高中物理-粒子和宇宙练习

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人教版选修3-5同步练习：19.8粒子和宇宙(2)(含答案)

粒子和宇宙同步练习1.下列说法中错误的是 ( )A.固体有一定的体积和形状,是由于固体分子间的作用力很大B.液体很难被压缩是由于,分子之间存在斥力的缘故C.物体的温度升高,它的分子运动剧烈程度增加D.气体分子可以在空间到处运动,是因为气体分子间没有任何作用力2.下列粒子呈带正电荷性质的是 ( )A.质子B.中子C.电子D.原子3.原子“行星结构”模型描述正确的是 ( )A.质子、中子、电子都绕着某个位置在不同轨道上转动B.质子、中子聚合在一起,占很小的体积,电子绕其在不同的轨道上转动C.质子、中子聚合在一起,占很小的体积,中子绕其在不同的轨道上转动D.电子、中子聚合在一起,占很小的体积,质子绕其在不同的轨道上转动4.物理学中,探索更微小粒子时,最有力的武器是 ( )A.粒子加速器B.超级电子显微镜C.电子枪D.核反应堆5.下列物体的尺寸由小到大排列的是 ( )A.夸克/电子、原子核、质子/中子、原子、分子、物质B.夸克/电子、质子/中子、原子核、原子、分子、物质C.夸克/电子、原子核、原子、质子/中子、分子、物质D.物质、分子、原子、原子核、质子/中子、夸克/电子6.科学家通过探索,发现星系正在远离我们而去,科学家的依据是 ( )A.观察到的星系正在离开地球运动B.观察到的星系到地球的距离变大C.根据观测到的星系的光谱向长波方向偏移,即谱线“红移”D.科学家根据自己的理解和设想7.关于宇宙“大爆炸说”的理解是 ( )A.一个火球爆炸到无数碎片形成宇宙B.爆炸只涉及到体积空间变大C.宇宙涉及全部物质、时间及空间并使宇宙温度逐渐升高D.宇宙涉及全部物质、时间及空间并使宇宙温度逐渐降低8.下列不属于长度的单位是 ( )A.纳米/nmB.光年/l.y.C.天文单位/AUD.立方米/m39.发现①原子②电子③质子④中子的先后顺序是 ( )A.①②③④B. ①③④②C.③④①②D.③②④①答案：1、D2、A3、B4、B5、C6、C7、D8、D9、A。

高中物理：粒子和宇宙练习

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。

高中物理专题20粒子和宇宙练习(含解析)

课时20 粒子和宇宙1．介子衰变方程为，其中介子和介子是带负电的基元电荷，介子不带电．如图所示，一个介子沿垂直磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧，衰变后产生的介子的轨迹为圆弧，两轨迹在点相切，它们的半径与之比为，介子的轨迹未画出．由此求的动量大小与的动量大小之比为（）A． B． C． D．【答案】C【解析】介子与介子均在匀强磁场中做匀速圆周运动，有．动量＝．因而＝．根据动理守恒定律有．故．所以．故C正确，ABD错误．故选：C．解答此题的关键是将介子在磁场中衰变的新知识转化为熟知的原子核的衰变情形，抓住粒子在点衰变前后的运动方向，从而建立起动量守恒方程，随后紧扣着带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的知识求解．介子在点衰变前后涉及的三个粒子的动量方向是做题中易错的地方．2．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。

中微子与水中的11H发生核反应，产生中子（1n）和正电子（01e+），即中微子+11H→1n+01e+，可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是（）A．0和0 B．0和1 C．1和 0 D．1和1【答案】A【解析】根据质量数守恒、电荷数守恒，知中微子的质量数和电荷数为0和0．故A 正确，BCD 错误．故选A ．3．核反应方程式23592U + 10n →14156Ba + 9236Kr +k X ，式子中（）A ．X 为质子，k =3B ．X 为质子，k =4C ．X 为中子，k =3D ．X 为中子，k =4【答案】C【解析】试题分析：根据质量数与电荷数守恒判断该核反应电荷数不变，质量数减少3，所以X 的电荷数为0，质量数不为零，故X 是中子，k=3，所以A 、B 、D 错误；C 正确。

考点：本题考查核反应4．2019年4月23日，海军建军70周年阅兵式上，中国海军新型攻击核潜艇093改进型攻击核潜艇公开亮相。

人教版高中物理(选修3-5)粒子和宇宙同步练习题(含答案)

课时作业20 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。

专题20 粒子和宇宙-人教版高二物理下选修3-5课时同步强化练习

课时20 粒子和宇宙1．K−介子衰变方程为K−1→π−+π0，其中K−介子和π−介子是带负电的基元电荷，π0介子不带电．如图所示，一个K−介子沿垂直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．由此求π−的动量大小与π0的动量大小之比为（）A．1:1 B．1:2 C．1:3 D．1:6【答案】C【解析】介子与介子均在匀强磁场中做匀速圆周运动，有evB=m v2R．动量P＝mv=eBR．因而P K−:P x−＝2:1．根据动理守恒定律有P K−=Pπ0−Pπ−．故Pπ0=Pπ−+P K−=3Pπ−．所以Pπ−:Pπ0=1:3．故C正确，ABD错误．故选：C．解答此题的关键是将K介子在磁场中衰变的新知识转化为熟知的原子核的衰变情形，抓住粒子在P点衰变前后的运动方向，从而建立起动量守恒方程，随后紧扣着带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的知识求解．K介子在P点衰变前后涉及的三个粒子的动量方向是做题中易错的地方．2．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。

