2020-2021學(xué)年高二物理人教版選修3-5課后作業(yè)：第十九章 第7節(jié)、第8節(jié) 核聚變 粒子和宇宙 Word版含解析

1、a組：合格性水平訓(xùn)練1(核聚變)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(qiáng)c用光子照射d把參與反應(yīng)的物質(zhì)加熱到幾百萬(wàn)攝氏度以上的高溫答案d解析用中子轟擊是核裂變反應(yīng)發(fā)生的條件，故a項(xiàng)錯(cuò)誤。根據(jù)輕核聚變發(fā)生的條件可知，發(fā)生輕核聚變的方法是把參與反應(yīng)的物質(zhì)加熱到幾百萬(wàn)攝氏度以上的高溫，故b、c兩項(xiàng)錯(cuò)誤，d項(xiàng)正確。2(核聚變)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在月球上含有豐富的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。下列關(guān)于he聚變的表述正確的是()a聚變反應(yīng)不會(huì)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)沒有質(zhì)量虧損d目前核電站都采用he聚變

2、反應(yīng)發(fā)電答案b解析聚變反應(yīng)是輕核變?yōu)檩^大質(zhì)量核的反應(yīng)，發(fā)生質(zhì)量虧損，釋放能量；目前核電站采用重核裂變反應(yīng)，d錯(cuò)誤；選項(xiàng)b正確，a、c錯(cuò)誤。3(受控?zé)岷朔磻?yīng))我國(guó)自行研制了可控?zé)岷朔磻?yīng)實(shí)驗(yàn)裝置“超導(dǎo)托卡馬克”。設(shè)可控?zé)岷藢?shí)驗(yàn)反應(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。下列說法中不正確的是()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(guó)大亞灣核電站所使用核裝置的核反應(yīng)原理不相同答案b解析可控?zé)岷朔磻?yīng)實(shí)驗(yàn)裝置屬于輕核聚變，所

3、以d正確。核反應(yīng)方程為hhhen，a正確。在這個(gè)過程中滿足愛因斯坦質(zhì)能方程，即核反應(yīng)放出的能量等于(m1m2m3m4)c2，所以c正確。核反應(yīng)過程中，有質(zhì)量虧損，釋放能量質(zhì)量不守恒，b錯(cuò)誤，所以不正確的選項(xiàng)為b。4(熱核反應(yīng))(多選)熱核反應(yīng)是一種理想能源的原因是()a平均每個(gè)核子，比重核裂變時(shí)釋放的能量多b對(duì)環(huán)境的放射性污染較裂變輕，且較容易處理c熱核反應(yīng)的原料在地球上儲(chǔ)量豐富d熱核反應(yīng)的速度容易控制答案abc解析熱核反應(yīng)速度不易控制，d錯(cuò)誤。5(粒子)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(qiáng)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

4、夸克模型說明電子電荷不再是電荷的最小單位答案d解析由于質(zhì)子、中子是由不同夸克組成的，它們不是最基本的粒子，a錯(cuò)誤；不同夸克構(gòu)成強(qiáng)子，有的強(qiáng)子帶電，有的強(qiáng)子不帶電，故b錯(cuò)誤；夸克模型是研究強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的理論，c錯(cuò)誤；不同夸克帶電不同，分別為e和，說明電子電荷不再是電荷的最小單位，d正確。6(粒子)加拿大薩德伯里中微子觀測(cè)站揭示了失蹤的部分中微子在運(yùn)動(dòng)過程中轉(zhuǎn)化為一個(gè)子和一個(gè)子。在上述研究中有以下說法，正確的是()若發(fā)現(xiàn)子和中微子的運(yùn)動(dòng)方向一致，則子的運(yùn)動(dòng)方向與中微子的運(yùn)動(dòng)方向一定相反若發(fā)現(xiàn)子和中微子的運(yùn)動(dòng)方向一致，則子的運(yùn)動(dòng)方向與中微子的運(yùn)動(dòng)方向可能一致若發(fā)現(xiàn)子和中微子的運(yùn)動(dòng)方向相反，則子的運(yùn)動(dòng)方向

