2018-2019学年高中物理 第十九章 原子核 19.7-19.8 核聚变 粒子和宇宙课后巩固训练 新人教版选修3-5.doc

19.7-19.8 核聚变 粒子和宇宙基础达标练1发生轻核聚变的方法是()A用中子轰击B保持室温环境，增大压强C用光子照射D把参与反应的物质加热到几百万摄氏度以上的高温答案D解析用中子轰击是核裂变反应发生的条件，故A项错误。根据轻核聚变发生的条件可知，发生轻核聚变的方法是把参与反应的物质加热到几百万摄氏度以上的高温，故B、C两项错误，D项正确。2我国自行研制了可控热核反应实验装置“超导托卡马克”。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。下列说法中不正确的是()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m1m2m3m4C核反应放出的能量等于(m1m2m3m4)c2D这种装置与我国大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理不相同答案B解析可控热核反应实验装置属于轻核聚变，所以D正确。核反应方程为HHHen，A正确。在这个过程中满足爱因斯坦质能方程，即核反应放出的能量等于(m1m2m3m4)c2，所以C正确。核反应过程中，有质量亏损，释放能量质量不守恒，B错误，所以不正确的选项为B。3科学家发现在月球上含有丰富的He(氦3)，它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为HeHe2HHe。下列关于He聚变的表述正确的是()A聚变反应不会释放能量B聚变反应产生了新的原子核C聚变反应没有质量亏损D目前核电站都采用He聚变反应发电答案B解析聚变反应是轻核变为较大质量核的反应，发生质量亏损，释放能量；目前核电站采用重核裂变反应，D错误；选项B正确，A、C错误。4(多选)热核反应是一种理想能源的原因是()A平均每个核子，比重核裂变时释放的能量多B对环境的放射性污染较裂变轻，且较容易处理C热核反应的原料在地球上储量丰富D热核反应的速度容易控制答案ABC解析热核反应速度不易控制，D错。5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位答案D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，A错误；不同夸克构成强子，有的强子带电，有的强子不带电，故B错误；夸克模型是研究强子结构的理论，C错误；不同夸克带电不同，分别为e和，说明电子电荷不再是电荷的最小单位，D正确。6加拿大萨德伯里中微子观测站揭示了失踪的部分中微子在运动过程中转化为一个子和一个子。在上述研究中有以下说法，正确的是()若发现子和中微子的运动方向一致，则子的运动方向与中微子的运动方向一定相反若发现子和中微子的运动方向一致，则子的运动方向与中微子的运动方向可能一致若发现子和中微子的运动方向相反，则子的运动方向与中微子的运动方向一定一致若发现子和中微子的运动方向相反，则子的运动方向与中微子的运动方向可能相反A B C D答案B解析中微子在转化为子和子的前后过程中满足动量守恒定律。7现在科学家正在设法寻找“反物质”。所谓“反物质”是由“反粒子”组成的，则反粒子的符号是()A.He B.He C.He D.He答案C解析反物质是质量相同，而电荷及其他一些物理性质相反的粒子，粒子的符号为He，因而反粒子的质量数为4，而电荷数为2，符号为He，A、B、D错误，C正确。8太阳能的产生是由于太阳内部所发生的一系列核反应形成的，其主要的核反应过程可表示为()A4HHe2eB.NHeOHC.UnBaKr3nD.UThHe答案A解析太阳内部发生的核反应是轻核聚变，是轻核反应生成较大核的过程，A正确；B是人工核反应的方程，C是裂变反应方程，D是衰变反应方程，B、C、D错误。题组通关练9(1)一个X核与一个氚核结合成一个氦核时放出一个粒子Y，由于质量亏损放出的能量为E，核反应方程是XHHeY；Y可以通过释放一个电子而转化为质子。下列说法中不正确的是()AY是中子B.U可以俘获Y发生裂变反应CXHHeY是原子核的人工转变方程D核反应XHHeY中亏损的质量为(2)在衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出。中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测。1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中H的核反应，间接地证实了中微子的存在。中微子与水中的H发生核反应，产生中子(n)和正电子(e)，即：中微子Hne可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是_。(填正确答案标号)A0和0 B0和1 C1和0 D1和1上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子()，即ee2。已知正电子和电子的质量都为9.11031 kg，反应中产生的每个光子的能量约为_J。正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，原因是_。试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小。答案(1)C(2)A8.21014动量不守恒en解析(1)由题意，由于Y可以释放一个电子而转化为质子，即可判断出Y是一个中子，质量数是1，电荷数是0。故A正确；由于Y是核反应的过程中释放出的中子，所以U可以俘获Y发生裂变反应。故B正确；X的质量数：m4132；电荷数：n2011；所以X核是氘核；所以XHHeY是轻核的聚变。故C不正确。根据爱因斯坦质能方程可知，核反应XHHeY中亏损的质量等于。故D正确。不正确的选项为C。(2)发生核反应前后，质量数和电荷数守恒，据此可知中微子的质量数和电荷数都是0，A项正确。产生的能量是由于质量亏损。两个电子转变为两个光子之后，静质量变为零，则Emc2，故一个光子的能量为8.21014 J。正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体，故系统总动量为零，故如果只产生一个光子是不可能的，因为此过程遵循动量守恒定律。物质波的波长为，因为动能相同，要比较波长需要将中子和电子的动量用动能表示出来，即p，因为mnme，所以pnpe，故en。10(1)(多选)有下列反应：HeAlPnHHHeFHOHeUnSrXe10n关于上面四个核反应方程，下列说法正确的是()A是人工转变的反应方程式B是聚变的核反应方程式C是衰变的反应方程式D是裂变的核反应方程式(2)已知氘核质量为2.0136 u，中子质量为1.0087 u，He 核的质量为3.0150 u。两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成 He并放出一个中子，释放的核能也全部转化为机械能。(质量亏损为1 u时，释放的能量为931.5 MeV。除了计算质量亏损外，He的质量可以认为是中子的3倍)写出该核反应的反应方程式；该核反应释放的核能是多少？若测得反应后生成中子的动能是3.12 MeV，则反应前每个氘核的动能是多少 MeV?答案(1)ABD(2)HHHen3.26 MeV0.45 MeV解析(1)根据各种定义可知：是人工转变的反应方程式，A正确；是聚变的核反应方程式，B正确；并不是衰变，而是人工转变，衰变是自发进行的，不需要外界因素的影响，C错误；是裂变的核反应方程式，D正确。(2)核反应方程为：HHHen质量亏损为：m2.01362 u(3.0150 u1.0087 u)0.0035 u，释放的核能为：Emc20.0035931.5 MeV3.26 MeV。设中子和He核的质量分别为m1、m2，速度分别为v1、v2。反应前每个氘核的动能是E0，反应后中子和He核动能分别为E1、E2，根据动量守恒定律，得m1v1m2v20，由E得3，E21.04 MeV，由能量的转化和守恒定律，得E1E22E0E，E00.45 MeV。即反应前每个氘核的动能是0.45 MeV。