高中物理：粒子和宇宙练习
高中物理 第4章 从原子核到夸克 4.4 粒子物理与宇宙的
4.4 粒子物理与宇宙的起源[先填空]1.对粒子的认识过程(1)“基本粒子”：知道原子核的组成之后，人们以为电子、质子、中子等是组成物质的最基本的粒子.(2)新粒子的发现①1912年，赫斯证实有射线从宇宙空间射来，之后，许多物理学家对宇宙射线研究发现了一些新粒子.②人们用高能加速器实验，发现了更多的新粒子，如1937年发现μ子，1947年发现了k介子和π介子，此后又发现了子，现在已发现的粒子总数达400多种.2.夸克模型(1)夸克：1964年美国物理学家盖尔曼提出了强子的夸克模型，认为强子是由夸克构成的.(2)分类：上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克；上夸克、下夸克带的电荷量分别为元电荷的＋23e或－13e.(3)意义：电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷，但人们还无法获得自由的夸克.3.粒子的类型(1)强子：参与强相互作用，包括质子、中子、介子和超子.(2)轻子：不参与强相互作用，包括电子、μ子、τ子以及与之相联系的三种中微子.(3)传递相互作用的粒子：包括传递电磁作用的光子、传递弱相互作用的中间玻色子W±、Z 0，以及传递强相互作用的胶子.4.加速器和粒子物理：粒子物理学研究的工具是高能加速器和粒子探测器.高能加速器是指能使粒子能量达到3×109_eV 以上的加速器.[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.(√) [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.2.什么是反粒子？所有的粒子都存在反粒子吗？【提示】 实验发现，许多粒子都有和它质量相同而电荷及其他一些物理量相反的粒子，叫反粒子.按照粒子的对称性，有一个粒子，就应该有一个反粒子.[核心点击]1.新粒子的发现及特点(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.加速器的种类有：(1)回旋加速器，(2)直线加速器，(3)对撞机.1.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】 BDE2.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.(1)中微子与水中的11H 发生核反应，产生中子(10n)和正电子( 0＋1e)，即中微子＋11H ―→10n ＋ 0＋1e.可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是________.(填写选项前的字母) A.0和0 B.0和1 C.1和0D.1和1(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 0＋1e ＋ 0－1e ―→2γ.已知正电子和电子的质量都为9.1×10－31kg ，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________.(3)试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小.【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，A 正确.(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 ＝Δmc 2，故一个光子的能量为E 2，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，故如果只产生一个光子是不可能的，因为此过程遵循动量守恒定律.(3)物质波的波长为λ＝h p，要比较波长需要将中子和电子的动量用动能表示出来即p ＝2mE k ，因为m n >m e ，所以p n >p e ，故λn <λe .【答案】 见解析处理新粒子问题的方法核反应过程中新生成的粒子和实物粒子一样，也能产生物质波，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，所以应熟练地掌握物理知识和物理规律，并灵活应用.[先填空] 1.宇宙的演化宇宙是由一个超高温、超高密度的“原始火球”发生大爆炸而开始形成的.大爆炸之后随温度的降低，宇宙物质从密到疏，逐渐形成气态物质、气云、恒星体系，成为今天的宇宙天体.2.恒星的演化(1)形成：大量星际物质逐渐凝聚成星云，大块星云在引力作用下逐渐凝成原恒星. (2)演化①原恒星收缩，温度升高达7×106_K 时，开始氢聚变成氦的热核反应，产生的斥力与引力达到平衡，恒星进入相对稳定阶段，迄今90%的恒星处在该阶段，时间持续约100亿年左右.②随着氢的减少，核反应的能量不足，星体又开始收缩、温度随之上升，温度达到1×108K 时，发生“氦燃烧”形成碳，恒星演化为红巨星.③恒星核能耗尽就进入末期，其形态有白矮星、中子星和黑洞. [再判断]1.目前，太阳内的热核反应主要是氢核聚变为氦核的反应.(√)2.宇观世界和微观世界是彼此孤立的，没有任何相互联系.(×)3.宇宙将一直会膨胀下去.(×)[后思考]物理学家把自然界的力归结为哪几种相互作用？【提示】物理学家已经把自然界多得数不胜数的力，归结为强相互作用、电磁相互作用、弱相互作用、引力相互作用这四种作用.物理学家的进一步追求，就是把这四种各有特色的相互作用再综合在一个统一的理论体系中.[核心点击]1.恒星的诞生2.恒星的稳定期当温度超过107K时，氢通过热核反应成为氦，释放的核能主要以电磁波的形式向外辐射.辐射产生的向外的压力与引力产生的收缩压力平衡，这时星核稳定下来.恒星在这一阶段已停留了50亿年.太阳目前正处于这一阶段的中期，要再过50亿年才会转到另一个演化阶段.3.恒星的衰老当恒星核心部分的氢大部分聚变为氦以后，核反应变弱，辐射压力下降，星核在引力作用下再次收缩.这时引力势能产生的热将使温度升得更高，于是发生了氦核聚合成碳核的聚变反应.类似的过程一波接一波地继续下去，出现了氧、硅，直到铁等更重的元素.恒星在这个阶段要经历多次膨胀与收缩，光度也发生周期性的变化.当各种热核反应都不再发生时，由热核反应维持的辐射压力也消失了.星体在引力作用下进一步收缩，中心密度达到极大.4.恒星的归宿恒星最终归宿与恒星的质量大小有关：当恒星的质量小于1.4倍太阳质量时，演变为白矮星；当恒星的质量是太阳质量的1.4倍～2倍时，演变为中子星；当恒星的质量更大时，演变为黑洞.3.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B.质子C.轻子D.中子E.胶子【解析】 宇宙形成之初产生了夸克、轻子和胶子等粒子，之后又经历了质子和中子等强子时代，再之后是自由光子、中微子、电子大量存在的轻子时代，再之后是中子和质子组合成氘核，并形成氦核的核合成时代，之后电子和质子复合成氢原子，最后形成恒星和星系，因此A 、C 、E 正确，B 、D 错误.【答案】 ACE4.关于宇宙和恒星的演化，下列说法正确的是( ) A.宇宙已经停止演化B.恒星在主序星阶段时停留时间最长、最稳定C.当温度达到一定值时，恒星内发生氦聚变，亮度增强D.恒星最终都会演化为黑洞E.恒星最终可能演化为中子星【解析】 目前宇宙的演化仍在进行，A 错.恒星在主序星阶段时停留时间最长、最稳定，B 对.恒星内由氢聚变转变为氦聚变时，亮度增加，C 对.根据最终质量的不同恒星最终演化为白矮星或中子星或黑洞，D 错，E 对.【答案】 BCE5.已知从地球上的逃逸速度v ＝2GMR，其中G 、M 、R 分别为万有引力常量、地球的质量和半径 .已知G ＝6.67×10－11N·m 2/kg 2，光速c ＝2.99×108m/s ，逃逸速度大于真空中的光速的天体叫黑洞，设黑洞的质量等于太阳的质量M ＝1.98×1030kg ，求它可能的最大半径.【导学号：67080040】【解析】 由题目所提供的信息可知，任何天体均存在其所对应的逃逸速度v 2，对于黑洞来说，其逃逸速度大于真空中的光速，即v 2>c ，所以R <2GMc2＝2.95 km ，即太阳成为黑洞时的最大半径为2.95 km.【答案】 2.95 km根据大爆炸理论，在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期.在大爆炸之后逐渐形成了夸克、轻子和胶子等粒子，随后经过强子时代、轻子时代、核合成时代.继续冷却，质子、电子、原子等与光子分离而逐步组成恒星和星系.恒星最后的归宿有三种，它们是白矮星、中子星、黑洞.。
高中物理第十九章原子核核聚变粒子和宇宙教材梳理素材
7 核聚变8 粒子和宇宙疱丁巧解牛知识·巧学一、核聚变1.定义:轻核结合成质量较大的原子核的反应叫聚变。
例如H21+H31→He42+n12。
聚变发生的条件(1)要使轻核聚变,就必须使轻核接近核力发生作用的距离10—15m，但是原子核是带正电的，要使它们接近10-15m就必须克服电荷间很大的斥力作用，这就要求原子核具有足够的动能.要使原子核具有足够大的动能，就要给核加热，使物质达到几百万摄氏度的高温.（2）在高温下,原子已完全电离，形成物质第四态——等离子态，等离子体的密度及维持时间达到一定值时，才能实现聚变.3。