中微子与水中的11H发生核反应，产生中子（1n）和正电子（01e+），即中微子+11H→1n+01e+，可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是（）A ．0和0B ．0和1C ．1和 0D ．1和1【答案】A【解析】根据质量数守恒、电荷数守恒，知中微子的质量数和电荷数为0和0．故A 正确，BCD 错误．故选A ．3．核反应方程式 23592U + 10n →14156Ba + 9236Kr +k X ，式子中（）A ．X 为质子，k =3B ．X 为质子，k =4C ．X 为中子，k =3D ．X 为中子，k =4【答案】C【解析】试题分析：根据质量数与电荷数守恒判断该核反应电荷数不变，质量数减少3，所以X 的电荷数为0，质量数不为零，故X 是中子，k=3，所以A 、B 、D 错误；C 正确。

高二物理人教版选修3-5课时训练19 核聚变粒子和宇宙 Word版含解析

课时训练19核聚变粒子和宇宙题组一核聚变1.(多选)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.太阳和许多恒星内部都在激烈地进行着热核反应解析:聚变时,要使轻核之间的距离达到10-15m,所以必须克服库仑斥力做功。

原子核必须有足够的动能,才能使它们接近核力能发生作用的范围。

实验证明,原子核必须处在几百万摄氏度以上的高温才有这样的能量,氢弹是利用原子弹爆炸获得高温引发热核反应的。

在太阳和许多恒星内部存在着热核反应。

答案:ABCD2.(多选)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错误。

聚变反应放出的能量比同样质量的物质裂变时放出的能量大得多,这点我们由聚变反应的特点就可以知道,故B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10-15m,故要求有足够大的动能才能克服电荷间强大的斥力做功,故C错误,D正确。

答案:BD3.科学家发现在月球上含有丰富的He(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 He→He。

关于He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聚变反应发电解析:聚变反应是轻核变为较大质量核的反应,发生质量亏损,释放能量。

目前核电站采用重核裂变反应。

答案:B题组二粒子和宇宙4.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,选项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,选项B错误;现代实验还没有发现轻子的内部结构,选项C错误。

物理：新人教版选修3-5 19.8粒子和宇宙(同步练习)

19.8粒子和宇宙同步测试1．19世纪末，人们认为光子、_____________、_____________和_____________是组成物质的不可再分的最基本的粒子，20世纪后半期，科学家发现组成原子核的___________和___________等也有着自己的复杂结构，于是基本粒子不再“基本”。

2．在实验中发现，对应着许多粒子都存在着质量与之___________，电荷电性与之___________的粒子叫反粒子。

如电子的反粒子是___________。

3．物理学中将粒子分为_____________、_____________和_____________三类。

4．科学家认为强子由更小的成分组成，这种成分叫_____________，它的电荷量为元电荷的_____________。

这一理论说明了元电荷不再是电荷量的最小值。

5．目前普遍认为宇宙起源于___________________。

6．原子核的组成目前普遍认为：质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成，u夸克带电荷量为32e，d夸克带电荷量为－31e，e为元电荷，则( )A．质子由1个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成B．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成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1个u夸克和1个d夸克组成7．下列关于太阳系的说法正确的是( ) 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．大阳系是由太阳和若干行星以及它们的卫星和慧星组成D．以上说法均不正确8．现在科学家正在设法寻找“反物质”。

所谓“反物质”是由“反粒子”组成的，则反α粒子的符号是( )A．42He B．42-He C．42-He D．42--He9．“轨道电子俘获”也是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核（称为母核）俘获一个核外电子，其内部一个质子变为中子，从而变成一个新核（称为子核），并放出一个中微子的过程。

高中物理第十九章原子核8粒子和宇宙课后训练新人教版选修3_520171116169

8 粒子和宇宙课后训练基础巩固1．下列说法正确的是()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8种D．夸克有6种，它们带的电荷量分别为元电荷的2或1332．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．“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4. 质子由两个电荷量为的上夸克和一个电荷量为12e e的下夸克组成，假设两个上33夸克在半径r＝0.8×10－15 m的圆周上，下夸克在圆心上，且三者在同一直径上，如图所示，则每个上夸克受到的静电力大小是________ N。

能力提升5．K－介子衰变的方程为K－→π－＋π0，其中K－介子和π－介子是带负电的元电荷，π0介子不带电。

如图所示的1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∶3 D．1∶66．加拿大萨德伯里中微子观测站揭示了中微子失踪的原因，即观测到的中微子数目比理论值少是因为部分中微子在运动过程中转化为一个μ子和一个τ子。

在该研究中有以下说法：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1其中正确的是()A．①③B．②③C．③④D．①②7．中微子μ是超新星爆发等巨型天体在引力坍缩过程中，由质子和电子合并成中子的过程中产生出来的。

