2019-2020学年高中物理课时分层作业12核聚变粒子物理学简介选学含解析教科版选修3-52

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课时分层作业核裂变与核聚变、“基本”粒子2020-2021年新人教版(2019)高中物理选修同步检测

课时分层作业(十九)核裂变与核聚变“基本”粒子(建议用时：25分钟)◎考点一对核裂变和链式反应的理解1．(多选)当一个重核裂变时，它能产生的两个核()A．一定是稳定的B．含有的中子数较裂变前重核的中子数少C．裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量D．可以是多种形式的两个核的组合BD[重核裂变为两个中等质量的核时平均要放出2个或3个中子，裂变释放的能量比俘获中子的能量大，故C错误；质子数不变，中子数会减少，故B正确；重核裂变的产物是多种多样的，故A错误，D正确。

]2．(多选)用中子(10n)轰击铀核(235 92U)发生裂变反应，会产生钡核(141 56Ba)和氪(9236Kr)并释放出中子(10n)，当达到某些条件时可发生链式反应，一个铀核(23592U)裂变时，释放的能量约为200 MeV(1 eV＝1.6×10－19J)。

以下说法正确的是()A．235 92U的裂变方程为235 92U→141 56Ba＋9236Kr＋10nB．235 92U的裂变方程为235 92U＋10n→141 56Ba＋9236Kr＋310nC．235 92U发生链式反应的条件与铀块的体积有关D．一个235 92U裂变时，质量亏损约为3.6×10－28 kgBCD[235 92U的裂变方程为235 92U＋10n→141 56Ba＋9236Kr＋310n，故A错误，B正确；当铀块体积大于临界体积时链式反应才会发生，故C正确；1 u＝1.66×10－27 kg，又1 u相当于931.56 MeV，则200 MeV相当于0.214 7 u，故质量亏损约为3.6×10－28 kg，故D 正确。

]◎考点二核电站与核反应堆3．(多选)关于核反应堆，下列说法正确的是()A．铀棒是核燃料，裂变时释放核能B．镉棒的作用是控制反应堆的功率C．铀棒的作用是控制反应堆的功率D．石墨的作用是吸收中子AB[铀棒是核燃料，裂变时可放出能量，故A正确；镉棒吸收中子的能力很强，作用是调节中子数目以控制反应速度，即控制反应堆功率，故B正确，C错误；慢中子最容易引发铀核裂变，所以在快中子碰到铀棒前要进行减速，石墨的作用是使中子减速，故D错误。

高考物理一轮复习第12章近代物理初步第2讲原子和原子核课时作业(含解析)新人教版-新人教版高

第2讲原子和原子核时间：45分钟总分为：100分一、选择题(此题共14小题，每一小题6分，共84分。

其中1～11题为单项选择，12～14题为多项选择)1．(2019·广东揭阳一模)如下列图，x为未知的放射源，L为薄铝片，假设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，如此x可能是()A．α射线和β射线的混合放射源B．纯α射线放射源C．纯γ射线放射源D．α射线和γ射线的混合放射源答案 D解析在放射源和计数器之间加薄铝片L后，发现计数器的计数率大幅度减小，说明射线中含有穿透能力弱的α射线，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，说明没有射线或剩下的射线不带电，即为γ射线，因此放射源x可能是α射线或它和γ射线的混合放射源，故A、B、C错误，D正确。

2．(2019·江西高三九校3月联考)如下说法中正确的答案是()A．天然放射现象的发现，揭示了原子核是由质子和中子组成的B．玻尔的原子结构理论是在卢瑟福核式结构学说上引进了量子理论C．天然放射现象中出现的α射线、β射线、γ射线都是高能量的电磁波D．卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子核有复杂结构答案 B解析天然放射现象的发现，揭示了原子核有复杂的结构，故A错误；玻尔的原子结构理论是在卢瑟福核式结构学说的根底上引入了量子理论，故B正确；天然放射现象中出现的α射线、β射线、γ射线，其中α射线是氦原子核，β射线是电子流，只有γ射线是高能量的电磁波，故C错误；卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子有复杂结构，在此根底上，他建立了原子的核式结构模型，故D错误。

3．(2020·安徽省A10联盟高三摸底)据报道，香烟会释放一种危险的放射性元素“钋(210 84 Po)〞，如果每天抽1.5包香烟，一年后累积的辐射相当于300次胸透的辐射。

210 84Po发生一次α衰变和一次β衰变后产生了新核，新核的中子数比质子数多()A．38个B．40个C．42个D．44个答案 B解析210 84Po发生一次α衰变和一次β衰变产生的新核为206 83X，其中子数为206－83＝123，中子数比质子数多123－83＝40，B正确。

核聚变每课一练 (含解析) (27)

D．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
17．指出下列核反应的类型：
（1） _3） ________
18．下列说法中正确的是______
A．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，释放出一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小
B．普朗克为了解释光电效应的规律，提出了光子说
考点：爱因斯坦质能方程、裂变反应和聚变反应
【名师点睛】本题考查了核反应方程式、质能方程的应用、核反应的分类，核反应分为核聚变与核裂变，要注意它们的区别；本题难度不大，是一道基础题，熟练掌握基础知识，即可正确解题。
2．A
【解析】
试题分析：重核裂变是质量数较大的核裂变为质量中等的核，聚变是质量数较小的核转化为质量较大的核，核反应满足转化过程中质量数和电荷数都守恒．A、方程②是质量数较小的和转化为质量较大的核，属于轻核聚变，故A正确；B、方程①是质量数较大的核裂变为质量中等的核，属于重核裂变，故B错误；C、太阳能的产生是由于太阳内部高温高压条件下的热核聚变反应形成的，故C错误；D、同位素的质子数相同，故D错误．故选A。
A．这种装置中发生的核反应方程式是
B．由核反应过程质量守恒可知m1+m2=m3+m4
C．核反应放出的能量等于（m1+m2–m3–m4）c2
D．这种装置与我国大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理不相同
2．“两弹”所涉及的基本核反应方程有：① ，② ，关于这两个方程，下列说法正确的是
A．方程②属于轻核聚变
C．在微观物理学中，能同时准确地质点粒子的位置和动量
D．科学研究发现太阳光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的裂变反应
19．某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为 + + ， + +X+ 方程式中 1、表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：

