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1、2022高中物理 第十九章 原子核 課時(shí)提升作業(yè)十七 19.7-19.8 核聚變 粒子和宇宙 新人教版選修3-5
一、選擇題(本題共4小題,每小題7分,共28分)
1.重核的裂變和輕核的聚變是人類利用核能的兩種主要方法,下面關(guān)于它們的說(shuō)法中正確的是( )
A.裂變和聚變過(guò)程都有質(zhì)量虧損
B.裂變過(guò)程有質(zhì)量虧損,聚變過(guò)程質(zhì)量有所增加
C.裂變過(guò)程質(zhì)量有所增加,聚變過(guò)程有質(zhì)量虧損
D.裂變和聚變過(guò)程質(zhì)量都有所增加
【解析】選A。重核裂變和輕核聚變都會(huì)放出能量;根據(jù)質(zhì)能互換可知,它們都有質(zhì)量虧損,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。
2.我國(guó)自行研制了可控?zé)岷朔磻?yīng)實(shí)驗(yàn)裝置“超導(dǎo)托卡馬克”(英
2、名稱:EAST,俗稱“人造太陽(yáng)”)。設(shè)可控?zé)岷藢?shí)驗(yàn)反應(yīng)前氘核H)的質(zhì)量為m1,氚核H)的質(zhì)量為m2,反應(yīng)后氦核He)的質(zhì)量為m3,中子n)的質(zhì)量為m4,光速為c,正確說(shuō)法正確的是( )
A.這種裝置中發(fā)生的核反應(yīng)方程式是HHHen
B.由核反應(yīng)過(guò)程質(zhì)量守恒可知m1+m2=m3+m4
C.核反應(yīng)放出的能量等于(m1-m2-m3-m4)c2
D.這種裝置與我國(guó)大亞灣核電站所使用裝置的核反應(yīng)原理相同
【解析】選A。核反應(yīng)方程為HHHen,選項(xiàng)A正確;反應(yīng)過(guò)程中向外釋放能量,故質(zhì)量有虧損,且釋放的能量ΔE=Δmc2=(m1+m2-m3-m4)c2,選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤;可控?zé)岷朔磻?yīng)為核聚變,大亞
3、灣核電站所用核裝置反應(yīng)原理為核裂變,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
【補(bǔ)償訓(xùn)練】
據(jù)新華社報(bào)道,我國(guó)自行設(shè)計(jì)、研制的世界第一套全超導(dǎo)核聚變實(shí)驗(yàn)裝置(又稱“人造太陽(yáng)”)已完成了首次工程調(diào)試。下列關(guān)于“人造太陽(yáng)”的說(shuō)法正確的是
( )
A.“人造太陽(yáng)”的核反應(yīng)方程是HHHen
B.“人造太陽(yáng)”的核反應(yīng)方程是UnBaKr+n
C.“人造太陽(yáng)”釋放的能量大小的計(jì)算公式是ΔE=Δmc2
D.“人造太陽(yáng)”核能大小的計(jì)算公式是E=mc2
【解析】選A、C?！叭嗽焯?yáng)”內(nèi)進(jìn)行的是核聚變反應(yīng),應(yīng)符合質(zhì)量數(shù)守恒,故A正確,B錯(cuò)誤。核反應(yīng)放出的能量應(yīng)由愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程計(jì)算,C正確,D錯(cuò)誤。
3.(2018·盤錦高
4、二檢測(cè))中子n、質(zhì)子p、氘核D的質(zhì)量分別為mn、mp、mD。現(xiàn)用光子能量為E的γ射線照射靜止氘核使之分解,反應(yīng)方程為γ+D→p+n。若分解后的中子、質(zhì)子的動(dòng)能可視為相等,則中子的動(dòng)能是( )
A.[(mD-mp-mn)c2-E]
B.[(mp+mn-mD)c2+E]
C.[(mD-mp-mn)c2+E]
D.[(mp+mn-mD)c2-E]
【解析】選C。氘核分解成中子、質(zhì)子時(shí),質(zhì)量增加Δm=mp+mn-mD,所以2Ek=E-(mp+mn-mD)c2,中子動(dòng)能為Ek=[(mD-mp-mn)c2+E]。故正確答案為C。
【補(bǔ)償訓(xùn)練】
(2018·長(zhǎng)春高二檢測(cè))氘核H)和氚核H)的
5、核反應(yīng)方程如下HHHen。設(shè)氘核質(zhì)量為m1,氚核質(zhì)量為m2,氦核質(zhì)量為m3,中子質(zhì)量為m4,則反應(yīng)過(guò)程中釋放的能量為( )
A.(m1+m2+m3)c2 B.(m1+m2-m4)c2
C.(m1+m2-m3-m4)c2 D.(m3+m4-m1-m2)c2
【解析】選C。此反應(yīng)的質(zhì)量虧損為Δm=m1+m2-m3-m4,釋放能量ΔE=Δmc2=(m1+m2-m3-m4)c2。
4.(2018·大同高二檢測(cè))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.
