2018-2019學(xué)年高中物理 第四章 原子核 第六節(jié) 核能利用 第七節(jié) 小粒子與大宇宙分層訓(xùn)練 粵教版選修3-5.doc

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第六節(jié) 核能利用 第七節(jié) 小粒子與大宇宙 A級(jí)　抓基礎(chǔ) 1．在核反應(yīng)堆中，為了使快中子的速度減慢，可選用作為中子減速劑的物質(zhì)是(　　) A．氫　　　　B．鎘　　　　C．氧　　　　D．水 解析：在可控核反應(yīng)堆中需要給快中子減速，輕水、重水和石墨等常用作減速劑，D正確． 答案：D 2．(多選)為應(yīng)對(duì)能源危機(jī)和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，提高清潔能源的比重，我國制定了優(yōu)先選擇核能，其次加快發(fā)展風(fēng)電和再生能源的政策，在《核電中長期發(fā)展規(guī)劃》中要求2020年核電運(yùn)行裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)到4 000萬千瓦的水平，請(qǐng)根據(jù)所學(xué)物理知識(shí)，判斷下列說法中正確的是(　　) A．核能發(fā)電對(duì)環(huán)境的污染比火力發(fā)電要小 B．核能發(fā)電對(duì)環(huán)境的污染比火力發(fā)電要大 C．目前所有核電站都只利用重核裂變釋放大量的原子能 D．目前既有重核裂變，又有輕核聚變釋放大量的原子能 解析：目前核電站都用核裂變，其原料是鈾，且核裂變?cè)诤朔磻?yīng)堆中應(yīng)用的是比較清潔的能源，故A、C正確，B、D錯(cuò)誤． 答案：AC 3．正電子是電子的反粒子，它跟普通電子的電量相等，而電性相反，科學(xué)家設(shè)想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子構(gòu)成的物質(zhì)——反物質(zhì).1997年初和年底，歐洲和美國的科學(xué)研究機(jī)構(gòu)先后宣布：他們分別制造出9個(gè)和7個(gè)反氫原子，這是人類探索反物質(zhì)的一大進(jìn)步．你推測反氫原子的結(jié)構(gòu)是(　　) A．由一個(gè)帶正電荷的質(zhì)子與一個(gè)帶負(fù)電荷的電子構(gòu)成 B．由一個(gè)帶負(fù)電荷的質(zhì)子與一個(gè)帶正電荷的電子構(gòu)成 C．由一個(gè)不帶電的中子與一個(gè)帶負(fù)電荷的電子構(gòu)成 D．由一個(gè)帶負(fù)電荷的質(zhì)子與一個(gè)帶負(fù)電荷的電子構(gòu)成 解析：反氫原子的結(jié)構(gòu)應(yīng)該是反質(zhì)子與反電子組成，即一個(gè)帶負(fù)電荷的質(zhì)子與一個(gè)帶正電荷的電子構(gòu)成，故B正確． 答案：B 4．新華社合肥2006年9月28日電，世界領(lǐng)先水平的我國新一代“人造太陽”實(shí)驗(yàn)裝置EAST28日在安徽合肥首次放電成功，這意味著人類在核聚變能研究利用領(lǐng)域又邁出了新的一步．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10－15 m以內(nèi)，核力才能起作用 D．地球上聚變?nèi)剂系膬?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：與裂變相比輕核聚變輻射極少，更為安全、清潔，故A正確；世界上已經(jīng)有利用核裂變能來發(fā)電的核電站，故B錯(cuò)誤；要使輕核發(fā)生聚變，必須使它們的距離達(dá)到10－15 m以內(nèi)，核力才能起作用，故C正確；地球上聚變?nèi)剂系膬?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，故D正確． 答案：B B級(jí)　提能力 5．科學(xué)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)剂希鋮⑴c的一種核聚變反應(yīng)的方程式為He＋He→2H＋He，關(guān)于He聚變下列表述正確的是(　　) A．聚變反應(yīng)不會(huì)釋放能量 B．聚變反應(yīng)產(chǎn)生了新的原子核 C．聚變反應(yīng)沒有質(zhì)量虧損 D．目前核電站都采用He聚變反應(yīng)發(fā)電 解析：核聚變反應(yīng)中產(chǎn)生新的原子核，同時(shí)由于發(fā)生了質(zhì)量虧損，會(huì)有核能的釋放，這是人類利用核能的途徑之一．目前核電站大多采用重核裂變的方法來釋放與利用核能發(fā)電． 答案：B 6.K－介子衰變方程為：K－→π－＋π0.其中K－介子和π－介子帶負(fù)的基元電荷，π0介子不帶電，如圖所示．一個(gè)K－介子沿垂直于磁場的方向射入勻強(qiáng)磁場中，其軌跡為圓弧AP，衰變后產(chǎn)生的π－介子的軌跡為圓弧PB，兩軌跡在P點(diǎn)相切，它們半徑RK－與R之比為2∶1(π0介子的軌跡未畫出)由此可知π－的動(dòng)量大小與π0的動(dòng)量大小之比為(　　) A．1∶1　　　B．1∶2　　　C．1∶3　　　D．1∶6 解析：由R＝(K－介子與π－介子電荷量相同)和半徑RK－與Rπ－之比為2∶1可知K－介子的動(dòng)量是π－介子的2倍．設(shè)K－介子的動(dòng)量為2p，則π－介子的動(dòng)量為－p，若π0介子的動(dòng)量為p0，由動(dòng)量守恒有2p＝－p＋p0，求得p0＝3p. 答案：C 7．假設(shè)某航空母艦的動(dòng)力來自核反應(yīng)堆，其中主要的核反應(yīng)方程式是(　　) U＋n→Ba＋Kr＋(　　)n. (1)在括號(hào)內(nèi)填寫n前的系數(shù)； (2)用m1、m2、m3分別表示U、Ba、Kr核的質(zhì)量，m表示中子的質(zhì)量，則上述反應(yīng)過程中一個(gè)鈾235核發(fā)生裂變產(chǎn)生的核能ΔE是多少？ (3)假設(shè)核反應(yīng)堆的功率P＝6.0105 kW，若一個(gè)鈾235核裂變產(chǎn)生的能量為2.810－11 J，則該航空母艦在海上航行一個(gè)月需要消耗多少kg鈾235? (鈾235的摩爾質(zhì)量M＝0.235 kg/mol，一個(gè)月約為t＝2.6106 s，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.01023 mol－1，計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 解析：(1)由質(zhì)量數(shù)與核電荷數(shù)守恒可知，產(chǎn)生的中子數(shù)為3； (2)由題意知，質(zhì)量虧損為Δm＝m1－m2－m3－2m， 由質(zhì)能方程可知，釋放的核能為： ΔE＝Δmc2＝(m1－m2－m3－2m)c2 (3)一個(gè)月內(nèi)核反應(yīng)產(chǎn)生的總能量為：E＝Pt 同時(shí) E＝NAΔE即Pt＝NAΔE 解得： m＝ 代入數(shù)據(jù)得：m＝ kg＝22 kg 答案：(1)3　(2)(m1－m2－m3－2m)c2　(3)22 kg