轻核必须在很高的温度下相遇才能发生聚合放出更大的能量，由于温度较高，所以聚变也称为热核反应.联想发散原子弹爆炸时，能产生这样的高温，然后引起轻核的聚变，氢弹就是根据这一原理制成的.太阳等许多恒星内部都进行着剧烈的核聚变，温度高达107K以上，向外释放大量的能量，地球只接收了其中的二十亿分之一左右。
4。
聚变与裂变的比较（1)能用于热核反应的原料极其丰富，裂变的原料比较稀缺.（2)同样情况下聚变放出的能量比裂变大.(3)热核反应后的遗留物对环境污染小，这一点裂变无法相比。
二、受控热核反应1.热核反应的优点(与裂变相比）（1)产生的能量大；(2）反应后生成的放射性物质易处理；(3)热核反应的燃料在地球上储量丰富.2。
实现核聚变的难点地球上没有任何容器能够经受如此高的温度，为解决这个难题，目前有3种方法对等离子体进行约束，即引力约束、磁约束和惯性约束。
3。
热核反应的两种方式爆炸式热核反应；受控式热核反应,目前正处于探索、试验阶段。
三、“基本粒子”不基本1。
19世纪末,许多人认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本粒子.2.从20世纪起科学家陆续发现了400多种同种类的新粒子，它们不是由质子、中子、电子组成。
3。
科学家进一步发现质子、中子等本身也是复合粒子，且还有着复杂的结构。
第五章 5 “基本”粒子(习题)—2020-2021学年人教版(2019)高中物理选择性必修第三册
第五章原子核5 “基本”粒子同步练习一、单选题1．关于恒星的描述，下列说法中正确的是（）A．质量越大的恒星，寿命越短B．质量越大的恒星，寿命越长C．表面温度比太阳高的恒星呈现出比太阳稍红的颜色D．表面温度比太阳低的恒星呈现出比太阳稍蓝的颜色2．下列关于太阳及太阳系的说法中正确的是（）A．太阳向外辐射能量主要来自太阳内部的核裂变反应B．太阳系中距离太阳越近的行星绕太阳公转速度越大C．太阳系中内行星都没有坚硬的外壳，外行星都有坚硬的外壳D．太阳系虽然是银河系中很小很小的一部分，但它位于银河系的中心3．太阳辐射的能量来源于（）．A．太阳的运动B．太阳黑子爆发C．氢气的燃烧D．内部热核反应4．下列说法正确的是（）A．原子是组成物质的最小微粒B．质子是比原子更小的微粒C．目前我们可以断定夸克已不能再分D．粒子的带电荷量不可能比元电荷再小5．以下关于恒星的说法中正确的是（）A．恒星的质量越大，寿命越长B．白矮星一定会演变为红巨星C．白矮星要比红巨星亮D．地球不是恒星6．晴朗的夜空繁星闪烁，有的恒星颜色偏红，有的恒星颜色偏蓝。
对于“红星”和“蓝星”表面的温度，你的判断是（）A．“红星”高B．“蓝星”高C．一样高D．无法判断7．K－介子衰变的方程为其中K－介子和π－介子带负的基本电荷，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，它们的半径R K－与Rπ－之比为2：1，π0介子的轨迹未画出。
由此可知π－的动量大小与π0的动量大小之比为（）A．1：1B．1：2C．1：3D．1：68．下列说法正确的是（）A．人类第一次实现原子核的人工核转变是查德威克用 粒子轰击铍原子核，产生了碳原子核和一个中子B．患癌症的病人可以接受钴60的放射治疗，这是利用了细胞分裂越快的组织对射线的耐受力越强的特点C．强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子D．比结合能越大的原子核，核子的平均质量也越大9．关于宇宙，下列说法中正确的是（）A．银河系是一种旋涡星系，太阳处在其中的一个旋臂上B．恒星的寿命取决于亮度C．太阳能够发光、放热，主要是因为太阳内部不断发生化学反应D．地球是宇宙中唯一有卫星的星球二、多选题10．如图是原子核的平均结合能（也称比结合能）与质量数的关系图像，通过该图像可以得出一些原子核的平均结合能，如168O的核子平均结合能约为8Mev，42He的核子平均结合能约为7Mev，根据该图像判断，下列说法正确的是（）A．随着原子质量数的增加，原子核的平均结合能增大B．5626Fe核最稳定C．由图像可知，两个21H核结合成42He核会释放出能量D．把168O分成8个质子和8个中子比把168O分成4个42He要多提供约112Mev的能量11．2017年10月16日，全球多国科学家同步举行新闻发布会，宣布人类第一次利用激光干涉法直接探测到来自双中子星合并（距地球约1.3亿光年）的引力波，并同时“看到”这一壮观宇宙事件发出的电磁信号，此后2秒，美国费米太空望远镜观测到同一来源发出的伽马射线暴，这是人类历史上第一次使用引力波天文台和电磁波望远镜同时观测到同一个天体物理事件，标志着以多种观测方式为特点的“多信使”天文学进入一个新时代，也证实了爱因斯坦100多年前在广义相对论中有关引力波的预言，引力波是由黑洞、中子星等碰撞产生的一种时空涟漪，宛如石头丢进水里产生的波纹．根据以上信息判断正确的是A．引力波的传播速度等于光束B．具有质量的物体能产生引力波C．干涉是波具有的性质，所以激光也是一种波D．引力波的传播需要空气作为介质12．下列所述正确的是（）A．强子是参与强相互作用的粒子B．轻子是不参与强相互作用的粒子C．目前发现的轻子只有4种D．夸克有6种，它们带的电荷量分别为元电荷的+23或-13三、填空题13．图示为恒星的寿命与其质量的关系图。
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。
人教版 高中物理 选修3-5 19.8 同步练习习题(含答案解析)
人教版 高中物理 选修3-5 19.8 同步练习习题（含答案解析）粒子和宇宙1．关于粒子，下列说法中正确的是( )A ．光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本粒子B ．质量比核子大的粒子都参与强相互作用C ．强子、轻子、媒介子都由更基本的粒子夸克组成D ．许多粒子都存在反粒子解析：质子、中子本身有复杂结构，A 错误，τ子的质量比核子的质量大，但它属于轻子，不参与强相互作用，B 错误；现代实验还没有发现轻子的内部结构，C 错误。
答案：D2．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 的电量，又由于π＋介子是由u 夸克和d 夸克组成，根据题意可知π＋介子(＋e)应由一个u 夸克⎝⎛⎭⎫＋23e 和反d 夸克⎝⎛⎭⎫＋13e 合成，同理π－介子由d 夸克和反u 夸克构成。
答案：A 、D3．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 ．氦核、氚核、氦子等轻核 答案：A4．正电子是电子的反粒子，它跟普通电子的电荷量相等，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，欧洲和美国的科学研究机构先后宣布：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() A．一个带正电荷的质子和一个带负电荷的电子构成B．一个带负电荷的质子和一个带正电荷的中子构成C．由一个不带电荷的中子和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正电荷的电子构成解析：氢原子由质子和电子组成，它们的反粒子分别是反质子和正电子，D正确。
高中物理必修二必刷题答案2022版快对作业
高中物理必修二必刷题答案2022版快对作业1、下列说法中正确的是（）[单选题]A. 光的传播速度是3×108m/sB．光在反射时，入射角等于反射角C．凸透镜只对平行光有会聚作用D．一束太阳光可以通过三棱镜分解为不同的色光(正确答案)2、36．如图所示，是a、b两种物质m﹣V的关系图像，则下列说法不正确的是（）[单选题] *A．b物质的密度为2g/cm3B．a、b两种物质的密度之比为8：1C．用a、b物质分别做成质量相同的实心物体，其体积之比为1：8D．用a、b物质分别做成体积相同的实心物体，其质量之比为1：8(正确答案)3、下列情形中,矿泉水瓶中水的质量会发生变化的是（）[单选题] *A. 打开瓶盖,喝掉几口(正确答案)B. 将这瓶水放入冰箱,水温度变低C. 水结成冰,体积变大D. 宇航员将这瓶水带到太空4、考虑空气阻力，在空气中竖直向上抛出的小球，上升时受到的合力大于下降时受到的合力[判断题] *对(正确答案)错答案解析：上升时合力等于重力加上空气阻力，下降时合力等于重力减去空气阻力5、小林在水平路面上匀速直线骑自行车，自行车受到的重力跟地面对自行车的支持力二力平衡[判断题] *对错(正确答案)答案解析：以自行车与小林整体为研究对象，他们的总重力跟地面对自行车的支持力二力平衡6、2．一个力F分解为两个力F1、F2，则F1、F2共同作用的效果与F相同．[判断题] *对(正确答案)错7、52．下列关于粒子、宇宙的说法，正确的是（）[单选题] *A．原子是由原子核和电子构成的(正确答案)B．原子核占据了原子内大部分空间C．“日心说”提出地球是宇宙的中心D．河外星系谱线红移可以推断星系之间正在相互靠近8、下列说法正确的是（）*A.一定质量的理想气体，放热的同时外界对其做功，其内能可能减少(正确答案)B.单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体没有固定的熔点C.