2019-2020年高中物理 第19章 第7、8節(jié) 核聚變 粒子和宇宙同步練習(xí) 新人教版選修3-5.doc

2019-2020年高中物理 第19章 第7、8節(jié) 核聚變 粒子和宇宙同步練習(xí) 新人教版選修3-5一、選擇題(14題為單選題，5、6題為多選題)1(青州市一中xxxx學(xué)年高二下學(xué)期檢測)質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3，當(dāng)一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核時(shí)，釋放的能量是(c表示真空中的光速)()A(m1m2m3)cB(m1m2m3)cC(m1m2m3)c2D(m1 m2 m3)c2答案：C解析：質(zhì)量虧損m(m1m2m3)，由Emc2可知C選項(xiàng)正確。2(福建師大附中xxxx學(xué)年高二下學(xué)期檢測)關(guān)于粒子，下列說法中不正確的是()A質(zhì)子和中子是組成物質(zhì)的不可再分的最基本的粒子B質(zhì)子、中子本身也有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)C質(zhì)子是帶電的強(qiáng)子D夸克模型說明電子電荷不再是電荷的最小單位答案：A解析：質(zhì)子和中子是由不同夸克組成的，它們不是最基本的粒子，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B對；不同的夸克組成強(qiáng)子，有的強(qiáng)子帶電，有的強(qiáng)子不帶電，質(zhì)子是最早發(fā)現(xiàn)的帶正電的強(qiáng)子，故選項(xiàng)C正確；夸克模型是研究強(qiáng)子的理論，不同夸克帶的電荷不同，分別為元電荷的或，這說明電子電荷不再是電荷的最小單位，故選項(xiàng)D正確。32010年3月31日歐洲大型強(qiáng)子對撞機(jī)實(shí)現(xiàn)首次質(zhì)子束對撞成功?？茖W(xué)家希望以接近光速飛行的質(zhì)子在發(fā)生撞擊之后，能模擬宇宙大爆炸的能量，并產(chǎn)生新的粒子，幫助人類理解暗物質(zhì)、反物質(zhì)、以及其他超對稱現(xiàn)象，從根本上加深了解宇宙本質(zhì)，揭示宇宙形成之謎。歐洲科研機(jī)構(gòu)宣布他們已經(jīng)制造出9個(gè)反氫原子。請推測反氫原子的結(jié)構(gòu)是()A由1個(gè)帶正電荷的質(zhì)子和1個(gè)帶負(fù)電荷的電子構(gòu)成B由1個(gè)帶負(fù)電荷的反質(zhì)子和1個(gè)帶正電荷的正電子構(gòu)成C由1個(gè)帶負(fù)電荷的反質(zhì)子和1個(gè)帶負(fù)電荷的電子構(gòu)成D由1個(gè)不帶電荷的中子和1個(gè)帶正電荷的正電子構(gòu)成答案：B解析：根據(jù)反粒子定義，“反粒子”與“正粒子”具有相同的質(zhì)量，但帶有等量的異性電荷。 因此“反氫原子”應(yīng)該具有與氫原子相同的質(zhì)量，相反的電荷符號且等量的電荷量。所以反氫原子是由H核和e構(gòu)成的。42002年，美國科學(xué)雜志評出的2001年世界十大科技突破中，有一次是加拿大薩德伯里中微子觀測站的結(jié)果，該站揭示了中微子失蹤的部分中微子在運(yùn)動(dòng)過程中轉(zhuǎn)化為一個(gè)子和一個(gè)子。在上述研究中有以下說法，正確的是()若發(fā)現(xiàn)子和中微子的運(yùn)動(dòng)方向一致，則子的運(yùn)動(dòng)方向與中微子的運(yùn)動(dòng)方向一定相反若發(fā)現(xiàn)子和中微子的運(yùn)動(dòng)方向一致，則子的運(yùn)動(dòng)方向與中微子的運(yùn)動(dòng)方向可能一致若發(fā)現(xiàn)子和中微子的運(yùn)動(dòng)方向相反，則子的運(yùn)動(dòng)方向與中微子的運(yùn)動(dòng)方向一定一致若發(fā)現(xiàn)子和中微子的運(yùn)動(dòng)方向相反，則子的運(yùn)動(dòng)方向與中微子的運(yùn)動(dòng)方向可能相反ABC.D答案：B解析：中微子在轉(zhuǎn)化為子和子的前后過程中滿足動(dòng)量守恒定律。5下列說法正確的是()A.NHCHe是衰變方程B.HHHe是核聚變反應(yīng)方程C.UThHe是核裂變反應(yīng)方程D.HeAlPn是原子核的人工轉(zhuǎn)變方程答案：BD解析：本題主要考查核反應(yīng)方程問題，A中方程為人工轉(zhuǎn)變方程，A錯(cuò)。