3×107 m/s的中子，发生核反应后若只产生了两个新粒子，其中一个粒子为氦核(42He)，它的速度大小是8.0×106 m/s，方向与反应前的中子速度方向相同．(1)写出此核反应的方程，求反应后产生的另一个粒子的速度大小及方向；(2)此反应过程中是否发生了质量亏损，说明依据．标准答案及解析：1．解析：本题考查三种射线，意在考查考生对基本概念的理解．α射线是原子核同时放出两个质子和两个中子产生的，A 错误；β射线是原子核内中子转化为质子和电子而放出的，B 错误；γ射线是衰变后的原子核从高能级向低能级跃迁产生的，C 错误；放射性是原子核的固有属性，D 正确．答案：D2．解析：该核反应的方程式为：A Z X ＋21H →42He ＋11H ，由质量数和电荷数守恒得：A ＝4＋1－2＝3.Z ＝2＋1－1＝2，故正确答案为D.答案：D3．解析：(1)衰变是原子核自发地放出α或β粒子的核反应，衰变方程的特点是箭头的左边只有一个原子核，箭头的右边出现α或β粒子；聚变反应的特点是箭头的左边是两个轻核，箭头的右边是较大质量的原子核；裂变方程的特点是箭头的左边是重核与中子反应，箭头右边是中等质量的原子核．综上所述，A 、C 正确．答案：AC4．解析：β射线是高速运动的电子流，不是氦原子核，A 错误；γ射线的频率大于可见光的频率，根据E ＝hν可知，γ射线光子能量大于可见光光子能量，B 错误；半衰期越短，衰变越快，C 错误；铯133和铯137都是铯元素，是质子数相同而中子数不同的同位素，所以D 正确．答案：D5．解析：“人造太阳”是全超导核聚变实验装置，核反应是轻核聚变，而不是重核裂变，故A 项对、B 项错；“人造太阳”是利用海水中的21H 和31H 轻核聚变而产生大量的能量，放出的能量是用质量亏损计算的，释放核能大小的计算依据是爱因斯坦质能方程，C 项对、D 项错．答案：AC6．解析：由公式m ＝m 0·⎝⎛⎭⎫12t τ并结合数学知识可知C 正确． 答案：C7．解析：据质量数守恒及电荷数守恒，可判断A 项正确．钴60半衰期太长，且衰变放出的高能粒子对人体伤害太大，不能作为药品的示踪原子，C 项不正确；利用钴60对人体肿瘤进行放射治疗是利用其衰变放出的γ射线，因为衰变释放能量，必然存在质量亏损，B 、D 两项都不正确．答案：A8．解析：X 表示质子，故A 、B 错；质量亏损为：Δm ＝4m 1－m 2－2m 3，故C 错；释放的核能为：ΔE ＝Δmc 2＝(4m 1－m 2－2m 3)c 2，故D 对．答案：D9．答案：AC10．解析：核反应方程为14 7N ＋11H →11 6C ＋42He ①设碳11原有质量为m 0，经过t 1＝2.0 h ，剩余的质量为m r ，根据半衰期定义有 m r m 0＝⎝⎛⎭⎫12t 1τ＝⎝⎛⎭⎫1212020≈1.6%② 答案：14 7N ＋11H →11 6C ＋42He 1.6%11．解析：(1)411H →42He ＋2 0＋1e(2)Δm ＝4m p －m α－2m e ＝4×1.007 3 u －4.001 5 u －2×0.000 5 u ＝0.026 7 u ΔE ＝Δmc 2＝0.026 7 u ×931.5 MeV ＝24.87 MeV .答案：(1)411H →42He ＋201e (2)24.87 MeV12．解析：(1)14 7N ＋10n →11 5B ＋42He用m 1、m 2和m 3分别表示中子(10n)、氦核(42He)和新核的质量，由动量守恒定律得m 1v 1＝m 2v 2＋m 3v 3代入数值，得v 3＝－8.2×105 m/s即反应后生成的新核的速度大小为8.2×105 m/s方向与反应前中子的速度方向相反(2)反应前的总动能E 1＝12m 1v 21 反应后的总动能E 2＝12m 2v 22＋12m 3v 23 经计算知E 1>E 2，故可知反应中发生了质量盈余，没有亏损．答案：(1)14 7N ＋10n →11 5B ＋42He 8.2×105 m/s 与反应前中子的速度方向相反(2)见解析。

4.4核能单元测试单元测试答案1、重核的裂变和轻核的聚变是人类利用原子能的两种主要方法，下列关于裂变和聚变的说法正确的是( )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．聚变过程有质量亏损，裂变过程质量有所增加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的过程中都释放大量核能，都有质量亏损，故A正确。