2019-2020学年高中物理全一册课时分层作业(含解析)新人教版选修3-5【共17套71页】

本套资源目录2019_2020学年高中物理课时分层作业10氢原子光谱含解析新人教版选修3_52019_2020学年高中物理课时分层作业11玻尔的原子模型含解析新人教版选修3_52019_2020学年高中物理课时分层作业12原子核的组成含解析新人教版选修3_52019_2020学年高中物理课时分层作业13放射性元素的衰变含解析新人教版选修3_52019_2020学年高中物理课时分层作业14探测射线的方法放射性的应用与防护含解析新人教版选修3_52019_2020学年高中物理课时分层作业15核力与结合能含解析新人教版选修3_52019_2020学年高中物理课时分层作业16核裂变含解析新人教版选修3_52019_2020学年高中物理课时分层作业17核聚变粒子和宇宙含解析新人教版选修3_52019_2020学年高中物理课时分层作业1动量和动量定理含解析新人教版选修3_52019_2020学年高中物理课时分层作业2动量守恒定律含解析新人教版选修3_52019_2020学年高中物理课时分层作业3碰撞含解析新人教版选修3_52019_2020学年高中物理课时分层作业4反冲运动火箭含解析新人教版选修3_52019_2020学年高中物理课时分层作业5能量量子化光的粒子性含解析新人教版选修3_52019_2020学年高中物理课时分层作业6粒子的波动性含解析新人教版选修3_52019_2020学年高中物理课时分层作业7概率波不确定性关系含解析新人教版选修3_52019_2020学年高中物理课时分层作业8电子的发现含解析新人教版选修3_52019_2020学年高中物理课时分层作业9原子的核式结构模型含解析新人教版选修3_5课时分层作业(十)(时间：15分钟分值：50分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分)1．(多选)如图甲所示是a、b、c、d四种元素的线状谱，图乙是某矿物质的线状谱，通过光谱分析可以了解该矿物质中缺乏的是( )甲乙A．a元素B．b元素C．c元素D．d元素[解析]将甲中的线状谱与乙中的谱线相对照，没有的谱线即是该矿物质中缺少的，故选BD.[答案]BD2．(多选)关于太阳的光谱，下列说法正确的是( )A．太阳光谱为连续谱B．太阳光谱为吸收光谱C．研究太阳光谱，可以了解太阳大气层的物质成分D．研究太阳光谱，可以了解地球大气层的物质成分[解析]太阳光谱是吸收光谱，太阳光通过太阳大气层后，被太阳大气层中物质吸收后形成的光谱，而吸收光谱的谱线与这种元素的线状谱是对应的，因此分析吸收光谱，也可了解物质的组成．故A、D错，B、C正确．[答案]BC3．下列对氢原子光谱实验规律的认识中，正确的是( )A．因为氢原子核外只有一个电子，所以氢原子只能产生一种波长的光B．氢原子产生的光谱是一系列波长不连续的谱线C．氢原子产生的光谱是一系列亮度不连续的谱线D．氢原子产生的光的波长大小与氢气放电管放电强弱有关[解析]氢原子光谱是线状谱，波长是一系列不连续的、分立的特征谱线，并不是只含有一种波长的光，也不是亮度不连续的谱线，B对，A、C错；氢原子光谱是氢原子的特征谱线，只要是氢原子发出的光的光谱就相同，与放电管的放电强弱无关，D错．[答案] B4．(多选)关于光谱，下列说法正确的是( )A．太阳光谱是连续光谱B．稀薄的氢气发光产生的光谱是线状谱C．煤气灯上灼烧的钠盐汽化后的钠蒸气产生的光谱是线状谱D．白光通过钠蒸气产生的光谱是线状谱[解析]太阳光谱是太阳产生的白光，通过太阳周围温度较低的大气时，某些波长的光被太阳大气层中的某些元素吸收从而产生的吸收光谱，不是连续光谱，所以选项A错误；稀薄的氢气发光是原子光谱，是线状谱，所以选项B正确；钠蒸气产生的光谱是原子光谱，是线状谱，选项C正确；白光通过钠蒸气产生的光谱是吸收光谱，不是线状谱，所以选项D 错误．[答案]BC5．以下说法中正确的是( )A．进行光谱分析，可以用连续光谱，也可以用吸收光谱B．光谱分析的优点是非常灵敏而且迅速C．分析某种物质的化学组成，可以使这种物质发出的白光通过另一种物质的低温蒸气取得吸收光谱进行分析D．摄下月球的光谱，可以分析出月球上有哪些元素[解析]进行光谱分析不能用连续光谱，只能用明线光谱或吸收光谱，A错误；光谱分析的优点是灵敏而且迅速，B正确；分析某种物质的化学组成，可用白光照射其低温蒸气产生的吸收光谱进行分析，通过另一种物质的低温蒸气只能取得另一种物质的吸收光谱，C错误；月球不能发光，它只能反射太阳光，故其反射的光谱是太阳光谱，而不是月球的光谱，不能用来分析月球上的元素，D错误．[答案] B6．(多选)下列关于巴耳末公式1λ＝R⎝⎛⎭⎪⎫122－1n2的理解，正确的是( )A．此公式是巴耳末在研究氢原子光谱特征时发现的B ．公式中n 可取任意值，故氢原子光谱是连续谱C ．公式中n 只能取不小于3的整数值，故氢原子光谱是线状谱D ．公式不但适用于氢原子光谱的分析，也适用于其他原子的光谱[解析] 此公式是巴耳末在研究氢原子光谱在可见光区的四条谱线中得到的，只适用于氢原子光谱的分析，A 对，D 错；公式中n 只能取大于等于3的整数，λ不能连续取值．故氢原子光谱是线状谱，B 错，C 对．[答案] AC二、非选择题(共14分)7．氢原子光谱在巴耳末系中最长波长的光子能量是多少？[解析] 当n ＝3时，对应的波长最长，代入巴耳末公式有：1λ1＝1.10×107×⎝ ⎛⎭⎪⎫122－132 解之得λ1≈6.5×10－7m 光子能量为ε1＝hν＝h c λ1＝6.63×10－34×3×1086.5×10－7 J ＝3.06×10－19 J. [答案] 3.06×10－19 J课时分层作业(十一)(时间：15分钟分值：50分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分)1．根据玻尔原子模型，氢原子中电子绕核运动的半径( )A．可以取任意值B．可以在某一范围内取值C．可以取一系列不连续的任意值D．可以取一系列不连续的特定值[解析]根据玻尔提出的轨道量子化假设可知选项D正确．[答案] D2．(多选)根据玻尔原子理论，下列说法正确的是( )A．原子处于定态时，虽然电子做变速运动，但并不向外辐射能量B．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，电势能的减少量大于动能的增加量C．氢原子可以吸收小于使氢原子电离能量的任意能量的光子，因而轨道半径可以连续增大D．电子没有确定轨道，只存在电子云[解析]氢原子具有的稳定能量状态称为定态，电子绕核运动，但它并不向外辐射能量，故A正确；氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，电势能的减少量大于动能的增加量，故B正确；原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的，所以轨道半径不可以连续增大，故C 错误；电子有确定轨道，故D错误．[答案]AB3．根据玻尔理论，下列关于氢原子的论述正确的是( )A．若氢原子由能量为E n的定态向低能级m跃迁，则氢原子要辐射的光子能量为hν＝E n－E mB．电子沿某一轨道绕核运动，若圆周运动的频率为ν，则其发光的频率也是νC．一个氢原子中的电子从一个半径为r a的轨道直接跃迁到另一半径为r b的轨道，则此过程原子要辐射某一频率的光子D．氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁[解析]原子由能量为E n的定态向低能级跃迁时，辐射的光子能量等于能级差，故A 对；电子沿某一轨道绕核运动，处于某一定态，不向外辐射能量，故B错；电子只有由半径大的轨道跃迁到半径小的轨道，能级降低，才能辐射某一频率的光子，故C 错误；原子吸收光子后能量增加，能级升高，故D 错．[答案] A4．(多选)氢原子能级图如图所示，a ，b ，c 分别表示原子在不同能级之间的三种跃迁途径，设a 、b 、c 在跃迁过程中，放出光子的能量和波长分别是E a 、E b 、E c 和λa 、λb 、λc ，若a 光恰能使某金属产生光电效应，则( )A ．λa ＝λb ＋λcB ．1λb ＝1λa ＋1λcC ．E b ＝E a ＋E cD ．c 光也能使该金属产生光电效应[解析] E a ＝E 2－E 1，E b ＝E 3－E 1，E c ＝E 3－E 2，故E b ＝E a ＋E c ，C 项正确；又因为E ＝hν＝h c λ，故1λb ＝1λa ＋1λc ，A 项错误，B 项正确；a 光恰能使某金属发生光电效应，而E a >E c ，故D 项错误．[答案] BC5．如图所示是某原子的能级图，a 、b 、c 为原子跃迁所发出的三种波长的光．在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是( )A B C D[解析]根据ΔE＝hν，ν＝cλ，可知λ＝cν＝hcΔE，能级差越大，波长越小，所以a的波长最小，b的波长最大，答案选C.[答案] C6．(多选)已知金属钙的逸出功为2.7 eV，氢原子的能级图如图所示．一群氢原子处于n＝4能级状态，则( )A ．氢原子可能辐射6种频率的光子B ．氢原子可能辐射5种频率的光子C ．有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应D ．有4种频率的辐射光子能使钙发生光电效应[解析] 因为C 24＝6，所以氢原子可能辐射6种频率的光子，故A 正确，B 错误；金属钙的逸出功为2.7 eV ，只有n ＝4跃迁到n ＝1，n ＝3跃迁到n ＝1，n ＝2跃迁到n ＝1所辐射的光子能量大于该逸出功，才能发生光电效应，故C 正确，D 错误．[答案] AC二、非选择题(14分)7．已知氢原子的基态能量为－13.6 eV ，核外电子的第一轨道半径为0.53×10－10 m ，电子质量m e ＝9.1×10－31 kg ，电荷量为1.6×10－19 C ，求电子跃迁到第三轨道时，氢原子的能量、电子的动能和原子的电势能各多大？[解析] 氢原子能量E 3＝132E 1＝－1.51 eV 电子在第三轨道时半径为r 3＝n 2r 1＝32r 1＝9r 1①电子绕核做圆周运动的向心力由库仑力提供，所以 ke 2r 23＝m e v 23r 3②由①②可得电子动能为E k3＝12m e v 23＝ke 22×32r 1＝9×109×(1.6×10－19)22×9×0.53×10－10×1.6×10－19 eV ＝1.51 eV 由于E 3＝E k3＋E p3，故原子的电势能为 E p3＝E 3－E k3＝－1.51 eV －1.51 eV ＝－3.02 eV.[答案]－1.51 eV 1.51 eV －3.02 eV课时分层作业(十二)(时间：15分钟分值：50分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分)1．人类认识原子核的复杂结构并进行研究是从( )A．发现电子开始的B．发现质子开始的C．进行α粒子散射实验开始的D．发现天然放射现象开始的[解析]自从贝可勒尔发现天然放射现象，科学家对放射性元素、射线的组成、产生的原因进行了大量的研究，逐步认识到原子核的复杂结构，选项D正确．[答案] D2．在天然放射性物质附近放置一带电体，带电体所带的电荷很快消失的根本原因是( )A．γ射线的贯穿作用B．α射线的电离作用C．β射线的贯穿作用D．β射线的中和作用[解析]因α射线的电离作用使空气电离，从而使带电体所带的电荷很快消失，选项B正确．[答案] B3．在贝可勒尔发现天然放射现象后，人们对放射线的性质进行了深入的研究，发现α、β、γ射线的穿透本领不同．如图为这三种射线穿透能力的比较，图中射线①②③分别是( )A．γ、β、αB．β、γ、αC．α、β、γD．γ、α、β[解析]α射线穿透能力最弱，不能穿透比较厚的黑纸，故①为α射线，γ射线穿透能力最强，能穿透厚铝板和铅板，故③为γ射线，β射线穿透能力较强，能穿透黑纸，但不能穿透厚铝板，故②是β射线，故C正确．[答案] C4．下列现象中，与原子核内部变化有关的是( )A．α粒子散射现象B．天然放射现象C．光电效应现象D．原子发光现象[解析]α粒子散射现象表明了原子内部有一个很小的核，并没有涉及核内部的变化，故A错误；天然放射现象是原子核内部发生变化自发地放射出α粒子或电子，从而发生α衰变或β衰变，反应的过程中核内质子数、中子数发生变化，故B正确；光电效应现象是原子核外层电子脱离原子核内部的束缚而逸出，没有涉及原子核内部的变化，故C错误；原子发光现象是原子跃迁形成的，即电子从高能级向低能级跃迁，释放的能量以光子形式辐射出去，没有涉及原子核内部的变化，故D错误．[答案] B5．在元素周期表中查到铅的原子序数为82，一个铅原子质量数为207，下列说法正确的是( )A．核外有82个电子，核内有207个质子B．核外有82个电子，核内有82个质子C．核内有82个质子，207个中子D ．核内有125个核子[解析] 在元素周期表中查到铅的原子序数为82，即一个铅原子中有82个质子，由于原子是电中性的，则核外电子有82个．根据质量数等于质子数与中子数之和可知，铅原子核的中子数为207－82＝125.只有选项B 正确．[答案] B6．(多选)已知226 88Ra 是22888Ra 的一种同位素，则下列说法正确的是( )A ．两者具有相同的质子数和不同的质量数B ．两者具有相同的中子数和不同的原子序数C ．两者具有相同的核电荷数和不同的中子数D ．两者具有相同的核外电子数和不同的化学性质[解析] 同位素是同一种元素，故质子数、核外电子数及化学性质相同，但中子数不同，则A 、C 正确，B 、D 错误．[答案] AC二、非选择题(共14分)7．