2017-2018学年高中物理选修3-5练习：第十九章 第7、8节 核聚变 粒子和宇宙 课下作业 含解析 精品
2017-2018学年高中物理选修3-5练习：第十九章 检测 含
(时间60分钟，满分100分)一、选择题(本大题共7个小题，每小题7分，共49分。
在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是正确的，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分)1．下列关于原子结构和原子核的说法中正确的是()A．玻尔在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型B．天然放射性元素在衰变过程中电荷数和质量数均守恒，其放射线在磁场中不偏转的是γ射线C．中性原子的核电荷数等于核外的电子数D．爱因斯坦提出了质能方程，从而可求出原子核的结合能解析：卢瑟福分析α粒子散射实验的现象提出了原子的核式结构模型，A错误；γ射线不带电，在磁场和电场中都不偏转，B正确；中性原子的核电荷数等于核外电子数，故C 正确；爱因斯坦提出质能方程从而可求出原子核的结合能，D正确。
答案：BCD2．(2012·丹东联考)“朝核危机”引起全球瞩目，其焦点就是朝鲜核电站采用轻水堆还是重水堆。
重水堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚239(23994Pu)，这种钚239可由铀239(23992U)经过n次β衰变而产生，则n为()A．2B．239C．145 D．92解析：β衰变规律是质量数不变，质子数增加1。
23994Pu比23992U质子数增加2，所以发生2次β衰变，A对。
答案：A3．如图1所示，x为未知的放射源，L为薄铝片，计数器对α粒子、β粒子、γ光子均能计数。
若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则x可能是()图1 A．α、β和γ的混合放射源B．纯α放射源C．α和γ的放射源D．纯γ放射源解析：在放射源和计数器之间加上铝片后，计数器的计数率大幅度减小，说明射线中有穿透力很弱的粒子，即α粒子，在铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明穿过铝片的粒子中无带电粒子，故只有γ射线。
因此放射源可能是α和γ的放射源。
高中物理人教版(选修3-5)第十九章原子核第7节核聚变)(共19页)
Δm = mD + mT - (mα + mn ) = 0.018884u
ΔE = Δmc = 0.01884 ×931.5MeV = 17.59MeV
2
计算表明，这个核反应释放的能量是 17.6MeV 。这个量值虽然比一个铀核裂变 产生的能量（201MeV）少，但平均每个核 子产生的能量
174 2
爆炸 裂变 聚变
1 0
H H He n
世界第一颗氢弹——麦克
氢弹爆炸形成的磨姑云
太阳是一个巨大的热核反应堆。
热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太 阳和很多恒星的内部温度高达107 K以上，因而 在那里进行着激烈的热核反应，不断向外界释 放着巨大的能量。太阳每秒释放的能量约为 3.8×1026 J，地球只接受了其中的二十亿分之 一。太阳在“核燃烧”的过程中“体重”不断 减轻。它每秒有７亿吨原子核参与碰撞，转化 为能量的物质是400万吨。科学家估计，太阳 的这种“核燃烧”还能维持90亿~100亿年。当 然，与人类历史相比，这个时间很长很长！
E mc 2 0.2153u 931.52MeV E 201MeV
算一算：计算核聚变放出的能量
2 1
H + H He + n
3 1 4 2 1 0
氘核的质量：mD＝2.014102u；氚核的质量：mT＝3.016050u 氦核的质量：mα＝4.002603u；中子的质量：mn=1.008665u
新 课 内 容
二、受控热核反应——核聚变的利用
1.聚变与裂变相比的优点： （1）轻核聚变产能效率高。
相同的核燃料释放的能量多。常见的聚变反应平均每个核
子放出的能量约3.3MeV，而裂变时平均每个核子释放的能量约 为1MeV。
高中物理第十九章原子核第7、8节核聚变粒子和宇宙解析版新人教版选修3_5
核聚变粒子和宇宙1．核聚变(1)定义：两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫做聚变。
聚变后比结合能增加，因此反应中会释放能量。
(2)发生条件：轻核聚变必须在温度达到几百万开尔文时，才可以发生，因此又叫热核反应。
聚变一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就会使反应继续下去。
(3)实例：①热核反应主要应用在核武器上，如氢弹；②热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳就是一个巨大的热核反射堆；③典型的核聚变：一个氘核和一个氚核的聚变，21H＋31H→42He＋10n＋17.6 MeV，该反应平均每个核子放出的能量比裂变反应平均每个核子放出的能量大3～4倍。
2．受控热核反应(1)聚变与裂变相比有很多优点：①轻核聚变产能效率高；②地球上聚变燃料的储量丰富；③轻核聚变更为安全、清洁。
(2)实现核聚变的方法：①难点：地球上没有任何容器能够经受几百万开尔文的高温；②方案：科学家设想了两种方案，即磁约束和惯性约束，环流器是目前性能最好的一种磁约束装置。
[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)1．我国一些核电站已经开始大规模利用轻核聚变发电。
(×)2．轻核聚变须达到几百万开尔文以上的高温，自然界不存在轻核聚变。
(×)[释疑难·对点练]1．从比结合能的图线看，轻核聚变后比结合能增加，因此聚变反应是一个放能反应。
例如：21H＋31H→10n＋42He＋17.6 MeV。
2．聚变发生的条件：要使轻核聚变，必须使轻核间距达到核力发生作用的距离10－15 m，这要克服电荷间强大的斥力作用，要求使轻核具有足够大的动能。
要使原子核具有足够大的动能，就要给它们加热，使物质达到几百万开尔文的高温。
3．特点(1)在消耗相同质量的核燃料时，轻核聚变比重核裂变释放更多的能量。
(2)热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就可以使反应进行下去。
4．应用(1)核武器——氢弹。
2017-2018学年高中物理人教版选修3-5练习：第十九章+第7、8节+核聚变+粒子和宇宙+课下作业+Word版含解析
1．以下说法正确的是()A．最早发现的轻子是电子，最早发现的强子是中子B．质子、中子、介子和超子都属于强子C．强子、轻子都有内部结构D．τ子质量比核子质量大，τ子不属于轻子解析：最早发现的强子是质子，最早发现的轻子是电子，故选项A错误；强子有内部结构，由夸克组成，轻子没有内部结构，所以C错误；质子、中子、介子、超子都属于强子，τ子质量比核子质量大，但仍属于轻子，D错误，B正确。
答案：B2．正电子、负质子等都属于反粒子，它们跟普通电子、质子的质量、电荷量均相等，而电性相反。
科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的物质——反物质。
1997年初和年底，欧洲和美国的科研机构先后宣布：他们分别制造出9个和7个反氢原子，这是人类探索反物质的一大进步。
你推测反氢原子的结构是()A．由一个带正电荷的质子与一个带负电荷的电子构成B．由一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子构成C．由一个不带电荷的中子与一个带负电荷的电子构成D．由一个带负电荷的质子与一个带负电荷的电子构成解析：反氢原子的结构是由反粒子构成的物质，正电子、负质子等都属于反粒子，由反粒子的特点可知选项B正确。
答案：B3．关于聚变，以下说法中正确的是()A．两个轻核聚变为中等质量的原子核时放出能量B．同样质量的物质发生聚变时放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大好多倍C．聚变反应的条件是聚变物质的体积达到临界体积D．发生聚变反应时的原子核必须有足够大的动能解析：两个轻核聚合为较大质量的原子核就可释放能量，但不一定是中等质量的核，故A项错误；聚变反应放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大得多，故B项正确；裂变反应的条件是裂变物质的体积达到临界体积，而聚变反应的条件是原子核间距达到10－15 m，故要求有足够大的动能才能克服原子核间的斥力做功，故C错，D正确。
答案：BD4．月球土壤里大量存在着一种叫做“氦3(32He)”的化学元素，是热核聚变的重要原料。
高中物理人教版选修3-5第十九章第7节核聚变同步练习(II)卷