5、與中微子的運(yùn)動(dòng)方向一定一致若發(fā)現(xiàn)子和中微子的運(yùn)動(dòng)方向相反，則子的運(yùn)動(dòng)方向與中微子的運(yùn)動(dòng)方向可能相反a b c d答案b解析中微子在轉(zhuǎn)化為子和子的前后過程中滿足動(dòng)量守恒定律。7(粒子)現(xiàn)在科學(xué)家正在設(shè)法尋找“反物質(zhì)”。所謂“反物質(zhì)”是由“反粒子”組成的，則反粒子的符號(hào)是()a.he b.he c.he d.he答案c解析反物質(zhì)是質(zhì)量相同，而電荷及其他一些物理性質(zhì)相反的粒子，粒子的符號(hào)為he，因而反粒子的質(zhì)量數(shù)為4，而電荷數(shù)為2，符號(hào)為he，a、b、d錯(cuò)誤，c正確。8(綜合)(多選)下列方程及其表述都正確的是()a.hehheh是聚變反應(yīng)b.unbakr3n是裂變反應(yīng)c.hhhen是聚變反應(yīng)d.n

6、amge是裂變反應(yīng)答案abc解析選項(xiàng)a、b、c說法均正確；選項(xiàng)d為衰變方程，d錯(cuò)誤。9(綜合)下列方程中屬于衰變的是()，屬于人工核反應(yīng)的是()，生成原來元素的同位素的是()，放出粒子的是()a.inib.uthhec.pbbied.behe6cn答案bcadac解析首先從方程左端去判斷哪種是衰變，哪種是人工轉(zhuǎn)變，當(dāng)方程左端只有一種元素的原子核時(shí)，只能是衰變，故b、c為衰變，a、d為人工轉(zhuǎn)變；而同位素產(chǎn)生，是根據(jù)原子序數(shù)相同而質(zhì)量數(shù)不同來判斷，所以a生成原來元素的同位素；判斷衰變，只需要看清方程右端產(chǎn)生的電子即可，應(yīng)選c。b組：等級(jí)性水平訓(xùn)練10(太陽(yáng)內(nèi)部的核反應(yīng))太陽(yáng)能的產(chǎn)生是由于太陽(yáng)內(nèi)部所

7、發(fā)生的一系列核反應(yīng)形成的，其主要的核反應(yīng)過程可表示為()a4hhe2eb.7nhe8ohc.92unbakr3nd.92uthhe答案a解析太陽(yáng)內(nèi)部發(fā)生的核反應(yīng)是輕核聚變，是輕核反應(yīng)生成較大核的過程，a正確；b是人工核反應(yīng)的方程，c是裂變反應(yīng)方程，d是衰變反應(yīng)方程，b、c、d錯(cuò)誤。11(綜合)一個(gè)x核與一個(gè)氚核結(jié)合成一個(gè)氦核時(shí)放出一個(gè)粒子y，由于質(zhì)量虧損放出的能量為e，核反應(yīng)方程是xhhey；y可以通過釋放一個(gè)電子而轉(zhuǎn)化為質(zhì)子。下列說法中不正確的是()ay是中子b.u可以俘獲y發(fā)生裂變反應(yīng)cxhhey是原子核的人工轉(zhuǎn)變方程d核反應(yīng)xhhey中虧損的質(zhì)量為答案c解析由題意，由于y可以釋放一個(gè)電子

8、而轉(zhuǎn)化為質(zhì)子，即可判斷出y是一個(gè)中子，質(zhì)量數(shù)是1，電荷數(shù)是0，故a正確；由于y是核反應(yīng)的過程中釋放出的中子，所以u(píng)可以俘獲y發(fā)生裂變反應(yīng)，故b正確；x的質(zhì)量數(shù)：m4132；電荷數(shù)：n2011；所以x核是氘核；所以xhhey是輕核的聚變，故c錯(cuò)誤；根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可知，核反應(yīng)xhhey中虧損的質(zhì)量等于，故d正確。不正確的選項(xiàng)為c。12(綜合)(多選)有下列反應(yīng)：healpnhhhe9fh8oheunsrxe10n關(guān)于上面四個(gè)核反應(yīng)方程，下列說法正確的是()a是人工轉(zhuǎn)變的反應(yīng)方程式b是聚變的核反應(yīng)方程式c是衰變的反應(yīng)方程式d是裂變的核反應(yīng)方程式答案abd解析根據(jù)各種定義可知：是人工轉(zhuǎn)變的反應(yīng)方

