高中物理：核聚变、粒子和宇宙练习
高中物理第十九章原子核七核聚变八粒子和宇宙练习新人教选修
七、核聚变 八、粒子和宇宙1．热核反应是一种理想能源的原因是( )A ．就每一个核子平均来说，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 ．热核反应的原料在地球上储量丰富D ．热核反应的速度容易控制2．一个氘核(21H)与一个氚核(31H)发生聚变，产生一个中子和一个新核，并出现质量亏损．聚变过程中( )A ．吸收能量，生成的新核是42HeB ．放出能量，生成的新核是42HeC ．吸收能量，生成的新核是32HeD ．放出能量，生成的新核是32He3．关于粒子，下列说法中正确的是( )A ．电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本粒子B ．强子都是带电的粒子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4．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.42HeB. He 42-C.He 42- D.－4－2He5．下列核反应方程及其表述都正确的是( )A ．32He ＋21H→42He ＋11H 是聚变反应B ．235 92U ＋10n→141 56Ba ＋9236Kr ＋310n 是裂变反应C ．21H ＋31H→42He ＋10n 是聚变反应D ．2411Na→2412Mg ＋e 01- 是裂变反应6．四个氢核聚变成一个氦核，同时放出两个正电子，释放出2.8×106 eV 的能量．请写出核反应方程. 并计算1 g 氢核完成这个反应后释放的能量．7．历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为0.5 MeV 的质子11H 轰击静止的A Z X ，生成两个动能均为8.9 MeV 的42He(1 MeV ＝1.6×10－13 J)(1)写出上述核反应方程；(2)求上述核反应质量亏损．8．下面一系列核反应是在恒星内部发生的．p ＋C 126→N 137 N 137→C 136＋e ＋＋ν p ＋C 136→N 147 p ＋N 147→O 158O 158→N 157＋e ＋＋ν p ＋N 157→C 126＋a.其中p 为质子，a 为α粒子，e ＋为正电子，ν为一种中微子．已知质子的质量为m p ＝1.672648×10－27 kg ，α粒子的质量为m α＝6.644929×10－27 kg ，正电子的质量为m e＋＝9.11×10－31 kg，中微子的质量可忽略不计，真空中的光速c＝3.00×108 m/s.试计算该系列反应完成后释放的能量．9．已知氘核质量为2.0136 u，中子质量为1.0087 u，32He核的质量为3.0150 u.(1)写出两个氘核聚变成32He的核反应方程．(2)计算上述核反应中释放的核能．(3)若两个氘核以相等的动能0. 35 MeV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32He核和中子的动能各是多少？高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
高中物理第十九章原子核第7节核聚变第8节粒子和宇宙课后训练新人教版选修3_520171116162_2452
第7节核聚变第8节粒子和宇宙课后训练1．关于聚变，以下说法正确的是()A．两个轻核聚变为中等质量的原子核时释放出能量B．同样质量的物质发生聚变时放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大好多倍C．聚变反应的条件是聚变物质的体积达到临界体积D．发生聚变反应时的原子核必须有足够大的动能2．根据宇宙大爆炸的理论，在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期，那么在大爆炸之后最早产生的粒子是()A．夸克、轻子、胶子等粒子B．质子和中子等强子C．光子、中微子和电子等轻子D．氢核、氘核、氦核等轻核3．科学家发现在月球上含有丰富的32He(氦3)。
它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为32He＋2He→231述正确的是()A．聚变反应不会释放能量B．聚变反应产生了新的原子核C．聚变反应没有质量亏损D．目前核电站都采用32He聚变反应发电432He聚变，下列表4．下面是一核反应方程231H＋1H→4A．X是质子，核反应放出的能量等于质子质量乘c2B．X是中子，核反应放出的能量等于中子质量乘c2C．X是质子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与质子的质量和，再乘c2D．X是中子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与中子的质量和，再乘c25．太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少。
太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026 J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近()A．1036 kg B．1018 kgC．1013 kg D．109 kg6．已知π＋介子、π－介子都是由一个夸克(夸克u或夸克d)和一个反夸克(反夸克u或反夸克d)组成的，它们的带电荷量如下表所示，表中e为元电荷。
π＋π－u d u d1e 2e1e2e带电荷量＋e －e3333 下列说法正确的是()A．π＋由u和d组成B．π＋由d和u组成C．π－由u和d组成D．π－由d和u组成7．天文观测表明，几乎所有远处的恒星(或星系)都在以各自的速度背离我们而运动，离我们越远的星体，背离我们运动的速度(称为退行速度)越大；也就是说，宇宙在膨胀。
高中物理第十九章原子核核聚变粒子和宇宙课后训练新人教选修
第7节核聚变第8节粒子和宇宙课后训练1．关于聚变，以下说法正确的是( )A．两个轻核聚变为中等质量的原子核时释放出能量B．同样质量的物质发生聚变时放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大好多倍C．聚变反应的条件是聚变物质的体积达到临界体积D．发生聚变反应时的原子核必须有足够大的动能2．根据宇宙大爆炸的理论，在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期，那么在大爆炸之后最早产生的粒子是( )A．夸克、轻子、胶子等粒子B．质子和中子等强子C．光子、中微子和电子等轻子D．氢核、氘核、氦核等轻核3．科学家发现在月球上含有丰富的32He (氦3)。
它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为32He＋32He→211H＋42He。
关于32He聚变，下列表述正确的是( )A．聚变反应不会释放能量B．聚变反应产生了新的原子核C．聚变反应没有质量亏损D．目前核电站都采用32He聚变反应发电4．下面是一核反应方程21H＋31H→42He＋X。
用c表示光速，则( )A．X是质子，核反应放出的能量等于质子质量乘c2B．X是中子，核反应放出的能量等于中子质量乘c2C．X是质子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与质子的质量和，再乘c2D．X是中子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与中子的质量和，再乘c25．太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少。