高中物理人教版选修3-5第十九章第7节核聚变同步练习（II）卷姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、选择题 (共6题；共12分)1. （2分） (2018高二下·黄冈期末) 下列说法正确的是（）A . 康普顿效应揭示了光的粒子性，表明光子除了具有能量之外还具有动量B . 放射性元素的半衰期与外界温度有关C . 结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定D . 太阳的巨大能量是核裂变产生的2. （2分）太阳辐射能量主要来自太阳内部的（）A . 化学反应B . 放射性衰变C . 裂变反应D . 热核反应3. （2分）关于原子核的结合能，下列说法不正确的是（）A . 核子结合成原子核时核力做正功，将放出能量，这部分能量等于原子核的结合能B . 原子核的结合能等于使其分解为核子所需的最小能量C . 一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能D . 结合能是由于核子结合成原子核而具有的能量4. （2分） (2017高二下·张掖期末) 发展核电既是中国发展突破能源、交通、环保瓶颈的上策，也符合国家关于“节能减排”的号召，下列关于核电站的说法中正确的是（）A . 核反应方程可能是：U→ Ba+ Kr+2 nB . 核反应过程中质量和质量数都发生了亏损C . 在核反应堆中利用控制棒吸收中子从而减小中子对环境的影响D . 核电站的能量转换过程是：通过核反应堆将核能转化为热能，再通过汽轮机将热能转化为机械能，最后通过发电机将机械能转化为电能5. （2分）(2017·黄冈模拟) 一个 U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为U+ n→X+ sr+2 n，则下列说法正确的是（）A . X是原子核中含有86个中子B . X是原子核中含有141个核子C . 因为裂变释放能量，根据E=mc2 ，所以裂变后的总质量数增加D . 因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减少6. （2分）太阳内部持续不断地发生着4个质子（ H）聚变为1个氦核（ He）的热核反应，核反应方程是4 H→ He+2X．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B . 方程中的X表示电子C . 这个核反应中的质量亏损△m=4m1﹣m2D . 这个核反应中释放的核能△E=（4m1﹣m2﹣2m3）c2二、多项选择题 (共2题；共6分)7. （3分） (2017高二下·巨鹿期中) 原子核的结合能和质量亏损关系密切，下列说法正确的是（）A . 原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B . 原子核的比结合能越大，表明组成原子核的核子数越大，原子核就越稳定C . 核燃料要用比结合能小的核D . 衰变成α粒子和，α粒子和的质量之和一定小于的质量E . 氕和氚结合成氦原子核，其质量亏损所对应的能量等于该氦原子核的结合能8. （3分） (2017高二下·黑龙江期中) 由于放射性元素 Np的半衰期很短，所以在自然界已知未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现，已知 Np经过一系列α衰变和β衰变后变成 Bi，下列论断中正确的是（）A . Bi的原子核比 Np的原子核少28个中子B . Bi的原子核比 Np的原子核少18个中子C . 衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变D . 衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变三、填空题 (共2题；共4分)9. （2分）能的转化有方向性，符合能量守恒的过程________（选填“一定”或“不一定”）能发生．核电站是利用________（选填“重核裂变”或“化学反应”）获得核能并将其转为电能．10. （2分）两个中子和一个质子能结合成一个氚核，该核反应方程式为：________；已知中子的质量是m1 ，质子的质量是m2 ，氚核的质量是m3 ，光在真空的速度为c ，氚核的比结合能的表达式为 ________．四、计算题 (共2题；共25分)11. （10分）太阳现正处于主序星演化阶段．它主要是由电子和 H、 He等原子核组成．维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，这些核能最后转化为辐射能．根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的 H核数目从现有数减少10%，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段．为了简化，假定目前太阳全部由电子和 H核组成．（最后结果均保留一位有效数字）（1）为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量M．已知地球半径R=6.4×106m，地球质量m=6.0×1024kg，日地中心的距离r=1.5×1011m，地球表面处的重力加速度g=10m/s2，1年约为3.2×107s，试估算目前太阳的质量M．（2）现将太阳内部的核聚变核反应简化为两个电子和4个氢核（ H）聚变成氦核（ He），已知质子质量mp=1.6726×10﹣27kg， He质量mα=6.6458×10﹣27kg，电子质量me=0.9×10﹣30kg，光速c=3×108m/s．求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能．12. （15分）静止在匀强磁场中的原子核，俘获一个速度为7.7×104m/s 的中子而发生核反应放出α粒子后变成一个新原子核，已知中子速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子速度为：2×104m/s，方向与中子速度方向相同，求：（1）生成的新核是什么？写出核反应方程式。
人教版高中物理选修3-5教学案：第十九章 第7、8节 核聚变 粒子和宇宙含答案
第7、8节核聚变__粒子和宇宙1．两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫聚变。
2．约束核聚变材料的方法：磁约束和惯性约束。
3．粒子分为三大类，有媒介子、轻子、强子。
美国物理学家盖尔曼提出，强子是由夸克构成的。
一、核聚变1．定义两个轻核结合成质量较大的原子核的反应。
2．条件(1)轻核的距离要达到10－15_m以内。
(2)聚变可以通过高温来实现，因此又叫热核反应。
3．核反应举例(1)热核反应主要应用在核武器上，如氢弹。
(2)热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳就是一个巨大的热核反应堆。
(3)典型的核聚变：一个氘核和一个氚核的聚变，21H＋31H→42He＋10n＋γ该反应平均每个核子放出的能量比裂变反应平均每个核子放出的能量大3～4倍。
4．聚变与裂变相比有很多优点(1)轻核聚变产能效率高。
(2)地球上聚变燃料的储量丰富。
(3)轻核聚变更为安全、清洁。
5．实现核聚变的方法(1)难点：地球上没有任何容器能够经受几百万开尔文的高温。
(2)方案：科学家设想了两种方案，即磁约束和惯性约束，环流器是目前性能最好的一种磁约束装置。
二、粒子和宇宙1．“基本粒子”不基本(1)19世纪末，人们认为原子是组成物质的不可再分的最小微粒。
(2)后来认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子，并称为“基本粒子”。
随着科学的进一步发展，科学家们逐渐发现了数以百计的不同种类的新粒子，它们都不是由质子、中子、电子组成的，另外又发现质子、中子等本身也有自己的复杂的结构。
所以，从20世纪后半期起，就将“基本”二字去掉，统称为粒子。
2．发现新粒子与夸克模型(1)反粒子实验中发现，对应着许多粒子都存在质量、寿命、自旋等物理性质与过去已经发现的粒子相同，而电荷等其他性质相反的粒子，这些粒子叫做反粒子。
例如，电子的反粒子就是正电子。
(2)粒子的分类按照粒子与各种相互作用的不同关系，可将粒子分为三大类：①强子：参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子。
人教版高中物理选修3-5同步练测：第十九章第七节核聚变(含答案).docx
高中物理学习材料桑水制作第七节 核聚变建议用时 实际用时满分 实际得分90分钟100分一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分） 1.（全国Ⅱ）现有三个核反应：①Na 1124→Mg 1224+e−10 ②U 92235+n 01→Ba 56141+Kr 3692+3n 01③H 12+H 13→He 24+n 01下列说法正确的是（ ）A.①是裂变，②是β衰变，③是聚变B.①是聚变，②是裂变，③是β衰变C.①是β衰变，②是裂变，③是聚变D.①是β衰变，②是聚变，③是裂变2.关于聚变，以下说法正确的是（ ） A.两个轻原子核聚变为一个质量较大的原子核比一个重核分裂成两个中等质量的原子核放出的能量大很多倍B.一定质量的聚变物质聚变时放出的能量比相同质量的裂变物质裂变时释放的能量大很多倍C.聚变发生的条件是聚变物质的体积要大于临界体积D.发生聚变反应时，原子核必须有足够大的动能 3.北京奥委会接受专家的建议，大量采用对环境有益的新技术.如奥运会场馆周围的90%的路灯将采用太阳能光伏发电技术，奥运会90%的洗浴热水将采用全玻真空太阳能集热技术.太阳能的产生是由于太阳内部高温高压条件下的核聚变反应产生的，其核反应方程是（ ）A.4H 11→He 24+2e10B.N 714+He 24→O 817+H 11C.U 92235+n 01→Sr 3894+Xe 54139+3n01D. U 92238→Th 90234+He 244.下列核反应中属于核聚变的是（ ）A.H 12+H 13→He 24+n 01B.Th 90234→Pa 91234+e−10C. U 92235+n 01→Sr 3895+Xe 54139+2n 01D.N 714+He 24→O 817+H 115.太阳辐射能量主要来自太阳内部的（ ）A.化学反应B.放射性衰变C.裂变反应D.热核反应6. (广东高考)科学家发现在月球上含有丰富的He 23（氦3），它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为He 23+He 23→He 24+2H 11，关于He 23聚变下列表述正确的是（ ）A.聚变反应不会释放能量B.聚变反应产生了新的原子核C.聚变反应没有质量亏损D.目前核电站都采用He 23聚变反应发电7.已知：氦原子的质量为M He u ，电子的质量为m e u ，质子的质量为m p u ，中子的质量为m n u,u 为原子质量单位，且由爱因斯坦的质能方程E =mc 2可知：1 u 对应于931 MeV 的能量，若取光速c =3×108m/s ，则每生成（聚变）一个氦原子核，释放的能量为（ ）A.[2×(m p +m n )−M He ]×931 MeVB.[2×(m p +m n +m e )−M He ]×931 MeVC.[2×(m p +m n +m e )−M He ]×c 2 JD.[2×(m p +m n )−M He ]×c 2 J8.一个氘核（H 12)与一个氚核（H 13)发生聚变，产生一个中子和一个新核，并出现质量亏损，聚变过程中（ ）A.吸收能量，生成的新核是He 24B.