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 新人教版選修3-5.doc
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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 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學年高二下學期檢測)質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3,當一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成氘核時,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選項正確。2(福建師大附中xxxx學年高二下學期檢測)關于粒子,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、中子本身也有復雜的結(jié)構C質(zhì)子是帶電的強子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A錯誤,選項B對;不同的夸克組成強子,有的強子帶電,有的強子不帶電,質(zhì)子是最早發(fā)現(xiàn)的帶正電的強子,故選項C正確;夸克模型是研究強子的理論,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D正確。32010年3月31日歐洲大型強子對撞機實現(xiàn)首次質(zhì)子束對撞成功。科學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。歐洲科研機構宣布他們已經(jīng)制造出9個反氫原子。請推測反氫原子的結(jié)構是()A由1個帶正電荷的質(zhì)子和1個帶負電荷的電子構成B由1個帶負電荷的反質(zhì)子和1個帶正電荷的正電子構成C由1個帶負電荷的反質(zhì)子和1個帶負電荷的電子構成D由1個不帶電荷的中子和1個帶正電荷的正電子構成答案: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構成的。42002年,美國科學雜志評出的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動過程中轉(zhuǎn)化為一個子和一個子。在上述研究中有以下說法,正確的是()若發(fā)現(xiàn)子和中微子的運動方向一致,則子的運動方向與中微子的運動方向一定相反若發(fā)現(xiàn)子和中微子的運動方向一致,則子的運動方向與中微子的運動方向可能一致若發(fā)現(xiàn)子和中微子的運動方向相反,則子的運動方向與中微子的運動方向一定一致若發(fā)現(xiàn)子和中微子的運動方向相反,則子的運動方向與中微子的運動方向可能相反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是核聚變反應方程C.UThHe是核裂變反應方程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方程問題,A中方程為人工轉(zhuǎn)變方程,A錯。B為核聚變方程,B正確。C為衰變方程,C錯。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的方程式為HeHe2HHe。關于He聚變下列表述正確的是()A聚變反應不會釋放能量B聚變反應產(chǎn)生了新的原子核C聚變反應會有質(zhì)量虧損D目前核電站都采用He聚變反應發(fā)電答案:BC解析:聚變反應是將質(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。綜上所述,選項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,這種反應叫做_,太陽每秒鐘輻射出來的能量約為3.81026J,就是從_反應中產(chǎn)生的,太陽內(nèi)部時刻進行著4個質(zhì)子結(jié)合成一個氦核的反應,試寫出核反應方程_。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熱核4HHe2e8(湛江市xxxx學年高二下學期期末)把氫核聚變反應簡化為4個氫核(H)聚變成氦核(He),同時放出2個正電子(e)和2個中微子(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的方程;(2)計算一次核反應釋放多少焦耳的能量。答案:(1)4HHe2e20(2)41012J解析:(1)聚變反應方程為: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,這個詞是toroidal(環(huán)形的)、kamera(真空室)、magnet(磁)的頭兩個字母以及kotushka(線圈)的第一個字母組成的縮寫詞。根據(jù)以上信息,下列判斷中錯誤的是()A這種裝置的核反應原理是輕核的聚變,同時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這種裝置是科學家設想的其中一種方案D該裝置是利用聚變物質(zhì)的慣性進行約束答案:D解析:聚變反應原料在裝置中發(fā)生聚變,放出能量,故A對;線圈通電時產(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,該裝置是科學家設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)的慣性進行約束,故C對D錯。2一個質(zhì)子和一個中子聚變結(jié)合成一個氘核,同時輻射一個光子。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核反應方程是HnHB聚變反應中的質(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A錯誤;由題可知,該反應的質(zhì)量虧損為mm1m2m3,選項B正確;根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程Emc2得,該反應輻射出的光子的能量為E(m1m2m3)c2,選項C錯誤;由Ehh得,選項D錯誤。3.K介子衰變的方程為:K0,其中K介子介子帶負的基本電荷,0介子不帶電。一個K介子沿垂直于磁場的方向射入勻強磁場中,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,由此可知的動量大小與0的動量大小之比為()A11B12C13D16答案:C解析:由帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動規(guī)律知:軌道半徑Rp所以即ppk又由動量守恒定律pkp0p得p0pkppk所以4已知介子、介子都是由一個夸克(夸克u或夸克d)和一個反夸克(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錯誤。5在某些恒星內(nèi),3個粒子結(jié)合成一個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反應過程中的質(zhì)量虧損是m0.007 8uB反應過程中的質(zhì)量虧損是m1.291029kgC反應過程中放出的能量是7.266MeVD反應過程中放出的能量是1.161019J答案:ABC解析:其反應方程是3HeC。其質(zhì)量虧損為m(34.002612.0000)u0.0078u,A項對;m0.00781.661027kg1.291029kg,B項對;E0.0078931.5MeV7.266MeV,C項對;E7.2661061.61019J1.161012J,D項錯。6據(jù)新華社報道,由我國自行設計、研制的世界第一套全超導核聚變實驗裝置(又稱“人造太陽”)已完成了首次工程調(diào)試。下列關于“人造太陽”的說法正確的是()A“人造太陽”的核反應方程是HHHenB“人造太陽”的核反應方程是UnBaKr3nC“人造太陽”釋放的能量大小的計算公式是Emc2D“人造太陽”核能大小的計算公式是Emc2答案:AC解析:“人造太陽”是全超導核聚變實驗裝置,核反應是輕核聚變而不是重核裂變,故選項A正確,選項B錯誤。核能大小的計算根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程,故選項C正確,選項D錯誤。二、非選擇題7.如下一系列核反應是在恒星內(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,真空中的光速c3.00108m/s,試計算該系列核反應完成后釋放的能量。答案: 3.951012J解析:為求出系列反應后釋放的能量,將題中所給的諸核反應方程左右兩側(cè)分別相加,消去兩側(cè)相同的項,系統(tǒng)反應最終等效為4p2e2設反應后釋放的能量為Q,根據(jù)質(zhì)能關系和能量守恒得4mpc2mc22mec2Q代入數(shù)值可得Q3.951012J- 配套講稿:
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