6、質(zhì)子、中子、電子
【解析】選C。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,C正確。
【補(bǔ)償訓(xùn)練】
關(guān)于粒子,下列說(shuō)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(fù)雜的結(jié)構(gòu)
C.質(zhì)子是帶電的強(qiáng)子
D.夸克模型說(shuō)明電子電荷不再是電荷的最小單位
【解析】選A。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(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確;
不同的夸克組成強(qiáng)子,有的強(qiáng)子帶電,有的強(qiáng)子不帶電,質(zhì)子是最早發(fā)現(xiàn)的帶正電的強(qiáng)子,故選項(xiàng)C正確;夸克模型是研究強(qiáng)子的理論,不同夸克帶的電荷不同,分別為元電荷的+e或-e
7、,這說(shuō)明電子電荷不再是電荷的最小單位,故選項(xiàng)D正確。
二、非選擇題(本題共2小題,共22分。需寫出規(guī)范的解題步驟)
5.(10分)恒星向外輻射的能量來(lái)自于其內(nèi)部發(fā)生的各種熱核反應(yīng),當(dāng)溫度達(dá)到108K時(shí),可以發(fā)生“氦燃燒”。
(1)完成“氦燃燒”的核反應(yīng)方程He+________Be+γ。
(2Be是一種不穩(wěn)定的粒子,其半衰期為2.6×10-16s。一定質(zhì)量的Be,經(jīng)7.8×10-16s后所剩Be占開(kāi)始時(shí)的________。
【解析】(1)根據(jù)核反應(yīng)方程和電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)守恒可知HeHeBe+γ。
(2Be的半衰期為2.6×10-16s,經(jīng)過(guò)7.8×10-16s后,也就是經(jīng)過(guò)3個(gè)半衰期
8、后剩余的質(zhì)量為m′=m=m,所剩Be占開(kāi)始時(shí)的。
答案:(1He (2)或12.5%
6.(12分)我國(guó)自行設(shè)計(jì)并研制的“人造太陽(yáng)”——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(guó)已經(jīng)邁入可控?zé)岷朔磻?yīng)領(lǐng)域先進(jìn)國(guó)家行列。該反應(yīng)所進(jìn)行的聚變過(guò)程是HHHen,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(guò)中子轟擊鋰核Li)的人工核轉(zhuǎn)變得到。
(1)請(qǐng)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6.0×1023mol-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5.6×10-13J,求該核聚變過(guò)程中的質(zhì)量虧損。
【解析】(1)核反應(yīng)方程為L(zhǎng)inHeH。
(2)因?yàn)? g氚為mol,根據(jù)核反應(yīng)方程,實(shí)現(xiàn)核轉(zhuǎn)變的Li也為mol,所以有2.0×1023個(gè)Li實(shí)現(xiàn)了核轉(zhuǎn)變。
(3)根據(jù)愛(ài)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=5×5.6×10-13J=2.8×10-12J,
所以質(zhì)量虧損為Δm==kg=3.1×10-29kg。
答案:(1LiHe (2)2.0×1023個(gè)
(3)3.1×10-29kg
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