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课时提升作业 十七 核聚变粒子和宇宙(20分钟50分)一、选择题(本题共4小题,每小题7分,共28分)1.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。2.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H)的质量为m1,氚核H)的质量为m2,反应后氦核He)的质量为m3,中子n)的质量为m4,光速为c,正确说法正确的是()A.这种装置中发生的核反应方程式是HHHenB.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【解析】选A。核反应方程为HHHen,选项A正确;反应过程中向外释放能量,故质量有亏损,且释放的能量E=mc2=(m1+m2-m3-m4)c2,选项B、C错误;可控热核反应为核聚变,大亚湾核电站所用核装置反应原理为核裂变,选项D错误。【补偿训练】据新华社报道,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HHHenB.“人造太阳”的核反应方程是UnBaKr+nC.“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是E=mc2D.“人造太阳”核能大小的计算公式是E=mc2【解析】选A、C。“人造太阳”内进行的是核聚变反应,应符合质量数守恒,故A正确,B错误。核反应放出的能量应由爱因斯坦质能方程计算,C正确,D错误。3.(2018盘锦高二检测)中子n、质子p、氘核D的质量分别为mn、mp、mD。现用光子能量为E的射线照射静止氘核使之分解,反应方程为+Dp+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.(mD-mp-mn)c2-EB.(mp+mn-mD)c2+EC.(mD-mp-mn)c2+ED.(mp+mn-mD)c2-E【解析】选C。氘核分解成中子、质子时,质量增加m=mp+mn-mD,所以2Ek=E-(mp+mn-mD)c2,中子动能为Ek=(mD-mp-mn)c2+E。故正确答案为C。【补偿训练】(2018长春高二检测)氘核H)和氚核H)的核反应方程如下HHHen。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】选C。此反应的质量亏损为m=m1+m2-m3-m4,释放能量E=mc2=(m1+m2-m3-m4)c2。4.(2018大同高二检测)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】选C。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,C正确。【补偿训练】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【解析】选A。质子和中子是由不同夸克组成的,它们不是最基本的粒子,故选项A错误,选项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,故选项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+e或-e,这说明电子电荷不再是电荷的最小单位,故选项D正确。二、非选择题(本题共2小题,共22分。需写出规范的解题步骤)5.(10分)恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应,当温度达到108K时,可以发生“氦燃烧”。(1)完成“氦燃烧”的核反应方程He+_Be+。(2Be是一种不稳定的粒子,其半衰期为2.610-16s。一定质量的Be,经7.810-16s后所剩Be占开始时的_。【解析】(1)根据核反应方程和电荷数、质量数守恒可知HeHeBe+。(2Be的半衰期为2.610-16s,经过7.810-16s后,也就是经过3个半衰期后剩余的质量为m=m=m,所剩Be占开始时的。答案:(1He(2)或12.5%6.(12分)我国自行设计并研制的“人造太阳”托卡马克实验装置运行获得重大进展,这标志着我国已经迈入可控热核反应领域先进国家行列。该反应所进行的聚变过程是HHHen,反应原料氘H)富存于海水中,而氚H)是放射性元素,自然界中不存在,但可以通过中子轰击锂核Li)的人工核转变得到。(1)请把下列用中子轰击锂核Li)产生一个氚核H)和一个新核的人工核转变方程填写完整:_n_H。(2)在(1)中,每产生1 g氚的同时有多少个Li核实现了核转变?(阿伏加德罗常数NA取6.01023mol-1)(3)一个氘核和一个氚核发生核聚变时,平均每个核子释放的能量为5.610-13J,求该核聚变过程中的质量亏损。【解析】(1)核反应方程为LinHeH。(2)因为1 g氚为mol,根据核反应方程,实现核转变的Li也为mol,所以有2.01023个Li实现了核转变。(3)根据爱因斯坦质能方程E=mc2,核聚变反应中有5个核子参加了反应,5个核子释放总能量E=55.610-13J=2.810-12J,所以质量亏损为m=kg=3.110-29kg。答案:(1LiHe(2)2.01023个(3)3.110-29kg4
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