放出能量，生成的新核是He 24C.吸收能量，生成的新核是He 24D.放出能量，生成的新核是He 249.下列说法正确的是（ ）A.聚变反应中有质量亏损，所以必向外界放出能量B.使核发生聚变反应必须使核之间的距离接近到1×10-15m ，也就是接近到核力能够发生作用的范围内C.要使核发生聚变反应，必须克服核力做功D.热核反应只有在人工控制下才能发生 10.以下说法正确的是（ ）A.聚变是裂变的逆反应B.如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量C.聚变须将反应物加热至数百万以上的高温，显然是吸收能量D.裂变与聚变均可释放巨大的能量二、填空题（本题共2小题，每小题6分，共12分.请将正确的答案填到横线上）11.中子的质量为 1.008 7 u ，质子的质量为1.007 3 u ，氘核的质量为2.013 6 u ，中子和质子结合成氘核时释放的能量为 J.（保留两位有效数字,1 u=1.7×10-27kg ）12.在氢弹中合成 1 kg 的氦释放出的能量为 .( H 12的质量为2.013 6 u, H 13的质量为3.016 6 u, He 24的质量为4.002 6 u, n 01的质量为1.008 7 u)三、计算题（本题共4小题，共48分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）13.(12分)已知氘核质量为 2.014 1 u ，氚核质量为3.0160 u ，氦核质量为4.002 6 u,中子的质量为1.008 7 u ，试计算聚变反应H 12+H 13→He 24+n 01中，平均每个核子放出的核能大小.14.(12分)太阳内部持续不断地发生着四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）这一核反应能释放多少能量？（3）根据太阳每秒释放能量3.8×1026J 计算每秒钟太阳的质量减少多少千克.（m p =1.007 3 u,m α=4.001 5 u,m e =0.000 55 u ）15.(12分)两个氘核结合成一个氦核，已知氘核质量为2.014 1 u，氦核质量为4.002 6 u.（1）写出核反应方程：（2）求出1 kg氘完全结合成氦时可以释放出多少能量.（阿伏伽德罗常量N A=6.0×1023 /mol，M氘=2 g/mol ）16.(12分)已知氘核质量为2.013 6 u，中子质量为1.008 7 u，He23核的质量为3.015 0 u.(1)写出两个氘核结合成He23的核反应方程.(2)计算上述核反应中释放的核能.(3)若两个氘核以相等的动能0.35 MeV作对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应中生成的He23核和中子的动能各是多少?第七节核聚变答题纸得分：一、选择题二、填空题11． 12.三、计算题13.14.15.16.第七节 核聚变 参考答案一、选择题1. C 解析：当原子核自发地放出某种粒子后成为新的原子核，叫做衰变，①为衰变.原子序数较大的重核分解成原子序数较小的原子核，叫做重核裂变，②为裂变.原子序数很小的原子核聚合成原子序数较大的原子核，叫做轻核聚变，③为聚变.所以C 选项正确.2.BD 解析：一个重核裂变释放的能量大于两个轻核聚变时释放的能量.如一个铀235核裂变成锶和氙，释放141 MeV 能量，一个氘核和一个氚核聚变成一个氦核，只释放17.6 MeV 能量，但轻核的每个核子平均释放的能量（3.52 MeV ）大于重核的每个核子平均释放的能量（0.6 MeV ）.一定质量的轻核数目远大于同质量的重核的数目.所以一定质量的轻核聚变释放的能量远大于同质量的重核裂变释放的核能.只有在几百万度高温下，原子核获得足够的动能，才能克服相互间库仑斥力而互相靠近，当两原子核距离靠近到小于2×10-15m 时，在核力的作用下聚合成一个原子核.3.A 解析：太阳内部发生的是核聚变反应，由轻核结合成中等质量的核，B 为原子核的人工转变，C 为裂变，D 为衰变，故A 正确.4. A 解析：A 项是轻核聚变，B 项是衰变，C 项是裂变;D 项是人工转变.5.D6. B 解析：该聚变反应释放了能量，是因为发生了质量亏损，A 、C 错；该聚变反应产生了新原子核H 11，B 对；目前核电站都是用重核裂变发电的而不是用轻核聚变，D 错.7.A 解析：质量亏损是核反应前所有原子核的质量减去反应后所有原子核的质量，再由E =mc 2可知，选项A 是正确的.8. B 解析：在聚变过程中，出现质量亏损，一定是放出能量，由电荷数守恒和质量数守恒知，生成的新核是He 24，故B 正确.9. AB 解析：由质能方程可知A 正确.轻核结合成质量较大核，必须使轻核间的距离达到能发生核力的范围，才能使它们紧密地结合起来，B 正确、C 错.热核反应必须在很高的温度下才能发生，不一定要人工控制，D 错.10. D 解析： A 从形式上看，裂变与聚变似乎是互为逆反应，但其实不然，因为二者的反应物和生成物完全不同.裂变是重核分裂成中等核，而聚变则是轻核聚合成为次轻核，无直接关联，并非互为逆反应. B 既然裂变与聚变不是互为逆反应，则在能量流向上也不必相反.C 选项，要实现聚变反应，必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万度的高温提供能量.但聚变反应一旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能量.因此，总的来说，聚变反应还是释放能量，故D 正确.二、填空题11. 3.7×10-13解析：质量亏损Δm =m n +m H −m He =1.008 7 u+1.007 3 u-2.013 6 u=0.002 4 u ，因此释放的能量为ΔE =Δmc 2=0.002 4×1.7×10-27×（3×108）2 J=3.7×10-13J.12.2.64×1027MeV解析：首先根据聚变反应方程求出合成一个氦核He 24所释放的能量，然后只要找出1 kg 氦中所含的核数目，即可求出1 kg 氦放出的能量.设弹壳内装的是氘和氚轻元素，它们在高温下聚变生成氦，核聚变方程为：H 12+H 13→He 24+n 01，当一个氘核H 12与一个氚核H 13发生反应时放出的能量为：ΔE =Δmc 2=（2.013 6+3.016 6-4.002 6-1.008 7）×931.5 MeV=17.6 MeV. 1 kg 氦He 24中所含的原子核数目为： N =nN A = 1 0004.002 6×6.02×1023个=1.5×1026个. 这样合成1 kg 氦He 24核时所放出的总能量为： E =N ΔE =1.5×1026×17.6 MeV=2.64×1027MeV.三、计算题13. 3.5 MeV解析：根据聚变反应方程，算出反应过程的质量亏损，然后利用爱因斯坦质能方程求出聚变反应放出的核能，再除以质量数便得答案.聚变以前总质量：2.014 1 u+3.0160 u=5.030 1 u ， 聚变以后总质量：4.002 6 u+1.008 7=5.011 3 u 质量亏损Δm ＝5.030 1 u-5.011 3 u ＝0.018 8 u. 放出核能ΔE =Δmc 2=0.018 8×1.66×10−27×(3.00×108)21.60×10−19eV=17.5 MeV ，平均每个核子释放的能量为17.5 MeV5＝3.5 MeV.14. （1）4H 11→He 24+2e 10（2）24.78 MeV （3）4.2×109kg解析：（1）核反应方程是4H 11→He 24+2e 10（2）这一核反核的质量亏损是Δm =4m p −m α−2m e ＝0.026 6 uΔE =Δmc 2=0.026 6×931.5 MeV ＝24.78 MeV. （3）由ΔE =Δmc 2得每秒太阳质量减少 Δm =ΔE c2＝3.8×1026(3.0×108)2 kg=4.2×109kg15.（1）H 12+H 12→He 24 （2）3.6×1027MeV解析：本题可先求出一对氘核结合成一个氦核时放出的能量，再求出1 kg 氘内有多少对氘核，二者的乘积就是1 kg 氘完全结合成氦时放出的能量.（1）核聚变反应的方程为： H 12+H 12→He 24.（2）两个氘核结合成一个氦核时的质量亏损为：Δm =2×2.014 1 u-4.002 6 u=0.0256 u.则ΔE =Δmc 2＝0.025 6×931.5 MeV=23.85 MeV.1 kg 氘中含有氘的对数：n =12(1 kgM 氘×N)=12(1 000 g2 g/mol ×6.0×1023 /mol)=1.5×1026.所以，1千克氘完全结合成氦时可以放出的能量为： E =n ΔE ≈3.6×1027MeV.16.（1） H 12+H 12→He 23+n 01 （2）3.26 MeV（3）0.99 MeV 2.97 MeV 解析：（1）H 12+H 12→He 23+n 01（2）核反应中质量亏损Δm =2.013 6 u ×2-（3.015 0 u+1.008 7 u ）=0.003 5 u 释放的核能：ΔE =Δmc 2=0.003 5 u ×931.5 MeV=3.26 MeV （3）设He 23核和中子的质量分别为m 1、m 2，速度分别为v 1、v 2，则由动量守恒定律及能量守恒定律得：m 1v 1−m 2v 2＝0， E k1+E k2=2E k0+ΔE解方程组可得：E k1=14(2E k0+ΔE)=14×(2×0.35+3.26) MeV=0.99 MeV，E k2=34(2E k0+ΔE)=34×(2×0.35+3.26) MeV=2.97 MeV.。
高中物理 第十九章 原子核 第7节、第8节 核聚变 粒子和宇宙课后作业(含解析)新人教版选修3-5-
第7节、第8节 核聚变 粒子和宇宙A 组：合格性水平训练1．(核聚变)发生轻核聚变的方法是() A ．用中子轰击B ．保持室温环境，增大压强C ．用γ光子照射D ．把参与反响的物质加热到几百万摄氏度以上的高温 答案 D解析 用中子轰击是核裂变反响发生的条件，故A 项错误。
根据轻核聚变发生的条件可知，发生轻核聚变的方法是把参与反响的物质加热到几百万摄氏度以上的高温，故B 、C 两项错误，D 项正确。
2．(核聚变)科学家发现在月球上含有丰富的32He(氦3)，它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反响的方程式为32He ＋32He →211H ＋42He 。