热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体(正确答案)D.当分子间的距离增大时，分子之间的引力和斥力均同时减小，而分子势能一定增大9、62．小华学习了《宇宙探秘》后，有下列认识，其中错误的是（）[单选题] *A．恒星看上去似乎不动，其实时刻在运动B．牛顿创立了万有引力理论C．根据银河系的直径大约为8万光年，可知光年是时间单位(正确答案)D．宇宙是一个有层次的天体结构系统，它是有起源的、膨胀的和演化的10、86．关于物质的密度，下列说法正确的是（）[单选题] *A．一罐氧气用掉部分后，罐内氧气的质量变小密度不变B．铜的密度是9×103kg/m3，表示1m3铜的质量为9×103kg(正确答案)C．一块砖切成体积相等的两块后，砖的密度变为原来的一半D．密度不同的两个实心物体，其质量一定不同11、下列说法中正确的是（）[单选题]A. 物体做匀速直线运动时，机械能不变B. 排球运动员扣球改变了排球的运动状态(正确答案)C. 向上抛出的篮球在空中上升过程中，篮球受到的合力一直向上D. 跳高运动员起跳蹬地时，运动员对地的压力小于地对运动员的支持力12、53．下列实例中不能用光的直线传播解释的是（）[单选题] *A．水中倒影(正确答案)B．手影的形成C．日食和月食D．小孔成像13、图60表示甲、乙两人看物体时的光路图，要在视网膜上成清晰的像，则（）[单选题]A.甲需配戴的眼镜是凸透镜B.乙需配戴的眼镜是凹透镜C.甲需配戴的眼镜是近视镜(正确答案)D.乙需配戴的眼镜是近视镜14、16．为了探究声音的产生条件是什么，以下几个实验方案，你认为能说明问题的实验是（）[单选题] *A．放在钟罩内的闹钟正在响铃，把钟罩内空气抽出去一些后，铃声明显减小B．把正在发声的防水音乐盒放入水中，我们仍能听见音乐盒发出的声音C．吹响小号后，按不同的键使其发出不同的声音D．在吊着的大钟上固定一支细小的笔，把钟敲响后，用纸在笔尖上迅速拖过，纸上可以看到一条来回弯曲的细线(正确答案)15、4．如图所示，打开水龙头，放出细细的水流。
(必考题)高中物理必修二第七章《万有引力与宇宙航行》检测卷(包含答案解析)(6)
一、选择题1．2020年11月24日4时30分，长征五号遥五运载火箭在中国海南文昌航天发射场成功发射，飞行约2200s后，顺利将探月工程“嫦娥五号”探测器送入预定轨道，开启中国首次地外天体采样返回之旅。
如图所示为“嫦娥五号”运行的示意图，“嫦娥五号”首先进入近地圆轨道I，在P点进入椭圆轨道Ⅱ，到达远地点Q后进入地月转移轨道，到达月球附近后，经过一系列变轨进入环月轨道。
近地圆轨道I的半径为r1，“嫦娥五号”在该轨道上的运行周期为T1；椭圆轨道Ⅱ的半长轴为a，“嫦娥五号”在该轨道上的运行周期为T2；环月轨道Ⅲ的半径为r3，“嫦娥五号”在该轨道上的运行周期为T3。
地球半径为R，地球表面重力加速度为g。
“嫦娥五号”在轨道I、Ⅱ上运行时月球引力的影响不计，忽略地球自转，忽略太阳引力的影响。
下列说法正确的是（）A．3 333 1222 123r r aT T T==B．“嫦娥五号”在轨道I1grC．“嫦娥五号”在轨道Ⅱ上运行时，在Q点的速度小于在P点的速度D．“嫦娥五号”在轨道I上P点的加速度小于在轨道Ⅱ上P点的加速度2．已知地球质量为M，半径为R，自转周期为T，地球同步卫星质量为m，引力常量为G，有关同步卫星，下列表述中正确的是（）A．卫星的运行速度可能等于第一宇宙速度B2 324 GMTπC．卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度D．卫星运行的向心加速度等于地球赤道表面物体的向心加速度3．2013年6月20日，我国首次实现太空授课，航天员王亚平在飞船舱内与地面学生实时交流了51分钟。
设飞船舱内王亚平的质量为m，用R表示地球的半径，r表示飞船的轨道半径，g表示地球表面处的重力加速度，则下列说法正确的是（）A．飞船所在轨道重力加速度为零B．飞船绕地球做圆周运动的周期为 51 分钟C．王亚平受到地球的引力大小为22mgRrD．王亚平绕地球运动的线速度大于 7.9km/h4．下面说法正确的是（）A．曲线运动一定是变速率运动B．匀变速曲线运动在任意时间内速度的变化量都相同C．匀速圆周运动在相等时间的位移相同D．若地球自转角速度增大，则静止在赤道上的物体所受的支持力将减小5．天文单位是天文学中计量天体之间距离的一种单位，其数值取地球和太阳之间的平均距离。
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高二物理试题
积盾市安家阳光实验学校第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)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的方程式为32He＋32He→211H＋42He。
下列关于32He聚变的表述正确的是( )A．聚变反不会释放能量B．聚变反产生了的原子核C．聚变反没有质量亏损D．目前核电站都采用32He聚变反发电答案B解析聚变反是轻核变为较大质量核的反，发生质量亏损，释放能量；目前核电站采用重核裂变反，D错误；选项B正确，A、C错误。
3．(受控热核反)我国自行研制了可控热核反装置“超导托卡马克”。
设可控热核反前氘核(21H)的质量为m1，氚核(31H)的质量为m2，反后氦核(42He)的质量为m3，中子(10n)的质量为m4。
光速为c。
下列说法中不正确的是( ) A．这种装置中发生的核反方程式是21H＋31H→42He＋10nB．由核反过程质量守恒可知m1＋m2＝m3＋m4C．核反放出的能量于(m1＋m2－m3－m4)c2D．这种装置与我国大亚湾核电站所使用核装置的核反原理不相同答案B解析可控热核反装置属于轻核聚变，所以D正确。
核反方程为21H＋31H→42He ＋10n，A正确。
在这个过程中满足爱因斯坦质能方程，即核反放出的能量于(m1＋m2－m3－m4)c2，所以C正确。
核反过程中，有质量亏损，释放能量质量不守恒，B错误，所以不正确的选项为B。
4．(热核反)(多选)热核反是一种理想能源的原因是( )A．平均每个核子，比重核裂变时释放的能量多B ．对环境的放射性污染较裂变轻，且较容易处理C ．热核反的原料在地球上储量丰富D ．热核反的速度容易控制 答案 ABC解析 热核反速度不易控制，D 错误。
(文末附答案)2022届高中物理万有引力与航天典型例题
(每日一练)(文末附答案)2022届高中物理万有引力与航天典型例题单选题1、三颗人造卫星A、B、C都在赤道正上方同方向绕地球做匀速圆周运动，A、C为地球同步卫星，某时刻A、B相距最近，如图所示。
已知地球自转周期为T1，B的周期为T2，则下列说法正确的是（）A．A加速可追上同一轨道上的CB．经过时间T1T2，A、B相距最远2(T1−T2)C．A、C向心加速度大小相等，且大于B的向心加速度D．A、B与地心连线在相同时间内扫过的面积相等2、下列关于万有引力和万有引力定律的理解正确的是（）A．不能看作质点的两物体间不存在相互作用的引力计算B．只有天体间的引力才能用F=G m1m2r2C．由F=G m1m2知，两质点间距离r减小时，它们之间的引力增大r2D．引力常量的大小首先是由牛顿测出来的，且等于6.67×10-11 N·m2/kg23、2021年5月15日“天问一号”探测器成功在火星软着陆，“祝融号”火星车开始开展巡视探测等工作。
我国成为世界上第一个首次探测火星就实现“绕、落、巡”三项任务的国家。
已知火星的直径约为地球的50%，质量约为地球的10%，请通过估算判断以下说法正确的是（）A．火星表面的重力加速度小于9.8m/s2B．“祝融号”火星车在火星表面所受重力大于在地球表面所受重力C．探测器在火星表面附近的环绕速度大于7.9km/sD．火星的第一宇宙速度等于地球的第一宇宙速度4、2016年12月22日，我国成功发射了国内首颗全球二氧化碳监测科学实验卫星（以下简称“碳卫星”）。
如图所示，设“碳卫星”在半径为R的圆周轨道上运行，经过时间t，通过的弧长为s，已知引力常数为G，下列说法正确的是（）A．“碳卫星”内的物体处于平衡状态B．“碳卫星”的运行速度大于7.9km/sC．“碳卫星”的发射速度大于11.2km/sD．可算出地球质量为s2RGt25、有下列几种情境，其中对情境的分析和判断正确的是（）①点火后即将升空的火箭②高速公路上沿直线高速行驶的轿车为避免事故紧急刹车③磁悬浮列车在轨道上高速行驶④太空中的空间站绕地球做匀速圆周运动A．因火箭还没运动，所以加速度一定为零B．轿车紧急刹车，速度变化很快，所以加速度很大C．高速行驶的磁悬浮列车，因速度很大，所以加速度也一定很大D．因空间站处于完全失重状态，所以空间站内的物体加速度为零6、2021年5月15日，我国“天问一号”着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，这标志着我国对火星探测的重大突破。
2020_2021学年高中物理第十九章原子核7_8核聚变粒子和宇宙课件新人教版选修3_5202102
C.质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成
D.质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成
【解析】选B。根据质子和中子所带的电荷量，经验证：质子
1.0 10 22J，质量为M的标准煤燃烧释