太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近( )A．1036 kg B．1018 kgC．1013 kg D．109 kg6．已知π＋介子、π－介子都是由一个夸克(夸克u或夸克d)和一个反夸克(反夸克u或反夸克d)组A．π＋由u和d组成 B．π＋由d和u组成C．π－由u和d组成 D．π－由d和u组成7．天文观测表明，几乎所有远处的恒星(或星系)都在以各自的速度背离我们而运动，离我们越远的星体，背离我们运动的速度(称为退行速度)越大；也就是说，宇宙在膨胀。
高中物理 第十九章 原子核 核聚变、粒子和宇宙双基限时练 新人教版选修35
双基限时练(二十) 核聚变、粒子和宇宙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，故反应后质量增加解析在一次聚变反应中释放的能量不一定比裂变反应多，但平均每个核子释放的能量一定大，故A选项错误，B正确；由于聚变反应中释放巨大的能量则比结合能一定增加，质量发生亏损，故C、D选项错误．答案 B2．关于核能的利用，下列说法正确的是( )A．现在的核电站既有裂变反应堆，也有聚变反应堆B．在地球上，人类还无法实现聚变反应C．当人类实现了“受控核聚变”稳定输出核能时，世界就会克服“能源危机”D．世界现有核电站能够进行聚变反应而输出核能解析现在的核电站均为重核裂变反应堆，而聚变反应现在还不能实现大规模的受控热核反应，由于地球上储备了大量的聚变材料，一旦实现了受控核聚变，世界将不再存在“能源危机”，故C选项正确．答案 C3．重核裂变和轻核聚变是人类利用原子能的两种主要方法，下面关于它们的说法正确的是( )A．裂变和聚变都有质量亏损B．裂变过程有质量亏损，聚变过程有质量增加C．裂变过程有质量增加，聚变过程有质量亏损D．裂变和聚变过程质量都有所增加答案 A4．科学家发现在月球上含有丰富的32He(氦3)，它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为32He＋32He―→211H＋42He.关于32He聚变下列表述正确的是( )A．聚变反应不会释放能量B．聚变反应产生了新的原子核C．聚变反应没有质量亏损D ．目前核电站都采用32He 聚变反应发电解析 聚变反应发生了质量亏损，释放出巨大的能量，产生了新的原子核，故A 、C 选项错误，B 选项正确；目前核电站采用的是裂变反应，而不是聚变反应，故D 选项错误．答案 B5．关于粒子下列说法正确的是( )A ．电子、质子、中子是组成物质的不可再分的最基本粒子B ．强子都是带电的粒子C ．夸克模型是探索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，不同夸克构成不同的强子，有的强子带电，有的强子不带电，故A 、B 选项错误；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，故C 错误，D 正确．答案 D6．(多选题)下列说法正确的是( ) A.157N ＋11H ―→126C ＋42He 是α衰变方程 B.11H ＋21H ―→32He ＋γ是核聚变反应方程 C.23892U ―→23490Th ＋42He 是核裂变反应方程D.42He ＋2713Al ―→3015P ＋10n 是原子核的人工转变方程解析 A 、D 反应是原子核的人工转变，B 反应是为聚变反应，C 为原子核的衰变，故B 、D 选项正确．答案 BD7．氘和氚发生聚变反应的方程式是21H ＋31H→42He ＋10n ＋17.6 MeV ，若有2 g 氘和3 g 氚全部发生聚变，N A 为阿伏加德罗常数，则释放的能量是( )A ．N A ×17.6 MeVB ．5N A ×17.6 MeVC ．2N A ×17.6 MeVD ．3N A ×17.6 MeV答案 A8．(多选题)关于聚变反应下列说法中正确的是( ) 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 ．太阳和许多恒星内部都在进行激烈的热核反应 答案 AB CD9．(多选题)如图是描述原子核核子的平均质量m 与原子序数Z 的关系曲线，由图可知下列说法正确的是( )A ．将原子核A 分解为原子核B 、C 可能吸收能量 B ．将原子核D 、E 结合成原子核F 可能吸收能量 C ．将原子核A 分解为原子核B 、C 一定释放能量 D ．将原子核D 、E 结合成原子核F 一定释放能量9．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，π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R K －与R π－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 ．1：6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 ＝mv Bq ＝pBq∝p ，所以p K －p π－＝R K －R π－＝21即p π－＝12p K －.又由动量守恒定律p K －＝p π0－p π－. 得p π0＝p K －＋p π＝32p K －所以p π－p π0＝13. 答案 C10．中子内有一个电荷量为＋23e 的上夸克和两个电荷量为－13e 的下夸克，一简单模型是三个夸克都在半径为r 的同一圆周上，如右图所示．下图所示的四幅图中，能正确表示出各夸克所受静电作用力的是( )ABCD解析 考查的是库仑力的大小、方向及力的合成，明确每个夸克皆受两个力的作用．电荷量为＋e 的上夸克受两个下夸克的吸引力，合力的方向一定向下，对其中一个下夸克，受力如图所示，其中F 2＝F 1，由力的合成可知F 1与F 2的合力竖直向上，B 项正确．答案 B11．(多选题)质子—质子循环发生的核反应被认为是恒星能量的一种可能来源，具体的一个循环过程是这样的：两个质子(11H)发生聚变，生成一个氘核(21H)，生成的氘核(21H)再与一个质子(11H)聚变生成一个氦核(32He)，接下来两个氦核(32He)发生聚变，生成氦的同位素(42He)同时再产生两个质子(11H)，这两个质子(11H)再度发生聚变……进入下一个循环反应，成为恒星不竭之能量源泉．对于这种质子—质子循环发生的核反应，下列说法正确的是( )A ．两个质子(11H)发生聚变，可表示为11H ＋11H→21H ＋01e B ．两个质子(11H)发生聚变，可表示为11H ＋11H→211HC ．一个完整的质子—质子循环核反应可表示为311H→32He ＋01e D ．一个完整的质子—质子循环核反应可表示为611H→42He ＋201e ＋211H解析 由题意及核反应中的质量数与电荷数守恒可得两个质子(11H)发生聚变，可表示为11H ＋11H→21H ＋01e ，A 项正确、B 项错误；由题意可知一个完整的质子—质子循环反应可表示为611H→42He ＋201e ＋211H ，C 项错误、D 项正确．答案 AD12．如下一系列核反应是在恒星内部发生的： p ＋126C→137N ，137N→136C ＋e ＋＋ν， p ＋136C→147N ，p ＋147N→158O ，15 8O→15 7N ＋e ＋＋ν，p ＋15 7N→12 6C ＋α，其中p 为质子，α为α粒子，e ＋为正电子，ν为一种中微子．已知质子的质量为m p ＝1.672 648×10－27kg ，α粒子的质量为m α＝6.644 929×10－27kg ，正电子的质量为m e ＝9.11×10－31kg ，中微子的质量可忽略不计．真空中的光速c ＝3.00×108m/s.试计算该系列核反应完成后释放的能量．解析 为求出系列反应后释放的能量，将题中所给的核反应方程左右两侧分别相加，消去两侧相同的项，系列反应最终等效为4p→α＋2e ＋＋2ν设反应后释放的能量为Q ，根据质能关系和能量守恒得Q ＝(4m p －m α－2m e )c 2代入数值可得：Q ≈3.95×10－12J.答案 3.95×10－12J13．太阳内部的核聚变反应可以释放出大量的能量，这些能量以电磁波辐射的形式向四面八方辐射出去，其总功率达P ＝3.8×1026W.