高中物理人教版5本冊總復(fù)習(xí)總復(fù)習(xí) 學(xué)業(yè)分層測評18

學(xué)業(yè)分層測評(十八)(建議用時：45分鐘)[學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)]1．關(guān)于人們發(fā)現(xiàn)的新粒子，下列說法正確的是()A．許多粒子都有自己的反粒子B．把粒子分為強(qiáng)子、輕子、媒介子，根據(jù)是粒子與各種相互作用的關(guān)系C．質(zhì)子屬于強(qiáng)子D．光子屬于輕子E．τ子的質(zhì)量比核子的質(zhì)量大，因此它屬于強(qiáng)子【解析】根據(jù)粒子的分類、粒子與反粒子描述知A、B、C正確；光子屬媒介子，τ子屬于輕子．【答案】ABC2．下列說法正確的是()A．聚變是裂變的逆反應(yīng)B．核聚變反應(yīng)須將反應(yīng)物加熱到數(shù)百萬開爾文以上的高溫，反應(yīng)時放出能量C．輕核聚變比裂變更為安全、清潔D．強(qiáng)子是參與強(qiáng)相互作用的粒子，中子是最早發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)子E．媒介子是傳遞各種相互作用的粒子，膠子傳遞強(qiáng)相互作用【解析】聚變和裂變的反應(yīng)物和生成物完全不同，兩者無直接關(guān)系，并非互為逆反應(yīng)，故A錯；實現(xiàn)聚變反應(yīng)必須使參加反應(yīng)的輕核充分接近，需要數(shù)百萬開爾文的高溫，但聚變反應(yīng)一旦實現(xiàn)，所釋放的能量遠(yuǎn)大于所吸收的能量，所以聚變反應(yīng)還是釋放能量，故B正確；實現(xiàn)聚變需要高溫，一旦出現(xiàn)故障，高溫不能維持，反應(yīng)就自動終止了，另外，聚變反應(yīng)比裂變反應(yīng)生成的廢物數(shù)量少，容易處理，故C對；質(zhì)子是最早發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)子，故D錯．根據(jù)粒子相互作用的關(guān)系知E是正確的．【答案】BCE3．重核裂變和輕核聚變是人們獲得核能的兩個途徑，下列說法中正確的是()A．裂變過程質(zhì)量增加B．裂變過程質(zhì)量虧損C．裂變過程和聚變過程都有質(zhì)量增加D．聚變過程有質(zhì)量虧損E．兩種核反應(yīng)都釋放出巨大的能量【解析】重核裂變和輕核聚變都能釋放巨大的能量，由愛因斯坦質(zhì)能方程知兩過程均會有質(zhì)量虧損．【答案】BDE4．下列所述正確的是()A．強(qiáng)子是參與強(qiáng)相互作用的粒子B．輕子是不參與強(qiáng)相互作用的粒子C．目前發(fā)現(xiàn)的輕子只有8種D．夸克有6種，它們帶的電荷量分別為元電荷的＋eq\f(2,3)或－eq\f(1,3)E．光子是傳遞弱相互作用的粒子【解析】由三類粒子的特性可知A、B正確E錯誤；而目前發(fā)現(xiàn)的輕子只有6種，C錯誤；夸克模型經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已知夸克有6種，它們帶的電荷分別為元電荷的＋eq\f(2,3)或－eq\f(1,3)，D正確．【答案】ABD5．關(guān)于核聚變，以下說法正確的是()A．與裂變相比輕核聚變輻射極少，更為安全、清潔B．世界上已經(jīng)有利用核聚變能來發(fā)電的核電站C．要使輕核發(fā)生聚變，必須使它們的距離達(dá)到10－15mD．地球聚變?nèi)剂系膬α渴重S富，從海水中可以提煉出大量核聚變所需的氘核E．核聚變比核裂變更易控制【解析】與裂變相比，核聚變有下面的幾個優(yōu)勢：(1)安全、清潔、輻射少；(2)核燃料儲量多；(3)核廢料易處理．但核聚變不易控制其發(fā)電還沒有投入實際運行，所以B、E項是不正確的．【答案】ACD6．