9、程式，a正確；是聚變的核反應(yīng)方程式，b正確；并不是衰變，而是人工轉(zhuǎn)變，衰變是自發(fā)進(jìn)行的，不需要外界因素的影響，c錯(cuò)誤；是裂變的核反應(yīng)方程式，d正確。13(綜合)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(shí)驗(yàn)中很難探測(cè)。1953年，萊尼斯和柯文建造了一個(gè)由大水槽和探測(cè)器組成的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，利用中微子與水中h的核反應(yīng)，間接地證實(shí)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可以判定，中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別是_。(填正確答案標(biāo)號(hào))a0和0 b0和1 c1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

10、成幾乎靜止的整體后，可以轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€(gè)光子()，即e01e2。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(gè)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€(gè)光子，原因是_。(3)試通過分析比較，具有相同動(dòng)能的中子和電子的物質(zhì)波波長(zhǎng)的大小。答案(1)a(2)8.21014動(dòng)量不守恒(3)en解析(1)發(fā)生核反應(yīng)前后，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，據(jù)此可知中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都是0，a項(xiàng)正確。(2)產(chǎn)生的能量是由于質(zhì)量虧損。兩個(gè)電子轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€(gè)光子之后，靜質(zhì)量變?yōu)榱悖瑒temc2，故一個(gè)光子的能量為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(dòng)量為零，故

11、如果只產(chǎn)生一個(gè)光子是不可能的，因?yàn)榇诉^程遵循動(dòng)量守恒定律。(3)物質(zhì)波的波長(zhǎng)為，因?yàn)閯?dòng)能相同，要比較波長(zhǎng)需要將中子和電子的動(dòng)量用動(dòng)能表示出來，即p，因?yàn)閙nme，所以pnpe，故en。14(綜合)2個(gè)質(zhì)子和1個(gè)中子結(jié)合可以生成氦3，核反應(yīng)方程為：2hnhe。已知每個(gè)質(zhì)子的質(zhì)量為1.007277 u，中子的質(zhì)量為1.008665 u，氦核的質(zhì)量為3.002315 u，試求氦3的結(jié)合能(1 u相當(dāng)于931.5 mev，e1.61019 c)。答案19.4721 mev(或3.11551012 j)解析粒子結(jié)合前后的質(zhì)量虧損為m2mhmnmhe0.020904 u由于1 u相當(dāng)于931.5 mev，

12、則結(jié)合能為e0.020904931.5 mev19.4721 mev3.11551012 j。15(綜合)已知氘核質(zhì)量為2.0136 u，中子質(zhì)量為1.0087 u，he核的質(zhì)量為3.0150 u。兩個(gè)速率相等的氘核對(duì)心碰撞聚變成 he并放出一個(gè)中子，釋放的核能也全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。(質(zhì)量虧損為1 u時(shí)，釋放的能量為931.5 mev。除了計(jì)算質(zhì)量虧損外，he的質(zhì)量可以認(rèn)為是中子的3倍)(1)寫出該核反應(yīng)的反應(yīng)方程式；(2)該核反應(yīng)釋放的核能是多少？(3)若測(cè)得反應(yīng)后生成中子的動(dòng)能是3.12 mev，則反應(yīng)前每個(gè)氘核的動(dòng)能是多少 mev?答案(1)hhhen(2)3.26 mev(3)0.45 mev解析(1)核反應(yīng)方程為：hhhen。(2)質(zhì)量虧損為：m2.01362 u(3.0150 u1.0087 u)0.0035 u，