2019-2020年高中物理 第十九章 原子核 第七節(jié) 核聚變第八節(jié) 粒子和宇宙自我小測 新人教版選修3-5.doc

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2019-2020年高中物理 第十九章 原子核 第七節(jié) 核聚變第八節(jié) 粒子和宇宙自我小測 新人教版選修3-5 1．發(fā)生輕核聚變的方法是（　?。? 　A．用中子轟擊 　B．保持室溫環(huán)境，增大壓強(qiáng) 　C．把物質(zhì)加熱到幾百萬攝氏度以上的高溫 　D．用γ光子照射 2．下列關(guān)于聚變的說法中，正確的是（　?。? 　 A．要使聚變產(chǎn)生，必須克服庫侖斥力做功 　 B．輕核聚變需要幾百萬攝氏度的高溫，因此聚變又叫熱核反應(yīng) 　 C．原子彈爆炸能產(chǎn)生幾百萬攝氏度的高溫，所以氫彈利用原子彈引發(fā)熱核反應(yīng) 　 D．太陽和許多恒星內(nèi)部都在激烈地進(jìn)行著熱核反應(yīng) 3．1964～1967年，我國第一顆原子彈和第一顆氫彈相繼試驗(yàn)成功。下列核反應(yīng)方程中屬于原子彈和氫彈基本反應(yīng)方程式的是（　　） 　A.C＋H→N 　B.Li＋n→H＋He 　C.U＋n→Sr＋Xe＋10n 　D.H＋H→He＋n 4.如圖所示，中子內(nèi)有一個(gè)電荷量為+e的上夸克和兩個(gè)電荷量為-e的下夸克，這一簡單模型是三個(gè)夸克都在半徑為r的同一圓周上，下圖給出的四幅圖中，能正確表示出各夸克所受靜電作用力的是（　　） 5．原子核聚變可望給人類未來提供豐富的潔凈能源。當(dāng)氘等離子體被加熱到適當(dāng)高溫時(shí)，氘核參與的幾種聚變反應(yīng)可能發(fā)生，放出能量。這幾種反應(yīng)的總效果可以表示為6H→kHe＋dH＋2n＋43.15 MeV 由平衡條件可知（　?。? 　A．k＝1，d＝4　　　　　　　B．k＝2，d＝2 　C．k＝1，d＝6 D．k＝2，d＝3 6．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）、komera（真空室）、magnit（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，下列判斷中可能正確的是（　?。? 　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．這種裝置同我國秦山、大亞灣核電站所使用核裝置的核反應(yīng)原理相同 　D．這種裝置可以控制熱核反應(yīng)速度，使聚變能緩慢而穩(wěn)定地進(jìn)行 7．下列說法不正確的是（　?。? 　A.H＋H→He＋n是聚變 　B. U＋n→Xe＋Sr＋2n是裂變 　C.Ra→Rn＋He是α衰變 l D.Na→Mg＋e是裂變 8．如下一系列核反應(yīng)是恒星內(nèi)部發(fā)生的。 　p＋C→N 　N→C＋e＋＋ν 　p＋C→N 　p＋N→O O→N＋e＋＋ν 　p＋N→C＋α 其中p為質(zhì)子，α為α粒子，e＋為正電子，ν為一種中微子。已知質(zhì)子的質(zhì)量為mp＝1.672 64810－27 kg，α粒子的質(zhì)量為mα＝6.644 92910－27 kg，正電子的質(zhì)量為me＝9.1110－31 kg，中微子的質(zhì)量可忽略不計(jì)。真空中的光速c＝3.00108 m/s，試計(jì)算該系列反應(yīng)完成后釋放的能量。 9．我國自行設(shè)計(jì)并研制的“人造太陽”——托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置運(yùn)行獲得重大進(jìn)展，這標(biāo)志著我國已經(jīng)邁入可控?zé)岷朔磻?yīng)領(lǐng)域先進(jìn)國家行列。該反應(yīng)所進(jìn)行的聚變過程是H＋H→He＋n，反應(yīng)原料氘（H）富存于海水中，而氚（H）是放射性元素，自然界中不存在，但可以通過中子轟擊鋰核（Li）的人工核轉(zhuǎn)變得到。 （1）請把下列用中子轟擊鋰核（Li）產(chǎn)生一個(gè)氚核（H）和一個(gè)新核的人工核轉(zhuǎn)變方程填寫完整：________＋n→________＋H。 （2）在（1）中，每產(chǎn)生1 g氚的同時(shí)有多少個(gè)Li核實(shí)現(xiàn)了核轉(zhuǎn)變？（阿伏加德羅常數(shù)NA取6.01023 mol－1） （3）一個(gè)氘核和一個(gè)氚核發(fā)生核聚變時(shí)，平均每個(gè)核子釋放的能量為5.610－13 J，求該核聚變過程中的質(zhì)量虧損。 參考答案 1. 解析：輕核聚變需要幾百萬攝氏度以上，使核子間的距離達(dá)到10－15 m以內(nèi)，核力發(fā)　生作用發(fā)生聚變反應(yīng)，C項(xiàng)正確。 答案：C 2. 解析：聚變時(shí)，要使輕核之間的距離達(dá)到10－15 m，所以必須克服庫侖斥力做功，A項(xiàng)正確；原子核必須有足夠的動(dòng)能，才能使它們接近核力能發(fā)生作用的范圍。實(shí)驗(yàn)證明，原　子核必須處在幾百萬攝氏度以上的高溫才有這樣的能量，氫彈是利用原子彈爆炸獲得高溫引　　發(fā)熱核反應(yīng)的，B、C項(xiàng)正確；在太陽和許多恒星內(nèi)部存在著熱核反應(yīng)，D項(xiàng)正確。 答案：ABCD 3. 解析：原子彈內(nèi)部發(fā)生的是裂變反應(yīng)，氫彈內(nèi)部發(fā)生的是聚變反應(yīng)，C、D正確。 答案：CD 4. 解析： 本題考查的是庫侖力的大小、方向及力的合成，明確每個(gè)夸克皆受兩個(gè)力的作用。電荷量為+e的上夸克受兩個(gè)下夸克的吸引力，合力的方向一定向下，對其中一個(gè)夸克，受力如圖所示，由于F+的水平分力與F-大小相等，方向相反，故F+與F-的合力豎直向上。 答案：B 5. 解析：根據(jù)核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒知 解得B對。 答案：B 6. 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；核電站的原理是裂變，托卡馬克的原理是聚變，故C錯(cuò)；該裝置使人們可以在實(shí)驗(yàn)室控制反應(yīng)速度，平穩(wěn)釋放核能，故D對。 答案：ABD 7. 解析：A選項(xiàng)中是兩個(gè)質(zhì)量較輕的核結(jié)合成了一個(gè)質(zhì)量較重的核，是聚變反應(yīng)，故A說法正確；B選項(xiàng)的核反應(yīng)中是鈾核捕獲中子裂變?yōu)閮蓚€(gè)（或更多）中等質(zhì)量的核，并放出幾個(gè)中子，是裂變反應(yīng)，故B說法正確；C選項(xiàng)的核反應(yīng)中沒有中子的轟擊而自發(fā)地放出了α粒子，是α衰變，C說法正確；而D應(yīng)是β衰變，故不正確。 答案：D 8. 解析：為求出系列反應(yīng)后釋放的能量，將題中所給的核反應(yīng)方程左右兩側(cè)分別相加，　消去兩側(cè)相同的項(xiàng)，系列反應(yīng)最終等效為 4p→α＋2e＋＋2ν 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 4mpc2＝mαc2＋2mec2＋Q 代入數(shù)值可得 Q＝3.9510－12 J。 答案：3.9510－12 J 9. 解析：（1）核反應(yīng)方程為Li＋n→He＋H （2）因?yàn)? g氚為mol，根據(jù)核反應(yīng)方程，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)變的Li也為 mol，所以有2.01023個(gè)Li實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)變。 （3）根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2，核聚變反應(yīng)中有5個(gè)核子參加了反應(yīng)，5個(gè)核子釋放總能量ΔE＝55.610－13 J＝2.810－12 J，所以質(zhì)量虧損為Δm＝＝ kg ＝3.110－29 kg。 答案：（1）Li　He?。?）2.01023個(gè)?。?）3.110－29 kg