(1)估算太阳每秒钟的质量亏损．(2)设太阳上的核反应都是411H→42He ＋201e ＋2ν＋28 MeV 这种形式的反应(ν是中微子，其质量远小于电子质量，是穿透力极强的中性粒子)，地日距离L ＝1.5×1011m ，试估算每秒钟太阳垂直照射地面上每平方米有多少中微子到达．(3)假设原始太阳全部由质子和电子组成，并且只有10%的质子可供“燃烧”，试估算太阳的寿命(太阳的质量为2.0×1030kg ，质子的质量为1.67×10－27kg)．解析 (1)太阳每秒钟释放的能量为ΔE ＝Pt ＝3.8×1026J ，由质能方程ΔE ＝Δmc 2可得Δm ＝ΔE c 2＝3.8×10263×1082kg ＝4.2×109kg.(2)设E 0＝28 MeV ，每秒钟的核反应的次数为： n ＝ΔE E 0＝3.8×102628×106×1.6×10－19＝8.48×1037次 每秒钟产生的中微子为n 1＝2n ＝1.696×1038个 建一个以L 为半径的球模型，球的表面积为S ＝4πL 2＝2.826×1023 m 2则每平方米上有中微子的个数为：n 2＝n 1S ＝1.696×10382.826×1023＝6×1014个．(3)能发生反应的总质量为m 1＝M ×10%＝2.0×1030×10% kg＝2.0×1029kg ，每次聚变用四个质子，每秒钟用的质子数为n 3＝4n ＝4×8.48×1037个，质子的质量m p ＝1.67×10－27kg ，太阳的寿命为：t ＝m 1n 3m p ＝ 2.0×10294×8.48×1037×1.67×10－27s ＝3.53×1017s≈112亿年．答案 (1)4.2×109kg (2)6×1014个 (3)112亿年。
【配套K12】高中物理 19.7-19.8 核聚变 粒子和宇宙课时作业(含解析)新人教版3-5
核聚变粒子和宇宙基础达标1．一个氘核(21H)与一个氚核(31H)发生聚变，产生一个中子和一个新核，并出现质量亏损，该聚变过程中( )A．吸收能量，生成的新核是42HeB．放出能量，生成的新核是42HeC．吸收能量，生成的新核是32HeD．放出能量，生成的新核是32He【解析】由质量数和电荷数守恒可判断产生的新核是42He，其核反应方程式为21H＋31 H―→10n＋42He；由聚变反应中出现质量亏损可知，该反应放出能量，B选项正确．【答案】 B2．发生轻核聚变的条件是( )A．用中子轰击B．保持室温环境，增大压强C．把物质加热到几百万摄氏度以上的高温D．用γ光子照射【解析】发生轻核聚变的条件是使核的距离十分接近，达到10－15m，这就要使原子核获得很大的动能，所用方法是把它们加热到几百万摄氏度以上的高温，因此聚变反应又叫做热核反应，C选项正确．【答案】 C3．氘核(21H)和氚核(31H)的核反应方程如下：21H＋31H→42He＋10n.设氘核质量为m1，氚核质量为m2，氦核质量为m3，中子质量为m4，则反应过程中释放的能量为( ) A．(m1＋m2＋m3)c2B．(m1＋m2－m4)c2C．(m1＋m2－m3－m4)c2D．(m3＋m4－m1－m2)c2【解析】此反应的质量亏损为Δm＝m1＋m2－m3－m4，释放能量ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3－m4)c2.【答案】 C4．氘和氚发生聚变反应的方程式是21H＋31H→42He＋10n＋17.6 MeV，若有2 g氘和3 g氚全部发生聚变，N A为阿伏加德罗常数，则释放的能量是( )A．N A×17.6 MeV B．5N A×17.6 MeVC．2N A×17.6 MeV D．3N A×17.6 MeV【解析】由核反应方程可知1个氘核和1个氚核聚变成氦核时放出17.6 MeV能量和1个中子，则1 mol的氘和1 mol氚全部聚变成1 mol氦核时释放的能量为ΔE＝N A×17.6 MeV.【答案】 A5．关于粒子的分类，目前人们认为粒子世界是由下列哪三类粒子构成的( )A．媒介子、夸克、强子B．夸克、轻子、强子C．媒介子、轻子、强子D．质子、中子、电子【解析】按照粒子与各种相互作用的不同关系，把粒子分为三大类，即强子、轻子和媒介子．【答案】 C6．以下说法正确的是( )A．最早发现的轻子是电子，最早发现的强子是中子B．质子、中子、介子和超子都属于强子C．强子、轻子都有内部结构D．τ子质量比核子质量大，τ子不属于轻子静止氘核使之分解，反应方程为γ＋D→p＋n.若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是( )A.12[(m D －m p －m n )c 2－E ] B.12[(m p ＋m n －m D )c 2＋E ] C.12[(m D －m p －m n )c 2＋E ] D.12[(m p ＋m n －m D )c 2－E ] 【解析】 氘核分解成中子、质子时，质量增加Δm ＝m p ＋m n －m D ，所以2E k ＝E －(m p ＋m n －m D )c 2得中子动能为E k ＝12[(m D －m p －m n )c 2＋E ]．故正确答案为C.【答案】 C 3.K －介子衰变的方程为K －→π－＋π0.其中K －介子和π－介子是带负电的基元电荷，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，它们的半径R k －与R π－之比为：1，π0介子的轨迹未画出．由此可知π－的动量大小与π0的动量的大小之比为( )A ．：1B ．：2C ．：3D ．：6【解析】 带电粒子K －与π－在磁场中做匀速圆周运动，洛仑兹力提供向心力Bqv ＝mv 2R得R ＝mv Bq ＝p Bq.K －介子与π－介子带电量相同故运动的半径之比等于动量之比P k －：p π－＝R π－：R π0＝：1在衰变后π－介子与π0介子动量方向相反，设K －介子的动量为正，则π－介子动量为负值，由动量守恒p k －＝－p π－＋p π0则p π－：p π0＝：3故A 、B 、D 错；C 对． 【答案】 C4．雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(νe )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 t 四氯乙烯溶液的巨桶．电子中微子可以将一个氯核变为一个氩核，其核反应方程式为νe ＋3717Cl ―→3718Ar ＋ 0－1e.已知3717Cl 核的质量为36.95658 u ，3718Ar 核的质量为36.95691 u ， 0－1e 的质量为0.00055 u,1 u 对应的能量为931.5 MeV.根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为( )A ．0.82 MeVB ．0.31 MeVC ．1.33 MeVD ．0.51 MeV【解析】 根据核反应前与反应后总能量守恒E ＋36.95658×931.5 MeV＝(36.95691＋0.00055)×931.5 MeV解得E ＝0.82 MeV. 【答案】 A5．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。
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。
核聚变 粒子和宇宙 每课一练(含解析) (2)
19.7、8核聚变 粒子和宇宙 每课一练（人教版选修3-5）【课堂训练】1.(2012·广东高考)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,下列释放核能的反应方程,表述正确的有( ) A.32411120H H He n +→+是核聚变反应B.32411120H H He n +→+是β衰变C.235114489192056360U n Ba Kr 3n +→++是核裂变反应D.235114094192054380U n Xe Sr 2n +→++是α衰变2.下列关于聚变的说法中，正确的是( )A.要使聚变发生，必须克服库仑斥力做功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3.(2012·台州高二检测)月球土壤里大量存在着一种叫做“氦3(32He )”的化学元素，是热核聚变的重要原料。