高二物理选修粒子和宇宙练习

高二物理选修粒子和宇宙练习一、知识点扫描1、“基本”粒子“不”基本问题1：现在我们所知的构成物体的最小微粒是什么？其实直到19世纪末，人们都认为原子是组成物质不可分的最小微粒。

20世纪初人们发现了电子，并认为原子并不是不可以再分，而且提出了原子结构模型的研究。

问题2：现在我们认为原子是什么结构模型，由什么组成？1897年汤姆生发现电子，1911年卢瑟福提出原子的核式结构。

继而我们发现了光子，并认为“光子、电子、质子、中子”是组成物质的不可再分的粒子，所以把它们叫“基本粒子”。

那么随着科学技术的发展“它们”还是不是真正意义上的“基本”粒子呢？2、发现新粒子20世纪30年代以来，人们对宇宙线的研究中发现了一些新的粒子思考：（1）从宇宙线中发现了哪些粒子？这些粒子有什么特点？（2）通过科学核物理实验又发现了哪些粒子？（3）什么是反粒子？（4）现在可以将粒子分为哪几类？3、夸克模型问题：上述粒子是不是最小单位，有没有内部结构呢？问题：现代科学认为夸克有哪几种？有什么特征？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。

而另一方面也说明科学正由于一个一个的突破才使得科学得到进一步的发展。

4、宇宙的演化、恒星的演化（1）宇宙演化过程和恒星演化过程宇宙大爆炸后，“粒子家族”（宇宙形成之初）：10-44秒后，温度1032K ，产生夸克、轻子、胶子等→10-6秒后温度1013K ，夸克构成了质子和中子等（强子时代）→温度为1011K 时，少量夸克，光子、大量中微子和电子存在（轻子时代）→温度109K 时进入核合成时代→温度降到3000K 时，电子与质子复合成氢原子→冷却，出现了宇宙尘埃−−−−→−万有引力作用密集尘埃→星云团−−−→−温度升高开始发光→一颗恒星诞生。

恒星收缩升温→热核反应成氦→氢大部分聚变为氦→收缩→氦聚合成碳→…（类似）直到产生铁元素。

恒星最后的归宿：恒星质量小于太阳1.4倍→白矮星恒星质量是太阳1.4~2倍→中子性三、例题精讲例1：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。

高中物理4.4粒子与宇宙的起源专项测试同步训练

高中物理4.4粒子与宇宙的起源专项测试同步训练2020.031,足够强的匀强磁场中的一个原来静止的氡核Rn 22286，它放射一个α粒子后变成0P 核。

假设放出的α粒子运动方向与磁场方向垂直，求： (1) α粒子与0P 核在匀强磁场中的径迹圆半径之比；(2) α粒子与0P 两次相遇的时间间隔与α粒子运动周期的关系。

2,静止的氮核N147被速度是v0的中子n 10击中生成甲、乙两核。

已知甲、乙两核的速度方向同碰撞前中子的速度方向一致，甲、乙两核动量之比为1：1，动能之比为1：4，它们沿垂直磁场方向进入匀强磁场做圆周运动，其半径之比为1：6。

问：甲、乙各是什么核？速度各是多大？写出该反应方程。

3,如图所示，放射性元素M ZX ,在云雾室里进行衰变，放射线受到垂直纸面出来的匀强磁场的作用，径迹如图，设射线由下向上射入磁场，则生______，质子数为______。

图54,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热核聚变反应形成的，其核反应方程是( ) A 、eHe H 01421124+→ B 、1441717281N He O H++→C 、n Sr Xe n U 10903813554102359210++→+ D 、HeTh U 422349023892+→5,从原子核中能放出α、β、γ射线，关于原子核的组成，以下说法中正确的是（）A.原子核中，有质子、中子，还有α粒子B.原子核中，有质子、中子，还有β粒子C.原子核中，有质子、中子，还有粒γ子D.原子核中，只有质子和中子6,设某放射性同位素A 的半衰期为T ，另一种放射性同位素B 的半衰期为T/2。

在初始时刻，A 的原子核数目为0N ，B 的原子核数目为04N ，则（） A. 经过时间2T ，A 、B 的原子核数目都等于2/0N B. 经过时间2T ，A 、B 的原子核数目都等于4/0N C. 经过时间3T ，A 、B 的原子核数目都等于8/0N D. 经过时间4T ，A 、B 的原子核数目都等于16/0N7,两种放射性元素的原子A a c和Bb d，其半衰期分别为T 和T 21。