6
放的热量为Q2=M×2.9×107 J，因Q1=Q2，解得M=400 kg，C正确，A、B、D错误。
探究特训 1.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变小 D.聚变反应中由于形成质量较大的核，故反应后质量增加
4 2
H
e
，选项B正确。
课堂合作探究
【主题一】核聚变 【问题探究】 1.为什么实现核聚变要使聚变的燃料加热到几百万开尔文的高温？ 提示：(1)微观上：参与反应的原子核必须接近到核力的作用范围内，约为 10-15 m这种程度，因而必须使它们具有很大的动能以克服原子核之间巨大的库 仑斥力做功，由原子核的动能转化为原子核的电势能，使核子之间的核力发生 作用，轻核才能聚变成质量较大的核。 (2)宏观上：要使原子核具有足够大的动能，就得把它加热到几百万开尔文的 高温，才能使聚变反应发生，因此聚变又叫热核反应。
4.宇宙及恒星的演化： (1)宇宙的演化从_宇__宙__大__爆__炸__开始。 (2)恒星的演化经历了宇宙尘埃，星云团，恒星诞生，最后恒星的热核反应停止 后恒星演变为_白__矮__星__、_中__子__星__或_黑__洞__。
【小题快练】 1.重核裂变和轻核聚变是人类利用原子能的两种主要方法，下面有关它们的说 法正确的是 ( ) A.裂变和聚变的过程都有质量亏损 B.裂变过程有质量亏损，聚变过程质量有所增加 C.裂变过程质量有所增加，聚变过程有质量亏损 D.裂变和聚变过程中质量都有所增加 【解析】选A。重核裂变和轻核聚变都要释放能量，也一定要发生质量亏损，所 以选项A正确。
(文末附答案)2022届高中物理万有引力与航天基础知识题库
(每日一练)(文末附答案)2022届高中物理万有引力与航天基础知识题库单选题1、北京时间2021年10月16日，我国长征二号F运载火箭搭载神舟十三号载人飞船顺利升空，11月8日两名航天员圆满完成出舱活动全部既定任务。
如图为三舱做匀速圆周运动的在轨简图，已知三舱飞行周期为T，地球半径为R1，轨道舱的质量为m，距离地面的高度为R2，引力常量为G，则下列说法正确的是（）A．返回舱和轨道舱对接时各自受力平衡B．长征二号F运载火箭需要把神舟十三号载人飞船加速到第二宇宙速度，然后停止加速C．三舱在轨运行的速度大小为v=2πR2TD．由已知数据可以求出地球的质量和密度2、下列关于万有引力和万有引力定律的理解正确的是（）A．不能看作质点的两物体间不存在相互作用的引力计算B．只有天体间的引力才能用F=G m1m2r2C．由F=G m1m2知，两质点间距离r减小时，它们之间的引力增大r2D．引力常量的大小首先是由牛顿测出来的，且等于6.67×10-11 N·m2/kg23、2019年12月27日，在海南文昌航天发射场，中国运载能力最强的长征5号运载火箭成功发射，并用超同步转移轨道将实践二十号卫星入轨到地球同步轨道，变轨过程简化如图所示。
轨道Ⅰ是超同步转移轨道，轨道Ⅲ是地球同步轨道，轨道Ⅱ是过渡轨道（椭圆的一部分），轨道Ⅱ、轨道Ⅰ的远地点切于M点，轨道Ⅱ的近地点与轨道Ⅲ切于N点，下列说法正确的是（）A．卫星在轨道Ⅰ上运行时速度大小不变B．从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ，卫星在M点需要减速C．从轨道Ⅱ进入轨道Ⅲ，卫星在N点需要减速D．在轨道Ⅱ上，卫星从M点到N点受到地球的引力对卫星做功为零4、北京时间2021年5月15日，在经历“黑色九分钟”后，中国首辆火星车“祝融号”与着陆器成功登陆火星，这也意味着“天问一号”火星探测器已经实现了“绕”和“落”两项目标。
火星可以看成半径为R的质量均匀球体，“天问一号”在火星赤道表面附近做匀速圆周运动一周的是时间为T，“祝融号”与着陆器总质量为m，假如登陆后运动到火星赤道静止时对水平地面压力大小为F，引力常量为G，下列说法正确的是（）A．火星第一宇宙速度大小为4π2RT2B．“天问一号”在火星赤道表面附近做匀速圆周运动的加速度小于“祝融号”与着陆静止在赤道上的加速度C．火星自转角速度大小为√GMR3−FmRD．火星自转角速度大小为2πT5、有一星球的密度与地球的密度相同，但它表面处的重力加速度是地面上重力加速度的4倍，则该星是球的质量将是地球质量的（）A．1B．4倍C．16倍D．64倍46、2018年5月9日，我国在太原卫星发射中心用长征四号丙运载火箭将高分五号卫星送入705公里高度的轨道，高分五号卫星和之前发射的高分四号卫星都绕地球做匀速圆周运动。
人教版高中物理必修二第七章《万有引力与宇宙航行》测试卷(包含答案解析)
一、选择题1．2020年10月22日，俄“联盟MS-16”载人飞船已从国际空间站返回地球，在哈萨克斯坦着陆。
若载人飞船绕地球做圆周运动的周期为090min T =，地球半径为R 、表面的重力加速度为g ，则下列说法正确的是（ ）A ．飞船返回地球时受到的万有引力随飞船到地心的距离反比例增加B ．飞船在轨运行速度一定大于7.9km/sC ．飞船离地高度大于地球同步卫星离地高度D ．该飞船所在圆轨道处的重力加速度为4234016πR g T 2．甲、乙为两颗地球卫星，其中甲为地球同步卫星，乙的运行高度低于甲的运行高度，两卫星轨道均可视为圆轨道。
以下判断正确的是（ ）A ．甲的角速度小于乙的角速度B ．甲的加速度大于乙的加速度C ．乙的速度大于第一宇宙速度D ．甲在运行时能经过北京的正上方 3．设两个行星A 和B 各有一个卫星a 和b ，且两卫星的圆轨道均很贴近行星表面。
若两行星的质量比M A :M B =p ，两行星的半径比R A ：R B =q ，那么这两个卫星的运行周期之比T a ：T b 应为（ ）A ．12q p ⋅ B ．12q q p ⎛⎫⋅ ⎪⎝⎭ C ．12p p q ⎛⎫⋅ ⎪⎝⎭ D ．12()p q ⋅ 4．如图所示，甲、乙为两颗轨道在同一平面内的地球人造卫星，其中甲卫星的轨道为圆形，乙卫星的轨道为椭圆形，M 、N 分别为椭圆轨道的近地点和远地点，P 点为两轨道的一个交点，圆形轨道的直径与椭圆轨道的长轴相等。
以下说法正确的是（ ）A ．卫星乙在M 点的线速度小于在N 点的线速度B ．卫星甲在P 点的线速度小于卫星乙在N 点的线速度C ．卫星甲的周期等于卫星乙的周期D ．卫星甲在P 点的加速度大于卫星乙在P 点的加速度5．如图所示为一质量为M 的球形物体，质量分布均匀，半径为R ，在距球心2R 处有一质量为m 的质点。
若将球体挖去一个半径为2R 的小球，两球心和质点在同一直线上，且挖去的球的球心在原来球心和质点连线外，两球表面相切。
高中物理微元法解决物理试题技巧(很有用)及练习题及解析
高中物理微元法解决物理试题技巧(很有用)及练习题及解析一、微元法解决物理试题1．雨打芭蕉是我国古代文学中重要的抒情意象．为估算雨天院中芭蕉叶面上单位面积所承受的力，小玲同学将一圆柱形水杯置于院中，测得10分钟内杯中雨水上升了15mm ，查询得知，当时雨滴落地速度约为10m ／s ，设雨滴撞击芭蕉后无反弹，不计雨滴重力，雨水的密度为1×103kg ／m 3，据此估算芭蕉叶面单位面积上的平均受力约为A ．0.25NB ．0.5NC ．1.5ND ．2.5N 【答案】A【解析】【分析】【详解】由于是估算压强，所以不计雨滴的重力．设雨滴受到支持面的平均作用力为F ．设在△t 时间内有质量为△m 的雨水的速度由v =10m/s 减为零．以向上为正方向，对这部分雨水应用动量定理：F △t =0-（-△mv ）=△mv ．得：F =mv tV V ；设水杯横截面积为S ，对水杯里的雨水，在△t 时间内水面上升△h ，则有：△m =ρS △h ；F =ρSvh t V V ．压强为：3322151011010/0.25/1060F h P v N m N m S t ρ-⨯===⨯⨯⨯=⨯V V ，故A 正确，BCD 错误．2．对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质．正方体密闭容器中有大量运动粒子，每个粒子质量为m ，单位体积内粒子数量n 为恒量，为简化问题，我们假定粒子大小可以忽略；其速率均为v ，且与器壁各面碰撞的机会均等；与器壁碰撞前后瞬间，粒子速度方向都与器壁垂直，且速率不变．利用所学力学知识，导出器壁单位面积所受粒子压力f 与mn 、和v 的关系正确的是（ ）A ．216nsmv B ．213nmv C ．216nmv D ．213nmv t ∆ 【答案】B【解析】【详解】 一个粒子每与器壁碰撞一次给器壁的冲量2I mv ∆=，如图所示，以器壁上面积为S 的部分为底、v t ∆为高构成柱体，由题设可知，其内有16的粒子在t ∆时间内与器壁上面积为S 的部分发生碰撞，碰撞粒子总数16N n Sv t =⋅∆，t ∆时间内粒子给器壁的冲量21·3I N I nSmv t =∆=∆，由I F t =∆可得213I F nSmv t ==∆，213F f nmv S ==，故选B ． 3．一条长为L 、质量为m 的均匀链条放在光滑水平桌面上，其中有三分之一悬在桌边，如图所示，在链条的另一端用水平力缓慢地拉动链条，当把链条全部拉到桌面上时，需要做多少功（ ）A ．16mgL B ．19mgL C ．118mgL D ．136mgL 【答案】C【解析】【分析】【详解】 悬在桌边的13l 长的链条重心在其中点处，离桌面的高度： 111236h l l =⨯= 它的质量是13m m '= 当把它拉到桌面时，增加的重力势能就是外力需要做的功，故有1113618P W E mg l mgl =∆=⨯=A ．