高中物理 第十九章 原子核 7 核聚變 8 粒子和宇宙課堂演練 新人教版選修35

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1、7 核聚變8 粒子和宇宙1.下列核反應(yīng)方程式中，表示核聚變過程的是（）A.PSieB.HHHnC.6C7N01eD.90U90ThHe解析：輕核聚變是指把輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，并釋放出核能的反應(yīng)，所以由此可知A是衰變反應(yīng)，B是輕核聚變，C是衰變，D是衰變，B正確.答案：B2(多選)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)、magnit(磁)的頭兩個(gè)字母以及katushka(線圈)的第一個(gè)字母組成的縮寫詞根據(jù)以上信息，下述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(yáng)發(fā)光的

2、原理類似B線圈的作用是通電產(chǎn)生磁場(chǎng)使帶電粒子在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)而不溢出C這種裝置同我國(guó)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)行解析：聚變反應(yīng)原料在裝置中發(fā)生聚變，放出能量，故A項(xiàng)正確；線圈通電時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)，帶電粒子在磁場(chǎng)中受洛倫茲力作用不飛出，故B項(xiàng)正確；核電站的原理是裂變，托爾馬克的原理是聚變，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；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項(xiàng)正確答案：ABD3一個(gè)氘核(H)與一個(gè)氚核(H)發(fā)生聚變，產(chǎn)生一個(gè)中子和一個(gè)新核，并出現(xiàn)質(zhì)量虧損聚變過程中()A吸收能量，生成的新核是HeB放出能量，生成的新核是HeC吸收能量，

3、生成的新核是HeD放出能量，生成的新核是He解析：聚變反應(yīng)出現(xiàn)質(zhì)量虧損，一定放出能量，由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，生成的新核是He，選項(xiàng)B正確答案：B4.已經(jīng)證實(shí)，質(zhì)子、中子都是由稱為上夸克和下夸克的兩種夸克組成的，上夸克帶電為e，下夸克帶電為e，e為電子所帶電量的大小，如果質(zhì)子是由三個(gè)夸克組成的，且各個(gè)夸克之間的距離都為l，l1.51015 m.試計(jì)算質(zhì)子內(nèi)相鄰兩個(gè)夸克之間的靜電力（庫(kù)侖力）.解析：質(zhì)子帶電為e，所以它是由2個(gè)上夸克和1個(gè)下夸克組成的.按題意，三個(gè)夸克必位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)處，這時(shí)上夸克與上夸克之間的靜電力應(yīng)為Fuukk代入數(shù)值解得Fuu46 N，為斥力上、下夸克之間的

4、靜電力Fudkk代入數(shù)值解得：Fud23 N，為吸引力.答案：上夸克間靜電力F46 N，為斥力上、下夸克間靜電力為23 N，為吸力A級(jí)抓基礎(chǔ)1.關(guān)于粒子的分類，目前人們認(rèn)為粒子世界是由下列哪三類粒子構(gòu)成的（）A.媒介子、夸克、強(qiáng)子B.夸克、輕子、強(qiáng)子C.媒介子、輕子、強(qiáng)子 D.質(zhì)子、中子、電子解析：按照粒子與各種相互作用的不同關(guān)系，把粒子分為三大類，即強(qiáng)子、輕子和媒介子.答案：C2.關(guān)于核聚變，以下說法不正確的是（）A.與裂變相比輕核聚變輻射極少，更為安全、清潔B.世界上已經(jīng)有利用核聚變能來發(fā)電的核電站C.要使輕核發(fā)生聚變，必須使它們的距離達(dá)到1015 m以內(nèi)，核力才能起作用D.地球聚變?nèi)剂系?/p>

5、儲(chǔ)量十分豐富，從海水中可以提煉出大量核聚變所需的氘核解析：與裂變相比，核聚變有下面的幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：（1）安全、清潔、輻射少；（2）核燃料儲(chǔ)量多；（3）核廢料易處理.但核聚變發(fā)電還沒有投入實(shí)際運(yùn)行，所以B項(xiàng)是不正確的.答案：B3關(guān)于核反應(yīng)方程：HHHeX.用c表示光速，則()AX是質(zhì)子，核反應(yīng)放出的能量等于質(zhì)子質(zhì)量乘以c2BX是中子，核反應(yīng)放出的能量等于中子質(zhì)量乘以c2CX是質(zhì)子，核反應(yīng)放出的能量等于氘核與氚核的質(zhì)量和減去氦核與質(zhì)子的質(zhì)量和，再乘以c2DX是中子，核反應(yīng)放出的能量等于氘核與氚核的質(zhì)量和減去氦核與中子質(zhì)量和，再乘以c2解析：由質(zhì)量數(shù)守恒及核電荷數(shù)守恒定律，可得X為n(中子)，再據(jù)質(zhì)能方