2、我国物理学家钱三强、何泽慧夫妇，1946年发现了铀的三分裂和四分裂，这是我国科学家在核物理研究中做出的贡献，这是将中子打入铀核后所发生的核反应，它属于( ) A．人工核转变B．重核的裂变C．铀核的衰变D．以上说法都不对解析：选B 铀核裂变的产物是多样的，所以我国科学家钱三强、何泽慧夫妇发现了铀核的三分裂和四分裂。

3、(2017·天津高考)我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。

下列核反应方程中属于聚变反应的是( )A.21H＋31H―→42He＋10nB.14 7N＋42He―→17 8O＋11HC.42He＋2713Al―→3015P＋10nD.235 92U＋10n―→144 56Ba＋8936Kr＋310n解析：选A A项是氢元素的两种同位素氘和氚聚变成氦元素的核反应方程，B项是用α粒子轰击氮原子核发现质子的核反应方程，C项属于原子核的人工转变，D项属于重核的裂变，因此只有A项符合要求。

4、下列说法中正确的是( )A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应B．中等核的平均结合能比重核的平均结合能小，所以重核裂变要放出能量C．只要有核反应发生，就一定会释放出核能D．轻核中质子数与中子数大致相等，重核中中子数小于质子数解析：选A 太阳的能量来自轻核聚变放出的能量，A正确。

中等核的平均结合能比重核的平均结合能大，B错误。

核反应是否释放能量取决于反应前后是否发生了质量亏损，C 错误。

托克马克装置原理
托克马克装置是核聚变实验装置之一，其原理是利用恒定的磁场和变化的磁场产生离子的运动轨迹，将离子保持在空间中运动，并通过恒定的外部加热及高功率的微波辐射将离子加热到高温，促使其发生核聚变反应，从而产生能量。

具体来说，托克马克装置由磁场系统、加热系统、离子注入、检测和测量系统等组成。

其中磁场系统是托克马克装置的核心部分，其作用是在空间内产生恒定的磁场和变化的磁场。

通过调节磁场，可以控制离子的运动轨迹和速度，使其在空间中形成一种类似于托波立兹运动的运动模式。

接下来，利用外部加热系统和微波辐射技术，将离子加热到高温，使其达到核聚变条件。

在离子能量达到一定水平后，离子之间的核反应开始发生，核聚变反应在高温下持续进行，当聚变反应达到一定的强度时，可产生大量的热能，从而实现核聚变能量的释放和控制。

通过托克马克装置实验，可以研究核聚变反应的机制、探索提高聚变反应效率的方法，为核聚变能源的研究和开发提供重要的理论和技术基础。

1安徽省合肥六中2024-2024学年度上学期高三综合能力测试理综部分全真演练物理试题（基础必刷）一、单项选择题（本题包含8小题，每小题4分，共32分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）(共8题)第(1)题从1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量。

他的目的是：测量金属的截止电压U与入射光的频率，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。

如图所示为某金属的图像，已知电子的电荷量，则该金属的逸出功约为（ ）A．1.7eV B．1.7J C．4.3eV D．4.3J第(2)题如图所示，假设在太空中有A、B双星系统绕点O做顺时针匀速圆周运动，运动周期为，它们的轨道半径分别为、，且，C为B的卫星，绕B做逆时针匀速圆周运动，周期为，忽略A与C之间的引力，且A与B之间的引力远大于C与B之间的引力。

引力常量为G，下列说法正确的是（ ）A．若知道C的轨道半径，则可求出C的质量B．A、B、C三星由图示位置到再次共线的时间为C．若A也有一颗运动周期为的卫星，则其轨道半径一定大于C的轨道半径D．B的质量为第(3)题我国自主研发的东方超环（EAST）是国际首个全超导托卡马克核聚变实验装置，有“人造太阳”之称。

“人造太阳”核反应方程可能是（ ）A．B．C．D．第(4)题如图所示，水平地面上放置着用轻质弹簧竖直连接的A、B物块（两端栓接），其中A的质量为m，弹簧的劲度系数为k。

压缩弹簧后释放，A开始做简谐振动，最高点恰好位于弹簧原长。

某次A恰好到达最高点时，质量为m的物块C以速度与A发生完全非弹性碰撞后粘在一起做简谐振动，当它们运动到最高点时，物块B恰好与地面无弹力。

已知弹簧弹性势能的表达式为，质量为m的弹簧振子的周期，重力加速度为g。

不计一切阻力及碰撞时间，弹簧足够长且始终在弹性限度内。

下列说法正确的是（ ）A．B的质量B．A、C成为整体后，做简谐振动的振幅为C．A、C碰撞后，再次回到弹簧原长位置时间为D．A、C运动到最低点时，地面对B的支持力为第(5)题下列各叙述中，正确的是（）A．库仑提出了用电场线描述电场的方法B ．用比值法定义的物理概念在物理学中占有相当大的比例，例如场强，电容，加速度都是采用比值法定义的C．电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大的导体对电流的阻碍作用越大D．温度不变时，金属丝拉长为原来的两倍，电阻变为原来的四倍第(6)题如图所示，“天问一号”探测飞船经变轨后进入近火星表面轨道做匀速圆周运动。