16mgL ，与结论不相符，选项A 错误； B ．19mgL ，与结论不相符，选项B 错误； C ．118mgL ，与结论相符，选项C 正确； D ．136mgL ，与结论不相符，选项D 错误； 故选C ．【点睛】如果应用机械能守恒定律解决本题，首先应规定零势能面，确定初末位置，列公式时要注意系统中心的变化，可以把整体分成两段来分析．4．根据量子理论，光子的能量为E=hv ，其中h 是普朗克常量．（1）根据爱因斯坦提出的质能方程E=mc 2，光子的质量可表示为m=E/c 2，由动量的定义和相关知识，推导出波长为λ的光子动量的表达式p=h/λ；（2）光子能量和动量的关系是E=pc ．既然光子有动量，那么光照到物体表面，光子被物体吸收或反射时，都会对物体产生压强，这就是“光压”．a. 一台二氧化碳气体激光器发出的激光功率为P 0=103W ，发出的一细束激光束的横截面积为S=1mm 2．若该激光束垂直照射到物体表面，且光子全部被该物体吸收，求激光束对该物体产生的光压P 0的大小；b. 既然光照射物体会对物体产生光压，科学家设想在遥远的宇宙探测中，可以用光压为动力使航天器加速，这种探溅器被称做“太阳帆”．设计中的某个太阳帆，在其运行轨道的某一阶段，正在朝远离太阳的方向运动，太阳帆始终保持正对太阳．已知太阳的质量为2×1030kg ，引力常量G=7×10-11Nm 2/kg 2，太阳向外辐射能量的总功率为P=4×1026W ，太阳光照到太阳帆后有80%的太阳光被反射．探测器的总质量为m=50kg ．考虑到太阳对探测器的万有引力的影响，为了使由太阳光光压产生的推动力大于太阳对它的万有引力，太阳帆的面积S 至少要多大？（计算结果保留1位有效数字）【答案】（1）证明见解析；（2）a.0 3.3Pa P = ；b. 42310s m =⨯【解析】【分析】【详解】（1）光子的能量 E=mc 2E ＝h ν＝h cλ光子的动量 p=mc 可得E h p c λ＝＝ （2）一小段时间△t 内激光器发射的光子数0 P t n c h λV ＝光照射物体表面，由动量定理 F △t=np产生的光压I ＝ F S解得I ＝0P cS带入数据解得：I =3.3pa（3）由（2）同理可知，当光80%被反射，20%被吸收时，产生的光压 9 5P I cS＝距太阳为r 处光帆受到的光压 2954PI c r＝π⋅ 太阳光对光帆的压力需超过太阳对探测器的引力IS ′＞G 2 Mm r解得S ′＞20 9cGMm Pπ 带入数据解得 42310S m ⨯'≥【点睛】考查光子的能量与动量区别与联系，掌握动量定理的应用，注意建立正确的模型是解题的关键；注意反射的光动量变化为2mv ，吸收的光动量变化为mv ．5．如图1所示，一端封闭的两条平行光滑长导轨相距L ，距左端L 处的右侧一段被弯成半径为的四分之一圆弧，圆弧导轨的左、右两段处于高度相差的水平面上．以弧形导轨的末端点O 为坐标原点，水平向右为x 轴正方向，建立Ox 坐标轴．圆弧导轨所在区域无磁场；左段区域存在空间上均匀分布，但随时间t 均匀变化的磁场B （t ），如图2所示；右段区域存在磁感应强度大小不随时间变化，只沿x 方向均匀变化的磁场B （x ），如图3所示；磁场B （t ）和B （x ）的方向均竖直向上．在圆弧导轨最上端，放置一质量为m 的金属棒ab ，与导轨左段形成闭合回路，金属棒由静止开始下滑时左段磁场B （t ）开始变化，金属棒与导轨始终接触良好，经过时间t 0金属棒恰好滑到圆弧导轨底端．已知金属棒在回路中的电阻为R，导轨电阻不计，重力加速度为g.（1）求金属棒在圆弧轨道上滑动过程中，回路中产生的感应电动势E；（2）如果根据已知条件，金属棒能离开右段磁场B（x）区域，离开时的速度为v，求金属棒从开始滑动到离开右段磁场过程中产生的焦耳热Q；（3）如果根据已知条件，金属棒滑行到x=x1位置时停下来，a.求金属棒在水平轨道上滑动过程中通过导体棒的电荷量q；b.通过计算，确定金属棒在全部运动过程中感应电流最大时的位置．【答案】（1）L2B0/t0（2）+ mgL/2-mv2（3）金属棒在x=0处，感应电流最大【解析】试题分析：（1）由图看出，左段区域中磁感应强度随时间线性变化，其变化率一定，由法拉第电磁感应定律得知，回路中磁通量的变化率相同，由法拉第电磁感应定律求出回路中感应电动势．（2）根据欧姆定律和焦耳定律结合求解金属棒在弧形轨道上滑行过程中产生的焦耳热．再根据能量守恒求出金属棒在水平轨道上滑行的过程中产生的焦耳热，即可得到总焦耳热．（3）在金属棒滑到圆弧底端进入匀强磁场B0的一瞬间，在很短的时间△t内，根据法拉第电磁感应定律和感应电流的表达式，求出感应电荷量q．再进行讨论．解：（1）由图2可：=根据法拉第电磁感应定律得感应电动势为：E==L2=L2（2）金属棒在弧形轨道上滑行过程中，产生的焦耳热为：Q1==金属棒在弧形轨道上滑行过程中，根据机械能守恒定律得：mg=金属棒在水平轨道上滑行的过程中，产生的焦耳热为Q2，根据能量守恒定律得：Q2=﹣=mg﹣所以，金属棒在全部运动过程中产生的焦耳热为：Q=Q1+Q2=+mg﹣（3）a．根据图3，x=x1（x1＜x）处磁场的磁感应强度为：B1=．设金属棒在水平轨道上滑行时间为△t．由于磁场B（x）沿x方向均匀变化，根据法拉第电磁感应定律△t时间内的平均感应电动势为：===所以，通过金属棒电荷量为：q=△t=△t=b．金属棒在弧形轨道上滑行过程中，感应电流为：I1==金属棒在水平轨道上滑行过程中，由于滑行速度和磁场的磁感应强度都在减小，所以，此过程中，金属棒刚进入磁场时，感应电流最大．刚进入水平轨道时，金属棒的速度为：v=所以，水平轨道上滑行过程中的最大电流为：I2==若金属棒自由下落高度，经历时间t=，显然t＞t所以，I1=＜==I2．综上所述，金属棒刚进入水平轨道时，即金属棒在x=0处，感应电流最大．答：（1）金属棒在圆弧轨道上滑动过程中，回路中产生的感应电动势E是L2．（2）金属棒从开始滑动到离开右段磁场过程中产生的焦耳热Q为+mg﹣．（3）a．金属棒在水平轨道上滑动过程中通过导体棒的电荷量q为．b．金属棒在全部运动过程中金属棒刚进入水平轨道时，即金属棒在x=0处，感应电流最大．【点评】本题中（1）（2）问，磁通量均匀变化，回路中产生的感应电动势和感应电流均恒定，由法拉第电磁感应定律研究感应电动势是关键．对于感应电荷量，要能熟练地应用法拉第定律和欧姆定律进行推导．6．消防车的供水系统主要由水泵、输水管道和水炮组成．如图所示，消防水炮离地高度为H＝80 m，建筑物上的火点离地高度为h＝60 m，整个供水系统的效率η＝60%（供水效率η定义为单位时间内抽水过程水所获得的机械能与水泵功率的比值×100%）．假设水从水炮水平射出，水炮的出水速度v0＝30 m/s，水炮单位时间内的出水量m0＝60 kg/s，取g＝10 m/s2，不计空气阻力．（1）求水炮与火点的水平距离x ，和水炮与火点之间的水柱的质量m ；（2）若认为水泵到炮口的距离也为H ＝80 m ，求水泵的功率P ；（3）如图所示，为流速稳定分布、体积不可压缩且粘性可忽略不计的液体（比如水）中的一小段液柱，由于体积在运动中不变，因此当S 1面以速度v 1向前运动了x 1时，S 2面以速度v 2向前运动了x 2，若该液柱前后两个截面处的压强分别为p 1和p 2，选用恰当的功能关系证明：流速稳定分布、体积不可压缩且粘性可忽略不计的液体水平流动（或者高度差的影响不显著）时，液体内流速大的地方压强反而小．【答案】(1) 120kg (2) 1.25×102 kW (3)见解析；【解析】【分析】【详解】(1)根据平抛运动规律，有H －h ＝12gt 2 ① x ＝v 0t ②联立上述两式，并代入数据得t 2()H h g- 2 s x ＝v 2()H h g -60 m ③ 水炮与火点之间的水柱的质量m = m 0t =120kg ④(2)设在Δt 时间内出水质量为Δm ，则Δm = m 0Δt ，由功能关系得：2012P t mv mgH η∆=+⑤ 即200012Pt m tv m tgH η∆=∆+∆ 解得：P ＝200012m v m gH η+＝1.25×102 kW ⑥(3)表示一个细管，其中流体由左向右流动．在管的a 1处和a 2处用横截面截出一段流体，即a 1处和a 2处之间的流体，作为研究对象．a 1处的横截面积为S 1，流速为v 1，高度为h 1，a 1处左边的流体对研究对象的压强为p 1，方向垂直于S 1向右．a 2处的横截面积为S 2，流速为v 2，高度为h 2，a 2处左边的流体对研究对象的压强为p 2，方向垂直于S 2向左．经过很短的时间间隔Δt ，这段流体的左端S 1由a 1移到b 1．右端S 2由a 2移到b 2．两端移动的距离分别为Δl 1和Δl 2．左端流入的流体体积为ΔV 1=S 1Δl 1，右端流出的流体体积为ΔV 2=S 2Δl 2，理想流体是不可压缩的，流入和流出的体积相等，ΔV 1=ΔV 2，记为ΔV ． 现在考虑左右两端的力对这段流体所做的功．作用在液体左端的力F 1=p 1S 1向右，所做的功W 1=F 1Δl 1=(p 1S 1)Δl 1=p 1(S 1Δl 1) =p 1ΔV ．作用在液体右端的力F 2=p 2S 2向左，所做的功W 2=－F 2Δl 2=－(p 2S 2)Δl 2=－p 2(S 2Δl 2) =－p 2ΔV ．