科学家初步估计月球上至少有100万吨氦3，如果相关技术研究成功，将为地球带来取之不尽的能源。
关于氦3与氘核聚变，下列说法中正确的是( )A.核反应方程为32412121He H He H +→+B.核反应生成物的质量将大于参加反应物质的质量C.氦3(32He )一个核子的结合能大于氦4(42He )一个核子的结合能D.氦3(32He )与氘核发生聚变反应将放出能量4.已经证实，质子、中子都是由称为上夸克和下夸克的两种夸克组成的，上夸克带电为 2 e/3，下夸克带电为-e/3，e 为电子所带电量的大小。
如果质子是由三个夸克组成的，且各个夸克之间的距离都为l ，l =1.5×10-15 m 。
试计算质子内相邻两个夸克之间的静电力(库仑力)。
【课后巩固】1.(2012·丰台高二检测)太阳内部持续不断地发生着热核反应, 质量减少，核反应方程是14124H He 2X →+，这个核反应释放出大量核能。
高中物理 第十九章 原子核 第7节、第8节 核聚变 粒子和宇宙课时训练(含解析)新人教版选修3-5-
第7节 核聚变第8节 粒子和宇宙1．了解核聚变的特点和条件，了解核聚变的优点。
2．会判断和书写核聚变反响方程。
3．能计算核聚变释放的能量。
4．知道粒子的分类与其特点，了解夸克模型。
5．了解宇宙起源的大爆炸学说与恒星的演化。
一、核聚变1．定义：两个轻核结合成质量□01较大的核的反响。
轻核聚变反响必须在□02高温下进展，因此又叫热核反响。
2．核反响举例：21H ＋31H→□0342He ＋10n ＋17.6 MeV 。
3．实例分析(1)核武器：□04氢弹，由普通炸药引爆□05原子弹，再由□06原子弹爆炸产生的高温高压引发热核爆炸。
(2)宇宙天体：热核反响在宇宙中时时刻刻地进展着，太阳就是一个巨大的热核反响堆。
二、受控热核反响1．聚变与裂变相比有很多优点 (1)轻核聚变产能□01效率高； (2)地球上聚变燃料的储量□02丰富； (3)轻核聚变更为□03安全、清洁。
2．约束核聚变材料的方法：□04磁约束和□05惯性约束。
三、粒子的概念 1．“根本粒子〞不根本(1)传统的“根本粒子〞：光子、□01电子、质子和□02中子。
(2)“根本粒子〞不根本的原因①科学家们逐渐发现了数以百计的□03不同种类的新粒子。
②科学家们又发现质子、中子等本身也有自己的□04复杂结构。
2．发现新粒子(1)新粒子：1932年发现了□05正电子，1937年发现□06μ子，1947年发现K 介子和π介子，后来又发现超子、反粒子等。
(2)分类：按照粒子与各种相互作用的关系分为：强子、轻子和□07媒介子。
3．夸克模型(1)夸克模型的提出：1964年美国物理学家提出了强子的夸克模型，认为强子是由□08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；它们的电荷量分别为元电荷的□09＋23或□10－13，每种夸克都有对应的□11反夸克。
(3)意义：电子电荷不再是电荷的□12最小单元，即存在分数电荷。
学年高中物理 第十九章 原子核 .. 核聚变 粒子和宇宙课后提升作业新人教版选修
核聚变粒子和宇宙课后提高作业【基础达标练】1.(多项选择)聚变与裂变对照,以下说法正确的选项是()A.聚变比裂变产能效率高B.在目前情况下,使原子核聚变要比裂变简单C.原子弹的燃料是235UD.氢弹的原理是核的聚变,需由原子弹来引爆【剖析】选A、C、D。
聚变比裂变的平均结合能大,故A正确;在目前的条件下,核裂变要比核聚变简单很多,故B错;原子弹利用的核裂变燃料为235U,氢弹利用的核聚变需原子弹引爆,故C、D正确。
2.依照宇宙大爆炸的理论,在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期,那么在大爆炸此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【剖析】选A。
宇宙形成之初产生了夸克、轻子和胶子等粒子,此后又经历了质子和中子等强子时代,再此后是自由的光子、中微子、电子大量存在的轻子时代,再此后是中子和质子结合成氘核,并形成氦核的核时代,此后电子和质子复合成氢原子,最后形成恒星和星系,因此A正确,B、C、D的产生都在A此后,故B、C、D 错。
3.(多项选择)目前我国已经建成秦山和大亚湾核电站并投入使用,请依照所学物理知识,判断以下说法中正确的选项是()A.核能发电对环境的污染比火力发电要小B.核能发电对环境的污染比火力发电要大C.都只利用重核裂变释放大量的原子能D.既有重核裂变,又有轻核聚变释放大量的原子能【剖析】选A、C。
目前核电站都用核裂变,其原料是铀,且核裂变在核反应堆中应用是比较干净的能源,故A、C正确,B、D错。
4.为了研究宇宙起源,“阿尔法磁谱仪”(AMS)将在太空中搜寻“反物质”。
所谓“反物质”是由“反粒子”组成的。
“反粒子”与其对应的正粒子拥有相同的质量和相同的电荷量,但电荷的符号相反。
由此可知反氢原子是()A.由1个带正电荷的质子和1个带负电荷的电子组成B.由1个带负电荷的反质子和1个带正电荷的正电子组成C.由1个带负电荷的反质子和1个带负电荷的电子组成D.由1个不带电的中子和1个带正电荷的正电子组成【剖析】选B。
高中物理第十九章原子核78核聚变粒子和宇宙练习含解析新人教版选修3_5
7、8 核聚变粒子和宇宙基础巩固1.(多选)关于聚变,以下说法正确的是()A.两个氘核可以聚变成一个中等质量的原子核,同时释放出能量B.同样质量的物质发生核聚变反应时放出的能量比同样质量的物质发生核裂变反应时释放的能量大得多C.聚变反应的条件是聚变物质的体积达到临界体积D.发生聚变反应的原子核必须有足够大的动能2.(多选)下列关于聚变的说法正确的是()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开尔文的高温,因此聚变又叫做热核反应C.原子弹爆炸能产生几百万开尔文的高温,所以氢弹可以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,在地球内部也可以自发地进行,要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发生作用的范围,实验证实,原子核的温度必须达到几百万开尔文时才有这样的能量,这样高的温度可以利用原子弹爆炸获得,故B、C正确;在太阳和许多恒星内部都存在着热核反应,但在地球内部不会自发地进行,D错误。
3.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.聚变反应每个核子释放的平均能量一定比裂变反应大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,故反应后质量增大,故A错误;由于聚变反应中释放出巨大能量,则比结合能一定增加,质量发生亏损,故C、D错误。
4.原子核聚变可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612H→k24He+k11H+201n+43.15 MeV,由平衡条件可知()A.k=1,d=4B.k=2,d=2C.k=1,d=6D.k=2,d=3,分别有4k+d=10,2k+d=6,解得k=2,d=2。
正确选项为B。
5.利用氦3(23He)和氘进行的聚变反应安全无污染,容易控制。
2020-2021人教版选修3-5 核聚变 粒子和宇宙 作业