B為核聚變方程，B正確。C為衰變方程，C錯(cuò)。D為原子核的人工轉(zhuǎn)變方程，D正確，正確答案BD。6國家國防科技工業(yè)局首次發(fā)布“嫦娥三號”月面虹灣局部影像圖，如圖所示。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在月球上含有豐富的He(氦3)。它是一種高效、清潔、安全的核聚變?nèi)剂?，其參與的一種核聚變反應(yīng)的方程式為HeHe2HHe。關(guān)于He聚變下列表述正確的是()A聚變反應(yīng)不會釋放能量B聚變反應(yīng)產(chǎn)生了新的原子核C聚變反應(yīng)會有質(zhì)量虧損D目前核電站都采用He聚變反應(yīng)發(fā)電答案：BC解析：聚變反應(yīng)是將質(zhì)量較小的輕核聚變成質(zhì)量較大的核，聚變過程會有質(zhì)量虧損，要放出大量的能量。但目前核電站都采用鈾核的裂變反應(yīng)。綜上所述，選項(xiàng)BC正確。二、非選擇題7產(chǎn)生聚變的條件是_，我們往往采用_的方法來滿足上述條件，這種反應(yīng)叫做_，太陽每秒鐘輻射出來的能量約為3.81026J，就是從_反應(yīng)中產(chǎn)生的，太陽內(nèi)部時(shí)刻進(jìn)行著4個(gè)質(zhì)子結(jié)合成一個(gè)氦核的反應(yīng)，試寫出核反應(yīng)方程_。答案：使輕核之間的距離減小到1015m把它們的溫度加熱到很高熱核反應(yīng)熱核4HHe2e8(湛江市xxxx學(xué)年高二下學(xué)期期末)把氫核聚變反應(yīng)簡化為4個(gè)氫核(H)聚變成氦核(He)，同時(shí)放出2個(gè)正電子(e)和2個(gè)中微子(0)，已知質(zhì)子質(zhì)量mp1.0073u，氦核質(zhì)量m4.0015u，電子質(zhì)量me0.00055u，原子質(zhì)量單位：1u1.6605661027kg，真空中光速c3.0108m/s。(1)寫出該氫核聚變反應(yīng)的方程；(2)計(jì)算一次核反應(yīng)釋放多少焦耳的能量。答案：(1)4HHe2e20(2)41012J解析：(1)聚變反應(yīng)方程為：4HHe2e20質(zhì)量虧損為：m4mpm2me釋放的能量為Emc241012J能力提升一、選擇題(13題為單選題，46題為多選題)1如圖所示，托卡馬克(tokamak)是研究受控核聚變的一種裝置，這個(gè)詞是toroidal(環(huán)形的)、kamera(真空室)、magnet(磁)的頭兩個(gè)字母以及kotushka(線圈)的第一個(gè)字母組成的縮寫詞。根據(jù)以上信息，下列判斷中錯(cuò)誤的是()A這種裝置的核反應(yīng)原理是輕核的聚變，同時(shí)釋放出大量的能量和太陽發(fā)光的原理類似B線圈的作用是通電產(chǎn)生磁場使帶電粒子在磁場中旋轉(zhuǎn)而不溢出C這種裝置是科學(xué)家設(shè)想的其中一種方案D該裝置是利用聚變物質(zhì)的慣性進(jìn)行約束答案：D解析：聚變反應(yīng)原料在裝置中發(fā)生聚變，放出能量，故A對；線圈通電時(shí)產(chǎn)生磁場，帶電粒子在磁場中受洛倫茲力作用旋轉(zhuǎn)而不溢出，故B對，該裝置是科學(xué)家設(shè)想的其中一種方案是磁約束裝置，另一種方案是利用聚變物質(zhì)的慣性進(jìn)行約束，故C對D錯(cuò)。2一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子聚變結(jié)合成一個(gè)氘核，同時(shí)輻射一個(gè)光子。已知質(zhì)子、中子、氘核的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，普朗克常量為h，真空中的光速為c。下列說法正確的是()A核反應(yīng)方程是HnHB聚變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損mm1m2m3C輻射出的光子的能量E(m3m1m2)c2D光子的波長答案：B解析：HnH，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由題可知，該反應(yīng)的質(zhì)量虧損為mm1m2m3，選項(xiàng)B正確；根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程Emc2得，該反應(yīng)輻射出的光子的能量為E(m1m2m3)c2，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由Ehh得，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3.K介子衰變的方程為：K0，其中K介子介子帶負(fù)的基本電荷，0介子不帶電。