高中物理第十九章原子核粒子和宇宙课时作业高二物理试题

积盾市安家阳光实验学校粒子和宇宙[A组素养达标]1．(多选)下列说法中正确的是( )A．目前还未发现媒介子、轻子和夸克三类粒子的内部结构B．自然界存在的能量守恒律、动量守恒律及电荷守恒律，对基本粒子不适用C．反粒子与其对的粒子相遇时，会发生湮灭现象D．强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子解析：媒介子、轻子和夸克在中还没有发现其内部结构，故A正确．反粒子带量异种电荷，反粒子与其对的粒子相遇时会发生湮灭现象，故C正确．质子是最早发现的强子，故D正确．答案：ACD2．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、子粒子B．质子和中子强子C．光子、中微子和电子轻子D．氘核、氚核、氦核轻核解析：宇宙形成之初产生了夸克、轻子和子粒子，之后又经历了质子和中子强子时代，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结合成氘核，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B、C、D的产生都在A之后，故A正确，B、C、D错误．答案：A3．重核裂变和轻核聚变是人类获得核能的两种主要途径，下列判断正确的是( )A．裂变和聚变过程中都有质量亏损B．裂变过程中有质量亏损，聚变过程中质量有所增加C．裂变过程中质量有所增加，聚变过程中有质量亏损D．裂变、聚变过程中质量都增加解析：人类利用原子能的主要途径是重核裂变和轻核聚变，在这两个过程中有原子能释放，由爱因斯坦的质能方程ΔE＝Δmc2可知，在获取能量的同时，质量是减少的，也就是发生质量亏损．所以A选项正确．答案：A4．(多选)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m1，中子的质量为m2，32He的质量为m3，质子的质量为m4，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(m1－m3－m4)c2D．与受控核聚变比较，现行的核反堆产生的废物具有放射性解析：由核反方程知221H→32He＋10X，X为中子，释放的核能为ΔE＝(2m1－m3－m2)c2，聚变反的污染非常小，而现实运行的裂变反的废料具有很强的放射性，故A、C均错误，B、D正确．答案：BD5．(多选)如图所示，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( )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，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原理相同D．这种装置可以控制热核反速度，使聚变能缓慢而稳地进行解析：聚变反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；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中控制反速度，平稳释放核能，故D正确．答案：ABD6．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( ) 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Δm＝2m氘－m氦－m n＝0.003 5 u，则该反释放的核能为ΔE＝Δm×931 MeV≈3.3 MeV，选项B正确．答案：B7．(多选)下列关于聚变的说法中，正确的是( )A．要使聚变产生，必须克服核力做功B．轻核聚变需要几百万摄氏度的高温，因此聚变又叫作热核反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D．太阳和许多恒星内部都在激烈地进行着热核反解析：轻核聚变时，要使轻核之间距离达到10－15m，所以必须克服库仑斥力做功，A错误；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，证实，原子核必须处在几百万摄氏度的高温下才有这样的能量，这样高的温度通常利用原子弹爆炸获得，故B 、C 正确；在太阳和其他恒星内部都存在着热核反，D 正确．答案：BCD8．历史上第一次利用加速器实现的核反，是用加速后动能为0.5 MeV 的质子11H 轰出静止的A Z X ，生成两个动能均为8.9 MeV 的42He.(1 MeV ＝1.6×10－13J)(1)上述核反方程为__________________． (2)质量亏损为________kg.解析：(1)据核电荷数及质量数守恒，可得A Z X 为73Li ，核反方程为73Li ＋11H→242He. (2)根据能量守恒律，核反释放的能量即系统动能的增加量，为 ΔE ＝2×8.9 MeV－0.5 MeV ＝17.3 MeV ，由爱因斯坦质能方程ΔE ＝Δmc 2，得亏损的质量为Δm ＝ΔE c 2＝17.3×1.6×10－133.0×1082 kg≈3.08×10－29kg.答案：(1)73Li ＋11H→242He (2)3.08×10－29[B 组素养提升]9.(多选)2018年12月8日在西昌卫星发心发射的“嫦娥四号”探测器是世颗在月球背面软着陆和巡视探测的器，主要任务是更加全面地探测月球地质、资源信息．月球的表面长期受到宇宙射线的照射，使得“月壤”中的32He 含量十分丰富，家认为，32He 是发生核聚变的极好原料，将来32He 也许是人类重要的能源，所以探测月球意义十分重大．关于32He ，下列说法正确的是( )A.32He 的原子核内有三个中子两个质子 B.32He 的原子核内有一个中子两个质子C.32He 发生核聚变，放出能量，一会发生质量亏损D.32He 原子核内的核子靠万有引力紧密结合在一起解析：32He 是氦元素的一种同位素，质量数是3，电荷数是2，原子核内有两个质子一个中子，所以A 错误，B 正确；发生核聚变放出能量就会有质量亏损，C 正确；原子核内的核子是靠核力紧密结合在一起的，而不是靠万有引力紧密结合在一起的，D 错误．答案：BC10．某家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反方程为11H ＋126C→137N ＋Q 1，11H ＋157N→126C ＋X ＋Q 2，方程中Q 1、Q 2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表，下列判断正确的是( )原子核11H 32He 42He 12 6C 13 7N 15 7N质量/u 1.007 8 3.016 0 4.002 6 12.000 0 13.005 7 15.000 1A.X 是32He, Q 2>Q 1 B ．X 是42He, Q 2>Q 1 C ．X 是32He, Q 2<Q 1D ．X 是42He, Q 2<Q 1解析：根据质量数守恒和电荷数守恒可得X 是42He ，第一个核反质量亏损少，根据质能方程得放出的能量少，故B 正确．答案：B11．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．(已知煤的燃烧值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,1 MeV ＝1.6×10－13J)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？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 ＝Δmc 2＝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≈6.73×1011J.(3)相当于煤完全燃烧的质量为 m ＝6.73×10113.36×107 kg≈2.00×104 kg.答案：(1)4.47×10－12J (2)6.73×1011J(3)2.00×104kg[C 组学冲刺] 12．已知氘核的质量为2.013 6 u ，中子的质量为1.008 7 u ，32He 的质量为3.015 0 u.(1)试写出两个氘核聚变生成32He 的核反方程； (2)计算上述反中释放的核能；(3)若两个氘核以相的动能0.35 MeV 做对心碰撞即可发生上述核反，且释放的核能转化为机械能，则反中生成32He 核和中子的动能各是多少？解析：(1)21H ＋21H→32He ＋10n. (2)核反中质量亏损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 5×931.5 MeV≈3.26 MeV.(3)设32He 核和中子的质量分别为m 1、m 2，速度分别为v 1、v 2，则由动量守恒律及能量守恒律得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. 答案：(1)21H ＋21H→32He ＋10n (2)3.26 MeV (3)0.99 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。