核聚变粒子和宇宙[基础达标练]1．太阳不断地向外辐射能量，中心温度仍能达到1.5×107K，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2．在下列核反应过程的方程中，表示核聚变过程的是()A.14 6C→14 7N＋0－1eB.31H＋21H→42He＋10nC.235 92U＋10n→144 56Ba＋8036Kr＋310nD.14 7N＋42He→17 8O＋11H3．我国自行研制了可控热核反应实验装置“超导托卡马克”(英名称：EAST，俗称“人造太阳”)．设可控热核实验反应前氘核(21H)的质量为m1，氚核(31H)的质量为m2，反应后氦核(42He)的质量为m3，中子(10n)的质量为m4，光速为c，下列说法正确的是() A．这种装置中发生的核反应方程式是21H＋31H→42He＋10nB．由核反应过程质量守恒可知m1＋m2＝m3＋m4C．核反应放出的能量等于(m1－m2－m3－m4)c2D．这种装置与我国大亚湾核电站所使用装置的核反应原理相同4．(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接近到1×10－15 m，也就是接近到核力能够发生作用的范围内C．要使核发生聚变反应，必须克服核力做功D．热核反应只有在人工控制下才能发生5．(多选)关于聚变和裂变的下列说法正确的有()A．方程式238 92U→234 90Th＋42He是重核裂变反应方程B．方程式11H＋21H→32He＋γ是轻核聚变反应方程C．氢原子从某激发态跃迁至基态放出的光子，就是聚变反应释放能量D．氢聚变为氦时需要几百万度的高温，就是为了使氢原子核接近到核力发生作用的距离6．新的核聚变技术意味着无限的能源，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．裂变和聚变过程质量都有所增加C．太阳辐射的能量主要来源于重核裂变D．两个轻核聚变为中等质量的原子核时吸收能量7．我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献．下列核反应方程中属于聚变反应的是()A.21H＋31H→42He＋10nB.14 7N＋42He→17 8O＋11HC.42He＋2713Al→3015P＋10nD.235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n8．科学家初步估计月球土壤中至少有100万吨“氦3”(即32He)，它是热核聚变的重要原料，如果月球开发成功，将为地球带来取之不尽的能源．已知“氦3”核与氘核发生聚变反应有质子流产生．若该反应中质量亏损为9.0×10－30 kg，且释放的能量全部转化为生成物的总动能．试计算生成物的总动能(聚变前粒子的动能可忽略不计)．[能力提升练]9.11H＋21H→32He是太阳内部核反应之一，该核反应过程释放的能量是ΔE.已知光在真空中的传播速度为c，则下列说法正确的是()A．该核反应是α衰变B．该核反应中平均每个核子亏损的质量为ΔE3c2C．ΔE是32He的结合能D．由于质量亏损，因此该核反应过程中质量数不守恒10．月球土壤里存在着一种叫做氦3(32He)的化学元素，是核聚变的重要原料之一．科学家初步估计月球上至少有100万吨氦3，如果相关技术开发成功，将可为地球带来取之不尽的能源．关于氦3与氘核(21H)聚变生成氦4(42He)，下列说法中正确的是() A．该核反应方程式为32He＋21H→42He＋11HB．该核反应生成物的总质量大于参加反应物的总质量C．该核反应出现质量亏损，吸收能量D．因为氦3比氦4的比结合能小，所以氦3比氦4稳定11．两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核(氦的同位素)．已知氘核质量m D＝2.013 6 u，氦核质量m He＝3. 015 0 u，中子质量m n＝1.008 7 u.(1)写出聚变反应方程并算出释放的核能；(已知质量亏损1 u释放的核能为931.5 MeV)(2)若反应前两氘核的动能均为E kD＝0.35 MeV.它们正面对撞发生聚变，且反应后释放的核能全部转变为动能，则反应产生的氦核和中子的动能各为多大？分层训练(十四)核聚变粒子和宇宙1．解析：太阳内部进行着剧烈的热核反应．故选项D正确．答案：D2．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，。
高中物理 第十九章 原子核 第7节、第8节 核聚变 粒子和宇宙课后作业(含解析)新人教版选修3-5-
第7节、第8节 核聚变 粒子和宇宙A 组：合格性水平训练1．(核聚变)发生轻核聚变的方法是() A ．用中子轰击B ．保持室温环境，增大压强C ．用γ光子照射D ．把参与反响的物质加热到几百万摄氏度以上的高温 答案 D解析 用中子轰击是核裂变反响发生的条件，故A 项错误。
根据轻核聚变发生的条件可知，发生轻核聚变的方法是把参与反响的物质加热到几百万摄氏度以上的高温，故B 、C 两项错误，D 项正确。
2．(核聚变)科学家发现在月球上含有丰富的32He(氦3)，它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反响的方程式为32He ＋32He →211H ＋42He 。
如下关于32He 聚变的表述正确的答案是()A ．聚变反响不会释放能量B ．聚变反响产生了新的原子核C ．聚变反响没有质量亏损D ．目前核电站都采用32He 聚变反响发电 答案 B解析 聚变反响是轻核变为较大质量核的反响，发生质量亏损，释放能量；目前核电站采用重核裂变反响，D 错误；选项B 正确，A 、C 错误。
3．(受控热核反响)我国自行研制了可控热核反响实验装置“超导托卡马克〞。
设可控热核实验反响前氘核(21H)的质量为m 1，氚核(31H)的质量为m 2，反响后氦核(42He)的质量为m 3，中子(10n)的质量为m 4。
光速为c 。
如下说法中不正确的答案是()A ．这种装置中发生的核反响方程式是21H ＋31H →42He ＋10nB ．由核反响过程质量守恒可知m 1＋m 2＝m 3＋m 4C ．核反响放出的能量等于(m 1＋m 2－m 3－m 4)c 2D ．这种装置与我国大亚湾核电站所使用核装置的核反响原理不一样 答案 B解析 可控热核反响实验装置属于轻核聚变，所以D 正确。
核反响方程为21H ＋31H →42He ＋10n ，A 正确。
在这个过程中满足爱因斯坦质能方程，即核反响放出的能量等于(m 1＋m 2－m 3－m 4)c 2，所以C 正确。
高中物理 第19章 原子核 第7、8节 核聚变 粒子和宇宙练习(含解析)新人教版选修3-5
核聚变粒子和宇宙基础夯实一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)1．国家国防科技工业局首次发布“嫦娥三号”月面虹湾局部影像图，如图所示。
科学家发现在月球上含有丰富的32He(氦3)。
它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为32He＋32He→211H＋42He。
关于32He聚变下列表述正确的是( B )A．聚变反应不会释放能量B．聚变反应产生了新的原子核C．聚变反应没有质量亏损D．目前核电站都采用32He聚变反应发电解析：聚变反应是将质量较小的轻核聚变成质量较大的核，聚变过程会有质量亏损，要放出大量的能量。
但目前核电站都采用铀核的裂变反应。
综上所述，选项B正确。
2．2010年3月31日欧洲大型强子对撞机实现首次质子束对撞成功。
科学家希望以接近光速飞行的质子在发生撞击之后，能模拟宇宙大爆炸的能量，并产生新的粒子，帮助人类理解暗物质、反物质、以及其他超对称现象，从根本上加深了解宇宙本质，揭示宇宙形成之谜。
欧洲科研机构宣布他们已经制造出9个反氢原子。
请推测反氢原子的结构是( 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01e构成的。
3．2002年，美国《科学》杂志评出的《2001年世界十大科技突破》中，有一次是加拿大萨德伯里中微子观测站的结果，该站揭示了中微子失踪的部分中微子在运动过程中转化为一个μ子和一个τ子。