质谱仪是一种测定带电粒子的质量及分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示，离子源S 产生的各种不同正离子束(速度可看成为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P 上，设离子在P 上的位置到入口处S 1的距离为x .(1)设离子质量为m 、电荷量为q 、加速电压为U 、磁感应强度大小为B ，求x 的大小；(2)氢的三种同位素11H 、21H 、31H 从离子源S 出发，到达照相底片的位置距入口处S 1的距离之比x H ∶x D ∶x T 为多少？[解析] (1)离子在电场中被加速时，由动能定理 qU ＝12mv 2，进入磁场时，洛伦兹力提供向心力，qvB ＝mv 2r，又x ＝2r ，由以上三式得x ＝2B 2mUq .(2)氢的三种同位素的质量数分别为1、2、3，由(1)结果知，x H ∶x D ∶x T ＝m H ∶m D ∶m T ＝1∶2∶ 3.[答案] (1)2B 2mU q(2)1∶2∶ 3课时分层作业(十三)(时间：15分钟分值：50分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分)1．(多选)一个原子核发生衰变时，下列说法中正确的是( )A．总质量数保持不变B．核子数保持不变C．变化前后质子数保持不变D．总动量保持不变[解析]衰变过程中质量数守恒，又质量数等于核子数，故衰变过程中核子数不变，A、B正确；发生β衰变时，质子数增加中子数减少，C错误；由动量守恒的条件知D正确．[答案]ABD2．(多选)在下列关于近代物理知识的说法中，正确的是( )A．氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子的能量增大B．β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流C．铀元素的半衰期为T，当温度发生变化时，铀元素的半衰期也发生变化D．查德威克发现了中子，其核反应方程为：94Be＋42He→12 6C＋10n[解析]氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，吸收了能量，所以原子的能量增大，A正确；β射线是从原子核辐射出来的，不是原子外层电子电离出来的，B错；半衰期不随外界因素的变化而变化，C错，D符合物理学事实，正确．[答案]AD3．第118号元素的原子核先放出3个相同的粒子x，再连续经过3次α衰变后，变成质量数为282的第112号元素的原子核，则上述过程中的粒子x是( ) A．中子B．质子C．电子D．α粒子[解析]发生3次α衰变，质量数减少12，核电荷数减少了6，可见，先放出的三个粒子的电荷数是0，选A.[答案] A4．关于天然放射现象，下列说法正确的是( )A．放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期B．放射性元素的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出γ射线C．当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生β衰变D ．放射性物质放出的射线中，α粒子动能很大，因此贯穿物质的本领很强[解析] 放射性元素的半衰期是有一半该元素的原子核发生衰变所用的时间，放射性元素的原子核内的核子并不都要发生变化，故A 错误；放射性元素的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出γ射线，故B 正确；β衰变的实质是核内的中子可以转化成质子和电子，产生的电子从核内发射出来，而当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时将向低能级跃迁，不是发生衰变，故C 错误；α粒子动能很大，但是贯穿物质的本领很弱，故D 错误．[答案] B5．(多选)元素X 是Y 的同位素，分别进行下列衰变过程：X ――→αP ――→βQ ，Y ――→βR ――→αS.则下列说法正确的是( )A ．Q 与S 是同位素B ．X 与R 原子序数相同C ．R 比S 的中子数多2D ．R 的质子数少于上述任何元素[解析] 上述变化过程为：M A X ――→αM －4A －2P ――→βM －4A －1Q ，N A Y ――→β N A ＋1R ――→αN －4A －1S ，由此可知，Q与S 为同位素，R 比S 多两个中子，比X 多一个质子，故A 、C 正确，B 、D 错误．[答案] AC6．(多选)关于天然放射现象，以下叙述正确的是( )A ．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将变大B ．β衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的C ．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强D ．铀核()238 92U 衰变为铅核()20682Pb 的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变 [解析] 半衰期与元素的物理状态无关，若使某放射性物质的温度升高，其半衰期将不变，故A 错误；β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化为质子而放出的电子，故B 错误；在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强，故C 正确；铀核(238 92U)衰变为铅核(20682Pb)的过程中，每经一次α衰变质子数少2，质量数少4；而每经一次β衰变质子数增1，核子数不变；由质量数和核电荷数守恒，要经过8次α衰变和6次β衰变，故D 正确．[答案] CD二、非选择题(14分)7．放射性元素14 6C 被考古学家称为“碳钟”，可用它来测定古生物的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖．(1)146C 不稳定，易发生衰变，放出β射线，其半衰期为5 730年，试写出有关的衰变方程．(2)若测得一古生物遗骸中14 6C 的含量只有活体中的12.5%，则此遗骸的年代距今约有多少年？[解析] (1)衰变方程为14 6C→14 7N ＋ 0－1e.(2)活体中14 6C 含量不变，生物死亡后，14 6C 开始衰变，设活体中14 6C 的含量为m 0，遗骸中为m ，则由半衰期的定义得m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ，即0.125＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ，解得t τ＝3，所以t ＝3τ＝17 190年． [答案] (1)14 6C→14 7N ＋ 0－1e (2)17 190年课时分层作业(十四)(时间：20分钟分值：50分)一、选择题(本题共5小题，每小题6分)1．有关放射性同位素3015P的下列说法，正确的是( )A．3015P与3014X互为同位素B.3015P与3014X有相同的化学性质C．用3015P制成化合物后它的半衰期变长D．含有3015P的磷肥释放正电子，可用作示踪原子，观察磷肥对植物的影响[解析]同位素应具有相同的质子数，3015P和3014X不是同位素，不具有相同的化学性质，A、B均错误；元素的半衰期与其所处的状态无关，C错；放射性同位素可作为示踪原子，故D 对．[答案] D2．(多选)关于威耳逊云室探测射线，下列说法正确的是( )A．威耳逊云室内充满过饱和蒸气，射线经过时可显示出射线运动的径迹B．威耳逊云室中径迹直而粗的是α射线C．威耳逊云室中径迹细而弯曲的是γ射线D．威耳逊云室中显示粒子径迹的原因是电离，所以无法由威耳逊云室判断射线所带电荷的正负[解析]云室内充满过饱和蒸气，射线经过时把气体电离，过饱和蒸气以离子为核心凝结成雾滴，雾滴沿射线的路径排列，显示出射线的径迹，故A正确；由于α粒子的电离本领大，贯穿本领小，故α粒子在云室中的径迹直而粗，即B正确；γ射线的电离本领很弱，所以在云室中一般看不到它的径迹，径迹细而弯曲的是β射线，所以C错误；把云室放到磁场中，由射线径迹的弯曲方向就可以判断射线所带电荷的正负，故D错误．[答案]AB3．(多选)在粒子物理的研究中，可以让粒子通过叫“云室”“气泡室”的装置，以显示它们的径迹，如图所示的是在液氢气泡室中拍摄到的带电粒子的径迹，气泡室中加有匀强磁场．关于粒子的径迹是一对紧绕的螺旋线的说法正确的是( )A ．进入气泡室的是一对带相反电荷的粒子，在同一个磁场中它们所受的洛伦兹力方向相反B ．进入气泡室的粒子的比荷一定不同C ．粒子的径迹是螺旋线，是因为粒子在运动过程中能量减少D ．粒子的径迹是螺旋线，是因为粒子的带电荷量越来越少[解析] 根据粒子进入气泡室后沿相反的方向运动，说明粒子所受的洛伦兹力方向相反，粒子带相反电性的电荷，A 正确；由R ＝mv qB 知，R 不同，因为速度v 的大小关系不确定，m q 的大小关系也不确定，即m q 可能相同，B 错；因为粒子在运动过程中电荷量不变，但要受到阻力作用，能量减少，速度减小，故半径减小，所以粒子的径迹是螺旋线，C 对，D 错．[答案] AC4．(多选)一个质子以1.0×107 m/s 的速度撞一个静止的铝原子核后被俘获，铝原子核变成硅原子核．已知铝原子核的质量是质子的27倍，硅原子核的质量是质子的28倍，则下列说法正确的是( )A ．核反应方程为2713Al ＋11H→2814SiB ．核反应方程为2713Al ＋10n→2814SiC ．质子撞铝原子核的过程动量守恒D ．硅原子核速度的数量级为107 m/s ，方向跟质子的初速度方向一致[解析] 由核反应中电荷数和质量数守恒可知，A 选项正确，B 选项错误；由动量守恒定律求得硅原子速度的数量级为105 m/s ，即D 选项错误，C 选项正确．[答案] AC5．(多选)某校学生在进行社会综合实践活动时，收集并列出了一些放射性同位素的半衰期和可供利用的射线(见下表)，并总结出它们的几种用途．A ．塑料公司生产聚乙烯薄膜，方法是让较厚的聚乙烯膜通过轧辊后变薄，利用α射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀B ．钴60的半衰期为5年，若取4个钴60原子核，经10年后就一定剩下一个原子核C ．把放射性元素钋210掺杂到其他稳定元素中，放射性元素的半衰期不变D ．用锝99可以作示踪原子，用来诊断人体内的器官是否正常．方法是给被检查者注射或口服附有放射性同位素的元素的某些物质，当这些物质的一部分到达检查的器官时，可根据放射性同位素的射线情况分析器官正常与否[解析] 因为α射线不能穿透薄膜，无法测量薄膜的厚度，所以A 不正确；钴60的半衰期为5年是指大量钴60原子核因衰变而减少到它原来数目的一半所需要的时间，因此B 错误，C 正确；检查时，要在人体外探测到体内辐射出来的射线，而又不能让放射性物质长期留在体内，所以应选取锝99作为放射源，D 正确．[答案] CD二、非选择题(共20分)6．(10分)中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素202 78Pt.制取过程如下：(1)用质子轰击铍靶94Be 产生快中子；(2)用快中子轰击汞204 80Hg ，反应过程可能有两种：①生成202 78Pt ，放出氦原子核；②生成202 78Pt ，放出质子、中子；(3)生成的202 78Pt 发生两次β衰变，变成稳定的原子核汞202 80Hg.写出上述核反应方程式．[解析] 根据质量数守恒和电荷数守恒，算出新核的电荷数和质量数，然后写出核反应方程．(1)94Be ＋11H→95B ＋10n.(2)①204 80Hg ＋10n→202 78Pt ＋32He ；②204 80Hg ＋10n→202 78Pt ＋211H ＋10n.(3)202 78Pt→202 79Au ＋ 0－1e ；20279Au→202 80Hg ＋ 0－1e. [答案] 见解析7．(10分)1956年李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄用6027Co的衰变来验证，其核反应方程是6027Co→A Z Ni＋0－1e＋νe.其中νe是反中微子，它的电荷量为零，静止质量可认为是零．(1)在上述衰变方程中，衰变产物A Z Ni的质量数A是________，核电荷数Z是________．(2)在衰变前6027Co核静止，根据云室照片可以看出，衰变产物Ni和0－1e的运动径迹不在一条直线上，如果认为衰变产物只有Ni和0－1e，那么衰变过程将违背________守恒定律．(3)6027Co是典型的γ放射源，可用于作物诱变育种．我国应用该方法培育出了许多农作物新品种，如棉花高产品种“鲁棉1号”，年种植面积曾达到3 000多万亩，在我国自己培育的棉花品种中栽培面积最大．γ射线处理作物后主要引起________，从而产生可遗传的变异．[解析](1)根据质量数和电荷数守恒，核反应方程为：6027Co→6028Ni＋0－1e＋νe，由此得出两空分别为60和28.(2)衰变过程遵循动量守恒定律．原来静止的核动量为零，分裂成两个粒子后，这两个粒子的动量和应还是零，则两粒子径迹必在同一直线上．现在发现Ni和0－1e的运动径迹不在同一直线上，如果认为衰变产物只有Ni和0－1e，就一定会违背动量守恒定律．(3)用γ射线照射种子，会使种子的遗传基因发生突变，从而培育出优良品种．[答案](1)60 28 (2)动量(3)基因突变。