19.7.8核聚变粒子和宇宙同步训练题精选人教版高中物理选修3-5

高中物理选修3-5习题精选第十九章原子核第7节核聚变第8节粒子和宇宙一、选择题（本题共12小题，每小题6分.共72分,在每小题给出的四个选项中，第1-10题为单选题，第10-12题为多选题。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）。

1.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2.一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()A.核反应方程是H n H+γB.聚变反应中的质量亏损Δm=m1+m2-m3C.辐射出的γ光子的能量E=(m3-m1-m2)cD.γ光子的波长λ=3.太阳不断地向外辐射能量,仍保持1千万摄氏度以上的高温,其主要原因是太阳内部进行着剧烈的()A.衰变反应B.人工核反应C.裂变反应D.热核反应4.氘核和氚核可发生核聚变而释放巨大的能量,该反应方程为H H He+x,式中x是某种粒子.已知H H He和粒子x的质量分别为2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u,1u的质量对应931.5MeV的能量.由上述反应方程和数据可知()A.粒子x是HB.该反应中的质量亏损为0.0289uC.该反应释放出的能量约为17.6MeVD.该反应中释放的全部能量转化为粒子x的动能5.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.质子和中子等粒子C.光子、中微子和电子等粒子D.氦核、氚核、氦3等轻核6.下列说法正确的是( )A Ra Rn He是原子核的β衰变B H H He n是原子核的聚变C U n Xe Sr+n是原子核的衰变D Na Mg e是原子核的裂变7.关于粒子,下列说法中不正确的是( )A.质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子B.质子、中子本身也有复杂的结构C.质子是带电的强子D.夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位8.下列核反应方程中,表示核聚变过程的是( )A P eB H H He nC C eD U He9.K-介子衰变的方程为K-→π-+π0,其中K-介子和π-介子带负的基元电荷,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,它们的半径与之比为2∶1.π0介子的轨迹未画出.由此可知π-介子的动量大小与π0介子的动量大小之比为( )A.1∶1B.1∶2C.1∶3D.1∶610.(多选)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.要使核发生聚变反应,必须使核之间的距离达到1×10-15m以内,也就是达到核力能够发生作用的范围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11.(多选)据新华社报道,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”)已完成了首次工程调试.下列关于“人造太阳”的说法正确的是()A.“人造太阳”的核反应方程是H H He nB.“人造太阳”的核反应方程是U n Ba Kr+nC.“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是ΔE=Δmc2D.“人造太阳”核能大小的计算公式是E=mc212.(多选)1934年约里奥居里夫妇用α粒子轰击Al,发现了放射性磷P和另一种粒子,关于该反应,下列说法中正确的是( )A.核反应方程为Al He P nB.该反应属于原子核的聚变反应C.该反应能放出大量的热,核电站利用该反应来发电D.用含有P制成的磷肥喷在植物上,可用探测器测量植物对磷肥的吸收情况二、计算题（13题14分，14题14分）13.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,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H 的核反应,间接地证实了中微子的存在.(1)中微子与水中的H发生核反应,产生中子n)和正电子e),即中微子H n e.可以判定,中微子的质量数和电荷数分别是多少?(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e→2γ.已知正电子和电子的质量都为9.1×10-31kg,光速c=3×108m/s,则反应中产生的每个光子的能量为多少?正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子,原因是什么?14.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.(1u的质量对应931.5MeV的能量)(1)写出两个氘核聚变成He核的反应方程.(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0.35MeV做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He核和中子的动能各是多少?第7节核聚变第8节粒子和宇宙答案详解1.A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,再之后是自由的光子、中微子、电子大量存在的轻子时代,再之后是中子和质子结合成氘核,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,选项A正确,B,C,D的产生都在A之后,选项B,C,D错误.2.B[解析]核反应方程为H n H+γ,选项A错误;由题可知,该反应的质量亏损为Δm=m1+m2-m3,选项B正确;根据爱因斯坦的质能方程ΔE=Δmc2得,该反应辐射出的γ光子的能量为E=(m1+m2-m3)c2,选项C错误;由E=hν=h得λ=,选项D错误.3.D[解析]太阳的内部时刻都在进行着氢核的聚变,即热核反应,故D正确.4.C[解析]根据核反应前后质量数守恒和电荷数守恒,可判断x为中子,故A错误;该反应中的质量亏损为Δm=2.0141u+3.0161u-4.0026u-1.0087u=0.0189u,故B错误;由爱因斯坦质能方程可知,释放出的能量为ΔE=(2.0141+3.0161-4.0026-1.0087)×931.5MeV=17.6MeV,故C 正确;该反应中释放出的能量一部分转化为粒子x的动能,一部分转化为He的动能,故D错误.5.A6.B解析:A项核反应生成氦原子核,是α衰变,选项A错误;聚变是质量轻的核结合成质量大的核,选项B正确;裂变是质量较大的核分裂成较轻的几个核,C项核反应是裂变,选项C错误;D项核反应生成电子,是β衰变,选项D错误.7.A解析:质子和中子是由不同夸克组成的,它们不是最基本的粒子,选项A错误,B正确;不同的夸克组成强子,有的强子带电,有的强子不带电,质子是最早发现的带正电的强子,选项C正确;夸克模型是研究强子的理论,不同夸克带的电荷不同,分别为元电荷的±或±,这说明电子电荷不再是电荷的最小单位,选项D正确.8.B解析:轻核聚变是指把轻核结合成质量较大的核,并释放出核能的反应,所以由此可知A是衰变反应,B是轻核聚变,C是β衰变,D是α衰变.9.C解析:由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动规律知,轨道半径R==∝p,所以==,即=.又由动量守恒定律=-,得=+=,所以=.10.AB[解析]由质能方程可知,选项A正确;轻核结合成质量较大的核,必须克服巨大的库仑斥力,使轻核间的距离达到核力能发生作用的范围,才能使它们紧密地结合起来,选项B正确,C错误;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,选项D错误.11.AC[解析]A是核聚变反应,B是核裂变反应,故A正确,B错误;核反应方程中计算能量的关系式是爱因斯坦的质能方程,故C正确,D错误.12AD解析:核反应方程为Al He P n,选项A正确;该反应属于原子核的人工转变,选项B 错误;核电站常利用铀核裂变反应来发电,选项C错误;因为P具有放射性,用该反应生成的P制成的磷肥同样具有放射性,喷在植物上,可用探测器测量植物对磷肥的吸收情况,选项D正确. 13.(1)00(2)8.2×10-14J见解析[解析](1)核反应中质量数守恒,电荷数也守恒,所以中微子的质量数和电荷数都是0.(2)反应中产生能量是由于质量亏损.正电子和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,代入数据得=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,只有产生2个光子,此过程才遵循动量守恒定律.14.(1H H He n(2)3.26MeV(3)0.99MeV2.97MeV[解析](1)核反应方程为H H He n.(2)核反应中的质量亏损Δm=2.0136u×2-(3.0150u+1.0087u)=0.0035u释放的核能ΔE=Δmc2=0.0035×931.5MeV=3.26MeV.(3)设He核和中子的质量分别为m1、m2,速度分别为v1、v2,则由动量守恒定律及能量守恒定律得m1v1-m2v2=0,Ek1+Ek2=2Ek0+ΔE解得E k1=(2E k0+ΔE)=×(2×0.35+3.26)MeV=0.99MeVEk2=(2Ek0+ΔE)=×(2×0.35+3.26)MeV=2.97MeV.。