如下关于32He 聚变的表述正确的答案是()A ．聚变反响不会释放能量B ．聚变反响产生了新的原子核C ．聚变反响没有质量亏损D ．目前核电站都采用32He 聚变反响发电 答案 B解析 聚变反响是轻核变为较大质量核的反响，发生质量亏损，释放能量；目前核电站采用重核裂变反响，D 错误；选项B 正确，A 、C 错误。
3．(受控热核反响)我国自行研制了可控热核反响实验装置“超导托卡马克〞。
设可控热核实验反响前氘核(21H)的质量为m 1，氚核(31H)的质量为m 2，反响后氦核(42He)的质量为m 3，中子(10n)的质量为m 4。
光速为c 。
如下说法中不正确的答案是()A ．这种装置中发生的核反响方程式是21H ＋31H →42He ＋10nB ．由核反响过程质量守恒可知m 1＋m 2＝m 3＋m 4C ．核反响放出的能量等于(m 1＋m 2－m 3－m 4)c 2D ．这种装置与我国大亚湾核电站所使用核装置的核反响原理不一样 答案 B解析 可控热核反响实验装置属于轻核聚变，所以D 正确。
核反响方程为21H ＋31H →42He ＋10n ，A 正确。
在这个过程中满足爱因斯坦质能方程，即核反响放出的能量等于(m 1＋m 2－m 3－m 4)c 2，所以C 正确。
高中物理人教版 选修3-5 第十九章 原子核 7.核聚变
高中物理人教版选修3-5 第十九章原子核7.核聚变选择题发生轻核聚变的条件是（? ）A．用中子轰击B．保持室温环境，增大压强C．把物质加热到几百万摄氏度以上的高温D．用γ光子照射【答案】C【解析】发生轻核聚变的条件是使核的距离十分接近，达到10－15m，这就要使原子核获得很大的动能，所用方法是把它们加热到几百万摄氏度以上的高温，因此聚变反应又叫做热核反应，C选项正确．选择题关于轻核聚变释放核能，下列说法正确的是（? ）A．一次聚变反应一定比一次裂变反应释放的能量多B．聚变反应比裂变反应每个核子释放的平均能量一定大C．聚变反应中粒子的比结合能小D．聚变反应中由于形成质量较大的核，故反应后质量增加【答案】B【解析】在一次聚变反应中释放的能量不一定比裂变反应多，但平均每个核子释放的能量一定大，故A选项错误，B正确；由于聚变反应中释放巨大的能量，则比结合能一定增加，质量发生亏损，故C、D选项错误．选择题中子n、质子p、氘核D的质量分别为mn、mp、mD．现用光子能量为E的γ射线照射静止氘核使之分解，反应方程为γ＋D→p＋n．若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是（? ）A．[（mD－mp－mn）c2－E]B．[（mp＋mn－mD）c2＋E]C．[（mD－mp－mn）c2＋E]D．[（mp＋mn－mD）c2－E]【答案】C【解析】氘核分解成中子、质子时，质量增加Δm＝mp＋mn－mD，所以2Ek＝E－（mp＋mn－mD）c2，得中子动能为Ek＝[（mD－mp－mn）c2＋E]．故正确答案为C．选择题氘和氚发生聚变反应的方程式是＋→＋＋17．6 MeV，若有2 g氘和3 g氚全部发生聚变，NA为阿伏加德罗常数，则释放的能量是（? ）A．NA×17．6 MeV? ? B．5NA×17．6 MeVC．2NA×17．6 MeV? D．3NA×17．6 MeV【答案】A【解析】由核反应方程可知1个氘核和1个氚核聚变成氦核时放出17．6 MeV能量和1个中子，则1 mol的氘和1 mol氚全部聚变成1 mol氦核时释放的能量为ΔE＝NA×17．6 MeV．选择题一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子。
高中物理人教版选修3-5第十九章第7节核聚变同步练习
高中物理人教版选修3-5第十九章第7节核聚变同步练习姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、选择题 (共6题；共12分)1. （2分）原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它主要由四部分组成（）A . 原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统B . 原子燃料、减速剂、发热系统和传热系统C . 原子燃料、减速剂、碰撞系统和传热系统D . 原子燃料、中子源、原子能聚存系统和输送系统2. （2分）核电站利用核能发电，它的核心设备是反应堆，下列说法正确的是（）A . 反应堆是用人工方法控制链式反应速度并获得核能的装置B . 目前核电站都是通过聚变反应来利用核能C . 控制棒的作用是使中子减速，从而控制链式反应的速度D . 通入反应堆中的水起冷却作用和吸收中子的作用3. （2分） (2017高二下·海南期末) 大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应方程是： H+ H→ He+ n，已知 H的质量为2.0136u， He的质量为3.0150u， n的质量为1.0087u，1u=931MeV/c2 ．氘核聚变反应中释放的核能约为（）A . 3.7MeVB . 3.3MeVC . 2.7MeVD . 0.93MeV4. （2分）太阳内部持续不断地发生着4个质子（）聚变为1个氦核（）的热核反应，核反应方程是，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、、，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（）B . 方程中的X表示正电子（）C . 这个核反应中质量亏损D . 这个核反应中释放的核能5. （2分）(2017·丰台模拟) 一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子，同时放出一个γ光子．已知氘核、氚核、中子、氦核的质量分别为m1、m2、m3、m4 ，普朗克常量为h，真空中的光速为c．下列说法正确的是（）A . 这个核反应是裂变反应B . 这个反应的核反应方程是 H+ H→ He+2 n+γC . 辐射出的γ光子的能量E=（m3+m4﹣m1﹣m2）c2D . 辐射出的γ光子在真空中的波长λ=6. （2分） (2019高三上·山西月考) 关于近代物理的知识，下列说法正确的有（）①结合能越大，原子核内核子结合得越牢固，原子核越稳定②铀核裂变的一种核反应方程为→ + +2③设质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3 ，两个质子和两个中子结合成一个α粒子，释放的能量是（2m1+2m2-m3）c2④若氢原子从n=6能级向n=1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光也不能使该金属发生光电效应⑤核泄漏事故污染物铯（Cs）137能够产生对人体有危害的辐射，其衰变方程为→ +x ，由方程可判断x是电子⑥ → +X中X为中子，核反应类型为衰变⑦β衰变现象说明电子是原子核的组成部分⑧放射性元素的半衰期随温度的升高而变短⑨放射性元素发生β衰变时所释放的电子来源于原子的核外电子⑩平均结合能小的原子核结合成或分解成平均结合能大的原子核时一定放出核能A . 3个B . 4个C . 5个D . 6个二、多项选择题 (共2题；共6分)7. （3分）以下说法正确的是（）A . 卢瑟福通过α粒子散射实验，完全否定了汤姆孙的“西瓜模型”B . 由玻尔理论可知，核外电子在跃迁中发出发出的光是连续光谱C . 目前人类和平利用核能的核电站是核裂变链式反应实现核能释放的D . 由爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比8. （3分）下面是铀核裂变反应中的一个：＋―→ ＋＋10已知铀235的质量为235.043 9u，中子质量为1.008 7u，锶90的质量为89.907 7 u，氙136的质量为135.907 2u，则此核反应中（）A . 质量亏损为Δm＝235.043 9u＋1.008 7u－89.907 7 u－135.907 2uB . 质量亏损为Δm＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.0087)uC . 释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.0087)×(3×108)2JD . 释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.0087)×931.5MeV三、填空题 (共2题；共4分)9. （2分）能的转化有方向性，符合能量守恒的过程________（选填“一定”或“不一定”）能发生．核电站是利用________（选填“重核裂变”或“化学反应”）获得核能并将其转为电能．10. （2分） (2015高二下·翔安期中) 科学家用质子轰击锂核的实验来验证“爱因斯坦质能方程”，已知质子 H轰击锂核 Li能产生两个α粒子，mLi=7.016u，mH=1.0078u，mHe=4.0026u，1u相当于931.5MeV，则此核反应的方程式为________，此核反应释放的核能为________ MeV（保留3位有效数字）．四、计算题 (共2题；共25分)11. （15分） (2017高二下·上饶期中) 用一个中子轰击92235U，可发生裂变反应生成 Ba和 Kr，已知 U的质量为235.043 9u， Ba的质量为140.9139u， Kr的质量为91.8973u，中子质量为1.008 7u，（1）请写出裂变中的核反应方程，（2）求一个 U在裂变反应中释放的核能（3）lg U全部反应释放的能量为多少？12. （10分）的质量是3.016 050 u，质子的质量是1.007 277 u，中子的质量是1.008 665 u．1 u相当于931.5 MeV的能量，求：（1）一个质子和两个中子结合为氚核时，是吸收还是放出能量？该能量为多少？（2）氚核的结合能和比结合能各是多少？参考答案一、选择题 (共6题；共12分)1-1、2-1、3-1、4-1、5-1、6-1、二、多项选择题 (共2题；共6分)7-1、8-1、三、填空题 (共2题；共4分)9-1、10-1、四、计算题 (共2题；共25分)11-1、11-2、11-3、12-1、12-2、。
物理选修3-5课后训练：第十九章第7节核聚变第8节粒子和宇宙 含解析 精品