在上述研究中有以下说法，正确的是( B )①若发现μ子和中微子的运动方向一致，则τ子的运动方向与中微子的运动方向一定相反②若发现μ子和中微子的运动方向一致，则τ子的运动方向与中微子的运动方向可能一致③若发现μ子和中微子的运动方向相反，则τ子的运动方向与中微子的运动方向一定一致④若发现μ子和中微子的运动方向相反，则τ子的运动方向与中微子的运动方向可能相反A ．①③B ．②③C ．③④D ．①②解析：中微子在转化为μ子和τ子的前后过程中满足动量守恒定律。
高中物理第十九章原子核七核聚变八粒子和宇宙练习新人教选修
七、核聚变 八、粒子和宇宙1．热核反应是一种理想能源的原因是( )A ．就每一个核子平均来说，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 ．热核反应的原料在地球上储量丰富D ．热核反应的速度容易控制2．一个氘核(21H)与一个氚核(31H)发生聚变，产生一个中子和一个新核，并出现质量亏损．聚变过程中( )A ．吸收能量，生成的新核是42HeB ．放出能量，生成的新核是42HeC ．吸收能量，生成的新核是32HeD ．放出能量，生成的新核是32He3．关于粒子，下列说法中正确的是( )A ．电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本粒子B ．强子都是带电的粒子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4．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. He 42- C.He 42- D.－4－2He 5．下列核反应方程及其表述都正确的是( )A ．32He ＋21H→42He ＋11H 是聚变反应 B ．235 92U ＋10n→141 56Ba ＋9236Kr ＋310n 是裂变反应 C ．21H ＋31H→42He ＋10n 是聚变反应D ．2411Na→2412Mg ＋e 01-是裂变反应6．四个氢核聚变成一个氦核，同时放出两个正电子，释放出2.8×106eV 的能量．请写出核反应方程. 并计算1 g 氢核完成这个反应后释放的能量．7．历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为0.5 MeV 的质子11H 轰击静止的AZ X ，生成两个动能均为8.9 MeV 的42He(1 MeV ＝1.6×10－13J) (1)写出上述核反应方程； (2)求上述核反应质量亏损．8．下面一系列核反应是在恒星内部发生的．p ＋C 126→N 137 N 137→C 136＋e ＋＋νp ＋C 136→N 147 p ＋N 147→O 158O 158→N 157＋e ＋＋ν p ＋N 157→C 126＋a.其中p 为质子，a 为α粒子，e ＋为正电子，ν为一种中微子．已知质子的质量为m p ＝1.672648×10－27 kg ，α粒子的质量为m α＝6.644929×10－27kg ，正电子的质量为m e＋＝9.11×10－31 kg，中微子的质量可忽略不计，真空中的光速c＝3.00×108 m/s.试计算该系列反应完成后释放的能量．9．已知氘核质量为2.0136 u，中子质量为1.0087 u，32He核的质量为3.0150 u.(1)写出两个氘核聚变成32He的核反应方程．(2)计算上述核反应中释放的核能．(3)若两个氘核以相等的动能0. 35 MeV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32He核和中子的动能各是多少？2019-2020学年高考物理模拟试卷一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的1．一静止的原子核X an 发生α衰变，变成另一个新的原子核Y ，衰变后测得α粒子的速率为v ，已知α粒子的质量为m 0，原子核Y 的质量为M ，下列说法正确的是（ ） A ．原子核Y 的符号表示为0--2Y a m nB ．X an 的比结合能一定大于Y 核的比结合能 C ．原子核Y 的速率为0m vM D ．原子衰变过程中释放的核能为2012m v 2．如图所示为氢原子能级图，下列说法正确的是（ ）A ．氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，电势能减小，其核外电子的动能增大B ．氢原子从n=2能级向n=1能级跃迁时辐射出的光子能量为17eVC ．一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光子频率最多有3种D ．用能量为9eV 和4.6eV 的两种光子同时照射大量的氢原子，有可能使处于基态的氢原子电离 3．两行星A 和B 各有一颗卫星a 和b ，卫星的圆轨道接近各自的行星表面，如果两行星质量之比:2:1A B M M =，两行星半径之比:1:2A B R R =则两个卫星周期之比a b :T T 为（ ）A ．1:4B ．4:1C ．1:2D ．2:14．下列说法正确的是（ ） A ．阴极射线的本质是高频电磁波B ．玻尔提出的原子模型，否定了卢瑟福的原子核式结构学说C ．贝克勒尔发现了天然放射现象，揭示了原子核内部有复杂结构D ．23994Pu 变成20782Pb ，经历了4次β衰变和6次α衰变5．某同学按如图1所示连接电路，利用电压传感器研究电容器的放电过程。
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。
高中物理第十九章原子核核聚变粒子和宇宙达标训练新人教选修
7 核聚变 8 粒子和宇宙更上一层楼 基础·巩固1.下列核反应方程式中，表示核聚变过程的是( ) A.P 3015→Si 3014+e 01 B.H 21+H 31→He 42+n 1C.C 146→N 147+e 01D.U 23892→Th 23490+He 42 解析：因为轻核结合成质量较大的核叫聚变，此题关键在一个“聚”字，暗示变化之前应至少有两种核，四个选项中只有B 选项符合要求. 答案：B2.(经典回放)如下一系列核反应是在恒星内部发生的.p+C 126→N 137 N 137→C 136+e ++υp+C 136→N 147 p+N 147→O 158 O 158→N 157+e ++υ p+N 157→C 126+α其中p 为质子，α为α粒子，e +为正电子，υ为一种微子，已知质子的质量为m p =1.672 648×10-27kg,α粒子的质量为m α=6.644 929×10-27 kg,正电子的质量为m e =9.11×10-31kg,中微子的质量可忽略不计，真空中的光速c=3.00×108m/s ，试计算该系列核反应完成后释放的能量. 解析：为求出系列反应后释放的能量，将题中所给的诸核反应方程左右两侧分别相加，消去两侧相同的项，系列反应最终等效为4p→α+2e ++2ν答案：设反应后释放的能量为Q ，根据质能关系和能量守恒得4m p c 2=m αc 2+2m e c 2+Q 代入数值可得Q=3.95×10-12J.3.在某些恒星内，3个α粒子结合成一个C 126核.C 126的质量是12.000 0 u,He 42的质量是4.002 6 u,这个反应放出多少能量?解析：先求出反应前后的质量亏损，然后由质能方程求出反应中放出的能量.三个α粒子结合成一个C 126核的质量亏损为Δm=3×m α-m C =3×4.002 6u -12.000 0u=0.007 8u ， 则放出的能量为ΔE=0.007 8×931.5 MeV=7.265 7 MeV.4.两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核(氦的同位素).已知氘核质量m D =2.013 6 u ，氦核质量m He =3.0150 u ，中子质量m n =1.008 7 u.(已知1 u=1.660 566×10-27kg) (1)写出聚变的核反应方程； (2)求该反应中的质量亏损； (3)计算释放出的核能.