高中物理第十九章课时7核聚变粒子和宇宙对点练+巩固练含解析新人教版选修3_5

课时7 核聚变粒子和宇宙一、选择题1．2015年7月3日，从日本名古屋飞往檀香山的全球最大太阳能飞机“阳光动力2号”降落在美国夏威夷州首府檀香山的机场。

太阳不断地向外辐射能量，仍保持1千万摄氏度以上的高温，其主要原因是太阳内部进行着剧烈的( )A．衰变反应B．人工核反应C．裂变反应D．热核反应答案D解析太阳的内部时刻都在进行着氢核的聚变，即热核反应，故D正确。

2．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光子照射答案C解析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，γ光子照射和保持室温、增大压强都达不到，故A、B、D 错误；当把物质加热到几百万摄氏度的高温时，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正确。

3．宇宙诞生过程中，产生如下粒子：①光子、中微子、电子等大量轻子；②氘核、氚核、氦3、氦核等轻核；③夸克、轻子、胶子等粒子；④质子和中子等强子；⑤电子、质子、氦核的混合电离气体；⑥电子、质子复合成为中性氢原子。

根据宇宙大爆炸理论，以上粒子形成的先后顺序是( )A．①②③④⑤⑥B．③①④②⑤⑥C．③④①②⑤⑥D．①③④②⑥⑤答案C解析根据宇宙大爆炸理论，宇宙形成之初是粒子家族，其后产生了夸克、轻子、胶子等粒子，然后按强子时代、轻子时代、核合成时代、混合电离气体、中性氢原子的顺序演化，故C正确。

4．原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源。

当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，放出能量。

这几种反应的总效果可以表示为621H→k42 He＋d11H＋210n＋43.15 MeV，由平衡条件可知( )A．k＝1，d＝4 B．k＝2，d＝2C．k＝1，d＝6 D．k＝2，d＝3答案 B解析根据核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒知⎩⎪⎨⎪⎧ 2k ＋d ＝64k ＋d ＋2＝12，解得⎩⎪⎨⎪⎧ k ＝2d ＝2，B 正确。