物理选修3-5 第3章 6 核聚变+7 粒子物理学简介(选学)

6.核聚变7．粒子物理学简介(选学)[先填空]1．定义：把轻原子核聚合成较重原子核的反应称为聚变反应，简称核聚变．2．热核反应(1)举例：一个氘核和一个氚核聚变成一个氦核的核反应方程：21H＋31H―→42He ＋10n＋17.60 MeV(2)反应条件①轻核的距离要达到10－15 m以内．②需要加热到很高的温度，因此又叫热核反应．(3)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．3．可控核聚变反应研究的进展(1)把受控聚变情况下释放能量的装置，称为聚变反应堆，20世纪下半叶，聚变能的研究取得重大进展．(2)核聚变的约束方法：磁约束和惯性约束，托卡马克采用的是磁约束方式．(3)核聚变是一种安全，不产生放射性物质、原料成本低的能源，是人类未来能源的希望．3．恒星演化中的核反应(1)现阶段，供太阳发生核聚变过程的燃料是氢．(2)大约50亿年后，太阳的核心的核聚变过程是：42He＋42He→84Be，42He＋84 Be→126C.[再判断]1．核聚变反应中平均每个核子放出的能量比裂变时小一些．(×)2．轻核的聚变只要达到临界质量就可以发生．(×)3．现在地球上消耗的能量绝大部分来自太阳内部的聚变反应．(√)[后思考]1．核聚变为什么需要几百万度的高温？【提示】要使轻核发生聚变就必须使它们间的距离达到核力发生作用的距离，而核力是短程力，作用距离在10－15m，在这个距离上时，质子间的库仑斥力非常大，为了克服库仑斥力就需要原子核具有非常大的动能才会撞到一起，当温度达到几百万度时，原子核就可以具有这样大的动能．2．受控核聚变中磁约束的原理是什么？【提示】原子核带有正电，垂直磁场方向射入磁场后在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，绕着一个中心不断旋转而不飞散开，达到约束原子核的作用．3．恒星是如何形成的？它在哪个阶段停留的时间最长？【提示】宇宙尘埃在外界影响下聚集，某些区域在万有引力作用下开始向内收缩，密度不断增加，形成星云团，星云团进一步凝聚使得引力势能转化为内能，温度升高．当温度上升到一定程度时就开始发光，形成恒星．恒星在辐射产生向外的压力和引力产生的收缩压力平衡阶段停留时间最长．1．聚变发生的条件要使轻核聚变，必须使轻核接近核力发生作用的距离10－15m，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．2．轻核聚变是放能反应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．3．核聚变的特点(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．(3)普遍性：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．4．核聚变的应用(1)核武器——氢弹：一种不需要人工控制的轻核聚变反应装置．它利用弹体内的原子弹爆炸产生的高温高压引发热核聚变爆炸．(2)可控热核反应：目前处于探索阶段．5．重核裂变与轻核聚变的区别1．下列关于聚变的说法中正确的是 ( ) A ．要使聚变产生，必须克服库仑斥力做功B ．轻核聚变需要几百万摄氏度的高温，因此聚变又叫做热核反应C ．原子弹爆炸能产生几百万摄氏度的高温，所以氢弹利用原子弹引发热核反应D ．自然界中不存在天然的热核反应E ．轻核聚变易控制，目前世界上的核电站多数是利用核聚变反应释放核能【解析】轻核聚变时，必须使轻核之间距离达到10－15 m ，所以必须克服库仑斥力做功，A 正确；原子核必须有足够的动能，才能使它们接近到核力能发生作用的范围，实验证实，原子核必须处在几百万摄氏度下才有这样的能量，这样高的温度通常利用原子弹爆炸获得，故B 、C 正确，E 错误；在太阳内部或其他恒星内部都进行着热核反应，D 错误．【答案】 ABC2．如图3-6-1所示，托卡马克(Tokamak) 是研究受控核聚变的一种装置，这个词是toroidal(环形的)、kamera(真空室)、magnit(磁)的头两个字母以及katushka(线圈)的第一个字母组成的缩写词．根据以上信息，下述判断中可能正确的是( )图3-6-1A ．这种装置的核反应原理是轻核的聚变，同时释放出大量的能量，和太阳发光的原理类似B ．线圈的作用是通电产生磁场使带电粒子在磁场中旋转而不溢出C ．这种装置同我国秦山、大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理相同D ．这种装置可以控制热核反应速度，使聚变能缓慢而稳定地进行E．这种装置是利用电场来约束带电粒子的【解析】聚变反应原料在装置中发生聚变，放出能量，故A正确；线圈通电时产生磁场，带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用不飞出，故B正确，E错误；核电站的原理是裂变，托卡马克的原理是聚变，故C错误；该装置使人们可以在实验中控制反应速度，平稳释放核能，故D正确．【答案】ABD3．氘核(21H)和氚核(31H)结合成氦核(42He)的核反应方程如下：21H＋31H→42He＋1n＋17.6 MeV(1)这个核反应称为________．(2)要发生这样的核反应，需要将反应物质的温度加热到几百万开尔文．式中17.6 MeV是核反应中________(选填“放出”或“吸收”)的能量，核反应后生成物的总质量比核反应前物质的总质量________(选填“增加”或“减少”)了________kg(保留一位有效数字)．【解析】在轻核聚变反应中，由于质量亏损，放出核能，由ΔE＝Δmc2，可以求得Δm＝ΔEc2≈3×10－29 kg.【答案】(1)核聚变(2)放出减少3×10－29(1)核聚变反应和一般的核反应一样，也遵循电荷数和质量数守恒，这是书写核反应方程式的重要依据.(2)核能的计算关键是要求出核反应过程中的质量亏损，然后代入ΔE＝Δmc2进行计算.[先填空]1．基本粒子(1)1897年汤姆孙发现了电子后，人们又陆续发现了质子、中子，认为电子、中子、质子是组成物质的基本粒子．(2)1932年，安德森发现了正电子，它的质量、电荷量与电子相同，电荷符号与电子相反，它被称为电子的反粒子，正电子也成为了基本粒子．2．基本粒子的分类按粒子参与相互作用的性质把粒子分为三类：它们分别是：媒介子、轻子、强子．3．加速器粒子加速器是用人工方法产生高速粒子的设备，按加速粒子的路径大致分为两类：一类是直线加速器，带电粒子沿直线运动；一类是回旋加速器，带电粒子沿圆弧运动，并反复加速．能够实现两束相对运动的粒子对接的设备叫做对撞机．[再判断]1．质子、中子、电子都是不可再分的基本粒子．(×)2．质子和反质子的电量相同，电性相反．(√)3．按照夸克模型，电子所带电荷不再是电荷的最小单元．(√)4．回旋加速器加速带电粒子时，高频电源的频率应等于回旋粒子的频率．(√)[后思考]1．为什么说基本粒子不基本？【提示】一方面是因为这些原来被认为不可再分的粒子还有自己的复杂结构，另一方面是因为新发现的很多种新粒子都不是由原来认为的那些基本粒子组成的．2．北京正负电子对撞机于1988年10月完成建设，成功实现正负电子对撞，你了解对撞机的工作原理吗？它有什么作用？【提示】对撞机的工作原理是粒子先在同步加速器中加速，然后射入对撞机．在对撞机里两束粒子流反方向回旋，并进一步加速，在轨道交叉的地方相互碰撞．对撞机的出现，大大提高了有效作用能，因此它在高能物质实验中起着日益显著的作用．近年来，在粒子物质中的一系列重大发现和研究成果，几乎都是在对撞机上获得的．1．新粒子的发现及特点夸克有6种，它们是上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克，它们带的电荷是电子或质子所带电荷的23或13.每种夸克都有对应的反夸克．4．两点提醒(1)质子是最早发现的强子，电子是最早发现的轻子，τ子的质量比核子的质量大，但力的性质决定了它属于轻子．(2)粒子具有对称性，有一个粒子，必存在一个反粒子，它们相遇时会发生“湮灭”，即同时消失而转化成其他的粒子．4．关于粒子，下列说法正确的是( )A．电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子B．强子中也有不带电的粒子C．夸克模型是探究三大类粒子结构的理论D．夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位E．超子的质量比质子的质量还大【解析】由于质子、中子是由不同夸克组成的，它们不是最基本的粒子，不同夸克构成强子，有的强子带电，有的强子不带电，故A错误，B正确；夸克模型是研究强子结构的理论，不同夸克带电不同，分别为＋23e和－e3，说明电子电荷不再是电荷的最小单位，C错误，D正确，超子属于强子，其质量比质子质量还大些，E正确．【答案】BDE5．在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出．中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测.1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中11H的核反应，间接地证实了中微子的存在.【导学号：11010053】(1)中微子与水中的11H发生核反应，产生中子(10n)和正电子(01e)，即：中微子＋11H→10n＋01e可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是________．(2)上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子(γ)，即01e＋0－1e→2γ已知正电子和电子的质量都为9.1×10－31 kg，反应中产生的每个光子的能量约为________J．正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，原因是什么？【解析】(1)发生核反应前后，粒子的质量数和电荷数均不变，据此可知中微子的质量数和电荷数都是0.(2)产生的能量是由于质量亏损．两个电子转变为两个光子之后，质量变为零，则E＝Δmc2，故一个光子的能量为E2，代入数据得E2＝8.2×10－14J．正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体，故系统总动量为零，故只有产生2个光子，此过程才遵循动量守恒定律．【答案】0和08.2×10－14 J见解析对核反应中新生成粒子的认识新生成的粒子和实物粒子一样，它们之间发生相互作用时，同样遵循动量守恒定律等力学规律．。

核聚变每课一练 (含解析) (26)

2019-2020学年人教版选修3-519.7核聚变课时作业8（含解析）1．下列说法不正确的是( )A ．23290Th 经过6次α衰变和4次β衰变后成为原子核20882ThB ．太阳内部的核反应是核聚变C ．原子核的结合能越大，原子核越稳定D ．碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m 的碘131，经过24天后，该药物中碘131的含量大约还有18m 2．下列关于原子及原子核的说法正确的是（）A ．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的重核裂变反应B ．外界环境温度升髙，碳同位素146C 的原子核半衰期将减小C ．原子核发生一次β衰变，该原子外层就失去一个电子D ．比结合能越大则该原子就越稳定3．已知：、、42He 、的原子核的质量分别为m 1、m 2、m 3、m 4，则关于核反应：+→42He +，下列说法正确的是（光速用c 表示）（）A ．该反应过程前后核子数守恒，无质量亏损，无能量放出B ．这是个核裂变的过程C ．该过程中放出的能量为(m 3+m 4-m 1-m 2)c 2D ．该过程中放出的能量为(m 1+m 2-m 3-m 4)c 24．在物理学中，没有比光更令人惊奇的了，关于光的产生、本质和应用，下列说法正确的是______A ．光是一份一份的，每一份叫做光子，每一个光子的能量是h ，光子打在金属板上，可能发生光电效应B ．光子被U 吸收，U 会裂变，发生链式反应，产生核能C ．当大批氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级时，氢原子会产生3种频率的光子D ．光子是较轻的粒子，与H 和H 结合能发生聚变反应，吸收能量5．关于原子和原子核结构以及波粒二象性，下列说法正确的是A ．根据玻尔理论可知，一群氢原子从n=4能级向低能级跃迁最多可辐射6种频率的光子B ．α射线、β射线、γ射线都是高速运动的带电粒子流C ．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应D ．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的光强太小 6．北京奥组委接受专家建议，为成功举办一届“绿色奥运”，场馆周围80%～90%的路灯将利用太阳能发电技术，奥运会90%的洗浴热水将采用全玻璃真空太阳能集热技术，太阳能是由太阳内部热核聚变反应形成的，其核反应主要是( )A ．32411120H H He n +→+B ．238234492902U Th He →+ C ．23511369019205438010U n Xe He n +→++D ．1441717281U He O H +→+7．下列说法正确的是A ．氡的半衰期是3.8天，所以10个氡原子核经过3.8天一定还剩5个B ．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应C ．核子凭借核力结合在一起构成原子核D ．温度越高，放射性元素衰变越快8．下列说法不正确的是( )A ．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应B ．在核反应中,反应前后质量数相同,电荷数相同C ．元素衰变中放出的β射线是原子核中质子与中子结合而成的D ．在核反应式He O+X 中,X 表示质子9．下列核反应方程中，属于核聚变的是A ．23411120H H He n +→+B ．234234090911Th Pa e -→+ C ．238234492902U Th He →+ D ．235114489192056360U n 3n Ba Kr +→++10．现代技术的发展促进了人们对原子、原子核的认识。