解析：(1)H 21+H 21→He 32+n 1(2)Δm=2m D -m He -m n =2×2.013 6 u -3.015 0 u-1.008 7 u=0.003 5 u(3)E=Δmc 2=0.003 5×931.5 MeV=3.26 MeV 答案：(1)H 21+H 21→He 32+n 10 (2)0.003 5 (3)3.26 MeV 综合·应用5.(经典回放)下面是一核反应方程：H 21+H 31→He 42+X ，用c 表示光速，则( )A.X 是质子，核反应放出的能量等于质子质量乘以c 2B.X 是中子，核反应放出的能量等于中子质量乘以c 2C.X 是质子，核反应放出的能量等于氘核与氘核的质量和减去氦核与质子的质量和，再乘以c 2D.X 是中子，核反应放出的能量等于氚核的质量和减去氦核与中子的质量和，再乘以c 2解析：根据质量数与电荷数守恒，可知X 是中子，又由质能方程可知核反应放出的能量：E=(m 氘+m 氚-m 氦-m n )c 2，故选D 项. 答案：D6.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32e ，d 夸克带电量为-31e ，e 为基元电荷.下列论断可能正确的是 …( ) 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：题目中给出的信息是u 夸克与d 夸克的电荷量，故应从质子带一个元电荷，中子不带电荷的角度考虑，分析可知选项B 正确. 答案：B7.(2005广东)下列说法不正确的是( ) A.H 21+H 31→He 42+n 10是聚变B.U 23592+n 10→Xe 14054+Sr 9438+2n 10是裂变 C.Ra 22688→Rn 22286+He 42是α衰变D.Na 2411→Mg 2412+e 01 是裂变解析：聚变是把轻核结合成质量较大的核并放出核能的过程；裂变是重核分裂成质量较小的核并放出核能的过程；衰变是原子核放出α、β粒子后，转变为新的原子核的变化.放出α粒子叫做α衰变，放出β粒子叫做β衰变.比较以上四式可知，只有D 项是不正确的.它应是β衰变，而不是裂变. 答案：D8.新中国成立后，为了打破西方霸权主义的核威胁，巩固我们来之不易的独立主权，无数科技工作者以全世界独一无二的热情及艰苦奋斗的精神投入核武器的研制工作之中.终于在1964年、1967年成功爆炸我国第一颗原子弹和氢弹，下列核反应方程可表示两弹的爆炸原理的是( )A.N 147+He 42→O 178+H 11 B.U 23592+n 10→Sr 9038+Xe 13654+10n 10 C.U 23892→Th 23490+He 42D.H 21+H 31→He 42+n 1解析：原子弹利用核裂变而氢弹利用核聚变后而获得巨大核能，故B 项对应原子弹而D 项对应氢弹的爆炸原理，即轻核聚变，A 项为人工核转变，C 项为核衰变反应，不合要求. 答案：BD9.(2006四川理综)某核反应方程为H 21+H 31→He 42+X.已知H 21的质量为2.013 6 u.H 31的质量为3.018 u,He 42的质量为4.002 6 u,X 的质量为1.008 7 u.则下列说法中正确的是( )A.X 是质子，该反应释放能量B.X 是中子，该反应释放能量C.X 是质子，该反应吸收能量D.X 是中子，该反应吸收能量解析：由质量数守恒有：X 核的核子数：A=2+3-4=1；由电荷数守恒有：X 核的质子数：Z=1+1-2=0，由此可得X 是中子；由题目给出的已知条件，可算出反应后的质量亏损：Δm=(2.013 6+3.018-4.002 6-1.008 7)u=0.020 3 u ＞0，由于反应过程存在质量亏损，因此该反应必定释放能量. 答案：B10.(2006广东)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 21+H 31→He 42+n 1B.“人造太阳”的核反应方程是U 23592+n 10→Ba 14156+Kr 9236+3n 1C.“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=21mc 2解析：“人造太阳”是全超导核聚变实验装置，核反应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. 答案：AC11.核聚变的燃料氘可以从海水中提取.海水中的氘主要以重水的形式存在，含量为0.034 g·L -1，从1 L海水中提取的氘发生反应时，能释放多少能量？相当于燃烧多少升汽油？(汽油的燃烧值为4.6×107J/kg) 解析：根据题意得出能量之间的关系即可计算.1 L 海水含氘0.034 g ，合0.017 mol.而1个氘核反应放出17.51 MeV ，故1 L 海水放出能量为0.017×6.03×1023×17.51 MeV=1.78×1023 MeV ，相当于300 L 汽油燃烧放出的能量.12.(经典回放)太阳现正在处于主序星演化阶段，它主要是由电子和H 11、He 42等原子核组成，维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是2e 01 +4H 11→He 42+“释放的核能”，这些核能最后转化为辐射能，根据目前关于恒星的演化的理论，若由聚变反应而使太阳中的H 11核数目从现有数减少10%，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段，为了简化，假定目前太阳全部由电子和H 11核组成. (1)为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量M ，已知地球半径R=6.4×106m.地球质量m=6.0×1024kg ，日地中心的距离r=1.5×1011 m ，地表面处的重力加速度g=10 m/s 2，1年约3.2×107s ，试估算目前太阳的质量M.(2)已知质子质量m p =1.672 6×10-27kg ，He 42质量m a =6.645 8×10-27kg ，电子质量m e =0.9×10-30kg,光速c=3×108m/s ，求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能.(3)已知地球上与太阳光垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能W=1.35×103W/m 3,试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命.(估算结果只要求一位有效数字)解析：利用万有引力定律和牛顿运动定律计算出太阳的质量.根据质量亏损和质能公式，该核反应每发生一次释放的核能.太阳的总辐射能与每秒太阳向外辐射的能量之比就是太阳继续保持在主序星阶段的寿命.(1)设地球绕太阳运动的周期为T ，由万有引力定律和牛顿运动定律可知 G2r Mm =m(T π2)2r,①地球表面的重力速度g=G2Rm,② 由①②式联立解得M=2×1030kg,③以题给数据代入，得M=2×1030kg.④(2)根据质量亏损和质能公式，该核反应每发生一次释放的核能为ΔE=(4m p +2m e -m α)c 2，⑤代入数据，解得ΔE=4.2×10-12J.⑥(3)根据题设假定,在太阳继续保持在主序星阶段的时间内,发生题中所述的核聚变反应的次数为 N=pmM4×10%，⑦ 则太阳的总辐射能为E=N·ΔE.⑧设太阳的辐射是各向同性的，则每秒太阳向外辐射的能量为ε=4πr 2W⑨所以太阳继续保持在主序星阶段的时间为 t=εE , 由以上各式解得 t=0Wr m EeM p 2441.0π⨯∆•.以题给数据代入，可解得t=1×1010年=1百亿年.⑩高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
高中物理 ..8核聚变 粒子和宇宙课时提升训练高二物理试题