外力所做的总功W = W 1＋W 2=(p 1－p 2)ΔV ①外力做功使这段流体的机械能发生改变．初状态的机械能是a 1处和a 2处之间的这段流体的机械能E 1，末状态的机械能是b 1处和b 2处之间的这段流体的机械能E 2．由b 1到a 2这一段，经过时间Δt ，虽然流体有所更换，但由于我们研究的是理想流体的定常流动，流体的密度ρ和各点的流速v 没有改变，动能和重力势能都没有改变，所以这一段的机械能没有改变，这样机械能的改变(E 2－E 1)就等于流出的那部分流体的机械能减去流入的那部分流体的机械能．由于m =ρΔV ，所以流入的那部分流体的动能为22111122mv Vv ρ=∆ 重力势能为mgh 1＝ρΔVgh 1流出的那部分流体的动能为22221122mv Vv ρ=∆ 重力势能为mgh 2＝ρΔVgh 2机械能的改变为211212221122E E V Vv v Vgh Vgh ρρρρ-=∆-∆+∆-∆ ② 理想流体没有粘滞性，流体在流动中机械能不会转化为内能，所以这段流体两端受的力所做的总功W 等于机械能的改变，即W =E 2－E 1 ③将①式和②式代入③式，得()221221211122p p V Vv Vv Vgh Vgh ρρρρ-∆=∆-∆+∆-∆ ④ 整理后得 221112221122p v gh p v gh ρρρρ++=++ ⑤ a 1和a 2是在流体中任意取的，所以上式可表示为对管中流体的任意处：212p v gh C ρρ++=（常量）⑥ ④式和⑤式称为伯努利方程． 流体水平流动时，或者高度差的影响不显著时（如气体的流动），伯努利方程可表达为212p v C ρ+=（常量）⑦ 从⑥式可知，在流动的流体中，压强跟流速有关，流速v 大的地方要强p 小，流速v 小的地方压强p 大．【点睛】7．如图所示，有两根足够长的平行光滑导轨水平放置，右侧用一小段光滑圆弧和另一对竖直光滑导轨平滑连接，导轨间距L ＝1m 。
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。
浙江省普通高中物理作业本选择性必修二答案
浙江省普通高中物理作业本选择性必修二答案1、【多选题】下列有尖物体内能的说法正确的是( AB)A.橡皮筋被拉伸时，分子间势能增加(正确答案)B.1kg0℃的水内能比l kg0℃的冰内能大(正确答案)C.静止的物体其分子的平均动能为零D.物体被举得越高，其分子势能越大2、著名风景区百花山，远远望去云雾缭绕。
关于雾的形成，下列说法正确的是（）[单选题]A. 雾是从山中冒出来的烟B. 雾是水蒸气凝华形成的小水珠C. 雾是从山中蒸发出来的水蒸气D. 雾是水蒸气液化形成的小水珠(正确答案)3、6．人能分清原声和回声，则其时间间隔应大于1s。
那么要能区分自己的拍手声和高墙反射回来的回声，（空气中的声速为340m/s）人离高墙的距离至少应该（[单选题] *A．大于17 m(正确答案)B．小于17 mC．大于34 mD．小于34 m4、60．从太阳发出的带电粒子流在地球两极，与地磁场相互作用，使高层大气分子或原子激发就会形成绚丽多彩的极光现象。
则引起极光现象的微粒中一定不会是（）[单选题] *A．a粒子（氦的原子核）B．质子C．中子(正确答案)D．电子5、13．如图是甲和乙两种物质的质量和体积关系图象，下列说法正确的（）[单选题] * A．乙物质的密度比甲物质的密度大B．体积为50cm3的乙物质的质量为35gC．质量为25g的甲物质的体积为30cm3D．当甲和乙两物质的质量相同时，乙物质的体积较大(正确答案)6、日晷是利用影子的位置变化来计时的，它的主要原理是光的反射[判断题] *对错(正确答案)答案解析：日晷利用了光在均匀介质中沿直线传播7、验电器是实验室里常常用验电器来检验物体是否带电。
用带正电的玻璃棒接触验电器的金属球，可以发现验电器原来闭合的两片金属箔张开一定的角度，如图61所示。
以下判断中正确的是（）[单选题]A．金属球带正电，金箔片都带负电，它们因排斥而张开B．金属球带正电，金箔片都带正电，它们因排斥而张开(正确答案)C．金属球带负电，金箔片都带正电，它们因吸引而张开D．金属球带负电，金箔片都带负电，它们因吸引而张开8、5．物体间不可能只有作用力，而没有反作用力．[判断题] *对(正确答案)错9、48．如图所示是甲和乙两种液体物质的质量和体积的关系图像，下列说法正确的是（）[单选题] *A．甲物质的密度比乙小B．体积为60cm3的乙物质的质量为48g(正确答案)C．质量为25g的甲物质的体积为30cm3D．甲和乙两种液体等体积混合后的密度小于1g/cm310、汽油的热值比柴油的热值大，完全燃烧时汽油比柴油产生的热量多[判断题] *对错(正确答案)答案解析：质量相同的前提下11、人推木箱没有推动，是因为人对木箱的推力小于地面对木箱的摩擦力[判断题] *对错(正确答案)答案解析：木箱没有被推动，处于静止状态，合力为零。
2024年高考物理：高中物理粒子和宇宙的详解
2024年高考物理：高中物理粒子和宇宙的详解“基本粒子”不基本直到19世纪末，人们都认为原子是组成物质的不可再分的最小微粒，后来发现了电子、质子和中子，又认为它们是组成物质的基本粒子．现在已发现粒子有400余种，有些也具有复杂的内部结构。
发现新粒子(1)新粒子：20世纪30年代人们对宇宙射线的研究发现一些新粒子，人们用高能加速器进行实验发现更多新粒子，1932年发现了正电子，1937年发现μ子，1947年发现K介子和π介子及以后的超子、反粒子等。
夸克模型宇宙的演化研究微观世界的粒子物理、量子理论，与研究宇宙的理论是相互沟通，相互支撑的，从大爆炸开始的不同时间里，对应的温度不同，组成宇宙的物质不相同。
恒星的演化当温度降到3000 K时，中性原子组成的宇宙尘埃在万有引力作用下，尘埃收缩凝集，引力势能转化为内能，温度升高，开始发光形成了恒星，当恒星核能耗尽时，进入末期，恒星的末期形态主要有：白矮星、中子星或黑洞。
“基本粒子”不基本(1)19世纪末，许多人认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本粒子．(2)从20世纪起科学家陆续发现了400多种同种类的新粒子，它们不是由质子、中子、电子组成的．(3)科学家进一步发现质子、中子、电子等本身也是复合粒子，且还有着复杂的结构．(4)研究粒子的主要工具粒子加速器和粒子探测器是研究粒子物理的主要工具。
粒子的分类（1）按自旋分类3.共振态粒子—寿命极短（约10-23s）正粒子、反粒子正、反粒子物理量的绝对值都相同，但某些物理量 ( 如电荷、磁矩等 ) 的符号相反。
按相互作用分类轻子（共12种）强子分类夸克模型(1)夸克的提出许多实验事实表明，强子是有内部结构的.1964年提出的夸克模型，认为强子由更基本的成分组成，这种成分叫做夸克。
(2)夸克的分类夸克有6种，它们是上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克。
每种夸克都有对应的反夸克。
(3)夸克模型的意义夸克模型的提出是物理学发展中的一个重大突破，它指出电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷。
高中物理必修一练习与应用复习与提升书本答案
高中物理必修一练习与应用复习与提升书本答案1、45．关于电冰箱，下列说法正确的是（）[单选题] *A．将水放入冷冻室，水会液化B．打开冷冻室的门会看到“白气”，这是汽化现象C．冷冻室侧壁有时会有霜，这是水蒸气凝固形成的D．食品在冷藏室里能保鲜，利用了制冷剂汽化吸热(正确答案)2、沙漠中昼夜温差明显，是因为沙石的比热容较大造成的[判断题] *对错(正确答案)答案解析：沙石的比热容较小3、55．关于粒子和宇宙，下列说法中错误的是（）[单选题] *A．分子间只存在相互作用的吸引力(正确答案)B．宇宙是一个有层次的天体结构系统C．电子的发现揭示了原子是可分的D．分子是由原子构成的，分子间有空隙4、54．如图所示，2019年4月10日人类首张黑洞照片的问世，除了帮助我们直接确认了黑洞的存在外，还证实了爱因斯坦广义相对论的正确性。
下列关于宇宙的描述中，不正确的是（）[单选题] *A．地球是太阳系内的一颗行星B．太阳和太阳系最终会走向“死亡”C．宇宙处于普遍的膨胀之中D．太阳是宇宙的中心(正确答案)5、通常情况下，关于一段镍铬合金丝的电阻，下列说法中正确的是（）[单选题]A.合金丝的电阻跟该合金丝的横截面积无关B.合金丝的电阻等于该合金丝两端电压与通过其电流的比值(正确答案)C.合金丝两端的电压越大，合金丝的电阻越大D.通过合金丝的电流越小，合金丝的电阻越大6、能量在转化过程中是守恒的，所以能源是“取之不尽，用之不竭”的[判断题] *对错(正确答案)答案解析：能量在转化和转移的过程中是有方向的，所以需要节能7、C.环境的温度越高，花粉的运动战剧烈(正确答案)D.跟踪某个具体的花粉颖粒，它的运动总是没有规则(正确答案)答案解析：布朗运动总是无规则运动，无论静置多久都是如此．悬浮微粒越小，温度越高，无规则运动越剧烈．扩散现象说明了（）*A.物质分子间存在着相互作用的引力和斥力8、光线与平面镜成30°角入射到平面镜上，则反射角为30°[判断题] *对错(正确答案)答案解析：反射角是反射光线跟法线的夹角，反射角为60°9、10．用同种材料制成体积相等的甲、乙两个小球，其中一个是实心的，另一个是空心的。
高中物理3-5：19.6 重核的裂变 核聚变 粒子和宇宙 案