课后训练1．关于聚变，以下说法正确的是()A．两个轻核聚变为中等质量的原子核时释放出能量B．同样质量的物质发生聚变时放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大好多倍C．聚变反应的条件是聚变物质的体积达到临界体积D．发生聚变反应时的原子核必须有足够大的动能2．根据宇宙大爆炸的理论，在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期，那么在大爆炸之后最早产生的粒子是()A．夸克、轻子、胶子等粒子B．质子和中子等强子C．光子、中微子和电子等轻子D．氢核、氘核、氦核等轻核3．科学家发现在月球上含有丰富的32He(氦3)。
它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为32He＋32He→211H＋42He。
关于32He聚变，下列表述正确的是()A．聚变反应不会释放能量B．聚变反应产生了新的原子核C．聚变反应没有质量亏损D．目前核电站都采用32He聚变反应发电4．下面是一核反应方程21H＋31H→42He＋X。
用c表示光速，则()A．X是质子，核反应放出的能量等于质子质量乘c2B．X是中子，核反应放出的能量等于中子质量乘c2C．X是质子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与质子的质量和，再乘c2D．X是中子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与中子的质量和，再乘c25．太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少。
太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026 J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近() A．1036 kg B．1018 kgC．1013 kg D．109 kg6．已知π＋介子、π－介子都是由一个夸克(夸克u或夸克d)和一个反夸克(反夸克u或反夸克d)A．π＋由u和d组成B．π＋由d和u组成C．π－由u和d组成D．π－由d和u组成7．天文观测表明，几乎所有远处的恒星(或星系)都在以各自的速度背离我们而运动，离我们越远的星体，背离我们运动的速度(称为退行速度)越大；也就是说，宇宙在膨胀。
选修3-5第十九章 第七、八节 核聚变
第十九章原子核第七、八节核聚变粒子和宇宙高二年级物理学科主备人张志明审核人祁银辉第 1课时总课时 29 授课人授课班级［学习目标］1.了解聚变反应的特点。
2．知道可控热核反应。
3．了解有关新粒子的情况。
4．了解恒星及宇宙的演化情况。
［重点难点］1.聚变反应的特点；可控热核反应［自主学习］(一) 阅读教材,结合所学知识,完成下列填空题1.两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫做________。
从比结合能的图线中看，聚变后比结合能增加，因此反应中会________能量。
2．发生聚变的条件：要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到________以内，核力才能起作用。
由于原子核都带正电，要使它们接近到这种程度，必须克服巨大的__ 。
3．当物质的温度达到几百万开尔文时，剧烈的________使得一部分原子核具有足够的动能，可以克服________，碰撞时十分接近，发生聚变。
因此，聚变又叫________反应。
4．为了解决实现核聚变的难点，科学家设想了两种方案，即磁约束和________。
________是目前性能最好的一种磁约束装置。
5.许多粒子都存在着________等物理性质与它相同而________等其他性质相反的粒子，叫做反粒子。
6．按照粒子与各种相互作用的不同关系，可以将粒子分为三大类：________、轻子和________。
(1)强子是参与_______相互作用的粒子。
_______是最早发现的强子；(2)轻子是________强相互作用的粒子。
最早发现的轻子是________。
(3)________是传递各种相互作用的粒子，如光子等。
7．许多实验事实表明，强子是有________结构的，强子由________的成分组成，这种成分叫做夸克。
夸克模型的提出是物理学发展中的一个重大突破，它指出电子电荷________电荷的最小单元，即存在_______电荷。
(二) 完成下列习题,自我检测预习情况.1．获取核能的两种途径是和。
高中物理人教版选修3-5习题：第19章 原子核 第7、8节 Word版含解析
第十九章第七节第八节基础夯实一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)1．(江苏徐州市2015～2016学年高二下学期期末)一典型的铀核裂变方程是23592U＋X→14456 Ba＋8936Kr＋310n，关于该反应，下列说法正确的是导学号96140475() A．X是质子B．该反应是核聚变反应C．23592U的比结合能小于14456Ba的比结合能D．释放出的中子对于链式反应的发生没有作用答案：C解析：该反应是裂变反应，X是中子，释放的中子引起链式反应，故A、B、D错误；235U的比结合能小于14456Ba的比结合能，C正确。
922．2010年3月31日欧洲大型强子对撞机实现首次质子束对撞成功。
科学家希望以接近光速飞行的质子在发生撞击之后，能模拟宇宙大爆炸的能量，并产生新的粒子，帮助人类理解暗物质、反物质、以及其他超对称现象，从根本上加深了解宇宙本质，揭示宇宙形成之谜。
欧洲科研机构宣布他们已经制造出9个反氢原子。
请推测反氢原子的结构是导学号96140476()A．由1个带正电荷的质子和1个带负电荷的电子构成B．由1个带负电荷的反质子和1个带正电荷的正电子构成C．由1个带负电荷的反质子和1个带负电荷的电子构成D．由1个不带电荷的中子和1个带正电荷的正电子构成答案：B解析：根据反粒子定义，“反粒子”与“正粒子”具有相同的质量，但带有等量的异性电荷。
因此“反氢原子”应该具有与氢原子相同的质量，相反的电荷符号且等量的电荷量。
所以反氢原子是由1－1H核和01e构成的。
3．2002年，美国《科学》杂志评出的《2001年世界十大科技突破》中，有一次是加拿大萨德伯里中微子观测站的结果，该站揭示了中微子失踪的部分中微子在运动过程中转化为一个μ子和一个τ子。
在上述研究中有以下说法，正确的是导学号96140477()①若发现μ子和中微子的运动方向一致，则τ子的运动方向与中微子的运动方向一定相反②若发现μ子和中微子的运动方向一致，则τ子的运动方向与中微子的运动方向可能一致③若发现μ子和中微子的运动方向相反，则τ子的运动方向与中微子的运动方向一定一致④若发现μ子和中微子的运动方向相反，则τ子的运动方向与中微子的运动方向可能相反A．①③B．②③C．③④D．①②答案：B解析：中微子在转化为μ子和τ子的前后过程中满足动量守恒定律。
人教版高中物理选修3-5习题：第十九章原子核第6、7、8节
6核裂变7核聚变8粒子和宇宙[ 学习目标 ] 1.知道重核的裂变反响和链式反响发生的条件.2.掌握核聚变的定义及发生条件.3.会判断和书写核裂变、核聚变方程，能计算核反响开释的能量．一、核裂变和链式反响[导学研究 ](1) 铀核裂变是如何发生的？(2)铀核裂变在自然界中能自觉进行吗？答案 (1) 铀核的裂变①核子受激发中间子进入铀235 后，便形成了处于激发状态的复核，复核中因为核子的强烈运动，使核变成不规则的形状．②核子分裂核子间的距离增大，因此核力快速减弱，使得原子核因为质子间的斥力作用而分裂成几块，同时放出中子，这些中子又惹起其余铀核裂变，这样，裂变反响一代接一代连续下去，形成链式反响．(2)重核的裂变只好发生在人为控制的核反响中，在自然界中不会自觉地发生．铀核裂变不会自觉地进行，要使铀核裂变，第一要利用中子轰击铀核，使铀核分裂，分裂产生更多的中子，这些中子连续与其余铀核发生反响，再惹起新的裂变，这样就形成了链式反响．[ 知识梳理 ]对核裂变和链式反响的理解(1)核裂变重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核，并放出核能的过程．(2)铀核裂变用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种多样的，此中一种典型的反响是23592 U＋1144Ba＋891 n→5636Kr ＋ 3 n.00(3)链式反响由重核裂变产生的中子使裂变反响一代接一代连续下去的过程，叫做核裂变的链式反响．(4)链式反响的条件①铀块的体积大于或等于临界体积或铀块的质量大于或等于临界质量．②有足足数目的慢中子．[即学即用 ]铀核裂变时，对于产生链式反响的重要要素，以下说法中正确的选项是() A．铀块的质量是重要要素，与体积没关B．为了使裂变的链式反响简单发生，最好直接利用裂变时产生的中子C．若铀 235 的体积超出它的临界体积，裂变的链式反响便可以发生D．可否发生链式反响与铀的质量没关答案 C分析要使铀核裂变产生链式反响，铀块的体积一定大于或等于临界体积或铀块的质量大于或等于临界质量，只需构成铀块的体积小于临界体积或质量小于临界质量就不会产生链式反应，裂变反响中产生的中子为快中子，这些快中子不可以直接引起新的裂变，假如铀块的质量大，则其体积大，若超出临界体积时则发生链式反响，由此知A、B、D 错误， C 正确．二、核电站[知识梳理 ]核反响堆的构造及核电站的认识(1)核电站是利用核能发电，它的中心设备是反响堆，它主要由以下几部分构成：①燃料：铀棒．②慢化剂：铀 235 简单捕捉慢中子发生反响，采纳石墨、重水或一般水作慢化剂；③控制棒：采纳在反响堆中插入镉棒的方法，利用镉汲取中子的能力很强的特征，控制链式反响的速度．(2)工作原理核燃料裂变开释能量，使反响区温度高升．(3)能量输出利用水或液态的金属钠等流体在反响堆内外循环流动，把反响堆内的热量传输出去，用于发电，同时也使反响堆冷却．(4)核污染的办理在反响堆的外面需要修筑很厚的水泥层，用来障蔽裂变产物放出的各样射线．核废料拥有很强的放射性，需要装入特制的容器，深埋地下．[ 即学即用 ]核反响堆是实现可控制的重核裂变链式反响的一种装置，它的主要构成部分是()A．原子燃料、慢化剂、冷却系统和控制调理系统B．原子燃料、慢化剂、发热系统和传热系统C．