实蹲市安分阳光实验学校19.7-17.8核聚变 粒子和宇宙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度的高温,因此轻核聚变又叫做热核反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D.只有太阳内部进行着剧烈的热核反【解析】选A 、B 、C 。
轻核聚变时,要使轻核之间距离达到10-15m,故必须克服库仑斥力做功,A 正确;要克服核子间作用力做功,必须有足够大的动能,方法就是将其加热到几百万度的高温,B 正确;热核反必须在几百万度的高温下进行,这样高的温度可利用原子弹爆炸释放的能量获得,C 正确;在太阳和许多恒星内部都存在热核反,D 错误。
2.重核的裂变和轻核的聚变是人类利用核能的两种主要方法,下面关于它们的说法中正确的是 ( )A.裂变和聚变过程都有质量亏损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.裂变和聚变过程质量都有所增加【解析】选A 。
重核裂变和轻核聚变都会放出能量;根据质能互换可知,它们都有质量亏损,故A 正确,B 、C 、D 错误。
3.(2014·珠江高二检测)现有三个核反方程:①1124Na →1224Mg +−1 0e 235114192192056360U n Ba Kr 3n ②＋＋＋ ③12H +13H →24He +01n 下列说法正确的是 ( )A.①是裂变,②是β衰变,③是聚变B.①是聚变,②是裂变,③是β衰变C.①是β衰变,②是裂变,③是聚变D.①是β衰变,②是聚变,③是裂变【解析】选C 。
裂变是重核变为中质量的核,②是;衰变有α衰变和β衰变,α衰变的结果是释放氦核,β衰变的结果是从原子中释放电子,①是;聚变是质量较小的核结合成质量较大的核,③是。
综上所述C 正确。
4.(多选)(2013·高二检测)下列关于夸克模型的说法正确的是 ( ) A.强子是由更基本的夸克组成的 B.夸克的电荷量分别为元电荷的+23或-13C.每种夸克都有对的反夸克D.夸克能以自由的状态单个出现【解析】选A 、B 、C 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高中物理：核聚变、粒子和宇宙练习1．关于聚变,以下说法正确的是( )
A．两个轻核聚变为中等质量的原子核时释放出能量
B．同样质量的物质发生聚变时放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大好多倍
C．聚变反应的条件是聚变物质的体积达到临界体积
D．发生聚变反应时的原子核必须有足够大的动能
2．根据宇宙大爆炸的理论,在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期,那么在大爆炸之后最早产生的粒子是( )
A．夸克、轻子、胶子等粒子
B．质子和中子等强子
C．光子、中微子和电子等轻子
D．氢核、氘核、氦核等轻核
3．科学家发现在月球上含有丰富的3
2
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3
2He＋3
2
He→21
1
H＋4
2
He。
关于3
2
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3
2
He聚变反应发电
4．下面是一核反应方程2
1H＋3
1
H→4
2
He＋X。
用c表示光速,则( )
A．X是质子,核反应放出的能量等于质子质量乘c2
B．X是中子,核反应放出的能量等于中子质量乘c2
C．X是质子,核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与质子的质量和,再乘c2
D．X是中子,核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与中子的质量和,再乘c2
5．太阳因核聚变释放出巨大的能量,同时其质量不断减少。
太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026 J,根据爱因斯坦质能方程,太阳每秒钟减少的质量最接近( ) A．1036 kg B．1018 kg
C．1013 kg D．109 kg
6．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
A．π＋由u和d组成 B．π＋由d和u组成
C．π－由u和d组成 D．π－由d和u组成
7．天文观测表明,几乎所有远处的恒星(或星系)都在以各自的速度背离我们而运动,离我们越远的星体,背离我们运动的速度(称为退行速度)越大；也就是说,宇宙在膨胀。
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。
(1)由上述理论和天文观测结果,可估算宇宙年龄T,其计算式是什么？
(2)根据观测,哈勃常数H＝3×10－2米/秒·光年,其中光年是光在一年中行进的距离,由此估算宇宙的年龄约为多少年？
8．两个中子和两个质子结合成一个氦核,同时释放一定的核能,若已知中子质量为1.008 7 u,质子质量为1.007 3 u,氦核质量为4.002 6 u。
试计算用中子和质子生成1 kg 氦时要释放的核能。
参考答案
1. 答案：BD 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10－15
m,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。
2. 答案：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成氘核,并形成氢核的核时代,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 正确,B 、C 、D 的产生都在A 之后,故B 、C 、D 错误。
3. 答案：B 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。
4. 答案：D 解析：由质量数守恒及电荷数守恒可得X 为1
0n(中子),再根据质能方程可
得核反应放出的能量为反应前后质量亏损与c 2
的乘积,故D 项正确。
5. 答案：D 解析：根据爱因斯坦的质能方程,26
9216
410kg=4.410kg 910
E m c ∆⨯∆==⨯⨯,D 正确。
6. 答案：AD 解析：根据电荷量关系可知,由于π＋介子带有＋e 的电荷量,又由于π＋
介子是由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(2
e 3
+)和反d 夸克(1e 3
+)合成,同理π－
介子由d 夸克和反u 夸克构成。
7. 答案：(1) 1T H
=
(2)1×1010
年 解析：(1)由于爆炸后各星体做的是匀速运动,令宇宙年龄为T ,则星球现距我们的距离为r ＝vT ＝HrT ,得：1T H
=。
(2)
8
10222
1111365243600310=110310310m 310360024365
T H ---⋅⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⋅⨯⨯⨯⨯⨯秒光年==年＝年米/秒光年。
8. 答案：6.59×1014
J
解析：计算核能的步骤一般是：首先,写出核反应方程；其次,计算质量亏损Δm ；然后
根据质能方程ΔE ＝Δmc 2
计算核能。
若Δm 以原子质量单位(u)为单位,可直接用ΔE ＝Δm (u)×931.5 MeV 计算,此法较快且常用。
两个质子和两个中子结合成氦核的反应为21
0n ＋21
1H →4
2He 质量亏损Δm ＝(2×1.008 7＋2×1.007 3－4.002 6) u ＝0.029 4 u 放出的核能
ΔE ＝0.029 4×931.5 MeV＝27.386 MeV 生成1 kg 氦释放的总核能
E ＝
10004
×6.02×1023×27.386×106×1.6×10－19 J ＝6.59×1014
J 。