课时19. 6重核的裂变核聚变粒子和宇宙1. 知道核裂变的概念，知道重核裂变中能释放出巨大的能量。
2. 知道什么是链式反应.会计算重核裂变过程中释放出的能量。
3。
知道什么是核反应堆。
了解常用裂变反应堆的类型,了解核电站及核能发电的优缺点。
4. 了解聚变反应的特点及其条件。
了解可控热核反应及其研究和发展。
5。
知道轻核的聚变能够释放出很多的能量，如果能加以控制，将为人类提供广阔的能源前景.6。
了解构成物质的“基本粒子"及粒子物理的发展史，初步了解宇宙的演化过程及宇宙与粒子的和谐统一.1。
核裂变(1）重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应，称为①。
（2）这种由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程，叫作核裂变的②链式反应。
(3)通常把裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫作它的③临界体积，相应的质量叫作④临界质量。
2。
核电站（1）核燃料——⑤铀棒，由浓缩铀制成。
（2)控制棒—-由镉做成，用来控制⑥反应速度.（3）减速剂由石墨、重水或普通水(有时叫轻水）做成，用来跟快中子碰撞，使快中子能量减少，变成⑦慢中子，以便让U235俘获。
（4)冷却剂：用水或液态钠等流体将反应堆内的热量传输出去，用于发电，同时也使反应堆冷却。
（5）水泥防护层用来屏蔽裂变产物放出的各种射线，防止核辐射。
3。
核聚变两个轻核结合成质量较大的核,这样的反应叫作⑧聚变。
聚变的条件：要加热到几百万摄氏度的高温。
4. 受控热核反应聚变与裂变相比有很多优点：轻核聚变产能效率高;地球上聚变燃料的⑨储量丰富；轻核聚变反应更为⑩安全、清洁.5. 粒子和宇宙（1)“基本粒子”不基本：科学家发现数以百计的新粒子,它们不是由中子、质子、电子组成，还发现中子、质子本身有复杂的结构.(2）发现新粒子:按粒子与各种相互作用的关系，可分为三大类，强子、轻子和媒介子.（3）夸克模型:1964年提出的夸克模型，认为强子由更基本的成分组成，这种成分叫作夸克。
人教版高中物理必修二第六章万有引力与航天测试(含答案)
绝密★启用前2020年秋人教版高中物理必修二第六章万有引力与航天测试本试卷共100分，考试时间90分钟。
一、单选题(共10小题，每小题4.0分,共40分)1.美国宇航局宣布，他们发现了太阳系外第一颗类似地球的、可适合居住的行星——“开普勒－226”，其直径约为地球的2.4倍．至今其确切质量和表面成分仍不清楚，假设该行星的密度和地球相当，根据以上信息，估算该行星的第一宇宙速度等于()A． 3.3×103m/sB． 7.9×103m/sC． 1.2×104m/sD． 1.9×104m/s2.将火星和地球绕太阳的运动近似看成是同一平面内的同方向绕行的匀速圆周运动，已知火星的轨道半径r1＝2.3×1011m，地球的轨道半径为r2＝1.5×1011m，根据你所掌握的物理和天文知识，估算出火星与地球相邻两次距离最小的时间间隔约为()A． 1年B． 2年C． 3年D． 4年3.“月－地检验”的结果说明()A．地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力是同一种性质的力B．地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力不是同一种性质的力C．地面物体所受地球的引力只与物体的质量有关，即G＝mgD．月球所受地球的引力只与月球质量有关4.下列哪些运动不服从经典力学的规律()A．发射同步人造卫星B．电子绕原子核的运动C．云层在天空的运动D．子弹射出枪口的速度5.下列说法正确的是()A．“科学总是从正确走向错误”表达的并不是一种悲观失望的情绪B．提出“日心说”人是托勒密C．开普勒通过天文观测，发现了行星运动的三定律D．托勒密的“日心说”阐述了宇宙以太阳为中心，其它星体围绕太阳旋转6.设地球自转周期为T，质量为M，引力常量为G.假设地球可视为质量均匀分布的球体，半径为R.同一物体在南极和赤道水平面上静止时所受到的支持力之比为()A．B．C．D．7.某双星由质量不等的星体S1和S2构成，两星在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点C做匀速圆周运动.由天文观察测得其运动周期为T，S1到C点的距离为r1，S1和S2之间的距离为r，已知引力常量为G，由此可求出S2的质量为()A．B．C．D．8.(多选)a是静置在地球赤道上的物体，b是近地卫星，c是地球同步卫星，a、b、c在同一平面内绕地心做逆时针方向的圆周运动，某时刻，它们运行到过地心的同一直线上，如图所示．一段时间后，它们的位置可能是图中的()A．B．C．D．9.经长期观测，人们在宇宙中已经发现了双星系统．双星系统由两颗相距较近的恒星组成，每个恒星的线度远小于两个星体之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体．如图所示，两颗星球组成的双星，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动．现测得两颗星之间的距离为L，质量之比为m1∶m2＝3∶2，下列说法中正确的是()．A．m1、m2做圆周运动的线速度之比为3∶2B．m1、m2做圆周运动的角速度之比为3∶2C．m1做圆周运动的半径为LD．m2做圆周运动的半径为L10.某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示，F1和F2是椭圆轨道的两个焦点，行星在A点的速率比在B点的大，则太阳位于()A．F2B．AC．F1D．B二、多选题(共4小题，每小题5.0分,共20分)11.(多选)关于重力和万有引力，下列说法正确的是()A．重力在数值上等于物体与地球间的万有引力B．重力是由于地球的吸引而使物体受到的力C．由于万有引力的作用，人造地球卫星绕地球转动而不离去D．地球和月亮虽然质量很大，但由于它们的距离也很大，所以它们间的万有引力不大12.(多选)随着太空探测的发展，越来越多的“超级类地行星”被发现，某“超级类地行星”半径是地球的1.5倍，质量是地球的4倍，下列说法正确的是()A．该星球表面的重力加速度是地球表面的重力加速度的倍B．该星球第一宇宙速度小于地球第一宇宙速度C．绕该星球运行的卫星的周期是半径相同的绕地球运行卫星周期的倍D．绕该星球运行的卫星的周期是半径相同的绕地球运行卫星周期的倍13.(多选)如图所示，牛顿在思考万有引力定律时就曾设想，把物体从高山上O点以不同的速度v 水平抛出，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远.如果速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星，则下列说法正确的是()A．以v<7.9 km/s的速度抛出的物体可能落在A点B．以v<7.9 km/s的速度抛出的物体将沿B轨道运动C．以7.9 km/s<v<11.2 km/s的速度抛出的物体可能沿C轨道运动D．以11.2 km/s<v<16.7 km/s的速度抛出的物体可能沿C轨道运动14.(多选)有甲乙两颗近地卫星均在赤道平面内自西向东绕地球做匀速圆周运动，甲处于高轨道，乙处于低轨道，并用绳子连接在一起，下面关于这两颗卫星的说法正确的是()A．甲卫星一定处在乙卫星的正上方B．甲卫星的线速度小于乙卫星的线速度C．甲卫星的加速度大于乙卫星的加速度D．甲卫星的周期小于乙卫星的周期三、计算题(共4小题，每小题10.0分,共40分)15.事实证明，行星与恒星间的引力规律也适用于其他物体间，已知地球质量约为月球质量的81倍，宇宙飞船从地球飞往月球，当飞至某一位置时(如图)，宇宙飞船受到地球与月球引力的合力为零。
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高中物理：粒子和宇宙练习夯基达标1.下列说法中正确的是（ ）A.太阳是宇宙的中心B.太阳系中只存在太阳和它的八大行星C.太阳系由太阳和若干行星及它们的卫星和彗星组成D.以上说法都正确思路解析：太阳系中以太阳为中心,有八大行星绕太阳运行,有的行星还有卫星,除此外还有2 000多颗比较小的小行星和彗星等,所以叙述较完整的是C 项.通常我们所说的八大行星是指太阳系中较大的几颗行星,太阳系的组成中还有小行星和彗星.答案：C2.关于宇宙的成因,目前比较容易被接受的是宇宙起源于________.思路解析：目前关于宇宙成因有许多说法,其中具有代表性和多数科学家所接受的是“大爆炸”学说,认为宇宙起源于一次大爆炸.尽管“大爆炸”学说受到很多人支持,但仍有很多不解之谜.答案：大爆炸3.现在,科学家们正在设法探寻“反物质”.所谓“反物质”是由“反粒子”构成的,“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电荷量,但电荷的符号相反.据此,若有反α粒子,它的质量数和电荷数为多少？思路解析：因“反粒子”与其对应的正粒子具有相同质量、相同的电荷量,但电荷的符号相反,所以,反α粒子质量数为4,电荷数为-2.答案：4 -24.1997年8月26日在日本举行的国际学术会上,德国的研究组宣布了他们的研究成果：银河系的中心可能存在一个大黑洞.