原子燃料、调速剂、碰撞系统和热系统D．原子燃料、中子源、原子能聚存和输送系统答案A分析核反响堆的主要部分包含：① 燃料，即浓缩铀235；②慢化剂，采纳石墨、重水或一般水；③ 控制棒，控制链式反响的速度；④ 冷却系统，水或液态钠等流体在反响堆内外循环流动，把反响堆的热量传输出去用于发电，故 A 正确， B、C、D错．三、核聚变[导学研究 ](1) 为何实现核聚变要使聚变的燃料加热到几百万开尔文的高温？答案轻核的聚变反响，是较轻的核子聚合成较重的核子，要使得核子的强互相作用发挥作用，一定使核子间靠近到发生互相作用的距离，约为10－15 m；同时因为原子核之间在此距离时的库仑斥力十分巨大，因此需要核子有很大的动能，表此刻宏观上就是核燃料需要达到极高的温度．(2)当古人们实现的核聚变是什么？实现热核反响存在的困难是什么？如何实现对热核反响的控制？答案①当古人们能实现的热核反响是氢弹的爆炸，是由一般炸药引爆原子弹，再由原子弹爆炸产生的高温高压引起热核反响，但这是不行控制的．②实现热核反响存在的困难是：地球上没有任何容器能够经受住热核反响所需要的高温．③可能实现对热核反响的控制方法：磁拘束：利用磁场来拘束参加反响的物质．环流器是当前性能最好的一种磁拘整装置．惯性拘束：利用强激光从各个方向照耀参加反响的物质，使它们因为惯性还来不及扩散就完成了核反响．[知识梳理 ]对核聚变的认识(1)聚变两个轻核联合成质量较大的核，开释出核能的反响，称为核聚变，聚变反响又称为热核反响．(2)聚变方程：2341n＋ 17.6 MeV .H ＋H―→He＋1120(3)聚变发生的条件要使轻核聚变，一定使轻核靠近核力发生作用的距离10－15 m，这要战胜电荷间强盛的库仑力作用，要求使轻核拥有足够大的动能．要使原子核拥有足够大的动能，有一种方法就是给它们加热，使物质达到几百万开尔文以上的高温．[即学即用 ] (多项选择 )以下对于聚变的说法中，正确的选项是()A．要使聚变产生，一定战胜库仑斥力做功B．轻核聚变需要几百万开尔文的高温，所以聚变又叫做热核反响C．原子弹爆炸能产生几百万开尔文的高温，所以氢弹能够利用原子弹引起热核反响D．太阳和很多恒星内部都在进行着强烈的热核反响，在地球内部也可自觉地进行答案 ABC分析 轻核聚变时，要使轻核之间距离达到－A 正确；要10 15 m ，故一定战胜库仑斥力做功，战胜核子间作使劲做功，一定使反响的原子核有足够大的动能，方法就是将其加热到几百万开尔文的高温， B 正确；热核反响一定在几百万开尔文的高温下进行，这样高的温度可利用原子弹爆炸开释的能量获取， C 正确； 在太阳和很多恒星内部都存在热核反响， 但在地球内部不会自觉地进行， D 错．四、粒子和宇宙[ 导学研究 ] 强子和夸克的关系是如何的？夸克分多少种？它的带电性是如何的？什么是夸克的 “禁闭 ”？答案夸克是强子的基本构成成分；夸克有6 种：上夸克、下夸克、奇怪夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克；它们带的电荷分别为元电荷为＋2或－ 1；每种夸克都有对应的反夸克；夸克3 3不可以以自由的状态单个出现的性质，叫夸克的 “禁闭 ”．[知识梳理 ]对粒子和宇宙的理解(1) “基本粒子 ”不基本①直到 19 世纪末，人们都以为原子是构成物质的不行再分的最小微粒，电子、质子、中子，并把它们叫做“基本粒子 ”．以后人们发现了光子、②跟着科学的发展，科学们发现了好多的新粒子其实不是由以上基本粒子构成的，并发现质子、中子等自己也有复杂构造．(2) 发现新粒子①新粒子： 1932 年发现了正电子，1937 年发现了 μ子， 1947 年发现了 K 介子和 π介子及以后的超子等．②粒子的分类：依据粒子与各样互相作用的关系，可将粒子分为三大类：强子、轻子和媒介子．(3) 夸克模型的提出1964 年美国物理学家盖尔曼提出了强子的夸克模型，以为强子是由夸克构成的．[即学即用 ] 当前广泛以为，质子和中子都是由被称为 u 夸克和 d 夸克的两类夸克构成的．u夸克带电荷量为21)3e ， d 夸克的带电荷量为－ 3e ， e 为元电荷，以下说法中可能正确的选项是(A ．质子由 1 个 u 夸克和 2 个 d 夸克构成，中子由 1 个 u 夸克和 2 个 d 夸克构成B ．质子由 2 个 u 夸克和 1 个 d 夸克构成，中子由 1 个 u 夸克和 2 个 d 夸克构成C ．质子由 1 个 u 夸克和 2 个 d 夸克构成，中子由 2 个 u 夸克和 1 个 d 夸克构成D ．质子由 2 个 u 夸克和 1 个 d 夸克构成，中子由 2 个 u 夸克和 1 个 d 夸克构成答案 B分析12 1 1n 带电荷量为 2 1质子 1 H 带电荷量为 2× e ＋ －e ＝ e ，中子 03 e ＋ 2×－ e ＝ 0.可见 B 正确 .333一、重核裂变的理解及核能的计算例 1对于重核的裂变，以下说法正确的选项是 ( )A ．核裂变开释的能量等于它俘获中子时获取的能量B ．中子从铀块中经过时，必定发生链式反响C ．重核裂变开释出大批的能量，产生显然的质量损失，所以核子数减少D ．重核裂变为中等质量的核时，要发生质量损失，放出核能分析 核裂变开释的能量根源于裂变过程的质量损失，是核能转变为其余形式能的过程，其能量远大于俘获中子时汲取的能量，A 错误，D正确．发生链式反响是有条件的，铀块的体积一定大于或等于临界体积，不然中子从铀块中穿过时，可能碰不到原子核，则不会发生链式反响， B错误．重核裂变时，核子数守恒，C 错误．答案D概括总结重核裂变的本质：(1) 重核裂变是中子轰击质量数较大的原子核，使之分裂成中等质量的原子核，同时开释大批的能量，放出更多中子的过程．(2) 重核的裂变是放能核反响，原由是核反响前后质量有损失，根根源因是重核的比联合能比中等质量的核的比联合能要小．所以在重核分解为两此中等质量核的过程中要开释能量(但核子数守恒 ) ，并且开释的能量远大于它俘获中子时获取的能量．例 2用中子轰击铀核 235U)，此中的一个可能反响是分裂成钡 14192Kr) 两部分，放出( 92 ( 56 Ba)和氪 (36 3 此中子．各个核和中子的质量以下：m U ＝ 390.313 9 10×－27 kg ， m n ＝ 1.674 9 10×－27 kg ；m Ba ＝ 234.001 6 －27kg ， m Kr ＝ 152.604 7 －27kg.10× 10× 试写出核反响方程，求出反响中开释的核能．分析 依据反响前后质量数守恒、电荷数守恒和反响中的能量守恒，便可以写出核反响方程．依据核反响前后的质量损失，用爱因斯坦质能方程便可求出开释的核能．铀核裂变方程为1235141 92 10n ＋ 92 U ―→ 56 Ba ＋ 36Kr ＋ 30n ，则核反响前后的质量损失为m ＝m U n BaKr n －28 kg. ＋ m － m －m －3m ＝ 3.578 ×10由爱因斯坦质能方程可得开释的核能为－J ＝3.220 2 －11 J.E ＝ mc 2＝ 3.578 ×10 28×(3 ×108)2 10× 1235141 921 －11答案0n ＋ 92U ―→ 56Ba ＋ 363.220 2 10× JKr ＋ 3 n 总结提高铀核裂变开释核能的计算(1) 第一算出裂变反响中的质量损失m.(2) 依据 E ＝ mc 2 计算开释的核能计算时要注意 m 与 E 单位的对应关系：若 m 用 kg 做单位，则E 用 J 做单位；若m 用u 做单位，则E 用 MeV 做单位， 1 u 相当于 931.5 MeV 的能量．(3) 若计算必定质量的铀块完整裂变时放出的核能，应先算出铀块中有多少个铀核 (设为 n)，则铀块裂变开释的核能E ＝ n E.二、轻核聚变的理解及核能的计算例 3 (多项选择 )据新华社报导， 由我国自行设计、 研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳 ”)已达成了初次工程调试．以下对于 “人造太阳 ”的说法正确的选项是 ( )A ． “人造太阳 ”的核反响方程是 2 H ＋3 4 11 H → He ＋ n12B ． “人造太阳 ”的核反响方程是 2351 n → 141 92 1 92 U ＋56Ba ＋ Kr ＋ 3 n0 36C ．依据公式 E ＝ mc 2 可知，核燃料的质量同样时，聚变反响开释的能量比裂变反响大得多D ．依据公式E ＝ mc 2 可知，核燃料的质量同样时，聚变反响开释的能量与裂变反响同样分析23 4 1 n 是氢核聚变方程， 故 A 项正确； 依据氢核聚变特色，同样质量的核燃11 2 0H ＋ H → He ＋ 料，氢核聚变开释的能量比裂变反响大得多，应选项 C 正确．答案 AC例 4太阳内部连续不停地发生着四个质子聚变为一个氦核同时放出两个正电子的热核反响，这个核反响开释出的大批能量就是太阳的能源． (计算结果在小数点后保存两位小数，1 u 相当于 931.5 MeV 的能量 )(1) 写出这个核反响方程．(2) 这一核反响能开释多少能量？(3) 已知太阳每秒开释的能量为3.8×1026 J ，则太阳每秒减少的质量为多少千克？ (已知质子质量 为 m H ＝ 1.007 3 u ，氦核质量为 m He ＝4.001 5 u ，正电子质量为 m ＝ 0.000 55 u)e 分析(1) 由题意可得核反响方程为1441H →2He ＋ 2＋ 1e.(2) 反响前的质量 m ＝ 4mH ＝ 4×1.007 3 u ＝ 4.029 2 u ，反响后的质量 m ＝m He＋ 2m ＝ 4.001 5 u12 e＋ 2×0.000 55 u ＝4． 002 6 u ， m ＝ m 1 －m 2＝ 0.026 6 u ，由质能方程得，开释能量E ＝ mc 2＝ 0.026 6×931.5MeV ≈ 24.78 MeV.(3) 由质能方程 E ＝ mc 2 得太阳每秒减少的质量m ＝ E 3.8 ×1026kg ≈ 4.22×109kg.2＝3×108 2c答案(1)4 141H → 2 He ＋2＋1 e (2)24.78 MeV(3)4.22 10×9kg总结提高重核裂变与轻核聚变的差别反响方式重核裂变轻核聚变比较项目放能原理重核分裂成两个或多此中等质量的两个轻核联合成质量较大原子核，放出核能的原子核，放出核能放能多少 聚变反响比裂变反响均匀每个核子放出的能量大概要大3～4 倍燃料储量状况 聚变燃料储量丰富核废料办理难度聚变反响的核废料办理要比裂变反响简单得多1．