高中物理《粒子与宇宙》练习题

粒子与宇宙3.18（常州·镇江）1．在探索微小粒子的历程中，科学家们用一系列高能物理实验证实了大量微小粒子的存在．下列微粒按空间尺度从大到小的顺序排列的是A．原子、原子核、夸克、质子B．原子、原子核、质子、夸克C．夸克、质子、原子核、原子D．质子、夸克、原子核、原子（兰州）2．在物理学中，原子、原子核及其更深层次的客体统称为微观粒子，以下微观粒子按空间尺度由小到大排序正确的是A．原子原子核质子夸克B．夸克质子原子核原子C．夸克原子核质子原子D．原子核质子夸克原子（张家界）3．自然界分为宏观和微观，宏观很大，如银河系，微观很小，如分子。

要计量它们的直径，下列所用的长度单位中最方便的是A．千米、米B．光年、米C．光年、纳米D．米、纳米（宁波）4．下列说法正确的是A．太阳是宇宙的中心B．太阳活动会对人类的生产生活造成影响C．太阳系的八大行星都没有卫星D．太阳是银河系中唯一的恒星（昆明）5．1909年著名物理学家卢瑟福提出了原子核式结构模型，原子的中心叫原子核。

原子核几乎集中了原子的全部________，它由带正电的________和不带电的中子组成。

（南通）6．关于粒子和宇宙，下列说法中错误．．的是A．宇宙是一个有层次的天体结构系统B．分子间只存在相互作用的吸引力C．电子的发现揭示了原子是有结构的D．分子是由原子构成的，分子间有空隙（扬州）7．下列对物质世界的认识正确的是A．太阳是宇宙的中心B．香气扑鼻可以作为分子运动的证据C．原子是不可再分的最小粒子D．用摩擦的方法可以创造电荷（攀枝花）8．下列物体中质量最小的是A．一个电子B．一个原子C．一粒尘埃D．一个宇宙黑洞（南京）9．关于粒子和宇宙，下列认识中正确的是A．地球是宇宙的中心，恒星是绝对不动的B．闻气味能鉴别醋和酱油是因为分子间有相互作用力C．物理学家汤姆生发现了电子从而揭示了原子是有结构的D．将两块表面平滑的铅块压紧后，它们会粘在一起是因为分子在运动（漳州）10．微观粒子与宇宙天体之间有很多相似之处。

