人教版選修35 核聚變 、粒子和宇宙 第1課時 作業(yè).docxVIP

第7、8節(jié)核聚變_粒子和宇宙1(多選)關(guān)于聚變，以下說法正確的是()a兩個輕核聚變?yōu)橹械荣|(zhì)量的原子核時放出能量b同樣質(zhì)量的較輕核發(fā)生聚變時放出的能量比同樣質(zhì)量的較重核裂變時釋放的能量大好多倍c聚變反應(yīng)的條件是聚變物質(zhì)的體積達(dá)到臨界體積d發(fā)生聚變反應(yīng)時的原子核必須有足夠大的動能解析：選bd兩個輕核聚合為較大質(zhì)量的原子核就可釋放能量，但其生成物不是中等質(zhì)量的核，故a錯誤；輕核發(fā)生聚變反應(yīng)放出的能量比同樣質(zhì)量的重核裂變時釋放的能量大得多，故b正確；裂變反應(yīng)的條件是裂變物質(zhì)的體積達(dá)到臨界體積，而聚變反應(yīng)的條件是原子核間距達(dá)到1015 m，故要求有足夠大的動能克服原子核間的斥力做功，故c錯誤，d正確。2關(guān)于粒子，下列說法正確的是()a電子、質(zhì)子和中子是組成物質(zhì)的不可再分的最基本的粒子b強子都是帶電的粒子c夸克模型是探究三大類粒子結(jié)構(gòu)的理論d夸克模型說明電子電荷不再是電荷的最小單位解析：選d由于質(zhì)子、中子是由不同夸克組成的，它們不是最基本的粒子，不同夸克構(gòu)成強子，有的強子帶電，有的強子不帶電，故a、b錯誤；夸克模型是研究強子結(jié)構(gòu)的理論，不同夸克帶電荷不同，分別為元電荷的或，說明電子電荷不再是電荷的最小單位，c錯誤，d正確。 3太陽不斷地向外輻射能量，仍保持1千萬度以上的高溫，其主要原因是太陽內(nèi)部進(jìn)行著劇烈地()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)解析：選d太陽的內(nèi)部時刻都在進(jìn)行著氫核的聚變，即熱核反應(yīng)，故d對。 4關(guān)于輕核聚變釋放核能，下列說法正確的是()a一次聚變反應(yīng)一定比一次裂變反應(yīng)釋放的能量多b聚變反應(yīng)比裂變反應(yīng)每個核子釋放的平均能量一定大c聚變反應(yīng)中粒子的平均結(jié)合能變小d聚變反應(yīng)中由于形成質(zhì)量較大的核，故反應(yīng)后質(zhì)量增加解析：選b在一次聚變反應(yīng)中釋放的能量不一定比裂變反應(yīng)多，但平均每個核子釋放的能量一定大，故a錯誤，b正確；由于聚變反應(yīng)中釋放出巨大能量，則平均結(jié)合能一定變大，質(zhì)量發(fā)生虧損，故c、d錯誤。5重核裂變和輕核聚變是人們獲得核能的兩個主要途徑，下列說法正確的是()a裂變和聚變的過程中都有質(zhì)量虧損b裂變過程有質(zhì)量虧損，聚變過程質(zhì)量不變c裂變過程質(zhì)量不變，聚變過程有質(zhì)量虧損d裂變和聚變過程中質(zhì)量都增加解析：選a裂變和聚變都是釋放核能的反應(yīng)，因此都有質(zhì)量虧損，a正確。6發(fā)生輕核聚變的方法是()a用中子轟擊b保持室溫環(huán)境，增大壓強c把物質(zhì)加熱到幾百萬開爾文以上的高溫d用光子照射解析：選c輕核聚變需要幾百萬開爾文以上的高溫，使核子間的距離達(dá)到1015 m以內(nèi)，核力可以發(fā)生作用，選項c正確。7太陽內(nèi)部持續(xù)不斷地發(fā)生著4個質(zhì)子(h)聚變?yōu)?個氦核(he)的熱核反應(yīng)。核反應(yīng)方程是4hhe2x，這個核反應(yīng)釋放出大量核能。已知質(zhì)子、氦核、x的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，真空中的光速為c。下列說法中正確的是()a方程中的x表示中子(n)b方程中的x表示電子(e)c這個核反應(yīng)中質(zhì)量虧損m4m1m2d這個核反應(yīng)中釋放的核能e(4m1m22m3)c2解析：選d由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒知：x為 e，a、b錯誤；該反應(yīng)中質(zhì)量虧損m4m1m22m3，c錯誤；emc2(4m1m22m3)c2，d正確。8我國自行研制了可控?zé)岷朔磻?yīng)實驗裝置“超導(dǎo)托卡馬克”(俗稱“人造太陽”)。