235U 原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反一个 92 应的裂变方程为235192U ＋0n →X＋94 1 ()38Sr ＋2 n ，则以下表达正确的选项是A ．X 原子核中含有 86 此中子B ．X 原子核中含有 141 个核子C ．因为裂变时开释能量，依据E ＝ mc 2，所以裂变后的总质量数增添D ．因为裂变时开释能量，出现质量损失，所以生成物的总质量数减少答案 A分析 X 原子核中的核子数为 (235＋ 1)－(94＋ 2)＝ 140 个， B 错误；中子数为 140－(92－ 38)＝ 86 个， A 正确；裂变时开释能量，出现质量损失，可是其总质量数是不变的，C 、D 错误．2．一个铀 235 汲取一此中子后发生的一种核反响方程是 235113690192 U ＋0n → 54 Xe ＋ 38Sr ＋ 100n ，放出的能量为 E ，铀 235 核的质量为 M ，中子的质量为 m ，氙 136 核的质量为 m 1 ，锶 90 核的质量为 m ，真空中光速为 c ，则开释的能量 E 等于()2A ． (M －m 1－ m 2)c 2B ． (M ＋ m － m 1－ m 2)c 21 2 2C ． (M － m － m －9m)c122D ． ＋9m －M )c(m ＋ m 答案 C分析 铀 235 裂变时的质量损失： m ＝ M ＋ m － m 1－ m 2－10m ＝M － m 1－m 2－ 9m ，由质能方程可得 E ＝ mc 2＝ (M － 9m － m 12 2－ m )c .3．某科学家提出年青热星体中核聚变的一种理论，此中的两个核反响方程为11213N ＋ 1 H ＋ 6 C → 71H ＋ 15 12C ＋X ＋Q .方程中 Q 、Q 表示开释的能量，有关的原子核质量见下表：7 611212原子1 H3 He412 C13 15 N12 He67N7核2质量1.007 83.016 04.002 612.000 013.005 715.000 1/u以下推测正确的选项是 ()3 He ， Q＞ Q4＞QA ．X 是21 B ． X 是 He ， Q2 122C ．X 是 3 He ， Q ＜ Q4＜ Q2 21D ． X 是 He ， Q2 12答案 B分析由核反响过程一定恪守质量数守恒和电荷数守恒知X 是24 He.放出热量分别为Q 1和 Q 2的两个核反响中质量损失分别为 0.002 1 u 和 0.005 3 u ，故 Q 2＞Q 1.4．一个氘核23 H) 联合成一个氦核 (4 He) ，同时放出一此中子，已知氘核质量为( H)和一个氚核 (211m 1＝ 2.014 1 u ，氚核质量为 m 2＝ 3.016 0 u ，氦核质量为 m 3＝ 4.002 6 u ，中子质量为 m 4 ＝ 1.008 665u,1 u 相当于 931.5 MeV 的能量，求：(1) 写出聚变的核反响方程；(2) 此反响过程中开释的能量为多少？均匀每个核子开释出多少核能？(结果在小数点后保存一位小数 )答案 (1) 12H ＋ 13H → 24 He ＋ 01n(2)17.5 MeV 3.5 MeV分析(1)2 3 4 1 核反响方程为 112n.H ＋ H → He ＋ (2) 此反响过程的质量损失为m ＝ 2.014 1 u ＋3.016 0 u － 4.002 6 u － 1.008 665 u ＝0.018 835 u ，E ＝ mc 2＝ 0.018 835 ×931.5 MeV ≈17.5 MeV .均匀每个核子开释的核能为17.5MeV ＝ 3.5 MeV . 5一、选择题 (1～ 6 为单项选择题， 7～ 11 为多项选择题 )1．以下核反响中，属于核裂变反响的是 ( )A. 10174He5 B ＋ n → Li＋0 3 2 B. 238 234 4 92 U →90 Th ＋ He214 4 17 1C. 7 N ＋ 2He → 8 O ＋ 1H2351 144 89 1D. 92 U ＋0n → 56 Ba ＋36Kr ＋ 30n 答案D分析由核裂变反响的特色知， D 正确．2．为使链式反响安稳进行，以下方法可行的是()A．铀块可制成任何的体积B．铀核裂变开释的中子可直接去轰击此外的铀核C．经过慢化剂将产生的中子减速D．用镉棒作为慢化剂使中子减速答案 C分析因为使铀块发生链式反响的体积应大于或等于临界体积，故 A 错误；铀核裂变开释出的为快中子，不可以直接用来轰击铀核，一定用慢化剂减速，而镉棒是用于控制中子数目的，故 C正确，B、 D错误．3．秦山核电站第三期工程中有两个6×105kW发电机组已实现并网发电．发电站的核能根源于 23592U的裂变，以下说法正确的选项是()A ．反响堆中核反响速度往常是采纳调理23592U的体积来控制的B. 23592U的一种可能裂变为235U＋ 1n→139Xe＋95Sr＋21n92054380C.23592U是天然放射性元素，高升温度后它的半衰期会缩短D．固然核电站能供给很大的能量，但它对环境的污染比火电站严重答案 B分析反响堆中核反响速度由控制棒(镉棒 )汲取中子的多少来控制， A 错；23592U裂变有多种可能性，这是此中常有的一种， B 对；放射性元素的半衰期由原子核自己决定，与温度、压强等外界条件没关， C 错；核电站的核能是洁净能源，污染少， D 错．4．对于轻核聚变开释核能，以下说法正确的选项是()A．一次聚变反响必定比一次裂变反响开释的能量多B．聚变反响每个核子开释的均匀能量必定比裂变反响大C．聚变反响中粒子的比联合能变小D．聚变反响中因为形成质量较大的核，故反响后质量增大答案 B分析在一次聚变反响中开释的能量不必定比裂变反响多，故 A 错误；因为聚变反响中开释出巨大的能量，则比联合能必定增添，质量发生损失，故C、D 错误．5．当两此中子和两个质子联合成一个α粒子时，放出 28.3 MeV 的能量，当三个α粒子联合成一个碳 (C) 核时，放出 7.26 MeV 的能量，则当 6 此中子和 6 个质子联合成一个碳(C) 核时，开释的能量约为 ()A ．21.04 MeVB ． 35.56 MeVC． 77.64 MeV D ． 92.16 MeV答案 D分析6 此中子和 6 个质子可联合成3 个 α粒子，放出能量3×28.3 MeV ＝ 84.9 MeV ,3 个 α粒子再联合成一个碳核，放出7.26 MeV能量，故 6 此中子和 6 个质子联合成一个碳核时，开释能量为84.9 MeV＋ 7.26 MeV ＝ 92.16 MeV.6． “反物质 ”是由 “反粒子 ”构成的， “反粒子 ”与其对应的正粒子拥有同样的质量和同样的电荷量，但电荷符号相反，则反氢原子是( )A ．由 1 个带正电荷的质子和 1 个带负电荷的电子构成B ．由 1 个带负电荷的反质子和 1 个带正电荷的正电子构成C ．由 1 个带负电荷的反质子和1 个带负电荷的电子构成 D ．由 1 个不带电荷的中子和 1 个带正电荷的正电子构成答案 B分析 依据反粒子定义， “反粒子 ”与 “正粒子 ”拥有同样质量，但带有等量的异种电荷，所以反氢原子是由 1－1 H 核和 0＋ 1e 构成的．7．核聚变的主要原料氘，在海水中含量极其丰富．已知氘核的质量为m 1，中子的质量为 m 2，3()2He 的质量为 m 3，质子的质量为m 4，则以下说法中正确的选项是A ．两个氘核聚变为一个 32He 所产生的另一个粒子是质子B ．两个氘核聚变为一个 32He 所产生的另一个粒子是中子C ．两个氘核聚变为一个 3 22He 所开释的核能为 (m 1－ m 3－ m 4)cD ．与受控核聚变比较，现行的核反响堆产生的废物拥有放射性答案 BD分析由核反响方程知231X ， X 应为中子，开释的核能应为 2，21H → 2 He ＋0 E ＝ (2m 1－ m 3－m 2)c 聚变反响的污染特别小．而现实运转的裂变反响的废料拥有很强的放射性，故 A 、C 均错误，B 、D 正确．8．以下核反响方程中属于核聚变的是 ( )A. 2 3 4 1 n1 H ＋H ―→ He ＋12B. 144 17 1 H 7 N ＋ He ―→8O ＋21112C.1H ＋ 0n ―→ 1H ＋ γ 1 4 He ＋ 2 0 eD ．4 H ―→1 2 ＋1答案 ACD分析轻核联合成质量较大的核，开释出核能的反响，称为聚变．9．当一个重核裂变时，它所产生的两个核( )A ．含有的质子数比裂变前重核的质子数少B ．含有的中子数比裂变前重核的中子数少C ．裂变时开释的能量等于俘获中子时获取的能量D ．可能是多种形式的两个核的组合答案BD分析 因为在裂变反响中汲取一此中子而开释出几此中子，质子数没有发生变化，而两个新核的中子数减少， A 错误， B 正确；反响前后质量发生了损失而开释出能量，其实不等于俘获中子的能量，在裂变反响中，产物其实不是独一的，故 C 错误， D 正确．10．在以下四个方程中： X 1、 X 2、X 3、 X 4 各代表某种粒子，判断正确的选项是()① 2351 95 138 Xe ＋ 3X23 1 n ③ 238 U ―→ 234 Th ＋X92 U ＋ n ―→38Sr ＋541② H ＋X ―→ He ＋92923122④ 24427Al ＋ X 412Mg ＋ 2He ―→ 13A ．X 1是中子B ．X 2 是质子C ．X 3 是 α粒子D ．X 4 是氚核答案 AC11．我国秦山核电站第三期工程中有两组 60 万千瓦的发电机组，发电站的核能根源于23592U的裂变，现有四种说法正确的选项是 () A. 235U 原子核中有92 个质子， 143 此中子92B.235U 的一种可能裂变是变为两此中等质量的原子核，反响方程为 23511399592 92 U ＋ 0n ―→ 54X e ＋38Sr ＋ 12 nC. 235U 是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为 45 亿年，高升温度半衰期缩短 92235－11JD ．一个 92 U 裂变能放出 200 MeV 的能量，合 3.2 ×10答案 ABD分析由 23592U的质量数和电荷数关系易知 A 正确；由核反响方程中电荷数守恒和质量数守恒知 B 正确；半衰期不受外界要素扰乱， －19J ＝ 3.2 ×10故 C 错误；因为 200 MeV ＝ 200×106×1.6 ×10 －11J ，所以 D 正确．12．现有的核电站常用的核反响之一是：235 1 1 0e ＋ ν92 U ＋ n → 14360Nd ＋ Zr ＋3 n ＋ 8－1(1) 核反响方程中的 ν是反中微子， 它不带电， 质量数为零， 试确立生成物锆 (Zr) 的电荷数与质量数．