2020_2021学年高中物理课时作业1314核聚变粒子物理学简介选学课件教科版选修3_5

u,1 u＝931 MeV/c2.氘核聚变反应中释放的核能约为( B )
A．3.7 MeV B．3.3 MeV C．2.7 MeV D．0.93 MeV
解析：氘核聚变反应的质量亏损为Δm＝2×2.013 6 u－ (3.015 0 u＋1.008 7 u)＝0.003 5 u，释放的核能为ΔE＝Δmc2＝ 0.003 5×931 MeV/c2×c2≈3.3 MeV，选项B正确．
根据以上信息，下列说法错误的是( B )
A．这种装置的核反应原理是轻核的聚变，同时释放出大量的能量，与太阳发光的原理类似
B．这种装置同我国秦山核电站、大亚湾核电站所使用的核装置反应原理相同
C．这种装置可以控制热核反应速度，使聚变能缓慢而稳定的释放
D．这种装置产生的核聚变对环境的污染比核裂变要轻得多
动量守恒，得|pK－|＝－|pπ－|＋|pπ0|，整理得|pπ－| |pπ0|＝1 3.
原子的结构是( B )
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
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10e构成的．
答案：1 3
解析：由题意及图示可知，K－介子在P点处动量方向向下，衰变后生成的π－介子动量方向向上．由在匀强磁场中带电
粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动的半径公式R＝
mv qB
知，
在q、B相同的情况下，动量和半径成正比，所以|pK－| |pπ－|＝

高中物理人教版选修12 第三章核能(含解析)

高中物理人教版选修12 第三章核能（含解析）高中物理选修1-2第三章核能（含解析）一、单选题1.以下说法中正确的是（）A. 汤姆孙通过实验发现了质子B. 贝克勒尔通过实验发现了中子C. 卢瑟福通过实验提出了原子的核式结构模型D. 查德威克发现了天然发发射现象说明原子具有复杂结构2.关于原子核知识，下列描述正确的是（）A. 温度升高，放射性元素衰变的半衰期减小B. 放射性物质U发生β衰变所释放的电子来源与核外电子C. 平均结合能越大，原子核越稳定D. 用中子轰击铀核，产生几个中等质量原子核的现象属于核聚变3.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. 1036kgB. 1018k gC. 1013kgD. 109kg4.中广核集团现拥有大亚湾核电站、岭澳核电站一期、岭澳核电站二期等在运行的核电机组，核电站利用的是（）A. 放射性元素衰变放出的能量B. 人工放射性同位素放出的能量C. 重核裂变放出的能量D. 轻核聚变放出的能量5.下列叙述正确的是（）A. 两个质子之间，不管距离如何，核力总是大于库仑力B. 由爱因斯坦质能方程E=mc2可知，质量可以转变为能量C. 质子与中子的质量不等，但质量数相等D. 天然放射现象说明原子核内部有电子6.下列说法中正确的是（）A. 中子和质子结合成氘核时放出能量B. 升高放射性物质的温度，可缩短其半衰期C. 某原子核经过一次α衰变和一次β衰变后，核内中子数减少4个D. γ射线的电离作用很强，可用来消除有害静电7.在核反应堆中，为了使快中子的速度减慢，可选用作为中子减速剂的物质是（）A. 水B. 镉C. 氧D. 氢二、多选题8.一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．已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c．下列说法正确的是（）子B. 该核反应中产生的新粒子为质子C. 该核反应中释放出的核能为3.26MeV D.该核反应中释放出的核能为4.10 MeV11.下列说法中正确的是( )A. 万有引力可以用狭义相对论做出正确的解释B. 电磁力可以用狭义相对论做出正确的解释C. 狭义相对论是惯性参考系之间的理论 D.万有引力理论无法纳入狭义相对论的框架12.下列说法正确的是（）A. 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应B. 原子核经过6次α 衰变和4次β 衰变后成为原子核C. 用升温、加压或发生化学反应的方法不能改变放射性元素的半衰期D. 以mD 、mp、mn分别表示氘核、质子、中子的质量，则mD =mp+mnE. 天然发射现象中的γ射线是原子核受激发产生的13.目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等材料，这些岩石都不同程度的含有放射性元素，如有些含有铀、钍的花岗岩会释放出放射性气体氡，氡会发生放射性衰变，放出α、β、γ射线：已知氡的半衰期为3.8天，则下列说法正确的是（）A. 发生α衰变时，生成的核和原来相比，中子数少2B. 发生β衰变时，释放出电子，说明原子核内有电子存在C. γ射线一般伴随着α和β射线产生，其中γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱 D. 若只有4个氡核，经过7.6天一定只剩下一个氡核三、填空题14.用中子轰击锂核（Li）发生核反应，生成氚核和α粒子，并释放出4.8Mev的能量，请写出核反应方程________．15.氢弹的工作原理是利用氢核聚变放出巨大能量．在某次聚变中，一个氘核与一个氚核结合成一个氦核．已知氘核的比结合能是1.09MeV；氚核的比结合能是2.78MeV；氦核的比结合能是7.03MeV ．则氢核聚变的方程是________一次氢核聚变释放出的能量是________ MeV ．16.在贝克勒尔发现天然放射现象后，人们对放射线的性质进行了深入研究，如图为三种射线在同一磁场中的运动轨迹，请图中各射线的名称：1射线是________，2射线是________，3射线是________．17.天然放射性现象发出的射线中，存在α射线、________和γ射线，其中α射线的本质是高速运动的________核（填写元素名称）．18.某人工核反应如下：P+1327AL→X+N式中P代表质子，N代表中子，X代表核反应产生的新核．由反应式可知，新核X的质子数为________，中子数为________．19.质子的质量mp ，中子的质量为mn，它们结合成质量为m的氘核，放出的能量应为________（真空中的光速为c）20.电视机显像管是应用了________原理．四、计算题21.一个氘核和一个氚核发生聚变，放出一个中子和17.6MeV的能量．计算2克氘和3克氚聚变放出的能量，并写出核反应方程．22.如图所示，在列车车厢的光滑水平面上有一个质量为m=5 kg的小球，正随车厢以20 m/s的速度匀速前进.现在给小球一个水平向前的F=5 N的拉力作用，求经10 s时，车厢里的观察者和地面上的观察者看到小球的速度分别是多少？五、综合题23.一个锂受到一个质子的轰击，变成两个α粒子．已知一个氦原子核的质量是6.6466×10﹣27kg，一个锂原子核的质量是1.16506×10﹣26kg，一个氢原子核的质量是1.6736×10﹣27kg，（1）试写出这一过程的核反应方程；（2）计算这一过程中的质量亏损；（3）计算这一过程中所释放的核能．24.一个静止的氡核Rn，放出一个α粒子后衰变为钋核Po，同时放出能量为E=0.26MeV的光子．假设放出的核能完全转变为钋核与α粒子的动能，不计光子的动量．已知M氡=222.08663u、mα=4.0026u、M钋=218.0766u，1u相当于931.5MeV的能量．（1）写出上述核反应方程；（2）求出发生上述核反应放出的能量；（3）确定钋核与α粒子的动能．25.已知氘核的质量为2.0136U ，中子的质量为1.0087U ，He核的质量为3.0150U ，两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成He并放出一个中子，释放的核能也全部转化为机械能．（质量亏损为1U时，释放的能量为931.5MeV ．除了计算质量亏损外，He的质量可以认为是中子的3倍．）（1）写出该核反应的反应方程式；（2）该核反应释放的核能是多少？（3）若测得反应后生成中子的动能是3.12MeV ，则反应前每个氘核的动能是多少MeV？答案解析部分一、单选题1.【答案】C【考点】原子的核式结构【解析】【分析】卢瑟福是质子的发现者，A错。

