在我国探月计划紧锣密鼓进行过程中召开的科协年会.关于月球.火星.小行星探测等深空探测自然成为重要话题．科学家们认为.21世纪人类把目光再次投向月球.重返月球的最主要原因是:一.寻求在月球建立永久基地.作为人类拓展生存空间的第一步,二.通过月球探测.带动高科技的发展和研究.包括空间军事技术的发展,三.为将来全面开发月球矿产资源和能源.� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

在我国探月计划紧锣密鼓进行过程中召开的科协年会，关于月球、火星、小行星探测等深空探测自然成为重要话题．

　　科学家们认为，21世纪人类把目光再次投向月球，重返月球的最主要原因是：一、寻求在月球建立永久基地，作为人类拓展生存空间的第一步；二、通过月球探测，带动高科技的发展和研究，包括空间军事技术的发展；三、为将来全面开发月球矿产资源和能源，解决地球能源枯竭，为人类社会可持续发展提供资源储备．例如月球上氦-3资源总量约为100万吨～500万吨，建设一个500MW的核聚变发电站，每年消耗的氦-3仅仅50公斤，全世界的年总发电量只需100吨氦-3，也就是说，月球上的氦-3可满足地球供电能源需求达1万年以上．此外，月球表面的特殊空间环境，为研制特殊生物制品和特殊材料开拓了广阔前景，这是当前国际科技界“重返月球”最主要的原动力．

　　中国月球探测首席科学家欧阳自远指出，3年内，我国要完成首次月球探测，这是继我国成功发射人造地球卫星、载人飞船之后，我国空间科技发展的第三个里程碑．我国近期探月计划分为“环月探测”、“月面软着陆器探测”和“月面自动采样返回”3个阶段．作为世界主要航天国家，我国开展月球探测，对维护我国在月球上的权益具有重要战略意义．

　　氦-3是氦的同位素，含有两个质子和一个中子；氦-3最吸引人类的就是它作为能源材料的优秀“潜质”．经试验证实，利用氘和氦-3的热核聚变反应是最理想的一种核聚变反应，原因是：（1）这种聚变不产生中子，所以放射性小；（2）它转化为电能的效率高；（3）反应过程易于控制；可算是既无污染又安全．

　　结合材料回答下列问题

　　（1）估算人类1年所用的电能相当于多少吨煤完全燃烧所释放出的能量．（煤的燃烧值q=2.9×10⁷J/kg、氘核的质量为2.0136u、氦-3的质量为3.0150u、氢核的质量为1.008124u、氦核的质量为4.002603u）

　　（2）太阳辐射的能量是由聚变反应产生的，已知质子、a 粒子、正电子的质量分别为1.6726×10^-27kg、6.6458×10^-27kg、9.1×10^-31kg，则1J相当于多少组以上核反应释放出的能量．

答案：见详解
解析：

（1）核反应方程为

，由材料知全世界的年总发电量只需100吨氦-3．发生以上核反应释放的能量E=

　　而Dm=（2.0136+3.0150-1.008124-4.002603）u=0.017873u

　　∴　100吨氦-3发生核聚变反应释放的能量

　　即人类1年所需的电能为5.3×10¹⁹J

　　由E′=m_煤q可得

　　（2）由核反应方程→可知，每组核反应释放的能量

　　DE=Dmc²

　　　=[4×1.6726×10^-27-（6.6458×10^-27+2×9.1×10^-31）]×（3×10⁸）2J

　　　=3.9×10^-12J

　　所以1J相当于组该核反应释放的能量．

提示：

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　　结合材料回答下列问题