高中物理第19章第8节粒子和宇宙练习新人教版选修35

第8节粒子和宇宙1．“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．2．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年发现了μ子，1947年发现了K 介子和π介子及以后的超子、反粒子等．(2)粒子分类：按照粒子与各相互作用关系，可以将粒子分为媒介子、轻子和强子三大类．强子是参与强相互作用的粒子，强子又分为介子和重子两类．轻子共发现6种，分别是电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子．媒介子是传递各种相互作用的粒子，如光子、中间玻色子、胶子等．3．夸克模型．许多事实表明，强子是有内部结构的．组成强子的内部成分叫夸克．夸克有6种，它们是上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克和顶夸克，它们带的电荷分别为元电荷的＋23或－13．每种夸克都有对应的反夸克． 4．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．5．恒星的演化．当温度降到3_000_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．基础巩固1．目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u 夸克和d 夸克的两类夸克组成．u 夸克带电量为23e ，d 夸克带电量为－13e ，e 为基元电荷．下列论断可能正确的是(B )A ．质子由1个u 夸克和1个d 夸克组成，中子由1个u 夸克和2个d 夸克组成B ．质子由2个u 夸克和1个d 夸克组成，中子由1个u 夸克和2个d 夸克组成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1个u 夸克和1个d 夸克组成解析：原子带电量为2×23e ＋⎝ ⎛⎭⎪⎫－13e ＝e . 中子10n 带电量为23e ＋2×⎝ ⎛⎭⎪⎫－13e ＝0. 2．(多选)雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的中微子()而获得了2002年度诺贝尔物理学奖，他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615吨四氯乙烯()溶液的巨桶，中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程式为.已知核的质量为36.956 58 u ，核的质量为36.956 91 u ，的质量为0.000 55 u ，1 u 质量对应的能量为931.5 MeV.根据以上信息，可以判断(AD )A ．中微子不带电B ．中微子就是中子C ．和是同位素D ．参与上述反应的中微子的最小能量约为0.82 MeV解析：在核反应中，电荷数守恒，质量数守恒，可以判断中微子所带电荷数是零，质量数是零，故A 项正确；而中子的质量数是1，故B 项错误；同位素是电荷数相等，质量数不等的同种元素，而和是两种不同的元素，故C 项错误；由爱因斯坦质能方程得中微子的质量m ＝(0.000 55＋36.956 91－36.956 58)＝0.000 88 u ，而1 u 质量对应的能量为931.5 MeV ，所以中微子的最小能量是E ＝931.5×0.000 88≈0.82 (MeV)，故D 项正确．3．关于太阳，下列说法正确的是(C )A ．太阳不断释放的能量来自于其内部的化学反应B ．太阳处在银河系中心C ．太阳表面温度几千度，发出白光D ．现在的太阳按恒星类型划分属于巨星，按恒星演化划分处在诞生期解析：太阳内部进行的是热核反应；太阳位于太阳系的中心，太阳现在处于壮年．太阳内部进行的是热核反应．故A 错误；太阳系不是处于银河系的中心，处于太阳系的中心．故B 错误；太阳表面温度约几千度，发出白光．故C 正确；太阳已经稳定燃烧了50亿年，目前它正处于壮年，要再过50亿年才会燃尽自己的核燃料．故D错误．4．一颗恒星的寿命取决于它的(B)A．光度 B．质量C．直径 D．温度解析：恒星的寿命和它的质量体积有关，质量越大的恒星寿命越短，这是因为质量越大压力就越大，这种情况下恒星内部的核反应就更加剧烈．5．每时每刻都有大量宇宙射线向地球射来，地磁场可以改变射线中大多数带电粒子的运动方向，使它们不能到达地面，这对地球上的生命有十分重要的意义．假设有一个带正电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来，在地磁场的作用下，它将(A)A．向东偏转 B．向南偏转C．向西偏转 D．向北偏转解析：赤道附近的地磁场方向水平向北，一个带正电的射线粒子竖直向下运动时，据左手定则可以确定，它受到水平向东的洛伦兹力，故它向东偏转，A正确．6．“轨道电子俘获”也是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核(称为母核)俘获一个核外电子，其内部一个质子变为中子，从而变成一个新核(称为子核)，并放出一个中微子的过程．中微子的质量很小，不带电，很难被探测到，人们最早就是通过子核的反冲而间接证明中微子的存在的．一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”，衰变为子核并放出中微子．下列关于该过程的说法正确的是(AB)A．母核的质量数等于子核的质量数B．母核的电荷数大于子核的电荷数C．子核的动量大小等于中微子的动量大小D．子核的动能大于中微子的动能能力提升7. (多选)据报道，最近科学家发现一个遥远的太阳系“孪生”星系，该星系中有一颗距地球5 000光年、体积是太阳一半体积的恒星“OGLE－2006－BLG－109L”，恒星的周围有两颗非常类似于木星和土星的行星环绕．若两颗行星环绕恒星的运动可视为匀速圆周运动，已知引力常量G，并测出了某颗行星的轨道半径r和运行周期T，仅利用这三个数据，可推算出(AD)A．恒星的质量B．该行星的质量C．恒星表面的重力加速度D．该行星绕恒星运行速度的大小解析：根据万有引力提供向心力和万有引力等于重力表示选项中的物理量，看是否表达式中都是已知量．以某行星为研究对象，根据万有引力提供向心力：，行星的质量约掉不能求出，故A正确B错误；以恒星表面的物体为研究对象，万有引力等于重力：＝mg，得g＝，不知道恒星的半径，故无法计算重力加速度，C错误；以某行星为研究对象，根据万有引力提供向心力：，由A知恒星的质量M可求出，则运行速度v可以计算出，D正确．8．下列关于恒星的叙述，不正确的是(B)A．恒星根据体积从大到小依次是超巨星、巨星、中型星、白矮星、中子星B．恒星表面颜色越红，说明它的温度越高C．恒星的组成成分可以通过光谱分析得出D．恒星的质量可以通过万有引力计算天体运动得出解析：恒星根据体积从大到小依次是超巨星、巨星、中型星、白矮星、中子星，故A 正确；恒星表面颜色越红，说明它的温度越低，故B错误；恒星的组成成分可以通过光谱分析得出，故C正确；根据天体做圆周运动，由万有引力提供向心力可以计算恒星的质量．故D正确．9. (多选)有关恒星下列说法正确的是(AC)A．一颗恒星的寿命取决于它的质量B．质量大的恒星可用以燃烧的核燃料较多，因此它们的寿命比较长C．当恒星步入“老年时期”，恒星的核心将开始收缩，而其外层部分则开始膨胀就会成为一颗红色的巨星或超巨星D．巨星和超巨星不可能爆炸成为超新星解析：恒星的寿命和它的质量体积有关，质量越大的恒星寿命越短，这是因为质量越大压力就越大，这种情况下恒星内部的核反应就更加剧烈，故A正确，B错误；当恒星步入“老年时期”，恒星的核心将开始收缩，而其外层部分则开始膨胀就会成为一颗红色的巨星或超巨星，故C正确；巨星和超巨星可能爆炸成为超新星，故D错误．10．我们观察到的恒星有超巨星、巨星、中型星、____________星和中子星．利用恒星质量和寿命图，如图所示，估计一颗质量为太阳0.6倍的恒星能存在____________年．解析：根据恒星演化的顺序填写；题中图象反映了恒星的寿命与太阳质量的比值与恒星寿命的关系，太阳质量作为定值，即可分析恒星的寿命与其质量的关系．我们观察到的恒星有超巨星、巨星、中型星、白矮星和中子星．利用恒星质量和寿命图得一颗质量为太阳0.6倍的恒星对应纵轴的数值是140亿年．答案：白矮140亿。