高中物理课时分层作业12 核聚变粒子物理学简介(选学)教科教科高二物理试题

积盾市安家阳光实验学校课时分层作业(十二) 核聚变粒子物理学简介(时间：40分钟分值：100分)[基础达标练]一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1．(多选)关于人们发现的粒子，下列说法正确的是( )A．许多粒子都有自己的反粒子B．把粒子分为强子、轻子、媒介子，根据是粒子与各种相互作用的关系C．质子属于强子D．光子属于轻子ABC [根据粒子的分类、粒子与反粒子描述知A、B、C正确；光子属媒介子，D错误．]2．(多选)下列说法正确的是( )A．聚变是裂变的逆反B．核聚变反须将反物加热到数百万开尔文以上的高温，反时放出能量C．轻核聚变比裂变更为安全、清洁D．强子是参与强相互作用的粒子，中子是最早发现的强子BC [聚变和裂变的反物和生成物完全不同，两者无直接关系，并非互为逆反，故A错误；实现聚变反必须使参加反的轻核充分接近，需要数百万开尔文的高温，但聚变反一旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能量，所以聚变反还是释放能量，故B正确；实现聚变需要高温，一旦出现故障，高温不能维持，反就自动终止了，另外，聚变反比裂变反生成的废物数量少，容易处理，故C 正确；质子是最早发现的强子，故D错误．]3．(多选)重核裂变和轻核聚变是人们获得核能的两个途径，下列说法中正确的是( )A．裂变过程质量增加B．裂变过程质量亏损C．裂变过程和聚变过程都有质量增加D．聚变过程有质量亏损BD [重核裂变和轻核聚变都能释放巨大的能量，由爱因斯坦质能方程知两过程均会有质量亏损．]4．下列所述正确的是( )A．强子是参与强相互作用的粒子B．轻子是参与强相互作用的粒子C．目前发现的轻子只有8种D．光子是传递弱相互作用的粒子A [由三类粒子的特性可知A正确，B、D错误；而目前发现的轻子只有6种，C 错误．]5．关于核聚变，以下说法正确的是( )A ．与裂变相比轻核聚变辐射极少，更为安全、清洁B ．上已经有利用核聚变能来发电的核电站C ．要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到10－10m 以内，核力才能起作用D ．核聚变比核裂变更易控制A [与裂变相比，核聚变有下面的几个优势：(1)安全、清洁、辐射少；(2)核燃料储量多；(3)核废料易处理．但核聚变不易控制，其发电还没有投入实际运行，B 、C 、D 错误，A 正确．]6．(多选)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反方程，表述正确的是( )A.31H ＋21H ―→42He ＋10n 是核聚变反 B.31H ＋21H ―→42He ＋10n 是β衰变C.23592U ＋10n ―→14456Ba ＋8936Kr ＋310n 是核裂变反 D.23592U ＋10n ―→14054Xe ＋9438Sr ＋210n 是α衰变AC [31H ＋21H ―→42He ＋10n 是轻核聚变反，A 正确，B 错误；23592U ＋10n ―→14456Ba ＋8936Kr ＋310n 和235 92U ＋10n ―→140 54Xe ＋9438Sr ＋210n 均为重核裂变反，C 正确，D 错误．]二、非选择题(14分)7．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，它们的带电荷量如表所示，表中e 为元电荷．成．[解析] 因π＋介子带有＋e 的电荷量，且是由一个夸克和一个反夸克组成的，则夸克u 带＋23e 和反夸克d 带＋13e 合成电荷量为e ，那么π＋介子就是由夸克u 和反夸克d 组成的；同理，π－介子由夸克d 和反夸克u 组成．[答案] u d d u [能力提升练]一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)1．(多选)我国最一代核聚变装置“EAST”在首次放电，显示了EAST 装置具有良好的整体性能，使离子体约束时间达1 000 s ，温度超过1亿摄氏度，这标志着我国磁约束核聚变研究进入先进水平．也成为上第一个建成此类全超导非圆截面核聚变装置并能实际运行的地方．核聚变的主要原料是氘，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 2，32He 的质量为m 3，质子的质量为m 4，则下列说法中正确的是( )A．两个氘核聚变成一个32He所产生的另一个粒子是质子B．两个氘核聚变成一个32He所产生的另一个粒子是中子C．两个氘核聚变成一个32He所释放的核能为(2m1－m3－m4)c2D．两个氘核聚变成一个32He所释放的核能为(2m1－m3－m2)c2BD [由核反方程221H→32He＋10X知X为中子，释放的核能为ΔE＝(2m1－m3－m2)c2，故A、C错误，B、D正确．]2．2030年代以来，人们在对宇宙射线的研究中，陆续发现了一些的粒子，K介子和π介子就是家在1947年发现的．K－介子的衰变方程为K－→π0＋π－，其中K－介子和π－介子带负电，电荷量于元电荷的电荷量，π0介子不带电．如图所示，一个K－介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为图中的圆弧虚线，K－介子衰变后，π0介子和π－介子的轨迹可能是( )A B C DA [π0介子不带电，在磁场中不偏转，π－介子带负电，在磁场中洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，再根据动量守恒判知A正确．]3．雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(νe)而获得了度诺贝尔物理学奖．他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615 t四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶．电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反方程式为νe ＋3717Cl→3718Ar＋0－1e.已知3717Cl核的质量为36.956 58 u，3718Ar核的质量为36.956 91 u，0－1e的质量为0.000 55 u,1 u质量对的能量为931.5 MeV.根据以上数据，可得参与上述反的电子中微子的最小能量为( )A．0.82 MeV B．0.31 MeVC．1.33 MeV D．0.51 MeVA [反后不释放能量时对电子中微子的能量最小，为E＝(36.956 91＋0.000 55－36.956 58)×931.5 MeV＝0.82 MeV，选项A正确．]4．一个氘核和一个氚核经过核反后生成氦核和中子，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．这个核反是裂变反B．这个反的核反方程是21H＋31H→42He＋210n＋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＝hm 1＋m2－m3－m4cD [一个氘核和一个氚核经过核反后生成一个氦核和一个中子，这是核聚变反，A、B选项错误．核反的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3－m4，辐射出的γ光子的能量E＝(m1＋m2－m3－m4)c2，C选项错误，γ光子在真空中的频率ν＝Eh，波长λ＝cν＝chE＝chm1＋m2－m3－m4c2＝hm1＋m2－m3－m4c，D选项正确．]二、非选择题(本大题共2小题，共26分)5．(12分)已知氘核质量为2.013 6 u ，中子质量为1.008 7 u ，32He 核的质量为3.015 0 u ．两个速率相的氘核对心碰撞聚变成32He 并放出一个中子，释放的核能转化为机械能．(质量亏损为1 u 时，释放的能量为931.5 MeV.除了计算质量亏损外，32He 的质量可以认为是中子的3倍)(1)写出该核反的反方程式； (2)该核反释放的核能是多少？(3)若测得反后生成中子的动能是3.12 MeV ，则反前每个氘核的动能是多少MeV?[解析] (1)核反方程为：21H ＋21H→32He ＋10n.(2)质量亏损为：Δm ＝2.013 6×2 u－(3.015 0 u ＋1.008 7 u)＝0.003 5 u ，释放的核能为：ΔE ＝0.003 5×931.5 MeV＝3.26 MeV.(3)设中子和32He 核的质量分别为m 1、m 2，速度分别为v 1、v 2.反前每个氘核的动能是E 0，反后中子和32He 核动能分别为E 1、E 2，根据动量守恒律，得m 1v 1－m 2v 2＝0，E 1E 2＝p 22m 1∶p 22m 2＝m 2m 1＝3，E 2＝E 13＝1.04 MeV由能量的转化和守恒律，得E 1＋E 2＝2E 0＋ΔE ，E 0＝0.45 MeV.[答案] (1)21H ＋21H→32He ＋10n(2)3.26 MeV (3)0.45 MeV6．(14分)有一种聚变反是四个氢核聚变成一个氦核，同时放出两个正电子．求：(1)该聚变反释放多少能量？(2)若1 g 氢完全聚变，能释放多少能量？(3)1 g 氢完全聚变，释放的能量相当于多少煤完全燃烧放出的热能？(已知煤的热值q ＝3.36×107J/kg ，氢核质量为1.008 142 u ，氦核质量为4.001 509 u ，电子的质量为0.000 549 u)[解析] (1)核反方程为：411H ―→42He ＋201e ，所以Δm ＝4m H －m He －2m e ＝4×1.008 142 u－4.001 509 u －2×0.000 549 u＝0.029 961 u ΔE ＝0.029 961×931.5 MeV＝27.91 MeV ＝4.47×10－12J.(2)1 g 氢完全聚变释放的能量为E ＝14×6.02×1023×4.47×10－12 J ＝6.73×1011 J(3)相当于煤完全燃烧的质量为：m ＝6.73×10113.36×107 kg ＝2.00×104kg.[答案] (1)4.47×10－12J (2)6.73×1011J(3)2.00×104kg。

高中物理课时跟踪检测十二核聚变核能的利用与环境保护含解析鲁科版选修350531333

高中物理课时跟踪检测十二核聚变核能的利用与环境保护含解析鲁科版选修3505313331．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．把物质加热到几百万摄氏度以上的高温D．用γ光子照射解析：选C 轻核聚变反应时核子之间距离达到10－15m，要使它们接近到这种程度必须克服巨大的库仑斥力，用中子轰击，用γ光子照射，保持室温、增大压强都达不到，故A、B、D错。

当把物质加热到几百万摄氏度以上的高温时，一部分原子核具有足够的动能克服库仑斥力撞到一起发生核聚变反应，故C对。

2．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．热核反应解析：选D 太阳辐射能量主要来自太阳内部的热核反应，A、B、C错，D对。

3．[多选]关于核能的利用，下列说法正确的是( )A．核电站的反应堆将释放的核能转化为蒸汽的内能，再转化为电能B．采用“内爆法”促使链式反应，做成的原子弹设计难度大，但材料利用率高C．核电站对环境的污染比燃煤发电大D．核燃料的危害主要是其具有放射性解析：选ABD 核电站的能量转化过程为核能到内能再到电能，A正确。

“内爆法”难度大，但材料利用率高，B正确。

核电站不排放二氧化碳、氮氧化合物等造成温室效应或酸雨的气体及烟尘，有利于环境保护，C错误。

放射性对人体和环境都有危害，D正确。

4．下列关于聚变的说法中不正确的是( )A．要使聚变产生，必须克服库仑引力做功B．轻核聚变需要几百万度的高温，因此轻核聚变又叫做热核反应C．原子弹爆炸能产生几百万度的高温，所以氢弹利用原子弹引发热核反应D．太阳和许多恒星内部都在进行着剧烈的热核反应解析：选A 轻核聚变时，要使轻核之间距离达到10－15 m，故必须克服库仑斥力做功，A错误；要克服核子间斥力做功，必须有足够大的动能，方法就将其加热到几百万度的高温，B正确；热核反应必须在几百万度的高温下进行，这样高的温度是利用原子弹爆炸释放的能量获得的，C正确；在太阳和许多恒星内部都存在热核反应，D正确。