6、程可得核反應(yīng)放出的能量為反應(yīng)前后質(zhì)量虧損與c2的乘積，故D項(xiàng)正確答案：D4.（多選）2006年9月28日，我國(guó)最新一代核聚變裝置“EAST”在安徽合肥首次發(fā)電，顯示了“EAST”裝置具有良好的整體性能，使等離子體約束時(shí)間達(dá)1 000 s，溫度超過1億度，標(biāo)志著我國(guó)磁約束核聚變研究進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)水平.合肥也成為世界上第一個(gè)建成此類全超導(dǎo)非圓截面核聚實(shí)驗(yàn)裝置并能實(shí)際運(yùn)行的地方.核聚變的主要原料是氘，在海水中含量極其豐富，已知氘核的質(zhì)量為m1，中子質(zhì)量為m2，He的質(zhì)量為m3，質(zhì)子的質(zhì)量為m4，則下列說法中正確的是（）A.兩個(gè)氘核聚變成一個(gè)He所產(chǎn)生的另一個(gè)粒子是質(zhì)子B.兩個(gè)氘核聚變成一個(gè)He所產(chǎn)生的

7、另一個(gè)粒子是中子C.兩個(gè)氘核聚變成一個(gè)He所釋放的核能為（2m1m3m4）c2D.與受控核聚變比較，現(xiàn)行的核反應(yīng)堆產(chǎn)生的廢物具有放射性解析：由核反應(yīng)方程2HHeX知，X應(yīng)為中子，釋放的核能E（2m1m3m2）c2，聚變反應(yīng)的污染非常小.而現(xiàn)實(shí)運(yùn)行的裂變反應(yīng)的廢料具有很強(qiáng)的放射性，故A、C錯(cuò)誤，B、D正確.答案：BDB級(jí)提能力5“超導(dǎo)托卡馬克”(英名稱：EAST，俗稱“人造太陽(yáng)”)是我國(guó)自行研制的可控?zé)岷朔磻?yīng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)該實(shí)驗(yàn)反應(yīng)前氘核的質(zhì)量為m1，氚核的質(zhì)量為m2，反應(yīng)后氦核的質(zhì)量為m3，中子的質(zhì)量為m4，光速為c.下列說法中不正確的是()A這種裝置中發(fā)生的核反應(yīng)方程式是HHHenB由核反應(yīng)過程

8、質(zhì)量守恒可知m1m2m3m4C核反應(yīng)放出的能量等于 (m1m2m3m4 )c2D這種裝置與我國(guó)大亞灣核電站所使用核裝置的核反應(yīng)原理不相同解析：可控?zé)岷朔磻?yīng)裝置中發(fā)生的核反應(yīng)方程式是HHHen，故A正確；核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒，但質(zhì)量不守恒，核反應(yīng)過程中存在質(zhì)量虧損，因此m1m2m3m4，故B錯(cuò)誤；核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損mm1m2m3m4，釋放的核能Emc2(m1m2m3m4)c2，故C正確；這種裝置的核反應(yīng)是核聚變，我國(guó)大亞灣核電站所使用核裝置是核裂變，它們的核反應(yīng)原理不相同，故D正確答案：B6.如下一系列核反應(yīng)是在恒星內(nèi)部發(fā)生的.p6C7N7N6Cep6C7Np7N8O8O7NeP7N6C其

9、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c3.00108 m/s，試計(jì)算該系列核反應(yīng)完成后釋放的能量.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.答案：3.951012J7太陽(yáng)和許多恒星發(fā)光是內(nèi)部核聚變的結(jié)果，核反應(yīng)方程HHXec是太

10、陽(yáng)內(nèi)部的許多核反應(yīng)中的一種，其中e為正電子，c為中微子(1) 確定核反應(yīng)方程中a、b的值(2)在質(zhì)子與質(zhì)子達(dá)到核力作用范圍完成核聚變前必須要克服強(qiáng)大的庫(kù)侖斥力設(shè)質(zhì)子的質(zhì)量為m，電子質(zhì)量相對(duì)小得多可忽略，中微子質(zhì)量為零，克服庫(kù)侖力做功為W.若一個(gè)運(yùn)動(dòng)的質(zhì)子與一個(gè)速度為零的質(zhì)子發(fā)生上述反應(yīng)，運(yùn)動(dòng)質(zhì)子速度至少多大？解析：(1)根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)及電荷數(shù)守恒可知a1，b2.(2)由動(dòng)量守恒定律可知：mv02mv由能量關(guān)系可知：W(2m)v2mv.解得v0 .答案：(1)a1，b2(2) 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375