他们的根据是用口径为3.5 m 的天文望远镜对猎户座中位于银河系中心附近的星系进行近六年的观测所得到的数据,他们发现距银河系中心约60亿千米的星系正以2 000千米每秒的速度围绕银河系中心旋转.根据上面的数据,试在经典力学范围内（见提示）,通过计算确认,如果银河系中心确实存在黑洞的话,其最大半径是多少？（最后结果保留一位有效数字,万有引力常量G=6.67×10-11N·m 2·k g -2）提示：（1）黑洞是一种密度极大的天体,其表面的引力是如此之强,以致包括光在内的所有物质都逃脱不了其引力的作用；（2）计算中可以采用拉普拉斯黑洞模型,即使墨洞表面的物体初速等于光速也逃脱不了引力的作用.思路解析：设黑洞质量为M ,由题中信息“银河系的中心可能存在一个大黑洞,距银河系中心约60亿千米的星体正以2 000 km/s 的速度围绕银河系中心旋转”可以得到这样一个理想模型：质量为m 的星体绕银河系中心做圆周运动,则R mv RGMm 22=,得GR v M 2==3.6×1035 kg.由拉普拉斯黑洞模型的信息得到：若质量为m ′的物体能以光速在其表面环绕飞行,而不会离去,则r v m r m GM 22'=',得R c v cGM r ⋅==22)(=3×108m.r 为最大半径.答案：3×108m5.在天体演变的过程中,红色巨星发生“超新星爆炸”后,可以形成中子星（电子被迫同原子核中的质子相结合而形成中子）,中子星具有极高的密度.(1)若已知某中子星的密度为107 kg/m 3,该中子星的卫星绕它做圆轨道运动,试求该中子星的卫星运行的最小周期;(2)中子星也在绕自转轴自转,则其密度至少应为多大？（假设中子星是通过中子间的万有引力结合成球状星体,万有引力常量G =6.67×10-11N·m 2·kg -2）思路解析：(1)如右图中所示,设中子星的卫星圆轨道半径为R ,质量为m ,由万有引力提供向心力,可得22224TR m R M R GMm πϖ==.又当R =r （中子星的半径）时,卫星的运行周期最小,注意到343ρπr M =,由此可得T min =1.2×10-3 s .(2)设中子星的质量为M ,半径为r ,密度为ρ,自转角速度为ω.今在中子星“赤道”表面处取一质量极小的部分,万有引力恰好提供向心力,可得r M rGMm 22ϖ=.又ρπ343r M =,整理可得G πϖρ432=,代入数据,可得ρmin =1.3×1014 kg/m 3. 答案：(1)1.2×10-3 s （2）1.3×1014 kg/m3 6.已知物体从地球上的逃逸速度R GM v 2=, 其中G 、M 、R 分别是万有引力常量、地球的质量和半径.已知G =6.67×10-11N·m 2·kg -2,光速c =2.99×108 m/s.求下列问题：（1）逃逸速度大于真空中光速的天体叫做黑洞.设某黑洞的质量等于太阳的质量M =1.98×1030kg,求它可能的最大半径；（2）在目前天文观测范围内,物质的平均密度为0.4kg/m 3,如果认为我们的宇宙是这样一个均匀大球体,其密度使得它的逃逸速度大于光在真空中的速度c,因此任何物体都不能脱离宇宙.问宇宙的半径至少多大？思路解析：（1）由题目所提供的信息可知,任何天体均存在其所对应的逃逸速度v 2,对于黑洞来说,其逃逸速度大于真空中的光速,即v 2>c,所以22cGM R <=2.93 km,即该黑洞的最大半径为2.93 km. (2)把宇宙视为一普通天体,则质量为343R V M πρρ==,其中R 为宇宙半径,ρ为宇宙密度,则宇宙所对应的逃逸速度为RGM v 2=由于宇宙密度使其逃逸速度大于光速,即v >c ,由以上的三个关系可得Gc R πρ832>=4.2×1010光年. 答案：(1)2.93 km (2)4.2×1010光年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 =__________.思路解析：题中提供两个信息,一是宇宙在膨胀时,各星体以不同的速度向外匀速运动,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 ；二是各星体匀速运动.设想我们位于其中心,取大爆炸后的速度分别为v 1、v 2的两个星体研究（v 1>v 2）.设大爆炸开始到现在经过的时间为T ,由于各星体做匀速运动,物理模型如右图所示.则两个星体的位移应满足：r 1=v 1T ,r 2=v 2T ,根据r =vT ,结合题中的v =Hr ,可分析得到： 年年－102810m/s1031m/s 1031=⨯⋅⨯==H T . 答案：1010年8.彗星——拖着长长的尾巴,时而出现于黎明的东方,时而划破晴夜的长空.对于彗星的观察,我国从殷商时代就有了关于彗星的观察记录,并为后人留下了珍贵的资料,其中在《春秋》中记载的观察彗星的资料,被公认为是世界上哈雷彗星的最早记录,比欧洲关于彗星的记录早了几百年.在西方研究彗星的众多科学家中,英国物理学家哈雷对彗星的研究最为深入,他不仅对彗星进行天文观察,而且还对彗星的轨道进行了定量的计算,1705年,他在《彗星天文学》一书中计算了彗星的24个轨道.在现在已知的1 600颗彗星中,人们对其中的600颗已确定了它们的轨道.下面是关于彗星的几个问题：（1）经过观察与研究,人们发现彗星绕太阳运行的轨道一般为椭圆、抛物线或双曲线.彗星轨道的形状是由彗星的能量所决定的.试问著名的哈雷彗星的运行轨道是椭圆,是抛物线,还是双曲线？为什么？（2）据科学家研究发现,彗星是由稀薄气体、冰冻团块、甲烷、氨、干冰等组成.彗星中还含有钾、钙、锰、钠和铁等物质,试说明人们是运用什么方法知道彗星中含有上述物质的.（3）1994年,曾经发生了一个轰动世界的天文奇观,一颗命名为“苏梅克—列维9号”的彗星断裂成了21块（其中最大的一块线度约4km ）,以60km/s 的速度连续地向木星撞去,这就是著名的彗—木相撞现象.苏梅克—列维9号彗星中的第一块碎片于格林尼治时间7月16日20时15分落入木星大气层向木星撞去,撞击后产生的多个火球绵延近1 000 km.设想苏梅克—列维9号彗星分裂时有一块碎块的质量为1012kg,它相对于木星的速度为600 m/s,求它与木星相撞过程中损失的机械能为多少.（4）苏梅克—列维9号彗星中的第一个碎块于格林尼治时间7月16日20时15分落入木星大气层向木星撞去,放出了相当于8×1020J 的巨大能量.已知一个铀235裂变时可放出约200MeV 的能量,试估算：苏梅克—列维9号彗星中的第一个碎块与木星相撞所释放的能量相当于多少千克的铀235发生了裂变？思路解析：（1）哈雷彗星是一颗周期彗星,人们最近一次观察到它是在1986年,预计在2062年哈雷彗星会再一次光临地球“做客”.哈雷彗星的周期为76年,由此可见哈雷彗星的运行轨道应该是椭圆.（2）当彗星造访地球时,可以对其进行光谱分析,通过对彗星光谱的分析,我们可以知道彗星中含有钾、钙、钠、铁等物质.（3）这个彗星碎块与木星相撞的过程中损失的机械能等于其与木星相碰前瞬间的动能,则有J J mv E 172122108.12600102⨯=⨯==∆. (4)我们先计算一个铀235裂变放出的核能是多少焦.ΔE =2×108×1.6×10-19J,我们再计算n 个铀235裂变后可放出8×1020 J 的能量, 即1120102.3108-⨯⨯=n =2.5×1031(个), 则约相当于发生裂变的铀的质量310235N n m ⨯⨯=- kg 233111002.6105.21035.2⨯⨯⨯⨯=- =9.8×106kg.答案：(1)椭圆 （2）光谱分析 （3）1.8×1017J (4)9.8×106 kg走近高考9.(2006江苏高考,18)天文学家测得银河系中氦的含量约为25%,有关研究表明,宇宙中氦生成的途径有两条,一是在宇宙中诞生后3分钟左右生成的,二是在宇宙演化到恒星诞生后,由恒星内部氢核聚变反应生成的.（1）把氢核聚变反应简化为4个氢核（H 11）聚变成氦核（He 42）,同时放出2个正电子（e 10）和2个中微子（ν）.请写出该氢核聚变反应的方程式,并计算一次反应释放的能量.（2）研究表明,银河系的年龄为t =3.8×1017s,每秒钟银河系产生的能量约为1×1037J （即P =1×1037J/s ）,现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应,试估算银河系中氦的质量（最后结果保留一位有效数字）.（3）根据你的估算结果,对银河系中氦的主要生成途径作出判断.(可能用到的数据：银河系质量为M =3×1041kg,质量单位1u=1.66×10-27kg,1u 相当于1.5×10-10J 的能量,电子质量M e =0.000 5u,氦核质量M α=4.002 6 u,氢核质量M H =1.007 8 u,中微子（ν）质量为零）.思路解析：(1)方程式：γ224012411++→e He H .其质量亏损为Δm =4M p -M α-2M E =0.028 11 u =4.664 6×10-29kg.ΔE =Δm c 2=4.14×10-12J.(2)氦的质量M E Pt m ∆=≈6.0×1039kg.(3)氦的含量%2103100.64139≈⨯⨯=M mk由估算可知,k =2%<25%.故银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久产生的.答案：（1）γ224012411++→e He H 4.14×10-12J （2）6.0×1039 kg（3）宇宙诞生后不久产生的。