高中物理课时作业核聚变粒子物理学简介(选学)教科教科高中物理试题

积盾市安家阳光实验学校课时作业13 核聚变课时作业14 粒子物理学简介(选学)时间：45分钟一、选择题(1～3为单选，4～9为多选)1．1994年3月，中国科技研制了比较先进的HT－7型超导托卡马克，托卡马克(Tokamak)是研究受控核聚变的一种装置，这个词是toroidal(环形的)，kamera(真空室)，magnet(磁)的头两个字母以及katushak(线圈)的第一个字母组成的缩写词，根据以上信息，下列说法错误的是( B )A．这种装置的核反原理是轻核的聚变，同时释放出大量的能量，与太阳发光的原理类似B．这种装置同我国秦山核电站、大亚湾核电站所使用的核装置反原理相同C．这种装置可以控制热核反速度，使聚变能缓慢而稳的释放D．这种装置产生的核聚变对环境的污染比核裂变要轻得多解析：到目前为止，核聚变还没有得到广泛的用，不管哪国的核电站都是利用重核的裂变，故B说法是错误的．2．大工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反释放的能量用来发电．氘核聚变反方程是：21H＋21H→32He＋10n.已知21H的质量为2.013 6 u，32He的质量为3.015 0 u，10n的质量为1.008 7 u,1 u＝931 MeV/c2.氘核聚变反中释放的核能约为( B )A．3.7 MeV B．3.3 MeVC．2.7 MeV D．0.93 MeV解析：氘核聚变反的质量亏损为Δm＝2×2.013 6 u－(3.015 0 u＋1.008 7 u)＝0.003 5 u，释放的核能为ΔE＝Δmc2＝0.003 5×931 MeV/c2×c2≈3.3 MeV，选项B正确．3．2008年9月10日，欧核研究组织(CERN)的大型强子对撞器于时间10日下午启动，展开历史上最复杂也最激动人心的，就是模拟宇宙大爆炸．据香《报》媒体报道，英国物理学家霍金指出，这次将是物理学“黄金时代”，打开了物质和宇宙秘密宝库．但有家担忧，可能产生微型黑洞，令“来临”．家相信宇宙诞生时正物质和反物质数量一样多，他们要探究之后没有反物质留下的原因．欧和的研究机构先后宣布：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( B ) 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解析：根据反粒子义，“反粒子”与“正粒子”具有相同的质量，但带有量的异性电荷．因此“反氢原子”该具有与氢原子相同的质量，相反的电荷符号且量的电荷量．所以反氢原子是由1－1H 核和01e 构成的．4．1999年9月18日，中共、国务院、在隆重表彰为研制“两弹一星”作出突出贡献的科技专家，下列核反方程中属于研究两弹的基本的核反方程式是( BD )A.147N ＋42He→178O ＋11HB.23592U ＋10n→9038Sr ＋13654Xe ＋1010n C.23892U→23490Th ＋42He D.21H ＋31H→42He ＋10n5．据华社报道，由我国自行设计、研制的第一套全超导核聚变装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试．下列关于“人造太阳”的说法正确的是( AC )A ．“人造太阳”的核反方程是21H ＋31H→42He ＋10nB ．“人造太阳”的核反方程是23592U ＋10n→14156Ba ＋9236Kr ＋310n C ．“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是ΔE ＝Δmc 2D ．“人造太阳”核能大小的计算公式是E ＝12mc 2解析：“人造太阳”是全超导核聚变装置，核反是轻核聚变而不是重核裂变，故选项A 正确，选项B 错误．核能大小的计算根据爱因斯坦的质能方程，故选项C 正确，选项D 错误．6．下列说法正确的是( BCD ) A ．质子、电子、中子都是轻子B ．反粒子的质量与对粒子的质量相同，二者电性相反C ．质子是最早发现的强子，电子是最早发现的轻子D ．目前发现的轻子有6种，其中τ子的质量比核子的质量还大 7．关于反粒子，下列说法正确的是( ABC )A ．电子的反粒子就是正电子，它的电荷量与电子相同，但带的是正电荷B ．质子的反粒子就是反质子，它的电荷量与质子相同，但带的是负电荷C ．粒子与它的反粒子质量相同D ．粒子与它的反粒子的物理性质相反8．费米国家加速器室于8月宣布，在对撞中发现一种型粒子——欧米伽b 重子，这是迄今为止物理学界发现的质量最大的重子．这一发现也证实夸克模型是的．1961年，理论物理学家提出夸克模型，指出重子是由3个夸克组成的亚原子粒子．物理学认为，夸克共分6种3类：上夸克、下夸克；粲夸克，奇异夸克；顶夸克、底夸克(如下表)．质子由两个上夸克加一个下夸克组成，则中子的构成是两个下夸克加一个上夸克，因此人类目前所接触的物质都是由第一类夸克组成的．此次对撞发现的型粒子是由2个奇异夸克和1个底夸克组成的．这是物理学次发现由后两类夸克混合组成的重子．注1 G ＝109.根据以上信息可以判( ACD ) A ．欧米伽b 重子带的电荷量为－eB ．欧米伽b 重子的质量是质子质量的250倍C ．欧米伽b 重子的质量是中子质量的250倍D ．质量单位GeV/c 2可由质能方程E ＝mc 2得知1 GeV/c 2＝1.78×10－27kg解析：由表中信息知，欧米伽b 重子带的电荷量为－13e ×2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫－13e ＝－e ，A 对；欧米伽b 重子的质量为(4.7＋0.15×2) GeV/c 2＝5 GeV/c 2，中子的质量为(0.008×2＋0.004)GeV/c 2＝0.02 GeV/c 2，C 对；质子质量(0.004×2＋0.008)GeV/c 2＝0.016 GeV/c 2，B 错；1 GeV/c 2＝1×109×1.6×10－19/(3×108)2kg＝1.78×10－27 kg ，D 对．9．下列说法正确的是( BD ) A.157N ＋11H→126C ＋42He 是α衰变方程 B.11H ＋21H→32He ＋γ是核聚变反方程 C.23892U→23490Th ＋42He 是核裂变反方程D.42He ＋2713Al→3015P ＋10n 是原子核的人工转变方程解析：本题主要考查核反方程问题，A 为人工转变方程，A 错误．B 为核聚变方程，B 正确．C 为α衰变方程，C 错误．D 为原子核的人工转变方程，D 正确，答案为B 、D.二、非选择题10．氘发生热核反有如下四种情况，而且每种情况几率相同(大量粒子的统计规律)．21H ＋21H→31H ＋11H ＋4 MeV 31H ＋21H→42He ＋10n ＋17.6 MeV 21H ＋21H→32He ＋10n ＋3.3 MeV 32He ＋21H→42He ＋11H ＋18.3 MeV1 L 海水约有0.03 g 氘，如果这些氘核完全聚变，释放的能量是多少？答案：1.04×1010J解析：由题给条件知，4种情况中共有6个氘核参与反，平均每个氘核放出的能量是7.2 MeV.1 L 海水中的氘核数为0.032×6.02×1023＝9.03×1021个，每升海水可放能E ＝1.04×1010J.11．核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染优势的能源．近几年来，受控核聚变的可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站．一种常见的核聚变反是由氢的同位素氘(又叫重氢)和氚(又叫超重氢)聚合成氦，并释放一个中子．若已知氘原子的质量为2.014 1 u ，氚原子的质量为3.016 0 u ，氦原子的质量为4.002 6 u ，中子的质量为1.008 7 u,1 u ＝1.66×10－27kg.(1)写出氘和氚聚变的反方程；(2)试计算这个核反释放出来的能量；(3)若建一座功率为3.0×105kW 的核聚变电站，假设聚变所产生的能量有一半转化成了电能，求每年要消耗的氘的质量？(一年按3.2×107s 计算，光速c ＝3.0×108m/s ，结果取两位有效数字)答案：(1)21H ＋31H→42He ＋10n(2)2.8×10－12J (3)23 kg解析：(1)21H ＋31H→42He ＋10n. (2)ΔE ＝Δmc 2＝(2.014 1＋3.016 0－4.002 6－1.008 7)×1.66×10－27×9×1016J ＝2.8×10－12J.(3)M ＝2PtΔE×M D＝2×3×108×3.2×107×2.014 1×1.66×10－272.8×10－12kg＝23 kg.12．K －介子衰变的方程为：K －→π－＋π0，其中K －介子和π－介子带负的元电荷，π0介子不带电．一个K －介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其中轨迹为圆弧AP ，衰变后产生的π－介子的轨迹为圆弧PB ，两轨迹在P 点相切，如图所示，它们的半径R K －与R π－之比为21，π0介子的轨迹未画出．求π－介子的动量大小与π0介子的动量大小之比．答案：13解析：由题意及图示可知，K －介子在P 点处动量方向向下，衰变后生成的π－介子动量方向向上．由在匀强磁场中带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动的半径公式R ＝mvqB知，在q 、B 相同的情况下，动量和半径成正比，所以|p K－||p π－|＝R K －R π－＝21，若选向下方向为正，则由K －介子衰变过程中动量守恒，得|p K －|＝－|p π－|＋|p π0|，整理得|p π－||p π0|＝13.。

高中物理专题19核裂变和核聚变练习(含解析)

课时19 核裂变和核聚变1．太阳放出的能量来自于（）A．重核裂变 B．天然衰变C．轻核聚变 D．人工转变【答案】C【解析】太阳放出的能量来自于太阳内部剧烈的热核反应，即轻核聚变，故C正确，ABD错误。

故选：C2．一颗恒星的寿命取决于它的（）A．温度 B．颜色 C．质量 D．体积【答案】C【解析】因为天体大，质量大，万有引力就大，在巨大的引力下原子核之间的距离就更近，更容易引起核聚变，所以越大的恒星他的内部核聚变就越激烈，释放的能量也越大，燃料聚变的速度就越快，恒星死亡的也就越快。

故选C.质量小的恒星其寿命几乎同宇宙一样长，达一百多亿年；质量大的恒星，其寿命却只有几百万到几千万年．一般来说，质量越大，寿命越短．3．在下列叙述中，不正确的是（）A．光电效应现象说明光具有粒子性B．重核裂变和轻核聚变都会产生质量亏损C．根据玻尔理论，氢原子从高能态跃迁到低能态时，原子向外释放光子，原子电势能和核外电子的动能均匀减小D．电子和其他微观粒子，都具有波粒二象性【答案】C【解析】光电效应说明光具有粒子性，故A说法正确；重核裂变和轻核聚变都释放能量，都有质量亏损，故B说法正确；氢原子辐射出一个光子后，原子能量减小，轨道半径减小，根据，知核外电子的动能增大，原子能量等于动能和电势能之和，则电势能减小。

故C说法错误；任何一个运动着的物体，小到电子质子大到行星太阳，都有一种波与之对应这种波称为物质波，故电子和其他微观粒子，都具有波粒二象性，故D说法正确。

3．现行人教版高中物理教材中有很多经典的插图能够形象的表现出物理实验、物理现象及物理规律，下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（）A．甲图中，卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子B．乙图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大C．丙图中，射线甲由电子组成，射线乙为电磁波，射线丙由粒子组成D．丁图中，链式反应属于轻核裂变【答案】B【解析】A. 卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，A错误。