(2) 已知铀核的质量为 235.043 9 u ，中子的质量为 1.008 7 u ，钕 (Nd) 核的质量为 142.909 8 u ，锆核的质量为89.904 7 u ，试计算 1 kg 铀 235 裂变开释的能量为多少焦耳？(已知 1 u 质量相当于 931.5 MeV 的能量，且 1 u ＝ 1.660 6 ×10－27 kg)答案 (1)4090 (2)8.1 ×1013 J分析(1) 锆的电荷数 Z ＝ 92－ 60＋ 8＝ 40，质量数 A ＝ 236－ 146＝ 90.(2)1 kg 铀 235 中铀核的个数为n ＝1(个 )235.043 9 －27≈ 2.56×10241×.660 6 10×不考虑核反响中生成的电子质量， 1 个铀 235 核裂变产生的质量损失为m＝ 0.212 u，开释的能量为E＝ 0.212 ×931.5 MeV ≈ 197.5 MeV则 1 kg 铀 235 完整裂变开释的能量为E＝ n E＝ 2.56 ×1024×197.5 MeV ＝ 5.056 ×1026 MeV≈ 8.1×1013 J.13．4 个氢核聚变为一个氦核，同时放出两个正电子，开释出 2.8 ×106 eV 的能量，写出核反响方程，并计算 1 g 氢核达成这个反响后开释出多少焦耳的能量．(保存三位有效数字 )答案14010 41H→2He＋2＋1e 6.74×10 J分析该反响的核反响方程为：14He＋ 20 e，4 H →12＋1由此可知，均匀每个氢核反响开释出的能量为E ＝2.8 ×106eV ＝7×105eV041 g 氢核 (即 1 mol) 所包含的氢核的粒子个数为 6.02 ×1023个应开释出的总能量 E 为：E＝ 7×105×6.02 ×1023 eV≈6.74×1010 J.。
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1．以下说法正确的是()
A．最早发现的轻子是电子，最早发现的强子是中子
B．质子、中子、介子和超子都属于强子
C．强子、轻子都有内部结构
D．τ子质量比核子质量大，τ子不属于轻子
解析：最早发现的强子是质子，最早发现的轻子是电子，故选项A错误；强子有内部结构，由夸克组成，轻子没有内部结构，所以C错误；质子、中子、介子、超子都属于强子，τ子质量比核子质量大，但仍属于轻子，D错误，B正确。
答案：B
2．正电子、负质子等都属于反粒子，它们跟普通电子、质子的质量、电荷量均相等，而电性相反。
科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的物质——反物质。
1997年初和年底，欧洲和美国的科研机构先后宣布：他们分别制造出9个和7个反氢原子，这是人类探索反物质的一大进步。
你推测反氢原子的结构是()
A．由一个带正电荷的质子与一个带负电荷的电子构成
B．由一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子构成
C．由一个不带电荷的中子与一个带负电荷的电子构成
D．由一个带负电荷的质子与一个带负电荷的电子构成
解析：反氢原子的结构是由反粒子构成的物质，正电子、负质子等都属于反粒子，由反粒子的特点可知选项B正确。
答案：B
3．关于聚变，以下说法中正确的是()
A．两个轻核聚变为中等质量的原子核时放出能量
B．同样质量的物质发生聚变时放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大好多倍
C．聚变反应的条件是聚变物质的体积达到临界体积
D．发生聚变反应时的原子核必须有足够大的动能
解析：两个轻核聚合为较大质量的原子核就可释放能量，但不一定是中等质量的核，故A项错误；聚变反应放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大得多，故B项正确；裂变反应的条件是裂变物质的体积达到临界体积，而聚变反应的条件是原子核间距达到10－15 m，故要求有足够大的动能才能克服原子核间的斥力做功，故C错，D正确。
答案：BD
4．月球土壤里大量存在着一种叫做“氦3(32He)”的化学元素，是热核聚变的重要原料。
科学家初步估计月球上至少有100万吨氦3，如果相关技术开发成功，将可为地球带来取之不尽的能源。
关于“氦3(32He)”与氘核聚变，下列说法正确的是( )
A ．核反应方程为32He ＋21H →42He ＋11H
B ．核反应生成物的质量将大于参加反应物的质量
C ．氦3(32He)一个核子的结合能大于氦4(42He)一个核子的结合能
D ．氦3(32He)的原子核与一个氘核发生聚变将放出能量
解析：根据质量数守恒、电荷数守恒和已知条件可以写出核反应方程为32He ＋21H →42He
＋11H ，故A 对；由于此核反应过程中放出能量将出现质量亏损，所以B 、C 错，D 正确。
答案：AD
5．已知π＋介子、π－介子都是由一个夸克(夸克u 或夸克d)和一个反夸克(反夸克u 或反夸克d )组成的，它们的带电荷量如下表所示，表中e 为元电荷。
A ．π＋由u 和d 组成
B ．π＋由d 和u 组成
C ．π－由u 和d 组成
D ．π－由d 和u 组成
解析：根据电荷量关系可知，由于π＋介子带有＋e 的电荷量，又由于π＋介子是由夸克
和反夸克组成，根据题意可知π＋介子(＋e )应由一个u 夸克(＋23e )和一个反夸克d (＋13
e )组成，同理π－
介子由一个d 夸克和一个反夸克u 组成。
答案：AD
6．质子—质子循环发生的核反应被认为是恒星能量的一种可能来源，具体的一个循环
过程是这样的：两个质子(11H)发生聚变，生成一个氘核 (21H)，生成的氘核(21H)再与一个质子
(11H)聚变生成一个氦核(32He)，接下来两个氦核(32He)发生聚变，生成氦的同位素(42He)同时再
产生两个质子(11H)，这两个质子(11H)再度发生聚变……进入下一个循环反应，成为恒星不竭之能量源泉。
对于这种质子—质子循环发生的核反应，下列说法正确的是( )
A ．两个质子(11H)发生聚变，可表示为11H ＋11H →21H ＋01e
B ．两个质子(11H)发生聚变，可表示为11H ＋11H →211H
C ．一个完整的质子—质子循环核反应可表示为311H →32He ＋01e
D ．一个完整的质子—质子循环核反应可表示为611H →42He ＋201e ＋211H
解析：由题意及核反应中的质量数与电荷数守恒可得两个质子(11H)发生聚变，
可表示为11H ＋11H →21H ＋01e ，A 正确、B 错误；由题意可知一个完整的质子—质子循环反应可表示为
611H→42He＋201e＋211H，C错误、D正确。
答案：AD
7．(2012·新课标全国卷)氘核和氚核可发生热核聚变而释放出巨大的能量，该反应方程为：21H＋31H→42He＋x，式中x是某种粒子。
已知：21H、31H、42He和粒子x的质量分别为2.014 1 u、3.016 1 u、4.002 6 u和1.008 7 u；1 u＝931.5 MeV/c2，c是真空中的光速。
由上述反应方程和数据可知，粒子x是________，该反应释放出的能量为________ MeV(结果保留3位有效数字)。
解析：根据电荷数守恒和质量数守恒可知，x的质量数为1，电荷数为零，故x为中子。
质量亏损Δm＝2.0141 u＋3.016 1 u－(4.002 6 u＋1.008 7 u)＝0.018 9 u，E＝Δmc2＝0.018 9×931.5 MeV＝17.6 MeV。
答案：10n(或中子)17.6
8．天文观测表明，几乎所有远处的恒星(或星系)都在以各自的速度背离我们而运动，离我们越远的星体，背离我们运动的速度(称为退行速度)越大；也就是说，宇宙在膨胀，不同星体的退行速度v和它们离我们的距离r成正比，即v＝Hr，式中H为一常量，称为哈勃常数，已知由天文观察测定。
为解释上述现象，有人提出一种理论，认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的。
假设大爆炸后各星体即以不同的速度向外匀速运动，并设想我们就位于其中心，则速度越大的星体现在离我们越远。
这一结果与上述天文观测一致。
由上述理论和天文观测结果，可估算宇宙年龄T，其计算式为T＝______________。
根据近期观测，哈勃常数H＝3×10－2m/s·光年，其中光年是光在一年中行进的距离，由此估算宇宙的年龄约为________年。
解析：由题意知
T＝r
v＝
1
H，T＝
1
H＝
1×3×108 m/s
3×10－2 m/s
年＝1010年。
答案：1
H10
10
9．太阳内部的核聚变反应可以释放出大量的能量，这些能量以电磁波辐射的形式向四面八方辐射出去，其总功率达P＝3.8×1026 W。
(1)估算太阳每秒钟的质量亏损；
(2)设太阳上的核反应都是411H→42He＋201e＋2ν＋28 MeV这种形式的反应(ν是中微子，其质量远小于电子质量，是穿透力极强的中性粒子)，地日距离L＝1.5×1011m，试估算每秒钟太阳垂直照射地面上每平方米有多少中微子到达。
(3)假设原始太阳全部由质子和电子组成，并且只有10%的质子可供“燃烧”，试估算太阳的寿命(太阳的质量为2.0×1030 kg，质子的质量为1.67×10－27 kg)。
解析：(1)太阳每秒钟释放的能量为ΔE＝Pt＝3.8×1026 J，由质能方程ΔE＝Δmc2可得
Δm＝ΔE
c2＝
3.8×1026
(3×108)2
kg＝4.2×109 kg。
(2)设E0＝28 MeV，每秒钟的核反应的次数为：n＝ΔE
E0＝
3.8×1026
28×106×1.6×10－19
＝
8.48×1037次
每秒钟产生的中微子为n1＝2n＝1.696×1038个建一个以L为半径的球模型，球的表面积为
S＝4πL2＝2.826×1023 m2
则每平方米上有中微子的个数为：
n2＝n1
S＝
1.696×1038
2.826×1023
＝6×1014个。
(3)能发生反应的总质量为m1＝M×10%＝2.0×1030×10% kg＝2.0×1029 kg，每次聚变用四个质子，每秒钟用的质子数为n3＝4n＝4×8.48×1037个，质子的质量m p＝1.67×10－27 kg，
太阳的寿命为：t＝
m1
n3m p＝
2.0×1029
4×8.48×1037×1.67×10－27
s＝3.53×1017 s≈112亿年。
答案：(1)4.2×109 kg(2)6×1014个(3)112亿年。