如圖19-7-1所示，托卡馬克(Tokamak)是研究受控核聚變的一種裝置，這個詞是toroidal(環(huán)形的)、kamera(真空室)、magnit(磁)的頭兩個字母以及katushka(線圈)的第一個字母組成的縮寫詞．根據(jù)以上信息，下述判斷中可能正確的是()圖19-7-1A．這種裝置的核反應(yīng)原理是輕核的聚變，同時釋放出大量的能量，和太陽發(fā)光的原理類似B．線圈的作用是通電產(chǎn)生磁場使帶電粒子在磁場中旋轉(zhuǎn)而不溢出C．這種裝置同我國秦山、大亞灣核電站所使用核裝置的核反應(yīng)原理相同D．這種裝置可以控制熱核反應(yīng)速度，使聚變能緩慢而穩(wěn)定地進(jìn)行E．這種裝置是利用電場來約束帶電粒子的【解析】聚變反應(yīng)原料在裝置中發(fā)生聚變，放出能量，故A正確；線圈通電時產(chǎn)生磁場，帶電粒子在磁場中受洛倫茲力作用不飛出，故B正確，E錯誤；核電站的原理是裂變，托卡馬克的原理是聚變，故C錯誤；該裝置使人們可以在實驗中控制反應(yīng)速度，平穩(wěn)釋放核能，故D正確．【答案】ABD7．“反物質(zhì)”是由“反粒子”構(gòu)成的，“反粒子”與其對應(yīng)的正粒子具有相同的質(zhì)量和相同的電荷量，但電荷符號相反，則反氫原子是由1個帶負(fù)電荷的________和1個帶正電荷的________構(gòu)成．【解析】根據(jù)反粒子定義，“反粒子”與“正粒子”具有相同質(zhì)量，但帶有等量的異種電荷．因此反氫原子是由eq\o\al(1,－1)H核和eq\o\al(0,1)e構(gòu)成的．【答案】反質(zhì)子正電子8．如下一系列核反應(yīng)是恒星內(nèi)部發(fā)生的．p＋1eq\o\al(2,6)C→1eq\o\al(3,7)N 1eq\o\al(3,7)N→1eq\o\al(3,6)C＋e＋＋νp＋1eq\o\al(3,6)C→1eq\o\al(4,7)N p＋1eq\o\al(4,7)N→1eq\o\al(5,8)O1eq\o\al(5,8)O→1eq\o\al(5,7)N＋e＋＋ν p＋1eq\o\al(5,7)N→1eq\o\al(2,6)C＋α其中p為質(zhì)子，α為α粒子，e＋為正電子，ν為一種中微子．已知質(zhì)子的質(zhì)量為mp＝648×10－27kg，α粒子的質(zhì)量為mα＝929×10－27kg，正電子的質(zhì)量為me＝×10－31kg，中微子的質(zhì)量可忽略不計．真空中的光速c＝×108m/s，試計算該系列反應(yīng)完成后釋放的能量．【解析】為求出系列反應(yīng)后釋放的能量，將題中所給的諸核反應(yīng)方程左右兩側(cè)分別相加，消去兩側(cè)相同的項，系列反應(yīng)最終等效為4p→α＋2e＋＋2ν設(shè)反應(yīng)后釋放的能量為Q，根據(jù)質(zhì)能關(guān)系和能量守恒得4mpc2＝mαc2＋2mec2＋Q代入數(shù)值可得Q＝×10－12J.【答案】×10－12J[能力提升]9．我國最新一代核聚變裝置“EAST”在安徽合肥首次放電，顯示了EAST裝置具有良好的整體性能，使等離子體約束時間達(dá)1000s，溫度超過1億攝氏度，這標(biāo)志著我國磁約束核聚變研究進(jìn)入國際先進(jìn)水平．合肥也成為世界上第一個建成此類全超導(dǎo)非圓截面核聚變實驗裝置并能實際運行的地方．核聚變的主要原料是氘，在海水中含量極其豐富．已知氘核的質(zhì)量為m1，中子的質(zhì)量為m2，eq\o\al(3,2)He的質(zhì)量為m3，質(zhì)子的質(zhì)量為m4，則下列說法中正確的是()A．兩個氘核聚變成一個eq\o\al(3,2)He所產(chǎn)生的另一個粒子是質(zhì)子B．兩個氘核聚變成一個eq\o\al(3,2)He所產(chǎn)生的另一個粒子是中子C．兩個氘核聚變成一個eq\o\al(3,2)He所釋放的核能為(2m1－m3－m4)c2D．