設(shè)可控?zé)岷藢嶒灧磻?yīng)前氘核(h)的質(zhì)量為m1，氚核(h)的質(zhì)量為m2，反應(yīng)后氦核(he)的質(zhì)量為m3，中子(n)的質(zhì)量為m4，光速為c，下列有關(guān)說法正確的是()a這種裝置中發(fā)生的核反應(yīng)方程式是hhhenb由核反應(yīng)過程質(zhì)量守恒可知m1m2m3m4c核反應(yīng)放出的能量等于(m1m2m3m4)c2d這種裝置與我國大亞灣核電站所使用裝置的核反應(yīng)原理相同解析：選a核反應(yīng)方程為hhhen，選項a正確；反應(yīng)過程中向外釋放能量，故質(zhì)量有虧損，且釋放的能量emc2(m1m2m3m4)c2，選項b、c錯誤；可控?zé)岷朔磻?yīng)原理為核聚變，大亞灣核電站所用核裝置反應(yīng)原理為核裂變，選項d錯誤。9根據(jù)宇宙大爆炸的理論，在宇宙形成之初是“粒子家族”盡顯風(fēng)采的時期，那么在大爆炸之后最早產(chǎn)生的粒子是()a夸克、輕子、膠子等粒子b質(zhì)子和中子等強子c光子、中微子和電子等輕子d氫核、氘核、氦核等輕核解析：選a宇宙形成之初產(chǎn)生了夸克、輕子和膠子等粒子，之后又經(jīng)歷了質(zhì)子和中子等強子時代，再之后是自由光子、中微子、電子大量存在的輕子時代，再之后是中子和質(zhì)子組合成氘核，并形成氦核的核時代，之后電子和質(zhì)子復(fù)合成氫原子，最后形成恒星和星系，b、c、d的產(chǎn)生都在a之后，因此a正確。10為了探究宇宙起源，“阿爾法磁譜儀(ams)”將在太空中尋找“反物質(zhì)”，所謂“反物質(zhì)”是由“反粒子”構(gòu)成的?！胺戳Ｗ印迸c其對應(yīng)的正粒子具有相同的質(zhì)量和相同的電荷量，但電荷的符號相反，則反氫原子是()a由1個帶正電荷的質(zhì)子和1個帶負(fù)荷的電子構(gòu)成b由1個帶負(fù)電荷的反質(zhì)子和1個帶正電荷的正電子構(gòu)成c由1個帶負(fù)電荷的反質(zhì)子和1個帶負(fù)電荷的電子構(gòu)成d由1個不帶電荷的中子和1個帶正電荷的正電子構(gòu)成解析：選b反氫原子由1個帶負(fù)電荷的反質(zhì)子和1個帶正電荷的正電子構(gòu)成，故b正確。11下列關(guān)于聚變的說法中，正確的是()a要使聚變產(chǎn)生，必須克服庫侖斥力做功b輕核聚變需要幾百萬開爾文的高溫，因此聚變又叫熱核反應(yīng)c原子彈爆炸能產(chǎn)生幾百萬開爾文的高溫，所以氫彈利用原子彈引發(fā)熱核反應(yīng)d太陽和許多恒星內(nèi)部都在激烈地進(jìn)行著熱核反應(yīng)解析：選abcd聚變時，要使輕核之間的距離達(dá)到1015 m，必須克服庫侖斥力做功，選項a正確；原子核必須有足夠的動能，才能使它們接近核力能發(fā)生作用的范圍。實驗證明，原子核必須處在幾百萬開爾文以上的高溫才有這樣的能量，氫彈是利用原子彈爆炸獲得高溫引發(fā)熱核反應(yīng)的，選項b、c正確；在太陽和許多恒星內(nèi)部存在著熱核反應(yīng)，選項d正確。12科學(xué)家發(fā)現(xiàn)月球上含有豐富的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hehe2hhe。關(guān)于he聚變，下列表述正確的是()a聚變反應(yīng)不會釋放能量b聚變反應(yīng)產(chǎn)生了新的原子核c聚變反應(yīng)會有質(zhì)量虧損d目前核電站都采用he聚變反應(yīng)發(fā)電解析：選bc聚變反應(yīng)是將質(zhì)量較小的輕核聚變成質(zhì)量較大的核，聚變過程會有質(zhì)量虧損，要放出大量的能量。目前核電站都采用鈾核的裂變反應(yīng)發(fā)電。綜上所述，選項b、c正確。13能源是社會發(fā)展的基礎(chǔ)，發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一。下列釋放核能的反應(yīng)方程，表述正確的有()a.hhhen是核聚變反應(yīng)b.hhhen是衰變c.unbakr3n是核裂變反應(yīng)d.unxesr2n是衰變解析：選achhhen是核聚變反應(yīng)，a對，b錯；c、d選項中都是核裂變反應(yīng)，c對，d錯。14海水中含有豐富的氘，完全可充當(dāng)未來的主要能源。兩個氘核的核反應(yīng)為：hh hen，其中氘核的質(zhì)量為2.013 6 u，氦核的質(zhì)量為3.015 0 u，中子的質(zhì)量為1.008 7 u。(1 u931.5 mev/c2)求：(1)核反應(yīng)中釋放的核能；(2)在兩個氘核以相等的動能0.35 mev進(jìn)行對心碰撞，并且核能全部轉(zhuǎn)化為機械能的情況下，求反應(yīng)中產(chǎn)生的中子和氦核的動能。解析：(1)核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損m2mhmhemn。由emc2可知釋放的核能e(2mhmhemn)c23.26 mev。