高中物理 197.8 活页规范训练 新人教版选修35

(时间：60分钟)难度及题号考查知识点及角度基础中档稍难对核聚变的理解1、2、3、4对粒子的认识5、67计算核聚变的核能8、9、1011、12综合提升13、14知识点一对核聚变的理解1．关于核聚变，以下说法不正确的是 ( )．A．与裂变相比轻核聚变辐射极少，更为安全、清洁B．世界上已经有利用核聚变能来发电的核电站C．要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到10－15 m以内，核力才能起作用D．地球聚变燃料的储量十分丰富，从海水中可以提炼出大量核聚变所需的氘核解析与裂变相比，核聚变有下面的几个优势：(1)安全、清洁、辐射少；(2)核燃料储量多；(3)核废料易处理．但核聚变发电还没有投入实际运行．所以B项是不正确的．答案 B2．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错误、B正确；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．答案 B3．太阳不断地向外辐射能量，仍保持1千万度以上的高温，其主要原因是太阳内 部进行着剧烈地 ( )．A ．衰变反应B ．人工核反应C ．裂变反应D ．热核反应解析 太阳的内部时刻都在进行着轻核的聚变，即热核反应．答案 D4．重核裂变和轻核聚变是人们获得核能的两个途径，下列说法中正确的是( )．A ．裂变过程质量增加，聚变过程质量亏损B ．裂变过程质量亏损，聚变过程质量增加C ．裂变过程和聚变过程都有质量增加D ．裂变过程和聚变过程都有质量亏损解析 重核裂变和轻核聚变都能释放巨大的能量，由爱因斯坦质能方程知两过程均会有质量亏损．答案 D知识点二 对粒子的认识5．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8种D ．夸克有6种，它们带的电荷量分别为元电荷的＋23或－13解析 强子是参与强相互作用的粒子，轻子是不参与强相互作用的粒子，故选项A 、B 正确．强子由夸克组成，夸克有6种．它们的带电荷量分别为＋23e 或－13e .故选项D 正确，目前能发现的轻子只有6种，故选项C 错误．答案 ABD6．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”与其对应的正粒子有相同的质量和相同的电荷量，但电荷符号相反．据此，若有反α粒子，它的质量数和电荷数分别为 ( )．A ．－4，－2B ．4，－2C ．－4，2D ．4，2解析 因“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量、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.故只有B 选项正确，其他选项都不符合实际．答案 B7．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元解析 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，不同夸克构成的强子，有的强子带电，有的强子不带电，故A 、B 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－e 3，说明电子电荷不再是电荷的最小单元，故C 错误、D 正确．答案 D知识点三 计算核聚变的核能8．当两个中子和两个质子结合成一个α粒子时，放出28.30 MeV 的能量，当三个α粒子结合成一个碳(C)核时，放出7.26 MeV 的能量，则当6个中子和6个质子结合成一个碳(C)核时，释放的能量约为 ( )．A ．21.04 MeVB ．35.56 MeVC ．77.64 MeVD ．92.16 MeV解析 6个中子和6个质子可结合成3个α粒子，放出能量3×28.30 MeV ＝84.9 MeV ，3个α粒子再结合成一个碳核，放出7.26 MeV 能量，故6个中子和6个质子结合成一个碳核时，释放能量为84.9 MeV ＋7.26 MeV ＝92.16 MeV.答案 D9．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 A10．(2013·朝阳区高二检测)北京奥组委接受专家建议，为成功举办一届“绿色奥运”，场馆周围80%～90%的路灯将利用太阳能发电技术，奥运会90%的洗浴热水将采用全玻璃真空太阳能集热技术，太阳能是由太阳内部热核聚变反应形成的，其核反应主要是( )．A.31H ＋21H ―→42He ＋10nB.14 7N ＋42He ―→17 8O ＋11HC.235 92U ＋10n ―→136 54Xe ＋9038Sr ＋1010nD.238 92U ―→234 90Th ＋42He解析 太阳内部核聚变是氢原子核的聚变，故A 正确；B 项中为实现原子核人工转变的反应．C 项中为重核裂变，D 项中为α衰变，均不属聚变反应．故B 、C 、D 不正确． 答案 A11．4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， 写出核反应方程，并计算1 g 氢核完成这个反应后释放出多少焦耳的能量．解析 该反应的核反应方程为：411H ―→42He ＋2 0＋1e ，由此可知，平均每个氢核反应释放出的能量为E 0＝2.8×1064eV ＝7×105 eV 1 g 氢核(即1 mol)所包含的氢核的粒子个数为6.0×1023个应释放出的总能量E 为： E ＝7×105×6.0×1023 eV ＝4.2×1029 eV ＝6.72×1010 J.答案 见解析12．为了验证爱因斯坦质能方程ΔE ＝Δmc 2，设计了下面的实验：用动能E 1＝0.9 MeV 的质子去轰击静止的锂核73Li ，生成两个α粒子，测得这两个α粒子的动能之和E ＝19.9 MeV.(质子、锂7核、α粒子的质量分别是1.007 3 u 、7.016 u 、4.001 5 u)(1)写出该核反应方程式；(2)计算核反应过程中释放的能量ΔE ；(3)通过计算说明ΔE ＝Δmc 2的正确性．解析 可先计算核反应过程中的质量亏损Δm ，再根据爱因斯坦质能方程，计算出核反应中释放的能量ΔE ，并建立一个理想模型．释放的能量全部转化为系统的动能，计算出核反应中系统的动能的增加量E －E 1.在误差允许的范围内，只要释放的能量ΔE 与系统的动能的增加量E －E 1近似相等，即可说明ΔE ＝Δmc 2是正确的．(2)核反应过程中的质量亏损Δm＝(1.007 3＋7.016 0－2×4.001 5) u＝0.020 3 u.根据爱因斯坦质能方程，计算出核反应中释放的能量．ΔE＝0.020 3×931.5 MeV＝18.9 MeV.(3)由实验知反应前后系统增加的动能是E－E1＝(19.9－0.9) MeV＝19.0 MeV.这与核反应中释放的核能在误差允许的范围内近似相等，证明了方程ΔE＝Δmc2是正确的．答案(1)11H＋73Li―→242He (2)18.9 MeV (3)见解析13．中子和质子结合成氘核时，质量亏损为Δm，相应的能量ΔE＝Δmc2＝2.2 MeV 是氘核的结合能．下列说法正确的是 ( )．A．用能量小于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子B．用能量等于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零C．用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零D．用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零解析氘核分解为一个质子和一个中子时，所需吸收的能量不能小于其结合能2.2 MeV，故A对；光子照射氘核时，光子和氘核组成的系统总动量不为零，由动量守恒定律得，光子被氘核吸收后，分解成的质子和中子的总动量不为零，故总动能也不为零，所以把氘核分解为质子和中子所需的能量应大于2.2 MeV，故D对，B、C错．答案AD14．两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核，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)计算释放出的结合能；(2)若反应前两氘核的动能均为E k0＝0.35 MeV，它们正撞发生聚变，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？解析 (1)核反应方程为：21H ＋21H ―→10n ＋31He.设反应质量亏损Δm ＝2m D －m He －m n ＝0.003 5 u.由质能方程得释放核能ΔE ＝Δm ×931.5 MeV ＝0.003 5×931.5 MeV ＝3.26 MeV.(2)将两氘核作为一个系统，由动量守恒有0＝m He v He ＋m n v n ，①由能量守恒有：12m He v 2He ＋12m n v 2n ＝ΔE ＋2E k0.②由①②代入数据可得E kHe ＝0.99 MeV ，E kn ＝2.97 MeV.。