高三物理原子核试题答案及解析1. 假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应生成氦的同位素和中子，已知氘核的质量是2.013 6 u ，中子的质量是1.008 7 u ，氦核同位素的质量是3.015 0 u.(1)聚变的核反应方程式是________，在聚变核反应中释放出的能量为______ MeV.(保留两位有效数字)(2)若氚核和氦核发生聚变生成锂核，反应方程式为H ＋He→Li ，已知各核子比结合能分别为E H ＝1.112 MeV 、E He ＝7.075 MeV 、E Li ＝5.603 MeV ，求此核反应过程中释放的核能 ． 【答案】(1) H ＋H→He ＋n 3.3 (2)7.585 MeV 【解析】(1)在核反应前后质量数和核电荷数守恒，由爱因斯坦的质能方程可知在聚变核反应中释放出的能量为（2.013 6 u+2.013 6 u-1.008 7 u-3.015 0 u ）×931.5MeV="3.3"MeV(2)比结合能为平均每个核子的能量，所以释放的能量为1.112 MeV×3+7.075 MeV×4-5.603 MeV×7="7.585" MeV2. 中子和质子结合成氘核时,质量亏损为Δm,相应的能量ΔE=Δmc 2="2.2" MeV 是氘核的结合能.下列说法正确的是( )A ．用能量小于2.2 MeV 的光子照射静止氘核时,氘核不能分解为一个质子和一个中子B ．用能量等于2.2 MeV 的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和为零C ．用能量大于2.2 MeV 的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和为零D ．用能量大于2.2 MeV 的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和不为零【答案】AD【解析】用能量小于等于结合能的光子照射氘核时,氘核一定不能分解,所以A 正确,B 错误.用能量大于结合能的光子照射氘核时,氘核可能分解,只要分解,分解出的质子和中子动能之和一定不为零(若动能之和为零就分不开了),所以C 错误,D 正确.3. (山东临沂一模)如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z 的关系图象.下列说法中正确的是( )A ．若D ､E 能结合成F,结合过程一定要释放能量B ．若D ､E 能结合成F,结合过程一定要吸收能量C ．若A 能分裂成B ､C,分裂过程一定要释放能量D ．若A 能分裂成B ､C,分裂过程一定要吸收能量【答案】AC【解析】核反应过程中,核子数守恒,反应后比反应前核子平均质量减小,则反应过程一定要放出能量,反之,反应后核子平均质量增大,则反应过程中一定要吸收能量,由图象易知A ､C 正确.实际上在这里A 项为轻核的聚变反应,C 项为重核的裂变反应.4. 放射性元素的原子核在α衰变或β衰变生成新原子核时,往往会同时伴随__________辐射.已知A､B两种放射性元素的半衰期分别为T1和T2,经过t=T1·T2时间后测得这两种放射性元素的质量相等,那么它们原来的质量之比mA mB=__________.【答案】γ 2T22T1【解析】由半衰期公式m=m0结合题意可得mA·mB·所以5.太阳内部持续不断地发生着4个质子聚变为一个氦核的热核反应，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)这一核反应能释放出多少能量？(3)已知太阳每秒释放能量为3.8×1026 J，则太阳每秒减少的质量为多少kg?(4)若太阳质量减小万分之三，热核反应不能继续进行，计算太阳还能存在多少年？(mp＝1.0073u，mα＝4.0015 u，me＝0.00055 u，太阳的质量为2×1030 kg)【答案】(1)4H―→He＋2e(2)24.78 MeV (3)4.2×109 kg(4)4.5×109年【解析】(1)核反应方程是4H―→He＋2 e.(2)这一核反应的质量亏损是Δm＝4mp －mα－2me＝0.0266 uΔE＝Δmc2＝0.0266×931.5 MeV≈24.78 MeV.(3)由ΔE＝Δmc2得每秒太阳质量减少Δm＝＝ kg≈4.2×109 kg.(4)太阳的质量为2×1030 kg，太阳还能存在的时间为t＝＝s≈1.4×1017 s即为4.5×109年．6.太阳的能量来源是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，核聚变反应可以看做是4个氢核结合成1个氦核同时放出2个正电子．试写出核反应方程，并由表中数据计算出该聚变反应过程中释放的能量(取1 u＝×10－26 kg)．粒子名称质子pα粒子电子e中子n质量/u 1.0073 4.00150.00055 1.0087【答案】：见解析【解析】核反应方程为4H―→He＋2e,4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损为Δm＝(1.0073×4－4.0015－2×0.00055)u＝0.0266 u＝4.43×10－29 kg由爱因斯坦质能方程得，聚变反应过程中释放的能量为ΔE＝Δmc2＝4.43×10－29×(3×108)2 J＝4.0×10－12 J.7.（2010·北京·15）太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少。