兩個氘核聚變成一個eq\o\al(3,2)He所釋放的核能為(2m1－m3－m2)c2E．與受控核聚變比較，現(xiàn)行的核反應(yīng)堆產(chǎn)生的廢物具有放射性【解析】由核反應(yīng)方程2eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)X知X應(yīng)為中子，釋放的核能應(yīng)為ΔE＝(2m1－m3－m2)c2，聚變反應(yīng)的污染非常小，而現(xiàn)行的裂變反應(yīng)的廢料具有很強(qiáng)的放射性，故A、C錯誤，B、D、E正確．【答案】BDE10．K－介子衰變的方程為K－→π－＋π0，其中K－介子和π－介子所帶負(fù)電的電荷量為元電荷，π0介子不帶電．如圖19-8-1所示的1個K－介子沿垂直于磁場的方向射入勻強(qiáng)磁場中，其軌跡為圓弧AP，衰變后產(chǎn)生的π－介子的軌跡為圓弧PB，兩軌跡在P點相切，它的半徑Req\o\al(－,K)與Req\o\al(－,π)之比為2∶1，π0介子的軌跡未畫出，由此可知，π－的動量大小與π0的動量大小之比為________．圖19-8-1【解析】根據(jù)洛倫茲力提供向心力知，qvB＝mv2/R，故有p＝mv＝qBR，所以K－與π－的動量大小之比為2∶1，規(guī)定K－的方向為正方向，由動量守恒定律得：peq\o\al(－,K)＝－pπ－＋pπ0，所以pπ0＝3pπ－.【答案】1∶311．已知氘核質(zhì)量為6u，中子質(zhì)量為7u，eq\o\al(3,2)He核的質(zhì)量為0u．兩個速率相等的氘核對心碰撞聚變成eq\o\al(3,2)He并放出一個中子，釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．(質(zhì)量虧損為1u時，釋放的能量為MeV.除了計算質(zhì)量虧損外，eq\o\al(3,2)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)若測得反應(yīng)后生成中子的動能是MeV，則反應(yīng)前每個氘核的動能是多少MeV?【導(dǎo)學(xué)號：66390059】【解析】(1)核反應(yīng)方程為：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n(2)質(zhì)量虧損為：Δm＝6×2u－0u＋7u)＝5u，釋放的核能為：ΔE＝Δmc2＝5×MeV＝MeV(3)設(shè)中子和eq\o\al(3,2)He核的質(zhì)量分別為m1、m2，速度分別為v1、v2.反應(yīng)前每個氘核的動能是E0，反應(yīng)后中子和eq\o\al(3,2)He核動能分別為E1、E2，根據(jù)動量守恒定律，得m1v1－m2v2＝0，eq\f(E1,E2)＝eq\f(p2,2m1)∶eq\f(p2,2m2)＝eq\f(m2,m1)＝3，E2＝eq\f(E1,3)＝MeV由能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律，得E1＋E2＝2E0＋ΔE，E0＝MeV.【答案】(1)eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n(2)MeV(3)MeV12．有一種聚變反應(yīng)是四個氫核聚變成一個氦核，同時放出兩個正電子．求：(1)該聚變反應(yīng)釋放多少能量？(2)若1g氫完全聚變，能釋放多少能量？(3)1g氫完全聚變，釋放的能量相當(dāng)于多少煤完全燃燒放出的熱能？(已知煤的熱值q＝×107J/kg，氫核質(zhì)量為142u，氦核質(zhì)量為509u，電子的質(zhì)量為549u)【導(dǎo)學(xué)號：66390060】【解析】(1)核反應(yīng)方程為：4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\