2019-2020学年高二物理鲁科版选修3-5练习：学业分层测评12 Word版含解析

学业分层测评(十二)(建议用时：45分钟)学业达标]1．(多选)当一个重核裂变时，它所产生的两个核()A．含有的质子数较裂变前重核的质子数不变B．含有的中子数较裂变前重核的中子数不变C．裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量D．可能是多种形式的两个核的组合【解析】由于在裂变反应中吸收一个中子而释放2～3个中子，质子数并没有发生变化，而两个新核的中子数减少，故选项A正确，B错误；反应后质量发生了亏损而释放能量，并不等于俘获中子时得到的能量，在裂变反应中，产物并不是唯一的，而是多种多样的，故选项D正确，选项C错误．【答案】AD2．(多选)关于重核的裂变，以下说法正确的是()A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量B．中子从铀块中通过时，但不一定发生链式反应C．重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小D．重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能【解析】根据重核发生裂变的条件和裂变释放核能的原理分析可知，裂变时因铀核俘获中子即发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程．释放的能量远大于其俘获中子时吸收的能量．链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于其临界体积，如果体积小，中子从铀块中穿过时，碰不到原子核，则链式反应就不会发生．在裂变反应中质量数、电荷数均守恒；即核子数守恒，所以核子数是不会减小的，因此选项A、C错误，B正确；重核裂变为中等质量的原子核时，发生质量亏损，从而释放出核能，选项D正确．【答案】BD3．铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法中正确的是() 【导学号：64772108】A．反应堆中铀的质量是重要因素与体积无关B．为了使裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的中子C．若铀235的体积超过它的临界体积，裂变的链式反应就能够发生D．能否发生链式反应与铀块的质量无关【解析】要使铀核裂变发生链式反应，铀块的体积必须等于或大于临界体积，如果组成铀块的体积小于临界体积，则不会发生链式反应．裂变反应中产生的中子为快中子，这些快中子不能直接引发新的裂变．如果铀块的质量大，则其体积大，若超过临界体积则发生链式反应，由此知A、B、D 错误，C正确．【答案】 C4．(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应式是235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n.下列说法正确的有()A．上述裂变反应中伴随着中子放出B铀块体积对链式反应的发生无影响C．铀核的链式反应可人工控制D．铀核的半衰期会受到环境温度的影响【解析】根据裂变反应的规律和影响半衰期的因素解决问题．裂变反应式中的10n为中子，铀块体积大于临界体积，才能发生链式反应，且铀核的链式反应是可控的，选项A、C正确，选项B错误；放射性元素的半衰期不受外界压强、温度的影响，选项D错误．【答案】AC5．下列核反应中，表示核裂变的是()A.238 92U―→234 90Th＋42HeB.235 92U＋10n―→144 56Ba＋8936Kr＋310nC.14 6C―→14 7N＋ 0－1eD.94Be＋42He―→12 6C＋10nU―→234 90Th＋42He是α衰变，14 6C―→14 7N＋ 0－1e是β衰变，94Be＋42He―→12 6【解析】题目选项中，23892C＋10n是人工转变，只有C选项是重核裂变，故B正确．【答案】 B6．(多选)2020年以前我国将新增投产2 300万千瓦的核电站，核电站与火电站相比较，下列说法正确的是()A．核燃料释放的能量远大于相等质量的煤放出的能量B．就可采储量来说，地球上核燃料资源远大于煤炭C．在经济效益方面核电与火电不相上下D．核电站没有任何污染【解析】核燃料释放的能量远大于相等质量的煤放出的能量，A项正确；就可采储量所提供的能量来说，远大于煤炭所能提供的能量，而不是采储量，B项错；在经济效益方面核电与火电不相上下，C项正确；核电站是有污染的，核反应堆用过的核废料具有很强的辐射性，要做特殊处理，D项错误．【答案】AC7．下面是铀核裂变反应中的一个：235 92U＋10n―→136 54Xe＋9038Sr＋1010n.已知铀235的质量为235.043 9 u，中子的质量为1.008 7 u，锶90的质量为89.907 7 u，氙136的质量为135.907 2 u，则此核反应中质量亏损Δm＝________u，释放的核能ΔE＝________MeV.【导学号：64772053】【解析】质量亏损Δm＝235.0439 u＋1.0087 u－135.9072 u－89.9077 u－10×1.0087 u＝0.1507 u 由ΔE＝Δmc2可求得释放的核能ΔE＝0.1507 u c2＝0.1507×931.5 MeV＝140.3771 MeV.【答案】 0.1507 140.37718．落在日本广岛上的原子弹，相当于2万吨TNT 炸药放出的能量．原子弹放出的能量约8.4×1013J ，试问有多少个235 92U 原子核进行分裂？该原子弹中含235 92U 的质量最小限度为多少千克？(一个235 92U 原子核分裂时所产生的能量约为200 MeV)【解析】一个235 92U 原子核分裂时所产生的能量约为200 MeV ＝200×106 eV ＝2.0×108×1.6×10－19 J ＝3.2×10－11 J.设共有n 个235 92U 核发生裂变：n ＝8.4×10133.2×10－11个≈2.6×1024个，铀的质量m ＝235×10－3×2.6×10246.02×1023kg ≈1.015 kg.【答案】 2.6×1024个 1.015 kg能力提升]9．(多选)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，发电站的核能来源于235 92U 的裂变，下列说法正确的是( )A.235 92U 原子核中有92个质子，143个中子B.235 92U 的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程为235 92U ＋10n ―→139 54Xe ＋9538Sr ＋210nC.235 92U 是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短D ．一个235 92U 裂变能放出200 MeV 的能量，合3.2×10－11 J 【解析】由235 92U 的质量数和电荷数关系易知A 正确；由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知B 正确；半衰期不受外界因素干扰，故C 错误；因为200 MeV ＝200×106×1.6×10－19 J ＝3.2×10－11 J ，所以D 正确．【答案】 ABD10．(多选)人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图4-2-1所示的关系．下列关于原子结构和核反应的说法正确的是( )图4-2-1A．由图可知，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要吸收能量B．由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能C．由原子核A裂变成原子核B和C时要吸收能量D．在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度【解析】原子核D和E的核子平均质量大，结合成原子核F时存在质量亏损，要释放能量，A 错误；原子核A的核子平均质量大，裂变成原子核B和C时质量亏损，要放出核能，B正确、C错误；镉棒可以吸收中子，在反应堆中能控制反应速度，D正确．【答案】BD11.235 92U受中子轰击时会发生裂变，产生139 56Ba和9436Kr，同时放出200 MeV的能量，现要建设发电能力是50万千瓦的核电站，用铀235作为原子锅炉的燃料，假设核裂变释放的能量全部被用来发电，那么一天需要纯铀235的质量为多少？(阿伏加德罗常数取6.02×1023 mol－1)【解析】每天发电的总量E＝24×3.6×103×5×108 J＝4.32×1013 J.要得到这么多能量需要裂变的铀原子数目n＝4.32×10132×108×1.6×10－19＝1.35×1024(个)．则对应的质量m＝nN A·μ＝1.35×10246.02×1023×235×10－3 kg＝0.527 kg.【答案】0.572 kg12．在所有能源中，核能具有能量密度大，地区适应性强的优势，在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能．核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能．(1)核反应方程式23592U＋10n―→14156Ba＋9236Kr＋a X是反应堆中发生的许多核反应中的一种，10n为中子，X为待求粒子，a为X的个数，则X为________，a＝________.以m U、m Ba、m Kr分别表示23592U、14156Ba、9236Kr核的质量，m n、m p分别表示中子、质子的质量，c为光在真空中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能ΔE是多少？(2)有一座发电能力为P＝1.00×106 kW的核电站，核能转化为电能的效率η＝40%，假定反应堆中发生的裂变反应全是本题(1)中的核反应，已知每次核反应过程放出的核能ΔE＝2.78×10－11 J，核的质量m U＝390×10－27 kg，求每年(1年＝3.15×107 s)消耗的23592U的质量．【解析】(1)由反应方程可知：X为10n，a为3，释放的能量为ΔE＝(m U－m Ba－m Kr－2m n)c2.(2)因电站发电效率为40%，故电站消耗235 92U的功率为P′＝P40%＝10640%kW＝2.5×106 kW，电站每年消耗235U的能量为W＝Pt＝2.5×109×3.15×107 J＝7.875×1016 J.每年消耗23592U的质量为M＝WΔE m U＝7.875×1016×390×10－272.78×10－11kg＝1 105 kg.【答案】(1)10n3(m U－m Ba－m Kr－2m n)c2 (2)1 105 kg。

2023版新教材高中物理第五章原子核微点12核裂变放出能量的计算课时作业新人教版选择性必修第三册

微点12 核裂变放出能量的计算1．一个铀235吸收一个中子后发生的一种核反应方程是23592U ＋10n ―→136 54Xe ＋9038Sr ＋1010 n ，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 2，真空中光速为c ，则释放的能量E 等于( )A ．(M －m 1－m 2)c 2B ．(M ＋m －m 1－m 2)c 2C ．(M －m 1－m 2－9m )c 2D ．(m 1＋m 2＋9m －M )c 22．1个铀235吸收1个中子发生核反应时，大约放出196MeV 的能量，则1g 纯铀235完全发生核反应放出的能量为(N A 为阿伏加德罗常数)( )A ．N A ×196MeVB ．235N A ×196MeVC ．235×196MeVD ．N A235×196MeV 3．[2023·重庆高二校联考期末]铀原子核既可发生衰变，也可发生裂变．其衰变方程为238 92U ―→234 90Th ＋X ，裂变方程为235 92U ＋10 n ―→Y＋8936 Kr ＋310 n ，其中23592U 、10 n 、Y 、8936 Kr 的质量分别为m 1、m 2、m 3、m 4，光在真空中的传播速度为c 、下列叙述正确的是( )A ．23892U 发生的是β衰变 B ．Y 原子核中含有56个中子C ．若提高温度，23892U 的半衰期将会变小D ．一个23892U 裂变时释放的能量为(m 1－2m 2－m 3－m 4)c 24．(多选)在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能．核反应堆的工作原理是利用中子轰击铀核发生裂变反应，释放出大量核能．已知核反应方程式23592U ＋10 n ―→14156Ba ＋9236Kr ＋a X 是反应堆中发生的众多反应中的一种，其中23592U 的相对原子质量是235.0439u(单位原子质量1u ＝1.66×10－27kg)，每次该核反应释放出的核能为173.8MeV.现有一座核电站发电能力为3.6×106kW ，核能转化为电能的效率为45%，假定反应堆中发生的裂变全是本题中的核反应，下列说法正确的是( )A ．X 是10 n ，a ＝3B ．为使核反应堆持续正常工作，必须由外界不断地向铀块射入高速中子流C ．该裂变反应每次释放出的核能与氢原子光谱中波长最短的一个光子的能量相当D ．该核电站每年(1年按3×107s 计算)消耗的铀核质量约为3.4t5.已知23592U(质量为235.0439u)裂变后生成14456Ba(质量为140.9139u)和8936 Kr(质量为91.8973u)，同时放出3个中子(每个中子质量为1.0087u)则1kg 铀235全部裂变所放出的能量相当于多少优质煤完全燃烧时放出的能量？(1kg 优质煤完全燃烧时能产生3.36×107J的热量，1u 相当于931.5MeV 的能量，元电荷e ＝1.6×10－19C ，阿伏加德罗常数N A ＝6.02×1023mol －1)微点12 核裂变放出能量的计算1．答案：C解析：铀235裂变时的质量亏损：Δm ＝M ＋m －m 1－m 2－10m ＝M －m 1－m 2－9m ，由质能方程可得E ＝Δmc 2＝(M －9m －m 1－m 2)c 2.A 、B 、D 错误，C 正确．2．答案：D解析：由于1mol 的铀核质量为235g ，1g 铀235的物质的量为1235mol ，因此1g 纯U235完全发生核反应时释放的能量E ＝N A235×196MeV，D 正确． 3．答案：D解析：根据核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒，知X 的质量数和电荷数分别为n m＝238－234＝4，n q ＝92－90＝2，为氦原子核，所以23892 U 发生的是α衰变，故A 错误；Y 的质量数和电荷数分别为A ＝235＋1－89－3＝144，Z ＝92－36＝56，由原子核的组成特点可知，Y 原子核中含有56个质子，中子数为144－56＝88，故B 错误；半衰期与温度、压强等外界因素无关，故C 错误；由于核裂变的过程中释放能量，根据爱因斯坦质能方程得ΔE＝Δmc 2＝(m 1－2m 2－m 3－m 4)c 2，故D 正确．4．答案：AD解析：据电荷数守恒知X 是10 n ，据质量数守恒知a ＝235＋1－141－92＝3，A 正确；核反应过程中产生中子，故不需要一直由外界射入高速中子流，B 错误；氢原子光谱波长最短的光子能量为13.6eV ，该裂变反应每次释放出的核能为173.8MeV ，两者不相等，C 错误；此核电站一年产生的电能为E 电＝Pt ，设质量为M 的铀核提供的能量为E 总＝M m UΔE ，又知E 电＝ηE 总，可得M ≈3.4×103kg ＝3.4t ，D 正确．故选AD.5．答案：2.45×106kg解析：核反应方程为23592 U ＋10 n 14456 Ba ＋8936 Kr ＋310 n ，质量亏损为Δm ＝(m U ＋m n )－(m Ba ＋m Kr ＋3m n )＝(235.0439＋1.0087) u －(140.9139＋91.8973＋3×1.0087) u＝0.2153u ，释放的核能为ΔE 0＝0.2153×931.5MeV≈201MeV，已知235g 铀235有 6.02×1023个铀235核，那么1kg 铀235内有10.235×6.02×1023≈2.56×1024个铀235核，由此可知1kg 铀235全部核裂变放出的能量为ΔE＝2.56×1024×201MeV≈5.15×1026MeV ＝5.15×1032eV ＝8.24×1013J ，则相当于完全燃烧的优质煤的质量为M ＝8.24×10133.36×107kg≈2.45×106kg.。

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