一個(gè)K介子沿垂直于磁場的方向射入勻強(qiáng)磁場中，其軌跡為圓弧AP，衰變后產(chǎn)生的介子的軌跡為圓弧PB，兩軌跡在P點(diǎn)相切如圖所示，它們的半徑RK與R之比為 21，0介子的軌跡未畫出，由此可知的動(dòng)量大小與0的動(dòng)量大小之比為()A11B12C13D16答案：C解析：由帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律知：軌道半徑Rp所以即ppk又由動(dòng)量守恒定律pkp0p得p0pkppk所以4已知介子、介子都是由一個(gè)夸克(夸克u或夸克d)和一個(gè)反夸克(反夸克或反夸克)組成的，它們帶電量如下表所示，表中e為元電荷。 ud帶電量eeeeee下列說法正確的是()A由u和組成B由d和組成C由u和組成D由d和組成答案：AD解析：根據(jù)題目所給圖表可以知道各種粒子的帶電量，由電荷守恒定律可得A、D正確，B、C錯(cuò)誤。5在某些恒星內(nèi)，3個(gè)粒子結(jié)合成一個(gè)C，C原子的質(zhì)量是12.000 0u，He原子的質(zhì)量是4.002 6u，已知1u1.661027kg，則()A反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損是m0.007 8uB反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損是m1.291029kgC反應(yīng)過程中放出的能量是7.266MeVD反應(yīng)過程中放出的能量是1.161019J答案：ABC解析：其反應(yīng)方程是3HeC。其質(zhì)量虧損為m(34.002612.0000)u0.0078u，A項(xiàng)對；m0.00781.661027kg1.291029kg，B項(xiàng)對；E0.0078931.5MeV7.266MeV，C項(xiàng)對；E7.2661061.61019J1.161012J，D項(xiàng)錯(cuò)。6據(jù)新華社報(bào)道，由我國自行設(shè)計(jì)、研制的世界第一套全超導(dǎo)核聚變實(shí)驗(yàn)裝置(又稱“人造太陽”)已完成了首次工程調(diào)試。下列關(guān)于“人造太陽”的說法正確的是()A“人造太陽”的核反應(yīng)方程是HHHenB“人造太陽”的核反應(yīng)方程是UnBaKr3nC“人造太陽”釋放的能量大小的計(jì)算公式是Emc2D“人造太陽”核能大小的計(jì)算公式是Emc2答案：AC解析：“人造太陽”是全超導(dǎo)核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，核反應(yīng)是輕核聚變而不是重核裂變，故選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。核能大小的計(jì)算根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程，故選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。二、非選擇題7.如下一系列核反應(yīng)是在恒星內(nèi)部發(fā)生的。pCNNCepCNpNOONepNC其中p為質(zhì)子，為粒子，e為正電子，為中微子，已知質(zhì)子的質(zhì)量為mp1.672 6481027kg，粒子的質(zhì)量為m6.644 9291027kg, 正電子的質(zhì)量為me9.111031kg，中微子的質(zhì)量可忽略不計(jì)，真空中的光速c3.00108m/s，試計(jì)算該系列核反應(yīng)完成后釋放的能量。答案： 3.951012J解析：為求出系列反應(yīng)后釋放的能量，將題中所給的諸核反應(yīng)方程左右兩側(cè)分別相加，消去兩側(cè)相同的項(xiàng)，系統(tǒng)反應(yīng)最終等效為4p2e2設(shè)反應(yīng)后釋放的能量為Q，根據(jù)質(zhì)能關(guān)系和能量守恒得4mpc2mc22mec2Q代入數(shù)值可得Q3.951012J