(2)把兩個氘核作為一個系統(tǒng)，碰撞過程中系統(tǒng)的動量守恒，由于碰撞前兩氘核的動能相等，其動量等大、反向，反應(yīng)前后系統(tǒng)的總動量為零，即mhevhemnvn0反應(yīng)前后系統(tǒng)的總能量守恒，即mhevmnveekh又因為mhemn31，所以vhevn13由以上各式代入已知數(shù)據(jù)解得ekn2.97 mev，ekhe0.99 mev。答案：(1)3.26 mev(2)2.97 mev0.99 mev15.一個質(zhì)子和兩個中子聚變?yōu)橐粋€氚核，已知質(zhì)子質(zhì)量mh1.007 3 u，中子質(zhì)量mn1.008 7 u，氚核質(zhì)量m3.018 0 u,1 u相當(dāng)于931.5 mev的能量。(1)寫出聚變方程；(2)求聚變過程釋放出的核能；(3)求平均每個核子釋放的能量。思路點撥核反應(yīng)方程要根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒，核能的計算關(guān)鍵是要求出核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損，然后根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程求解。解析(1)聚變方程h2nh。(2)質(zhì)量虧損mmh2mnm(1.007 321.008 73.018 0)u0.006 7 u，釋放的核能emc20.006 7931.5 mev6.24 mev。(3)平均每個核子放出的能量為e mev2.08 mev。答案(1)h2nh(2)6.24 mev(3)2.08 mev16.在衰變中常伴有一種稱為“中微子”的粒子放出。中微子的性質(zhì)十分特別，因此在實驗中很難探測。1953年，萊尼斯和柯文建造了一個由大水槽和探測器組成的實驗系統(tǒng)，利用中微子與水中h的核反應(yīng)，間接地證實了中微子的存在。(1)中微子與水中的h發(fā)生核反應(yīng)，產(chǎn)生中子(n)和正電子(e)，即中微子hne?？梢耘卸ǎ形⒆拥馁|(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別是_。(填寫選項前的字母)a0和0b0和1c1和0 d1和1(2)上述核反應(yīng)產(chǎn)生的正電子與水中的電子相遇，與電子形成幾乎靜止的整體后，可以轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€光子()，即ee2。已知正電子和電子的質(zhì)量都為9.11031 kg，反應(yīng)中產(chǎn)生的每個光子的能量約為_j。正電子與電子相遇不可能只轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€光子，原因是_。(3)試通過分析比較，具有相同動能的中子和電子的物質(zhì)波波長的大小。思路點撥解答此題應(yīng)把握以下兩點：(1)根據(jù)方程的質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒，判斷出質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)。(2)利用質(zhì)能方程可得出每個光子的能量，正電子與電子相遇遵循動量守恒定律，不可能只轉(zhuǎn)化為一個光子。解析(1)發(fā)生核反應(yīng)前后，粒子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)均不變，據(jù)此可知中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷都是0，a項正確。(2)產(chǎn)生的能量是由于質(zhì)量虧損。兩個電子轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€光子之后，質(zhì)量變?yōu)榱?，則emc2，故一個光子的能量為，代入數(shù)據(jù)得8.21014 j。正電子與水中的電子相遇，與電子形成幾乎靜止的整體，故系統(tǒng)總動量為零，因為此過程遵循動量守恒定律，故如果只產(chǎn)生一個光子是不可能的。(3)物質(zhì)波的波長為，由p，因為mnme，所以pnpe，故ne。答案(1)a(2)8.21014原因見解析(3)ne17(全國高考)氘核和氚核可發(fā)生熱核聚變而釋放出巨大的能量，該反應(yīng)方程為：hhhex，式中x是某種粒子。已知：h、h、he和粒子x的質(zhì)量分別為2.014 1 u、3.016 1 u